Необходимо собрать блок из батарей Li-ion тип 18650. Так как размер блока уже определён, то туда влезает 6 шт.
Вот теперь надо определиться со схемой подключения. Основные потребители 5В~ 3A и 12В ~ 4,5А.
Большого опыта работы с блоками акуммов нет (от слова совсем), поэтому мне представляется логично включить все параллельно, и от этого напряжения уже делать преобразователи на необходимые напряжения.
Так как все блоки должны работать одновременно, и если один не работает, то и и устройство не используется, соответственно и батарея будет разряжаться равномерно без перекосов.
Но встает вопрос повышающих Dc-DC на такие токи и их КПД. Может тогда подключить все последовательно и далее уже понижающими DC-DC обеспечивать питание.
Конструктивно буду делать каждый контакт к батарее независимый чтобы сделать возможным заряжать и тестировать каждый элемент отдельно.

Может у кого есть по этому поводу мысли и подскажет, что к чему?

у вас две ходовые комбинации 3S2P и 2S3P, классический вариант в ноутбучных акках это первый.

Соединить параллельно, потому что КПД от этого не зависит, получить 95% реально.

Вот ещё о чём надо помнить -
....предельная мощность потребляемая от первичного источника равна -
(5 Х 3)+(12*4,5)=69 Вт... Реально, с учётом КПД преобразователей будет 69/0,9=77 Вт...
То есть - если шесть "банок" 18650 соединить параллельно, то отбираемый от них ток составит -
77 Вт/ 3,7Вольт (среднее напряжение) = 20,72 Ампера....
Выводы ( на мой взгляд )-
1. 20,72 А - это очень много... - большие токи - большие проблемы....
Если выбирать между "маленькое напряжение - большой ток", либо " большое напряжение-маленький ток" - я бы
выбрал вариант с меньшим током...
2. Обычные банки литий-ион 18650 имеют ёмкость 2,5 А/ч.... То есть, если принять предельный долговременный ток разрядки равным 1С, то максимальный ток, который можно забрать от шести банок параллельно будет равен -
2,5 А Х 6 = 15 Ампер.... , что явно меньше необходимых 20,72 Ампера.... Мы, тупо, по току не влезаем...
Мораль - надо делать аккумулятор с большим напряжением.... Да, там понадобится балансир, но другого выхода нет...

При параллельном соединении балансировка получается автоматически, главное - в момент соединения аккумуляторы должны быть заряжены до одного напряжения (чтобы не было больших токов в момент подключения). При последовательном соединении придется балансировать с помощью дополнительной электроники или молиться, что повезет и аккумуляторы окажутся с близкими емкостями и токами утечки.

Что за арихметика? При той же мощности, ток каждого элемента тот же, как ни соединяй.

18650 плохо подходят для параллельного включения. Если, конечно, делать батарею аккумуляторов так, что требуемый ток долговременно отдаст и один, а остальные - только для увеличения емкости, то всё будет хорошо; иначе - из них нужно удалять встроенные устройства защиты.

Если сможете сделать балансировку - последовательно.
Без проблем с балансировкой - параллельно, но КПД будет похуже.

....Plain, да, с арифметикой косяк с утра....
Но с током, при шести 18650 - всё равно перебор...

Автор планирует тянуть провода звездой, так что с сечением меди проблем нет.

Я рассчитываю, покупать без блоков защиты с номинальной емкостью 3,4А. В паспортных данных например на Sanyo указан ток 3С (10А). Я всегда стараюсь рассчитывать на крайние точки, поэтому взял минимальное напряжение 3В (ниже будет стоять защита отключающая нагрузку), полная мощность 100Вт (это с небольшим запасом на пиковые режимы работы изделия), тогда ток будет 33.3А. На каждый аккумулятор будет 5,5А, что где то 1.6С. Вроде вполне вменяемый режим работы.
Против последовательного режима, то, что надо прокидывать 10А через все аккумы (схема 3S2P), а с учётом их внутреннего сопротивления это доп. потери и разогрев.
И так же дополнительный вопрос, если параллельное включение, то имеет ли смысл ставить термодатчик под каждый элемент?
И еще заряжать буду все блоком сразу, без извлечения элементов, поэтому вариант с не заряженным элементов исключается (планирую сделать контроль, который прекратит зарядку всего блока, с указанием неисправного элемента), чтобы при подключении в изделие, когда блок будет в "параллельном" режиме, не было резкого тока перезаряда испорченного элемента.


планировал от каждого элемента вести две дорожки по 5мм (70мкм толщина меди) к краям блока (длина около 150мм). И на краях их не соединять. Не посредственно объединение элементов будет уже в ответной части. Это позволит при зарядки блока протестировать каждый элемент.

А смысл? Соединили 5 одинаковых элементов параллельно - получили один, с ним и работайте.

Как бы это сказать, чтобы не обидеть... Видите ли, закон сохранения энергии будет работать, даже если вы о нём не знаете, или не понимаете его.

one_eight_seven, тоже постараюсь не обидеть... - ёрничать только не надо..., а то ведь батареи тоже работают независимо от того, что Вы о них думаете....
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Например, если мы учитывает мощность выделяемую в тепло при прохождении одинакового количества энергии по дорожкам с сопротивлением 10мОм, и по аккумулятором с сопротивлением ~20 мОм? Или я как то не правильно учитываю запасённую энергию и её расход?

Ну, началось время офигительных историй.
Простая задачка:
В батарее два аккумулятора, включены последовательно, отдают ток 1 А.
А) Какой ток протекает через каждую из этих батарей?

После чего аккумуляторы включили параллельно, но отбираемая от них мощность осталась прежней.
а) Какой ток будет отбираться от батареи?
б) Какой ток будет протекать через каждую из батарей?


А при параллельном включении внутреннее сопротивление каждого аккумулятора как-то изменится, или при последовательном? Или всё-таки самому аккумулятору, условно говоря, дела нет до этого, и он об этом ничего "не знает", и меняться от этого не будет?

На случай деградации, или брака одного из элементов, который не позволит зарядится всему блоку до 4.2В, будет проще его вычленить.
Конечно с точки зрения ремонта: Если блок отработал 300 циклов, и один из элементов стал с сильно хуже параметром. То менять его на новый, не очень разумно, так как следующие тоже могут начать портить общую картину. Но зато пользователю это обойдется в 500р, и замена будет постепенной. Ну а если элемент отказал уже при первых циклах, то его конечно лучше заменить.
Тут скорее всего надо считать какой то компромисс: либо умная и более дорогая станция зарядки, которая пользователю информативно заявляет о неполадках. Либо "тупая" и весь анализ проводится в сервис центре каждого элемента отдельно.


Сопротивление каждого элемента не изменится, а сопротивление цепи да. И при последовательном подключении, при изменении сопротивления элемента, оно будет суммарно добавляться к общему сопротивлению цепи. Отсюда и получается, что номинальная емкость определяется минимальной в этой цепи. Но возможно я путаю теплое с мягким.

Вот это. Там выше задачка была. Она может объяснить, где вы ошибаетесь.

При последовательном соединении вы куда больше будете иметь хлопот с "деградацией", чем при параллельном. Емкость батареи уменьшится, скорее всего, куча дополнительных компонентов мало поможет от перезарядки и глубокого разряда. Параллельное соединение все эти проблемы снимает принципиально.

Недостаток его - снижение КПД. Придется работать с большими токами. Но это можно попробовать, мощность нагрузки не заоблачная.
В этом случае разумнее ставить всего одну банку соответствующей емкости.

Ну "задачка" не совсем корректно дана. Есть вопрос:
Мы считаем, что батарея источник тока, и чётко фиксируем ток в цепи 1А, как для параллельного, так и для последовательного сопротивления?


Вот поэтому я и хочу параллельное включение на нагрузку и последовательное (или вообще независимую) зарядку. Так как для зарядки одной банки 20Ач, мне понадобится либо много часов, либо большие токи. И "в случае чего" выкидывать всю банку. Да, и что то банок таких в продаже не вижу. Хотя повер банки на такую емкость есть.

ikm, не нужно ловить блох с этими миллиомами.... - основные потери будут на силовых ключах, сердечнике и проводах дросселя преобразователя, когда Вы 20 Ампер тока (при конфигурации 6Р) будете преобразовывать....
И забудьте про "вычленение" и влияние "других слабых или неисправных банок" на остальные....- здесь Вы ничего сделать не сможите... Здесь поможет только добросовестный производитель аккумуляторов и молитва....
... А про перекоммутацию элементов при зарядке и разрядке - вообще забудьте... - никто в здравом уме делать Вам этого не позволит...

Так это же не вручную делать надо будет. Подключили независимые ламели на блоке батарей к нагрузке, они в ответной части закоротились +с+ - с-. Подключили к зарядке, там механически будет, подключение к каждому элементу. Единственное конечно, если при зарядке сама часть выйдет из строя и не будет известно,что один аккум не зарядился, то тогда при подключении к нагрузке будет фейерверк.

....Да да да...., вот про эти фантазии и забудьте.....

А у вас в задаче фиксирована мощность потребителей.:


Если задача меняется по желанию левой пятки, то тут и обсуждать нечего.

Если вы решите задачу работы параллельно на нагрузку, то все остальное трогать не надо. Вы только хлопот пустых себе добавляете. "В случае чего выкидывать" - в каком таком случае и что выкидывать?
Заряжайте тоже параллельно. Большие токи? Так а при разрядке вы уже научились работать с ними? При зарядке это даже заметно проще.

Ну случаев может быть много, от механического повреждения, до КЗ.
Заряд и разряд происходит в разных режимах. Время работы устройства на озвученные токи 1-10 минут. с интервалом 1 раз в неделю. А заряжать пользователи хотят "минут за 10, потому что на ночь забыли поставить". И зарядки они привыкли видеть как для сотового телефона, а не как для автомобильного аккумулятора. И на зарядку надо поставить 2-3 таких блока, потому что "кто то их забыл поставить". Маркетинг в действии, хотят чтобы выглядело как Айфон, работало как БелАЗ, стоило как 1кг картошки.
Мне пока еще не видно,что там за горизонтом: а в чем сложность задачи работы параллельно на нагрузку?

ikm, Вы ещё по делу будете разговаривать? Нам Ваши юношеские планы, и Ваше красноречие - по барабану...
-------
Вы что хотите-то? Аккумулятор ёмкостью 18 А/ч зарядником от сотового телефона за один час зарядить? Даже если клиента в засос поцеловать, за час зарядить - не получится...( я - про аккумулятор..)...

А можно увидеть схему StepUp где 100 Вт будут получатся при питании 3.7 Вольт с КПД не ниже 95?
А если учесть что мощность нужно держать при снижении напряжения до 3 Вольт...

Вам в импульсном стабилизаторе придется коммутировать токи порядка 30А. Если вы не имеете опыта в этой части, то и проблему трудно увидеть.

Как-то не похоже на "1 кг картофеля".

Стандартно, делается обратимый (двунаправленный) преобразователь, в данном случае двух-трёхфазный источник тока — в режиме заряда, входное напряжение, входной соединитель и входную мощность логичнее брать стандартными в виде готовых БП, а именно, 60 Вт 19,5 В ноутбуков.

Контролировать скисшие элементы можно посредством датчиков тока в виде сопротивлений дорожек.

Да, тут как-то об этом забыли...

Любая современная материнская плата компьютера, там меньше вольта и сотни ампер, ну или какой-нибудь соответствующий узел на ПЛИС.

Herz, да никто ничего не забыл... Вот цитата с первого листа -

И Егоров неоднократно про это говорил...
....но у ТС свой взгляд на этот мир - ему миллиомы на проводах важны...

Спасибо всем за ответы. Но в первом посте у меня были указаны требуемые токи для конкретных напряжений. И вот об этом все как то забыли, и начали считать общую мощность на один преобразователь. Но у меня еще будет 28В с током 0,5А, -5В, с током 0,5А. Так же 12 и 5 Вольт будут так же поделены на два независим блока. Опыт работы с импульсниками на малые напряжения и большие токи есть. Но если будут вопрос обязательно создам отдельную тему и попрошу помощи у более опытных коллег, дабы охладить мой юношеский пыл.
У меня как раз вопрос был по существу работы с аккумами в части их соединений и зарядки. Как правильно выстраивать схемы контроля, балансировки (функциональные блоки), что желательно, что крайне не желательно. Всё таки не хотелось бы чтобы это в руках у кого загорелось.

Эта работа называется "разработка ТЗ", и стоит она, как правило, 1/4 - 1/3 от стоимости разработки.

Если я вам чего должен, за ваши учения про сохранения энергии, вы мне в личку скиньте куда денежку перевести, я не жадный.

Таким образом, это не мы, а таки Вы забыли, поэтому один мощный двунаправленный преобразователь здесь по-прежнему тупо выгоден, даже такой, как LTC3871, а сэкономить можно после, на мелочи.

Про 10 минут, это своего рода метафора. Время заряда, будет определяющим в предпоследнюю очередь, телефоны же заряжают пару часов, значит и тут подождут. Когда габариты уже будут прикинуты, тогда и буду смотреть что можно с этим делать.
Не совсем понял, для чего конкретно вы предлагаете мне двунаправленный преобразователь, для заряда или разряда, или для обоих случаев? И у меня есть ограничения по габаритам, поэтому дроссели и внешние переключатели размером TO220 мне не подходят, токи придется растаскивать по фазам (не более 1,5А на каждую).

Итого, 22 фазы — не иначе, спаять и спрессовать, мегапаскалей эдак десяток потребуется, а то и два.

Вопрос вроде был про высокотоковый step-up ? А MB - это, между прочим, step-down. Причем синхронный. Причем многофазный. И, отметим, с 12 вольтами первичного, а не с пятью (как в прежние времена). Не просто так перешли на 12...


Какие-такие "встроенные устройства защиты" в 18650 ? Вы про платки на DW01 и ключиках 8205 ? Так их только китайцы мастерят, для весьма ограниченных областей применения (фонарики там, и аналогично). Никому в здравом уме не придет набирать батареи из "защищенных", на них вешают внешнюю систему защиты-балансировки.

Из двусмысленности вопрошающего я выбрал принцип. Если же им имелось ввиду мне надлежало выбрать второе, то средствами сугубо лишь 6 шт. LTC3871 собирается 12-фазный преобразователь — при 15 А на фазу входной ток 180 А.

И все же не просто так производители ноутбуков набирают батареи из трех-четырех последовательно включенных секций, хотя гораздо проще было бы все запараллелить. А ведь решаются те же задачи, что и у ТС. Так что, имею подозрение, переходящее в уверенность, что альтернативы нет, придется 3S2P. Правда, тогда 12 неудобно делать, может быть лучше все ж 2S3P.

Вы глубоко заблуждаетесь насчёт истинных причин — погуглите типовые сроки службы этих батарей, истории анализов их отказов, и т.п.

CID и PTC, которые встраиваются на производстве.

Извините, писал уже поздно вечером, забыл уточнить. Я имел ввиду 1.5А выходных (12В) на фазу, конечно при этом ток коммутации 3В будет 4,5А+ КПД. С этим успешно справляются м/сх со встроенными ключами например TPS61089, при КПД ~85%. И цена такой м/сх в разы ниже.
Да, со step-Down, работать эффективнее, об этом я и писал в первом же посте. Но для меня, как для разработчика, проще перенести проблему в ту область в которой я разбираюсь больше, нежели работать со сборкой аккумуляторов.


5В входных остались в промышленных МВ, 12 там используется только на PCIe шину. и да, там понижалки.

1.Похоже, мы не сможем работать от параллельно соединенных аккумуляторов из-за больших токов.
2. Похоже, мы не сможем работать от последовательно соединенных аккумуляторов из-за того, что не сумеем их заряжать.
3. Похоже, осталось выбрать вариант по которому ничего не получается и закрыть тему.

И как же Вы тогда предлагаете "из них нужно удалять встроенные устройства защиты" ? Интересно - а, скажем, для шуруповертов или электротранспорта тоже удаляют защиту или все ж изначально используют аккумуляторы с подходящим разрядным током ?

Да, пожалуй закрою тему, а то уже начинаются попытки упражняться в юморе. Еще раз, всем спасибо за диалог.