MICROWATT

Інженер, вирішуючи будь-яке завдання повинен, перш за все, ясно його собі уявити, очистивши умови від сторонніх нiсенiтниць. Що буде робити балансувальник iз закороченою банкою? А то ж, що з пробитою кулею або тріснутою на три частини - нічого. Це - не його завдання. Добре, додали контроль напруги. Щось таке кучеряве зі ста дротами вимірює напругу на кожному акумуляторі. За ціною не постоїмо, ми взагалі про це не думаємо. 1. Яка напруга має бути? 2. Ну, припустимо, є ця напруга, що далі робити, чого домагатися? 3. Чим та як це робити? Не тільки Ви, багато хто відразу хапаються за вимір напруги, не дуже розуміючи для чого це потрібно і що з цим далі робити. Я вирішив задачу, як тільки зрозумів, що напруга , як така, тут зовсім ні при чому, важливо, щоб було вона ОДНАКОВА. Балансувальник не може оживляти несправні акумулятори, не може заміняти собою зарядник UPS, не може втручатися в роботу UPS. Його завдання - не допустити постійного перевищення напруги на акумуляторах зі зниженою ємністю. Це загрожує швидкою подальшою втратою ємності таких акумуляторів і виходом всій дорогої зв'язки з ладу. Чому так відбувається - в ​​статтях по посиланнях розказано, я ж не можу тут передрукувати підручники. Так, згоден, добре б не розряджати збірку до різних напруг, але це вирішує схема UPS до нутрощів якої ми доступу не маємо, у нас тільки два дроти від всієї збірки. І фахівці кажуть, що розбаланс при розряді не такий страшний, якщо при кожному заряді напруги вирівнювати. Небезпечно повторення декількох циклів заряд-розряд розбалансованої збірної батареї. Ще невелике зауваження. Глибоко розряджений акумулятор важливо почати хоч трохи заряджати протягом 15-20 хвилин після розряду. Інакше - втрачає ємність. Так от, балансувальник, який я пропоную, це робить досить добре. Перекачує частину енергії, що залишилася в нерозряджених банках, в глибоко розряджені. Негайно після відключення розряду.

Чтобы задавать такие вопросы и делать предложения нужно немножко почитать. Например AN4428.pdf Cell_Balancing-2.pdf JRJJC3_2012_v17n5_393.pdf etd-0104104-232051.pdf Особенно доходчиво панам пояснено на 5й странице последней ссылки. Проблема существует и сотни публикаций по этому поводу не кем-то одним выдуманы.

Да знаю, знаю... Когда только успел.. В свое время поучаствовал в грандиозном проекте сбора телеметрии по 117 подстанциями Днепроэнерго. Да, есть там на большинстве резервный привод аккумуляторный. Конечно, тамошние детальки - не под микроскопом паять. Трансформаторы с большую хату величиной

Не, так, в работе, не меряют. так и коротнуть можно. Да и что там тестер покажет на десятках килогерц пилообразного тока и переменного несимметричного напряжения.? Там осциллограф хороший нужен, но им только качественно форму можно увидеть, если знать на какие загогулинки смотреть. Количественно замерять - грубо. Имеется в виду разброс прямых напряжений. там может даже один диод не того типа. Т.е. все 3Ах60вольт, а один 5Ах60 вольт или 7 шт SR360 а один 31DQ06. Или вообще один с меньшим падением почему-то... Может и электролит фильтра затесался не той емкости раза в два. Чем-то канал этот отличается... Причем, только в выпрямительной части, напряжения на трансформаторе делятся на 8 идеально. Надо было все-таки не спешить, шорт пабери, шорт пабери...

Спасибо на добром слове. Да, часто какой-то психологический барьер мешает. Просто не задумываешься над привычными вещами с неожиданной стороны. Раз уж опять я тут появился: кто будет 24вольтовую версию прототип тестировать? Вроде, готово, сегодня еще целый день гоняли. Это будет называться ML15. После заказа плат и цена обрисуется. Желательно проверить на батареях побольшей емкости. Вышлю с условием выложить тут результат, как он есть. Ну и откровенно мнение о пригодности.

Крутые специалисты, сразу видно. Взяли и построили Криворожскую область. Так и до Полтавского королевства рукой подать.

Хм...ну вот и ответ. Боюсь, что затесался диод Шоттки не совсем.... шесть штук взял "ненадёванные" из расходной коробки, кончились. А еще два - ехать в город или сбегать на склад поленился, хотелось быстрее запустить, снял с каких-то старых макетов. Грешен, каюсь. Пока потерпите, вроде погрешность не так велика, исправим со временем.

Да думал я по поводу этой батареи... Одна. Какими-то особенностями самой батареи - трудно объяснить. Если бы была "провальная" - ток саморазряда выше. А вот "выпирающая" - непонятно. Возможно, все 8 каналов невнимательно проверили на идентичность внутреннего сопротивления. Сам балансир имеет по этому каналу чуть выше напряжение из-за того, что компоненты не все из одной коробки, а с миру по нитке, на макет поленился заказать и подождать дня три. Учтем в дальнейшей работе.

Военные тайны в прошлом, не занимаюсь ими уже очень давно. По контракту забыл начисто Одну таки открою. Секретных триггеров или закона Ома не существует. И даже не очень большой секрет что мы сейчас делаем. Главная тайна - они не должны знать что мы действительно знаем о том, что они о нас знают. Что до гражданских разработок, то никогда тайн из этого не делал. Грамотный мужик через полчаса вертения платы в руках основные принципы изделия поймет, как ты там не соскабливай по-деревенски наивно маркировку с компонентов. Микросхемы по 100 000 транзисторов успешно копировали, если очень хотелось. Скопирует? На здоровье. Наладит параллельно выпуск? Пусть ему повезет. Пока будет налаживать я что-то еще придумаю, а догоняющий никогда впереди не будет, в принципе. Копирующий самостоятельно думать не умеет и конкурентной опасности никакой не представляет. Балансировщик - обычный многоканальный источник, NiTr0 верно пояснил основу. Берется от всех батарей одинаковый ток, батареи с напряжением повыше отдают больше энергии. Затем, эта энергия возвращается через отдельные изолированные выходы к каждой батарее. На выходе с более низким напряжением отдается больший ток. В итоге, часть зарядного тока перераспределяется и батареям с большей емкостью ток заряда добавляется. В принципе, если балансировщик имеет заметную по отношению к заряднику мощность, и некоторые батареи не имеют больших токов саморазряда, его выходные каналы идентичны, то балансировка идет до единиц милливольт. Это равенство обеспечивается не какими-то точными эталонами или компонентами. Оно получается автоматически из равного количества витков в одинаковом магнитном поле. Сегодня на прогон поставили 24-вольтовый почти серийный, причесанный образец. Заряжали две 7Ач батареи из реального офисного УПС до 14 вольт . Вначале там был разбаланс 0.25 вольта, к концу зарядки напряжения выравнялись до 13.88 и 13.90. Зарядный ток упал до 40мА, сам балансировщик потребляет постоянно (в любом состоянии, в начале, в конце) что-то около 80мА. Разбаланс же зарядных токов может быть до 0.5А (10-12Ач в сутки выравнивает). Думаю, для батарей до 60-70Ач этого достаточно. В случае же с KaYot балансировщик просто недостаточной мощности на такую солидную батарею, до конца выровнять не может. Дело поправимое. Со временем получит другой экземпляр. Есть, проработан нами еще один принцип. Это уже совсем другое. По-видимому, он пригоден для достаточно мощных сборных батарей от 96 вольт и выше. Несколько сложнее по идеологии и характеру процессов Но позволяет решить конструктивно- технологические проблемы и нарастить мощность балансировщика по модульному принципу. В свое время расскажем.

Беда в том, что по секциям зарядник за напряжением не следит. Только общее напряжение на всей сборке. Секционный балансировщик выровняет напряжения внутри секции. А сами секции относительно друг друга начнут активно расползаться. Еще быстрее, чем без балансировки.

Спасибо KaYot за достаточно подробный отчет и общее деловое участие в теме. Главный результат - практическое подтверждение работоспособности несколько нетрадиционной схемы балансировщика. Над улучшением параметров еще можно поработать, представленный на пробу полумакет собирался несколько второпях и из того что было под рукой, в рабочем столе. Мы приступили к рабочему проектированию серийных образцов. Возможно, нам потребуется такой же испытательный отчет по версиям 24, 36 и 48 вольт.

Если в УПС соединены последовательно 24 батареи, то и балансир нужно делать на 24 выхода по 12 вольт. Сложно конструктивно, но вполне возможно. А какой там ток зарядника?.

Вопрос посуществу из-за того, что мне нужен балансир на 24 батареи Думаю, вполне реально повешать 3 балансира, только придется еще контроллировать напряжение на секциях, чтобы одна секция не начала "перетягивать одеяло" зарядного тока на себя. Как вариант - ограничители напряжения повешать, для исключения перезаряда секции. Хоть и будут греться при нештатной ситуации... ... А Вы проверьте решение в железе. Часто бывает, что домашня думка в дорогу не годится. Я 100% уверен, что секции начнут активно принудительно разбалансироваться. Ладно, в принципе можно и 240 вольт сбалансировать. Но вряд ли это стоит в серию запускать. Применяемомть, похоже, единичная по стане.

Так на ссылке не резисторы - дроссели. Просто внешне похожи. И то, и другое к теме отношения не имеет.

Я вижу у Вас столько идей, что впору самому взяться за карандаш и паяльник, да все это с биперами и мигалками воплотить. Пусть будет еще вариант балансировщика. Жизнь покажет дальше.

Нет, модульная конструкция не получается в принципе. Все обмотки должны быть намотаны на одном магнитопроводе и не разноситься конструктивно.

Как устроен трансформатор тока я догадываюсь. Только подключить его некуда да и незачем, наверно.

Для эффективного подавления ВЧ-пульсаций на частоте 50-150кГц бусин явно недостаточно. Там нужны индуктивности в 10-30мкГн для токов порядка ампера. Можно и без них иногда, но нужны большие электролиты и с низким импедансом, что в итоге дороже. Бусины применимы там, где нужно короткий пик срезать в 0.1мкс и менее. В очень специфических местах, где нужно просто подавить скорость нарастания фронта - на выводах диодов, ключей чисто по режиму работы этих компонентов, не для сглаживания выходного напряжения. К несчастью, за много лет я так и не нашел поставщика настоящих бусин , с прямоугольной петелькой гистерезиса, по вменяемой цене на Украине. Буду признателен, если подскажете. "Высасывается" энергия мимо обмоток, через обмотки только возвращается. Представьте себе, что в перезаряженные батареи течет совершенное ничего, миллиампера 3-4, в то время, как в недозаряженные 0.3-0.5А, смотря как велик разбаланс. Какой уровень тока тут принять за норму, на какой предмет контролировать... мне трудно сказать. На незадействованных выводах среднее по сборке напряжение с точностью 5-7 мВ. Если вся батарея имеет от зарядника 48 вольт, на одной банке 11, на другой 13, то на пустых выводах будет остаток 24/2=12 вольт, почти точно одинаково. Если от зарядника вдруг пойдет 49 вольт, то на этих выходах сразу появится по 12.5. Это фундаментальный принцип данного способа, процессы тут несколько отличаются от обычного источника в режиме холостого хода. Я к тому, что это напряжение не показатель - пусто на клеммах или там аккумулятор подключен. Как обнаружить, что одну батарею забыли к балансировщику подключить... не соображу сходу. Согласен только, что некоторая проблема в этом есть. Ага, как схемотехнический прием ТТ - понятно. Но если ради светодиода не совсем понятного назначения мы добавим 8 трансформаторов тока и кучку счетверенных ОУ, то это уже будет не балансировщик, а суперсветодиод. На сдачу от покупки этих излишеств можно его в золотую рамочку оформить. ИМХО, несоразмерно дорого эта неочевидная функция обойдется.

Возможно, 36 вольт можно будет сделать на той же плате, что и 48, не устанавливая детали одного канала и слегка поменяв под эту версию другие компоненты. Будет и 36, обязательно.

Братцы, я ж не уговариваю и всучить полусырое барахло не хочу.. Дайте доработать до товарного вида и цену хоть просчитать. Чем и занялся сейчас, Сижу по прайсам поставщиков. Скорее всего, 24-вольтовый вариант выскочит быстро, за ним 48. На 8 батарей пока корпус не нашел.

Угу, разобрали схему значит... Вы же не захотите чтобы соседи на полосы в телевизоре жаловались? Вот и разоритесь на полторы-две гривны дроселлек по каждому каналу. Контроль тока? А чему он количественно должен быть равен? Я не знаю. В перезаряженных батареях так он отсутствует начисто, факт! Батареи придется прикручивать достаточно внимательно. Хохма в том, что балансировщик на 8 батарей продолжает работать и от двух, при шести отключенных батареях и заряднике! Выравнивает на всех выходах напряжение за счет двух оставшихся, выдавая общее 95 вольт. Сам был удивлен, обнаружив этот эффект. Таки балансирует, зараза! Контроль превышения напряжения на банке - совершенно лишнее. Даже допустим , поймали превышение и что далее? Выключать УПС или переделывать его схему? Балансировщик это делать не обязан. Мы не можем подменять собою штатный зарядник УПС, устраивать с ним соревнование.Он сам должен следить за порогами, Наша задача - балансировка, ничего более. Если мы будем делать полностью свой УПС - тогда - да, контроль за каждой банкой в отдельности и принятие решения за нашей схемой. Про счетверенные ОУ погорячились, наверное. Питание- то 110 вольт! К каждой банке нужно ставить свой ОУ с питанием 12 вольт, напряжение измерять относительно местной земли. Не, я такой простой, что могу и относительно общей земли напряжение на каждой банке вычислить кучкой ОУ и резисторами в 1% с триммерами. Микроконтроллером, наконец. Дело даже не в сотне лишних деталей, хлопотах по их поиску, площади платы и пайках. Вы знаете сколько стоит час работы человека, умеющего крутить на конвейере эти триммеры осмысленно? Где сейчас найти такого человека? Монтажник неспособен более четырех -шести концов обмоток вызвонить. Милливольты юстировать - ему вообще как мне за арфу сесть в оркестровой яме Большого Театра .

Ну и пару слов к истории вопроса. Проблема известна давно, но я как-то не представлял, что она имеет такой практический интерес. Просто ради спортивного интереса я несколько способов балансировки макетировал и проверял в моделях. Смотрел серийные решения на микросхемах. Эти решения для данного случая не годятся. Они рассчитаны на полный доступ к заряднику и на литий-ионные батареи общим напряжением вольт 20, не более. Либо это слишком кудрявые решения с большим числом дорогих компонентов, что не для широкой практики, а, скорее, для демонстрации технического уровня фирмы."Представительские" разработки. Тот принцип, который использован в данном балансировщике известен очень давно, но это всегда воспринималось в источнике как вредное явление - перекос напряжений при неравных нагрузках. Весьма привлекательно было бы использовать это с пользой, но вечное "а так никто не делает" тормозило. Наконец, когда появилась эта тема, я еще раз прошелся по решениям в данной области. Почитал десятка полтора солидных статей. Оказалось, что таки делают, это лучший способ, но трудоемок, малопригоден для автоматической сборки в серии. Потому и нашел применение только в относительно дорогих затеях вроде электромобилей и бортовой аппаратуры с большим ресурсом, где менять аккумуляторы просто некому. Дошли руки ( опять таки, скорее из спортивной злости столько тут чепухи местами в теме понаписано) спаять макет и сразу попали почти в десятку! Ну и пример ОчУмелых ручек пристыдил, спасибо и ему. Вот мается хлопец, но что-то упорно делает, а ведь балансировщик это моя вроде как прямая обязанность заняться. Метод хорош тем, что доступ к внутренностям УПС совершенно не нужен. Устройство сидит параллельно батареям и никак на работу зарядника не влияет. Занимается только своей прямой задачей - балансировкой. Теперь, когда основное сделано, пинок ниже спины получен, осталось извечное: "Ну, а чего ж ты года два-три назад это не сделал? Ведь так просто! Виноват-с...

В теории мощность его должна быть пропорциональна перекосу батарей. Я, честно говоря как-то не предполагал, что батареи 160Ач. Потому мощность балансировщика выставил где-то ватт 13-14 и плюс его потери ватта 2.5. Дело даже не в самих батареях, а в мощности зарядника. Мощности 12-15 ватт должно хватать при мощности зарядника в 100-150 ватт для почти идеальной балансировки. Не думал, что там зарядник около киловатта! Дело это наживное, наберем кое-какую практику и уточним мощность. Вообще, с уменьшением тока заряда, после полного заряда составной батареи и должна начаться точная балансировка. Но процесс этот достаточно медленный, так как балансировочные токи во всех 8 выходных обмотках начинают становиться все более равными. Балансировщик гоняет по кругу свою мощность (забирает от всех разные мощности при одном токе и отдает разные мощности обратно при разных токах) и только разность напряжений идет в выравнивание. При разности напряжений в 0.1 вольта это при 13.5 вольта - менее одного процента! Провод в жгуте - выходные обмотки. При токе в 0.4-0.5А они уже тепленькие, остальное там по теплу вообще не напряжено, смотрели при разработке. Скорее всего, там одна-две обмотки из восьми работают с предельными токами, они и теплые. На самых крайних по допускам напряжения батареях (самых емких) КПД устройства достаточно высокий и тепла теряется для такой большой батарее пренебрежимо мало. От общей энергии это порядка 0.2%.

Спасибо. Только непонятно зачем за этим ехать аж в Казахстан? В нашей деревне, например, этих кабельных коробов полно по базарам и магазинам. Каких хочешь.

Как-то выравнивать он будет любые батареи. Вот тестовый образец 96вольт удовлетворительно (до 0.1Вольта) выравнивает 120Ач при своей мощности ватт 13. Более точно он просто не может своими 300-400мА передавить 10А зарядник. А в теории может выровнять до 5-10 милливольт, вопрос времени балансировки. Ну и для 96-вольтовой системы, наверное нужно делать схему просто мощнее. К сожалению, под рукой нет реальных 8 аккумуляторов по 120Ач