Напряжение на батареях UPSa

[MICROWATT]

Природа проблемы не в "необслуживаемости".

Пусть у нас есть батарея из двух аккумуляторов номинальной емкостью в 10 ач. Реально же один 11Ач. другой 9Ач. оба считаются номинально годными.

Разряжаем, отбираем 5Ач. В одном осталось 6Ач. в другом - 4Ач.Теперь заряжаем

Дали утерянные 5Ач, второй зарядился. на нем грубо говоря 14 вольт. А первый еще нет, на нем 13 вольт только. Зарядное гонит заряд пока на всей батарее не станет 14+14=28 вольт. Второй начинает перезаряжаться (кипеть) и на нем 14.5, а первый так и не дотянул до 14, на нем 13.5 вольта. он недозарядился.

если процедура повторяется несколько раз, то кипящий теряет емкость еще больше.

В результате батарея разбалансируется из-за того, что аккумулятор с малой емкостью постоянно перезаряжается. а с бОльшей емкостью - недозаряжается. это портит батарею, разбаланс все время увеличивается.

 

Однажды начинаем разряжать и отбираем всю емкость. УПС следит, чтобы напряжение на батарее не упало ниже 10.5+10.5=21 вольт. Когда подходим к концу разряда один аккумулятор еще имеет 11.5, другой же- 9.5 вольта. Он считайте погиб, его разрядили ниже допустимых пределов.

 

балансировщик же следит чтобы при зарядке напряжение на всех аккумуляторах батареи было одинаковым. Отбирает часть зарядного тока у перезаряженных и отдает недозаряженным. Это продлевает по разным оценкам срок службы всей батареи на 40-60%. Есть ряд англоязычных статей. Для маломощных применеий вроде ноутбуков и всяких игрушек на литиевых аккумуляторах есть уже ряд стандартных микросхем балансировщиков. Если бы затея не имела смысла - кто б этим занимался?

 

Да, по традиции этим у нас на какой-нибудь АТС занимался дядя Вася аккумуляторщик. Ходил, мерял плотность электролита, доливал воду, распараллеливал банки, подбирал их по одинаковой емкости в батарею.

Дело не в том, чтобы поручить эту работу человеку на окладе вместо автомата. Дело в том, что дядей Васей из хорошего ПТУ больше нету. Сняли с производства дядей. Есть массово коекакеры с картонкой Академии, держащие тестер вверх ногами.

 

В устройствах же, использующих постоянно циклический заряд-разряд батареи 9электромобили, космические аппараты) без балансировщика дело вообще не обходится.

Не совсем понятно что ту "геморного"? Наверное, понять саму проблему, ее техническую суть.

[pavlabor]

Необслуживаемые это необслуживаемые, один вообще щасте.

Но если два...., а если четыре, шесть, восемь.... Микроват расписал в чем грабли.

Нельзя сделать два идеальных акума, в результате, один просядет раньше, и пойдет перекосяк,

зарядное будет давить согласно регламента, а на поверку, примерно как одного акума не стало, в результате перезаряд,

и через один гниловатый акум, в конце концов, сгорит упса и подохнут нормальные акумы.

Чтобы этого не произошло, раз в пол года, проверь напряжение.

 

Если упса, дорогая, то там подбирают комплект акумов по приемистости, а если уже меняется комплект на новый, никто его не подбирает,

в результате если упса и выжила, то помрет еще молодой, на втором витке, а таким упсам которые пережили три комплекта, уже нужно ставить памятник.

 

Конечно, не каширно тюнинговать какието акумы..., проще с гордо поднятой головой, пойти в магазин и купить еще одну упсу, это же дешевле чем держать комплект резервных акумов...!

 

По гелевым акумам, испарение не должно быть, на то они и геливые.

Более того, не нужно всему верить и бросать акумы в топку.

Определились с регламентом, и сначала поджали слегка, потом посильнее, а потом пережали и выбросили - вот вам и золотая серединка.

 

Необслуживаемый аккумулятор и батарея аккумуляторов - это разные вещи.

А упса горит так, что жывого места не остается, 90% ремонту не подлежат.

И всего-то, прожила срок эксплуатации одного акума.

[_WesT_]

Окей. Два опытных дяди меня напугали. Нет возможности держать в резерве 8 гелиевых акумов.

Исходя из этого куплю балансировщик этот на мой комплект (96В). И научите правильно подключить.

Кто продаст?

[KaYot]

Никто, я готовые только для 24В(пара батарей) встречал. Давай ТЗ микроватту писать..

[pavlabor]

Меняй акумы через два года, не жди когда упадет узел.

Старые разбросать на простинькие упсы.

И будет счасте.

[_WesT_]

Никто, я готовые только для 24В(пара батарей) встречал. Давай ТЗ микроватту писать..

 

Та я вот хз как его писать. Я совсем не в теме, и это для меня далеко.

Но девайс надо.

[natiss]

Меняй акумы через два года, не жди когда упадет узел.

Старые разбросать на простинькие упсы.

И будет счасте.

 

8 упс с аккумуляторами по 12 в лучше одного "ублюдка" на 96 в

[MICROWATT]

Ладно, подумаем. Хотя, 96 вольт (8 аккумуляторов) несколько необычно.

Похоже, как всегда, придется 24. 48, 96 отдельным вариантом делать.

Нет единого подхода, значит опять маленький зоопарк...

[MICROWATT]

8 упс с аккумуляторами по 12 в лучше одного "ублюдка" на 96 в

Да тут вопрос очень неочевидный.

Вероятнее всего, 8 дешевых офисных ублюдков не всегда заменяют хороший , профессионально сделанный, УПС.

На тепло они бесполезно рассеют ровно в 64 раза больше при прочих равных условиях.

Наверное, поэтому на подлодке стоит 32 аккумулятора последовательно и от 12 вольт ходовой двигатель не питается. Иначе, от одних медных шин в метр толщиной она потонула бы.

[KaYot]

Ладно, подумаем. Хотя, 96 вольт (8 аккумуляторов) несколько необычно.

Похоже, как всегда, придется 24. 48, 96 отдельным вариантом делать.

Нет единого подхода, значит опять маленький зоопарк...

А возможно включение двух одинаковых балансиров на 48в в общую цепь 96в? Что б каждый балансировал свои 4 акума. Мои зачаточные радиолюбительские познания говорят что не должно быть проблем..

Получится универсальное решение, разбаланс между блоками по 4 батареи уже маловероятен и не страшен, да и лечится легко(поменял местами пару батареек между блоками и еще годик-два можно туда не заглядывать).

[natiss]

Ладно, подумаем. Хотя, 96 вольт (8 аккумуляторов) несколько необычно.

Похоже, как всегда, придется 24. 48, 96 отдельным вариантом делать.

Нет единого подхода, значит опять маленький зоопарк...

А возможно включение двух одинаковых балансиров на 48в в общую цепь 96в? Что б каждый балансировал свои 4 акума. Мои зачаточные радиолюбительские познания говорят что не должно быть проблем..

Получится универсальное решение, разбаланс между блоками по 4 батареи уже маловероятен и не страшен, да и лечится легко(поменял местами пару батареек между блоками и еще годик-два можно туда не заглядывать).

Все бы хорошо, но все эти недоустройства тяготеют к соединению нуля сети с минусом аккумулятора....

[natiss]

Вероятнее всего, 8 дешевых офисных ублюдков не всегда заменяют хороший , профессионально сделанный, УПС.

На тепло они бесполезно рассеют ровно в 64 раза больше при прочих равных условиях.

Наверное, поэтому на подлодке стоит 32 аккумулятора последовательно и от 12 вольт ходовой двигатель не питается. Иначе, от одних медных шин в метр толщиной она потонула бы.

ну не совсем офисных...

возьмите импульсный

почему в 64? обоснуйте, речь идет о случае, когда 1 96 в - 2 квт и 8 по 12в - 250 вт, мне кажется в таком случае потери в меди одинаковы

[GlatTon]

8 геливыйх аккумов по 200 Аh. Держат серверную 13 часов. Держали, четыре года назад. Сейчас 5-6 часов...

 

На этот месяц запланирована профилактика, но идея с балансиром греет душу.

[KaYot]

почему в 64? обоснуйте, речь идет о случае, когда 1 96 в - 2 квт и 8 по 12в - 250 вт, мне кажется в таком случае потери в меди одинаковы

Ток с батарей будет тот же, потери в 1 девайсе - одинаковы. Но девайсов 8, значит потери в 8 раз выше. КПД преобразователя в крутом упсе однозначно будет выше чем в офисных, можно смело считать что потери раз в 10 выше в вашем варианте. Не в 64 конечно, человек посчитал для одного упса с питанием от 12в.

[natiss]

Ток с батарей будет тот же, потери в 1 девайсе - одинаковы.

Только в предположении, что они подключены одинаковыми проводами. А на практике это не так!

КПД преобразователя в крутом упсе однозначно будет выше чем в офисных,

почему? как раз кпд онлайн-упса ниже. Если преобразователи импуьсные, то при 1 блок экономичнее 10, но не так существенно, как Вы пишете

можно смело считать что потери раз в 10 выше в вашем варианте.

разрешите не согласиться

[MICROWATT]

Все очень просто. Для киловатта мощности при 100 вольтах нужно отбирать от батареи 10 ампер, при 10 вольтах 100 ампер.

Это значит. что при равных сопротивлениях проводов и ключей потери в 10-вольтовом будут в 100 раз выше. Ведь Р=I^2*R

А чтобы потери не были столь драматическими и приходится провода к батарее в палец толщиною, и ключи внутри УПС ставить дорогие и много их впараллель. Платы искать с медью толстой, что все равно не помогает. Приходится медные шины ручной работы напаивать поверх дорожек. Трансформаторы уже мотать жгутами из 50 проводов - попробуй зачистить один конец и припаять, если это не специальный самолудящийся провод по 60-70 евро за кило.

Растут, как снежный ком, конструктивные трудности с уменьшением активных потерь и теплоотводом.

 

Да, в офисном УПС китайцы и без этого по большей части обходятся. За 5-7 минут там просто не успевает все разогреться до пожара, хотя многие эти УПС откровенно воняют паленым в конце разряда. А поработать на них час-два при заявленной мощности - ни с одним не получится.

Лучше , не нужно спорить о том, с чем ни разу реально не работал.

 

З.Ы. Был у нас в армии один хлопец. Попал на несколько дней в госпиталь. Вернулся здоровым, но возмущенным.

- Я им говорю: "ухо у меня дюже болит, стреляет!". А они, вместо чтоб ухом заняться, три дни меня зачем-то лампой светили и уколы аж в задницу делали... Ну, разве не дураки ли эти доктора?

[KaYot]

Ток с батарей будет тот же, потери в 1 девайсе - одинаковы.

Только в предположении, что они подключены одинаковыми проводами. А на практике это не так!

Это я упустил как менее важный вопрос. Для 1 дорогого УПСа будет использоваться толстый хороший кабель, для офисных же с прикрученой куда получилось батареей - самое дешевое что в офисе нашлось, к гадалке не ходи.

КПД преобразователя в крутом упсе однозначно будет выше чем в офисных,

почему? как раз кпд онлайн-упса ниже. Если преобразователи импуьсные, то при 1 блок экономичнее 10, но не так существенно, как Вы пишете

А почему сразу онлайн? Пусть уж одной архитектуры будут и там, и там. Однозначно хороший экономичнее, разница минимум в 10 раз

 

P.S. а какая разница при работе в режиме инвертора, как у УПСа архитектура??

[KaYot]

Подыму тему. Так кто все же может изготовить балансир на 8 батарей большой емкости? Полгода прошло, ТЗ есть, желающие купить есть, а движения никакого нет.

[Учумелые ручки]

Ну сыро всё сыро ...

Если хотите могу выложить промежуточную СХЕМУ

Которая в принципе работает, но:

0) Проверена только в домашних условиях.

    И делалась наполовину из смутных воспоминаний по радиоэлектронике, наполовину методом научного "втыка" и проб.

    Сначала в симуляторе (та ещё задача - нестандарт ведь, и он сходит с ума), потом методом проб и ошибок в железе.

 

1) Маломощная (долго балансирует). Как следствие не полностью компенсирует разность остаточной емкости и внутреннего сопротивления аккумуляторов - при параллельном отборе мощности.

 

2) в последнем варианте нафик выбросил все проверки напряжений - всё с ума сходит при бросках во время переключения кондёра

 

Т.Е. подходя к итогу - есть идея-прототип. Коих и так в инете достаточно.

Кстати большинство из них имеет ГРОМАДНЫЙ и ИДИОТСКИЙ просчёт - упалил много полёвиков и времени пока понял.

Симулятор - это тоже пропустил "мимо ушей"

С единственной разницей в том что прототип таки работает (проверено лично) и для небольших емкостей (до 10 А/ч), его можно применять (с оговорками) уже сейчас... Что и было мной сделано для домашних нужд (электровелосипед)...

 

Дальше нужен серьёзный инженерный подход для доводки и поднятия "мощи", производственная база.

Хотя-бы те же платы - ЛУТом это так для себя, на продажу не годится.

 

Как-то так ....

Відредаговано February 16, 2013 at 09:53 Учумелые ручки

[Учумелые ручки]

Вдогонку - балансир МОДУЛЬНЫЙ (и должен такой быть) и ему по барабану сколько там 12-ти вольтовых "банок" ... просто набираешь необходимое к-во модулей ...

[MICROWATT]

 

Вдогонку - балансир МОДУЛЬНЫЙ (и должен такой быть) и ему по барабану сколько там 12-ти вольтовых "банок" ... просто набираешь необходимое к-во модулей ...

 Хорошо бы, конечно, модульный. Но как тогда модуль узнает что делается в соседних модулях?

Сидя на одной банке, нельзя понять что творится на остальных. И забрать-отдать остальным энергию тоже нельзя.

[Учумелые ручки]

DELETE

Відредаговано February 17, 2013 at 10:00 Учумелые ручки

[MICROWATT]

Учумелые ручки, работа проделана большая, я рад тут встретить схемотехника, но... Вы это не совсем до конца проверили. Я что-то не очень детально в схеме разобрался, но ключи, надеюсь, двуполярные?

Хорошо, допустим все схемотехнически сделано верно с точки зрения "не сгорит сразу". Все равно, модуль должен иметь связи с соседней батареей и самой нижней с самой верхней. Это конструктивно неудобно, чисто модульная конструкция не получается.

Такое, или очень похожее решение на более компактных компонентах я просматривал, правда только в модели. Беда в том, что ток балансировки слишком сильно зависит от напряжения разбаланса. Сопротивление ключей не позволяет при раэбалансе в 100 милливольт и менее передавать заметную энергию. И в целом решение весьма кудрявое и дорогостоящее.

 

Если тема Вас достаточно сильно заинтересовала, давайте дополнительно в личке пообщаемся.

[Учумелые ручки]

Учумелые ручки, работа проделана большая, я рад тут встретить схемотехника, но...

Спасибо, но я не считаю себя "схемотехником" - уровень знаний не тот ...

Вы это не совсем до конца проверили. Я что-то не очень детально в схеме разобрался, но ключи, надеюсь, двуполярные?

ключики IRF7317. четкая "двухполярность" в данной схеме не нужна, т.к. "обратку" спокойно может принять на себя "паразитный" диод.

Хорошо, допустим все схемотехнически сделано верно с точки зрения "не сгорит сразу". Все равно, модуль должен иметь связи с соседней батареей и самой нижней с самой верхней. Это конструктивно неудобно, чисто модульная конструкция не получается.

Ничего дополнительно к тому что я нарисовал - не нужно.

Имеем: 1 "генератор" на всё устройство, и по модулю на каждую "банку".

Да "проводов" - многовато, 6 шт. на каждый модуль: 2 подключение к банке, 2 к генератору, по одному к 2м соседним модулям...

Неудобно - но ничего лучьше пока не придумал.

Такое, или очень похожее решение на более компактных компонентах я просматривал, правда только в модели.

У меня всё на SMD (кроме "силовых/переносящих заряд" кондёров). Как показала практика, не подходят - "поют" (в прямом смысле слова )

Можно упаковать ещё плотнее - но мне плотнее не нужно, да и в ручном монтаже тяжелее ... Для меня размер спичечного коробка - в самый раз.

Беда в том, что ток балансировки слишком сильно зависит от напряжения разбаланса.

Это да, но, с другой стороны при коммутации с частотой в килогерцы - это не так критично как кажется.

Просто время балансировки в "0" возростает.

Сопротивление ключей не позволяет при раэбалансе в 100 милливольт и менее передавать заметную энергию. И в целом решение весьма кудрявое и дорогостоящее.

При сопротивлении современных ключей в 10-ки миллиОм - удалось "выровнять" в "0" с точностью до тысячных  сотых долей вольта.

Если тема Вас достаточно сильно заинтересовала, давайте дополнительно в личке пообщаемся.

Да завсегда пожалуйста, даже если хотите могу выслать пару готовых модулей для экспериментов ...

 

Вдогонку - по поводу "кучерявости" и "дороговизны" - у меня на текущий момент это уже "3я версия", по 3 шт. - 9 модулей + считая все упалённые детальки - у меня ушло на эксперементы что-то около 300 грн.

Відредаговано February 16, 2013 at 14:41 Учумелые ручки

[KaYot]

Тема скорее меня интересует, как раз недавно наблюдал ситуацию - батарея из 8ми 12в банок, одна со временем немного потеряла емкость(скорее всего изначально был небольшой разбаланс) - и понеслось. При заряде на ней 15в вместо комфортных буферных 13.5, при разряде 10.5(ниже не разряжал во время теста, и так все ясно), а на соседних 11.9-12.0. В итоге с каждым циклом заряда/разряд она все активнее умирает из-за чредующихся глубокого разряда/перезаряда.

С балансировкой такой ситуации бы просто не возникло, даже если балансир всего 1А дает для 10А рабочих токов.

 

Думайте уважаемые, мне проще купить/собрать девайс за 1к грн, чем раз в год батареи менять на $1к.

Відредаговано February 16, 2013 at 14:33 KaYot