Балансировка аккумуляторов 18650: Балансировка 18650 банок правильно — Рождённый с паяльником — LiveJournal

Особенности:

—Балансир : Плата контроля HCX-D119 для 3S/4S Li-Ion батареи имеет встроенную функцию балансира. При этом, в процессе заряда батареи, напряжение на кажой из ячеек выравнивается до значения 4,2В.
Для того, чтобы воспользоваться функцией выравнивания напряжения вам необходимо выдержать батарею под напряжением 12,6/16,8В не менее 60 — 120 мин после окончания активной фазы зарядки батареи. Для работы балансира важно, чтобы напряжение было не выше 12,6 / 16,8В: при превышении этих напряжений контроллер встанет в состоянии защиты и балансировка аккумуляторов производиться не будет

—Контроль напряжения на каждой из ячеек : При выходе напряжения на какой-либо из ячеек за пороговые значения вся батарея автоматически отключается.

—Контроль по току : При превышении током нагрузки пороговых значений вся батарея автоматически отключается.

— Возможность работы c батареями 3S (3 последовательных аккумулятора) Контроллер HCX-D119 имеет 100% совместимость с Li-Ion батареями 3S (11,1В). Для переключения контроллера в режим 3S необходимо перемкнуть контакты R8, а резистор R7 переместить на R11 (R7, при этом, остается разорванным) и площадку «B1» замкнуть на площадку «B-«

Описание выводов :

Иногда есть необходимость в зарядке Li-Ion аккумулятора, состоящего из нескольких последовательно соединенных ячеек. В отличие от Ni-Cd аккумуляторов, для Li-Ion аккумуляторов необходима дополнительная система управления, которая будет следить за равномерностью их заряда. Зарядка без такой системы рано или поздно приведет к повреждению элементов аккумулятора, и вся батарея будет неэффективна и даже опасна.

Балансировка — это режим заряда, который контролирует напряжение каждой отдельной ячейки в батареи аккумулятора и не допускает превышения напряжения на них выше установленного уровня. Если одна из ячеек зарядиться раньше остальных, балансир берет на себя избыточную энергию и переводит ее в тепло, не допуская превышения напряжения заряда конкретной ячейки.

Для Ni-Cd аккумуляторов нет необходимости в такой системе, поскольку каждый элемент батареи при достижении своего напряжения перестает принимать энергию. Признак заряда Ni-Cd — это увеличение напряжения до определенного значения, с последующим его снижением на несколько десятков мВ и повышением температуры, поскольку излишняя энергия переходит в тепло.

Перед зарядкой Ni-Cd должны быть разряжены полностью, в противном случае возникает эффект памяти, который приведет к заметному снижению емкости, и восстановить ее можно только путем нескольких полных циклов заряда/разряда.

С Li-Ion аккумуляторами все наоборот. Разрядка до слишком низких напряжений вызывает деградацию и необратимое повреждение с увеличением внутреннего сопротивления и уменьшением емкости. Также зарядка полным циклом быстрее изнашивает аккумулятор, чем в режиме подзарядки. Аккумулятор Li-Ion не проявляет симптомов заряда как у Ni-Cd, так что зарядное устройство не может обнаружить момент полного заряда.

Li-Ion как правило заряжают по методу CC/CV, то есть, на первом этапе заряда устанавливают постоянный ток, например, 0,5 С (половина от емкости: так для для аккумулятора емкостью 2000 мАч ток заряда составит 1000мА). Далее при достижении конечного напряжения, которое предусмотрел производитель (например, 4,2 В), заряд продолжают стабильным напряжением. И когда ток заряда снизится до 10..30мА аккумулятор можно считать заряженным.

Если у нас батарея аккумуляторов (несколько аккумуляторов соединенных последовательно), то мы заряжаем, как правило, только через клеммы на обоих концах всего пакета. При этом мы не имеем никакой возможности контролировать уровень заряда отдельных звеньев.

Возможно, что будет так, что один из элементов будет иметь более высокое внутреннее сопротивление или чуть меньшую емкость (в результате износа аккумулятора), и он быстрее остальных достигнет напряжение заряда 4,2 В, в тоже время у остальных будет только по 4,1 В, и вся батарея не покажет полный заряд.

Когда напряжение батареи достигнет напряжение заряда, может оказаться так, что слабый элемент зарядиться до 4,3 В или даже больше. С каждым таким циклом такой элемент будет все больше и больше изнашиваться, ухудшая свои параметры, до тех пор, пока это не приведет к выходу из строя всей батареи. Мало того, химические процессы в Li-Ion нестабильны и при превышении напряжения заряда значительно повышается температура аккумулятора, что может привести к самовозгоранию.

Простой балансир для li-ion аккумуляторов

Что же тогда делать? Теоретически самый простой способ заключается в использовании стабилитрона, подключенного параллельно каждому элементу батареи. При достижении напряжения пробоя стабилитрона, он начнет проводить ток, не позволяя повышаться напряжению. К сожалению, стабилитрон на напряжение 4,2 В не так легко найти, а 4,3 В уже будет слишком много.

Выходом из данной ситуации может быть применение популярного . Правда в этом случае ток нагрузки не должен превышать более 100 мА, что очень мало для заряда. Поэтому ток необходимо усилить при помощи транзистора. Такая схема, подключенная параллельно к каждой ячейки, защитит ее от перезаряда.

Это слегка измененная типовая схема подключения TL431, в datasheet ее можно найти под названием „hi-current shunt regulator” (сильноточный регулятор шунта).

Общим свойством всех литиевых аккумуляторов является нетерпимость к перезаряду и глубокой посадке напряжения. Есть около 10 разновидностей литий-ионных и полимерных аккумуляторов с использованием разных составов активных составляющих. Все они отличаются рабочим диапазоном по напряжению, но требовательны к соблюдению границ. Платы – это электрические схемы, внедренные в цепь для поддержания нужных параметров, отключения литиевых аккумулятора в случаях его неисправности. Для зарядки, балансировки, контроля разряда и защиты литиевых аккумуляторов составляются отдельные или совмещенные платы, которые выполняются на твердой подложке.

Зачем нужен балансир при зарядке батареи? При последовательном соединении нескольких банок напряжение суммируется, и емкость батареи будет равна самой низкой, из всех элементов.

Чтобы не допустить перезаряда «ленивой» банки, ее нужно отключить от питания, как только на ней будет достигнуто зарядное напряжение. Это позволит другим элементам продолжить зарядку. Для выполнения контроля за равномерным зарядом служит балансир. Он должен быть включен в цепь с последовательным соединением элементов. Для параллельного соединения балансир не нужен, там уровень заряда распределяется равномерно, как в сообщающихся сосудах.

Плата балансира может быть выполнена отдельно или входить в общий защитный контур MBS для литиевых аккумуляторов. Называется сборка балансировочным шлейфом.

Целью внедрения схемы является недопущение перезаряда отдельных элементов. Если используется один и защищенный аккумулятор, в нем предусмотрен блок от перезаряда.

Плата защиты литиевого аккумулятора

Литиевые аккумуляторы при перезарядке, нагревании могут загореться или взорваться. При проседании напряжения возникают трудности с зарядкой. Каждый случай нарушения режима ведет к безвозвратной потере емкости банки. Поэтому любая сборка из литиевых аккумуляторов содержит защитную плату.

Если используются незащищенные элементы, контроллер заряда-разряда устанавливается непременно. РСВ-плата предусмотрена, как обязательный элемент во всех аккумуляторов для бытовых приборов.

РСВ –платы и РСМ-модули не являются контроллерами, они не регулируют ток и напряжение. Их задача – разорвать цепь, если случилось короткое замыкание, перегрев. Модули допускают разряд до 2,5 В, что опасно. Все модули защиты китайские, продукция выпускается миллионами и вряд ли тестируется каждая микросхема. Это не полноценная защита, аварийная.

Для защиты используют платы заряда и защиты MBS, подбираемые по удвоенной токовой нагрузке, со встроенным балансиром. Платы зарядки и защиты литиевых аккумуляторов представляют контроллеры, которые обеспечивают 2 этапа процесса и обеспечивают нужные параметры. Непременным условием второго этапа зарядки является отключение питания при достижении максимального рабочего напряжения литиевого аккумулятора.

Схемы плат защиты литиевого аккумулятора

Все литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы и собранные батареи должны иметь защиту. Чтобы провести зарядку в 2 этапа, необходимо обеспечить последовательно режим постоянного тока, постоянного напряжения. Используются в сборке РСМ или MBS платы.

Собрать самостоятельно или купить готовые платы для подключения, выбирать вам. Для зарядки литиевых аккумуляторов специалисты используют китайские изделия. Их заказывают на AliExpress, с бесплатной доставкой.

LM 317

Простое зарядное устройство, стабилизатор тока.

Настройка заключается в создании напряжения 4,2 В подстройкой резисторов R4, R6. Сопротивление R8 является подстроечным сопротивлением. Погасший светодиод известит об окончании процесса. Недостатком этого устройства считают невозможность запитки от порта USB. Высокое напряжение питания 8-12 В, условие работы этого ЗУ.

ТР4056

Специалисты предлагают, для зарядки литиевого аккумулятора воспользоваться китайской платой ТП4056, с защитой от переплюсовки батарей или без. Купить ее можно на АлиЭкспресс, стоимость единицы обходится примерно в 30 центов.

Максимальный ток в 1 А регулируется заменой резистора R3. Напряжение 5 А, имеется индикатор зарядки.

Этапы контроля:

• постоянно, напряжение на аккумуляторе;
• предзарядка, если на клеммах меньше 2,9В;
• максимальный постоянный ток 1 А, при замене резистора, увеличении сопротивления, ток падает;
• при напряжении 4,2 В начинается плавное снижение зарядного тока при постоянном напряжении;
• При токе 0,1С зарядка отключается.

Специалисты советуют покупать плату с защитой или выведенным контактом для температурного датчика.

NCP 1835

Зарядная плата обеспечивает высокую стабильность зарядного напряжения при миниатюрном размере платы – 3х3 мм. Этим устройством обеспечивается зарядка литиевых аккумуляторов всех видов и размеров.

Особенности:

• малое количество элементов;
• заряжает сильно разряженные аккумуляторы током около 30 мА;
• детектирует незаряжаемые батарейки, подает сигнал;
• можно задать время заряда от 6 до 748 минут.

Видео

Посмотрите на видео полный обзор платы заряда ТП4056

Сейчас всё большую популярность набирают литиевые аккумуляторы. Особенно пальчиковые, типа 18650 , на 3,7 В 3000 мА. Ни сколько не сомневаюсь, что ещё 3-5 лет, и они полностью вытеснят никель-кадмиевые. Правда остаётся открытым вопрос про их зарядку. Если со старыми АКБ всё понятно — собирай в батарею и через резистор к любому подходящему блоку питания, то тут такой фокус не проходит. Но как же тогда зарядить сразу несколько штук, не используя дорогие фирменные балансировочные ЗУ?

Теория

Для последовательного соединения аккумуляторов, обычно к плюсу электрической схемы подключают положительную клемму первого последовательное соединение аккумуляторов аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к минусу блока. Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Значит если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.

Энергия, накопленная в АКБ, равна сумме энергий отдельных аккумуляторов (произведению энергий отдельных аккумуляторов, если аккумуляторы одинаковые), независимо от того, как соединены аккумуляторы — параллельно или последовательно.

Литий-ионные батареи просто подключить к БП нельзя — нужно выравнивание зарядных токов на каждом элементе (банке). Балансировку проводят при зарядке аккумулятора, когда энергии много и её можно сильно не экономить и поэтому без особых потерь можно воспользоваться пассивным рассеиванием «лишнего» электричества.

Никель-кадмиевые АКБ не требуют дополнительных систем, поскольку каждое звено при достижении его максимального напряжения заряда перестает принимать энергию. Признаки полного заряда Ni-Cd — это увеличение напряжения до определенного значения, а затем его падение на несколько десятков милливольт, и повышение температуры — так что лишняя энергия сразу превращается в тепло.

У литиевых аккумуляторов наоборот. Разрядка до низких напряжений вызывает деградацию химии и необратимое повреждение элемнта, с ростом внутреннего сопротивления. В общем они не защищены от перезаряда, и можно потратить много лишней энергии, резко сокращая тем самым время их службы.

Если соединить несколько литиевых элементов в ряд и запитать через зажимы на обоих концах блока, то мы не можем контролировать заряд отдельных элементов. Достаточно того, что одно из них будет иметь несколько более высокое сопротивление или чуть меньшую емкость, и это звено гораздо быстрее достигнет напряжения заряда 4,2 В, в то время как остальные будут еще иметь 4,1 В. И когда напряжение всего пакета достигнет напряжение заряда, может оказаться, что эти слабые звенья заряжены до 4,3 Вольт или даже больше. С каждым таким циклом будет происходить ухудшение параметров. К тому же Li-Ion является неустойчивым и при перегрузке может достичь высокой температуры, а, следовательно, взорваться.

Чаще всего на выходе источника зарядного напряжения ставится устройство, называемое «балансиром». Простейший тип балансира — это ограничитель напряжения. Он представляет из себя компаратор, сравнивающий напряжение на банке Li-Ion с пороговым значением 4,20 В. По достижении этого значения приоткрывается мощный ключ-транзистор, включенный параллельно элементу, пропускающий через себя большую часть тока заряда и превращающий энергию в тепло. На долю самой банки при этом достается крайне малая часть тока, что, практически, останавливает ее заряд, давая дозарядиться соседним. Выравнивание напряжений на элементах батареи с таким балансиром происходит только в конце заряда по достижении элементами порогового значения.

Упрощённая схема балансира для АКБ

Вот упрощённая схема балансира тока на базе TL431. Резисторы R1 и R2 устанавливают напряжение 4,20 Вольт, или можно выбрать другие, в зависимости от типа батареи. Эталонное напряжение для регулятора снимается с транзистора, и уже на границе 4,20 В система начнет приоткрывать транзистор, чтобы не допустить превышения заданного напряжения. Минимальное увеличение напряжения вызовет очень быстрый рост тока транзистора. Во время тестов, уже при 4,22 В (превышение на 20 мВ), ток составил более 1 А.

Сюда подходит в принципе любой транзистор PNP, работающий в диапазоне напряжений и токов, которые нас интересуют. Если батареи должны быть заряжены током 500 мА. Расчет его мощности прост: 4,20 В х 0,5 А = 2,1 В, и столько должен потерять транзистор, что вероятно, потребует небольшого охлаждения. Для зарядного тока 1 А или больше мощность потерь, соответственно, растет, и все труднее будет избавиться от тепла. Во время теста были проверены несколько разных транзисторов, в частности BD244C, 2N6491 и A1535A — все они ведут себя одинаково.

Делитель напряжения R1 и R2 следует подобрать так, чтобы получить нужное напряжение ограничения. Для удобства вот несколько значений после применения которых, мы получим следующие результаты:

• R1 + R2 = Vo
• 22K + 33K = 4,166 В
• 15К + 22K = 4,204 В
• 47K + 68K = 4,227 В
• 27K + 39K = 4,230 В
• 39K + 56K = 4,241 В
• 33K + 47K = 4,255 В

Это аналог мощного стабилитрона, нагруженного на низкоомную нагрузку, роль которой здесь выполняют диоды D2…D5. Микросхема D1 измеряет напряжение на плюсе и минусе аккумулятора и если оно поднимается выше порога, открывает мощный транзистор, пропуская через себя весь ток от ЗУ. Как соединяется всё это вместе и к блоку питания — смотрите далее.

Блоки получаются действительно маленькие, и вы можете смело устанавливать их сразу на элементе. Следует только иметь в виду, что на корпусе транзистора возникает потенциал отрицательного полюса батареи, и вы должны быть осторожны при установке систем общего радиатора — надо использовать изоляцию корпусов транзисторов друг от друга.

Испытания

Сразу 6 штук балансировочных блоков понадобились для одновременной зарядки 6 аккумуляторов 18650. Элементы видны на фото ниже.

Все элементы зарядились ровно до 4,20 вольта (напряжение были выставлены потенциометрами), а транзисторы стали горячие, хотя и обошлось без дополнительного охлаждения — зарядка током 500 мА. Таким образом, можно смело рекомендовать данный метод для одновременного заряда нескольких литиевых аккумуляторов от общего источника напряжения.

Обсудить статью ОДНОВРЕМЕННАЯ ЗАРЯДКА НЕСКОЛЬКИХ АККУМУЛЯТОРОВ

Есть ли способ построить аккумулятор 18650 со встроенным балансным зарядом? Или балансировка не очень нужна?

Это мой первый пост здесь.

Э-э, я энтузиаст DIY, особенно в области электроники. На самом деле я создаю портативную Playstation 2 Slim с дисплеем IPS, чтобы он выглядел как контроллер Wii U. Это моя первая большая электронная работа.

Однако, будучи портативным, мне нужно, чтобы он питался от аккумуляторов. Я очень смущен тем, как приблизиться к силовой части этого проекта. Я сделаю все возможное, чтобы быть как можно более подробным! Я с нетерпением жду ваших ответов!

Маленькие детали

Оглядываясь вокруг, я пришел к выводу, что аккумуляторная батарея на 18650 с (3S) будет работать хорошо, и это тоже кажется простым. Подключение трех из них последовательно даст максимум 12,6 В. Это также немного распространено, поэтому много информации о батареях можно найти, и даже извлечь из батарейных блоков ноутбука.

У меня есть некоторые подробности об электронике, включенной в проект:

Sony Playstation 2 Slim (модель 75003)

• Рабочее напряжение: 8,5 В
• Потребляемая мощность: максимум 6 А

Innolux N070IDG (да, я люблю красивые экраны: D)

• Тип: IPS LCD
• Разрешение: 1280×800
• Размер: диагональ 7 дюймов
• Рабочее напряжение: 9-12 В (лучшее при 12 В)
• Потребление: 190-210 мА (полная яркость) ( отображается от источника питания Bench)
• Интерфейс дисплея: включает интерфейсную плату HDMI, VGA, 2 х AV.

PAM8403 Усилитель звука

• 2 канал
• Выход: 3 Вт на канал на 4 Ом.
• Напряжение: 5 В

Аккумуляторы

Мне удалось получить 6 х 18650 батарей от старого ноутбука. После некоторых поисков, кажется, литий-ионные аккумуляторы Sony SF US18650GR 2400mAH . Итак, я пришел к выводу, что для начала этого достаточно, три из них.

Проблема

Я хотел использовать этот аккумулятор 3S с BMS. После того, как я получил BMS, как раз когда собирался собрать пакет, я исследовал еще немного.

Кажется, что BMS НЕ балансируют клетки. Я подумал, что, поскольку он имеет защиту от перезаряда и перезарядки, он будет заряжать элементы по 4,2 В каждый, когда элемент заполнен, а другие нет, он прекратит зарядку для этого конкретного элемента и продолжит работу на элементах, которые не ‘ т полный. Но я, кажется, ошибаюсь, и это все еще может выйти из равновесия.

Мне было интересно … большинство потребительских устройств, которые мы используем, просто используют зарядное устройство / источник питания постоянного тока для перезарядки устройств, таких как ноутбуки или портативные колонки и т. Д. Конечно, они, должно быть, разработали балансировочную цепь внутри батарейного блока или в устройстве — или они не баланс зарядки тоже?

В большинстве уроков упоминается, что использование зарядного устройства с балансировочным разъемом является единственным способом поддержания его производительности. Я считаю довольно неудобным носить с собой зарядное устройство для баланса и вынимать аккумулятор из устройства, чтобы перезарядить его.

Мой вопрос : возможно ли спроектировать аккумуляторную батарею, которая имеет необходимые защитные функции, такие как защита от пониженного / повышенного напряжения и перегрузки по току, и сконструировать ее так, чтобы она заряжалась через простое зарядное устройство постоянного тока?

Или баланс зарядки .. что-то не совсем необходимо?

Я просто очень боюсь использовать литиевые батареи. Я не хочу причинять вред себе или кому-либо еще.

Мои возможные решения

Поскольку я не очень разбираюсь в литиевых батареях, мне кажется, что балансировка очень важна. Я подумал о нескольких решениях, которые, я надеюсь, будет в порядке, я приветствую ваши отзывы на них!

Решение A — Вместо этого используйте только пакет 1S3P (или более параллельно) и используйте зарядное устройство USB 5V на базе TP4056 . Сопряжение с 3-мя преобразователями BOOST для питания ЖК-дисплея, PS2 и другой электроники под собственным напряжением, с 1S BMS. (Меня беспокоит то, что моя батарея может не справиться с потреблением тока.)

Я знаю, что мне придется также выполнять расчеты, основанные на эффективности повышающих преобразователей, чтобы получить точное потребление тока от батарей.

Решение B — Мой изначально выбранный метод, я думаю, диаграмма не требует пояснений. Но я не решаюсь использовать этот метод, поскольку я обнаружил, что он не уравновешивает клетки (и разрушает их жизнь) и может быть опасным.

Решение C — Индивидуальная защита каждой ячейки с помощью 1S BMS и совместное использование 3S BMS. Это звучит смешно, я думаю. Но почему-то я думаю, что это будет работать, но не так хорошо или не будет рекомендовано.

Решение D — Правильный сбалансированный метод, который потребует использования громоздкого весового зарядного устройства и невозможности использования устройства во время зарядки (удаление пакета, необходимого для зарядки). Это действительно неудобно, на мой взгляд.

Ну, спасибо за чтение, я надеюсь, что это не было слишком долго. Я действительно надеюсь, что получу ответ от этого раз и навсегда. Потому что я обычно не спрашиваю, я просто исследую. Теперь мне действительно нужна помощь, так как это может быть опасно, если что-то пойдет не так.

Пожалуйста, дайте мне знать, что вы думаете и какое решение лучше! Я постараюсь ответить в меру своих возможностей.

Я также хочу знать, какие ошибки могут быть в моих «возможных решениях»! Чтобы я мог избежать или исправить их в будущем.

Еще раз спасибо большое.

Балансир для li ion аккумуляторов

Литиево-ионные источники тока требуют строгого соблюдения параметров зарядки. С помощью платы балансировки литиевых аккумуляторов можно обеспечить защиту от преждевременного износа.

Балансировочная плата для литиевых аккумуляторов

Эта электросхема нужна, чтобы не допустить неравномерной зарядки литиево-железофосфатных батарей типа 18650, соединенных последовательно. Такие устройства чаще всего применяются в аккумуляторах для ноутбуков. Схемы балансиров строятся на базе транзисторов прямой проводимости и прецизионных управляемых стабилитронах семейства TL. Роль шунтирующего сопротивления играет резистор или диоды, соединенные последовательно. Чувствительный элемент балансира непрерывно замеряет напряжение химического источника тока.

Как только оно повысится, устройство зашунтирует элемент ненулевым сопротивлением, перераспределяя энергию на более разряженные элементы. Это способствует равномерной зарядке литиевой аккумуляторной батареи и защите от перегрева и необратимых изменений химического состава.

Плата защиты литиевого аккумулятора

Это устройство обеспечивает защиту аккумуляторов 18650 от глубокого разряда, отрицательно сказывающегося на характеристиках этого источника тока. Схема защиты АКБ Li-ion представляет собой ключ на полевом транзисторе, управляемый тем же стабилитроном, что и в балансире. Между затвором и массой аккумулятора включается конденсатор, способствующий запуску устройства.

Параллельно емкости подсоединяется стабилитрон TL катодом к массе. На управляющий вывод подается напряжение с двойного делителя, включенного параллельно нагрузке. Подбором его элементов выставляется нижний порог, при котором плата защиты отключится и перестанет пропускать ток, оберегая аккумулятор от чрезмерного разряда.

Недостаток этой схемы — слабая защита от короткого замыкания. Если емкость конденсатора велика, то транзистор закроется не сразу и может в результате выйти из строя. Для устранения этого недочета нужно присоединить один из выводов конденсатора к положительному полюсу источника тока. Чтобы можно было возобновить питание после срабатывания платы защиты, в разрыв провода, идущего к стационарной батарее, присоединяется выключатель. Он не нужен, если конструкция прибора предусматривает извлечение аккумулятора.

Схемы плат защиты литиевого аккумулятора

Балансировочная схема для защиты аккумуляторов 18650 строится по принципу стабилизатора высокой мощности с нагрузкой низкого сопротивления. При использовании балансира в бытовых условиях, например, в составе зарядного устройства, можно установить светодиодный контрольный индикатор, который подключается параллельно нагрузке.

При использовании транзистора PNP его коллектор присоединяется к минусовому полюсу батареи, а эмиттер — к плюсу. В разрыв этого вывода включается нагрузка, представляющая собой резистор, рассчитанный на мощность не менее 5 Вт. Его сопротивление для железофосфатного аккумулятора составляет 4 Ом.

В качестве нагрузки могут применяться несколько диодов IN4007, соединенных последовательно. Их количество подбирается опытным путем при налаживании схемы. Помимо транзистора BD138 также подойдут КТ816, BD244C, 2N6491 или A1535A. Напряжение на базу транзистора подается через высокоточный управляемый стабилитрон TL431 или подобный ему по стандартной схеме:

1. Анод подключается к базе транзистора.
2. Катод подключается к отрицательному выводу схемы.
3. Вывод управления подключается к средней точке делителя, состоящего из двух резисторов.
4. База транзистора присоединяется к плюсовому полюсу через резистор сопротивлением 1 кОм.

Напряжение срабатывания балансира устанавливается на уровне от 4 до 4.2 В и изменяется подбором резисторов делителя. Устройство защиты собирается на небольшой плате из текстолита. Детали соединяются изолированными проводами большой толщины путем пайки. На каждый источник тока изготавливается свой балансир.

Собранная схема подключается к выводам аккумулятора 18650. Сбалансированные элементы объединяются в батарею, которая подключается к стабилизированному источнику питания с подходящими выходными параметрами. Все транзисторы устанавливаются на теплоотводящие радиаторы, которые изолируются друг от друга, поскольку выводы коллектора находятся под отрицательным потенциалом. Если в схему были установлены светодиоды, то их свечение — это показатель полной зарядки АКБ из литиевых элементов 18650.

Самодельный балансир для li ion аккумуляторов — балансировочное зарядное устройство

Всех приветствую, кто заглянул на огонек. Речь в обзоре пойдет, как вы наверно уже догадались, о профессиональном зарядно-балансировочном устройстве iCharger 208B. Это мой первый профессиональный модельный зарядник, поэтому, возможно, где-то я мог ошибиться или неправильно истолковать сущность процесса, хотя старался писать простым и понятным языком. Кому интересно, что представляет из себя зарядник и на что он способен, милости прошу под кат.
Общий вид:

Краткие ТТХ:
Производитель – Junsi (Shenzhen New Junsi Electronic Co., ltd)
Модель – iCharger 208B
Корпус – алюминий
Напряжение питания – постоянное 4,5-32V (DC), БП в комплект не входит
— Зарядный ток – 0,05-20А (шаг 0,1А)
— Разрядный ток – 0,05-20А (шаг 0,1А)
— Максимальная мощность заряда — 350W (при питании >18V)
— Максимальная мощность разряда — 30W
— Максимальная мощность разряда с внешней нагрузкой — 600W (при 30V/20A)
— Ток балансировки – не более 350ma
— Точность балансира – 10mV
— Типы поддерживаемых аккумуляторов:
— — — литиевые (LiPo/Li-Ion/LiFe) – 1-8 банок (LiFe до 10 банок)
— — — никелевые (NiCd/NiMH) – 1-25 банок
— — — свинцовые (Pb) – 1-18 банок
Дополнительные функции:
— — — подключение к ПК
— — — термоконтроль
— — — пресеты/настройки для различных аккумуляторов/сборок — 10
— Размеры – 143мм*97мм*26мм
— Вес – 420гр
Основные особенности:
— высокая зарядная (350W) и разрядная мощность (30W/600W без/с внешней нагрузкой)
— высокая степень защиты от неправильной полярности (вход и выход), от недостаточной входной мощности питания, перегрева как самого зарядника, так и батареи/сборки, от избыточной мощности заряда и превышения времени заряда
— благодаря наличию microUSB порта зарядник легко подключается к ПК. При этом можно безопасно обновлять прошивку, строить графики, просматривать логи, анализировать полученные данные
— интеллектуальная защита зарядника от перегрева (3 режима работы вентилятора, снижение выходной мощности на 25% при превышении температуры выше 60ºС)
— многофункциональный информативный дисплей с регулируемой подсветкой
— настраиваемая балансировка литиевых элементов питания с точностью 10mV
— наличие достаточно точного анализатора емкости
— наличие режима замера внутреннего сопротивления банок/ячеек
— наличие режимов для работы с аккумуляторами на основе никеля (заряд/разряд/тренировка)
— наличие режима тестирования электродвигателей
— наличие восстанавливающего разряда (при питании зарядника от внешнего аккумулятора в режиме «разряд»)
— наличие 16Mbit флеш памяти, которая может хранить логи заряда/разряда в течение 36 часов
Комплектация:
Поставляется зарядник в фирменной коробке, на которой присутствуют все основные спецификации:

Внутри коробки есть защитный бокс из вспененного полиэтилена для защиты от механических воздействий при транспортировке:

В комплекте присутствуют все необходимые компоненты, а также небольшой бонус:

Комплектация за такую цену очень скудная, заряжать многие аккумуляторы без дополнительных аксессуаров будет не очень удобно. Большим плюсом явилось то, что в период покупки зарядника была небольшая акция и мне бесплатно достались некоторые компоненты.
Основные компоненты:
— зарядно-балансировочное устройство iCharger 208B
— два силовых зажима «крокодил» с гнездом под разъем «банан» (питание зарядника)
— кабель с двумя выходными зажимами «миникрокодил» (подключение аккумуляторов)
— температурный датчик
— кабель для подключения к ПК (USB->miniUSB) длиной 120см
— CD диск с программным обеспечением
— четыре силиконовые ножки
Дополнительные компоненты (бонус магазина):
— балансировочный кабель для 6S сборок
— балансировочная плата для 6S сборок (для удобства пользования)
При такой стоимости можно было положить дополнительный выходной кабель с силовым разъемом (к примеру, EC5 или XT) и холдер/держатель/кроватку (кому как удобнее) для распространенных 18650 аккумуляторов:


Все это придется приобретать отдельно, как и блок питания (БП).
Габариты зарядника:
Размеры зарядника небольшие, всего 142мм*97мм*26мм:

А вот вес уже немаленький, около 380гр:

Вот сравнение с «домашним» полупрофессиональным комбайном Opus BT-C3100 V2.2:
Внешний вид:
Зарядник выполнен в привычном для модельных ЗУ прямоугольном алюминиевом корпусе с гордой надписью iCharger 208B:
Компоновка стандартная – компактный алюминиевый корпус, хорошо отводящий тепло, небольшой вентилятор, монохромный дисплей с регулировкой яркости и 4 кнопки управления. Все разъемы и прорези для забора воздуха расположены с торцов:
Для лучшего охлаждения и снижения вибрации в комплекте идут 4 силиконовые самоклеящиеся ножки:
Разъемы:
Для подключения питания служат два провода с разъемами типа «банан», расположенные с левого торца прибора, длина проводов около 50см:
Для зарядки от автомобильного аккумулятора на выезде или подключения к «времянке» в комплекте идут «крокодилы» с разъемом «банан-мама»:
Для подключения заряжаемых аккумуляторов есть провода с «миникрокодилами»:
Провода достаточно толстые, сечение 16AWG. Для уменьшения дополнительных потерь разъемы везде припаяны:
Для контроля температуры присутствует специальный термодатчик, подключаемый в гнездо Temp:
Термодатчик, скорее всего, на основе какого-то транзистора, точность средняя:
Для подключения к ПК служит обычный USB->miniUSB кабель длиной 120см:
В качестве бонуса – плата балансировки и балансировочный кабель для удобства использования:
Питание:
Вот здесь начинается самое неприятное, ибо БП в комплект не входит. Многие скажут, мол, стоимость и так далеко не маленькая, но что поделать. С другой стороны, жестких требований к напряжению питания нет, сгодится любой БП с выходным постоянным напряжением от 4,5 до 32V. Главный критерий – достаточная мощность БП, т.к. в самом заряднике встроена своя схема питания. Поэтому на первое время сгодится один из вариантов:
— б/у компьютерный БП AT/ATX 250-350W (приобретается в любом сервисном центре за 100-150р)
— достаточно мощный лабораторный БП
— блоки для питания светодиодных лент, видеозаписывающей аппаратуры (DIY БП, как в моем случае)
— блоки питания от ноутбуков, зарядных устройств и т.д. (бюджетный вариант, будут ограничения)
Как видим, выходы из данной ситуации есть. Придется только немного поколхозить – припаять разъемы (бананы), где-то балластное сопротивление добавить или переходники. Либо прикупить специализированный блок питания для модельных зарядников, но стоят они немало:
Я использую ранее обозреваемый DIY БП S-360-24 на 24V/15A, общей мощностью 360W:
Со временем, конечно, для удобства использования прикуплю разъемы типа «бабан-мама», а пока цепляюсь крокодилами к «времянке».
Кишочки:
Поскольку аппарат куплен на свои, поэтому во избежание потери гарантии разобрать не рискнул. К тому же внутри зарядки есть неплохо греющиеся силовые элементы, соединенные с корпусом через термопрокладки, поэтому при следующей сборке теплоотвод будет похуже, по крайней мере, мне так кажется. В сети полно фотографий кишочков, поэтому для интересующихся продублирую у себя (взято отсюда):
Итак, с аппаратной частью разобрались, теперь переходим непосредственно к управлению и использованию.
Управление и рабочее меню зарядника:
Прошивка самая последняя — V3.14, на CD диске есть специальная программа для скачивания и установки обновлений:
Для навигации по менюшкам нам помогут 4 кнопки управления:
Коротко по управлению:
— кнопка Batt Type — предназначена для перехода в предыдущее меню или остановки текущего процесса
— кнопки Dec и Inc – предназначены для перемещения по подменю (влево/вправо), установки нужных параметров (вверх/вниз), а также для активации дополнительных меню при активном процессе (настройка параметров/отображение напряжение на ячейках)
— кнопка Start — предназначена для активации настройки нужного параметра (короткое/долгое нажатие) и запуска выбранного задания (длительное нажатие более 3 секунд). После запуска зарядник проверит правильность подключения, о чем сообщит на экране (при заводских настройках):
После часового знакомства с меню все вопросы должны отпасть, ибо все достаточно просто.
Вот упрощенная схема меню:
Коротко поясню. В первом меню (Program SELECT) можно выбрать, с каким типом аккумулятора работать, либо зайти в специальные режимы или настройки. Для выбора типа аккумулятора доступны четыре варианта – литий (LiPo/Li-Ion/LiFe), никель (NiMH), никель (NiCd) и свинец (Pb). Некоторые настройки доступны при активном процессе и могут настраиваться, а именно:
— конечное напряжение
— ограничение по емкости (дефолтное 5000mah)
— ограничение по времени (дефолтное 120 мин)
— ограничение по температуре (50°С)
— мониторинг температуры
При подключенном балансире при нажатии кнопки «Inc» всегда можно посмотреть напряжение на каждой ячейке/банке.
Небольшой стенд для тестирования:
Поскольку для аккумуляторов на основе никеля у меня не нашлось холдеров, то основной упор буду делать именно на литий. Именно под него в большей степени «заточен» зарядник. Для проверки характеристик я собрал небольшой стенд из следующих компонентов:
— три трех/четырехрегистровых вольтметра
— холдер для трех 18650 аккумуляторов
Вольтметры соединил в параллель – показания практически идентичные:
Взял шлейфик от ПК, балансировочный разъем как раз подошел, пришлось только срезать небольшой гребень:
Соединил согласно типовой схеме:
Все дальнейшие тесты буду проводить на данном простеньком модуле…
Заряд аккумуляторов:
Здесь все просто без каких-либо ограничений. Более простыми словами – если позволяет заряжаемый аккумулятор/сборка и мощность БП, то можно использовать зарядник на пределе его возможностей, а именно заряжать током до 20А. Для отдельного аккумулятора это много, разве что емкие лифешки (LiFe) могут заряжаться такими высокими токами.
Для лития доступны три режима заряда: заряд с балансировкой, обычный заряд и быстрый заряд:
Не трудно догадаться, что в последних двух балансир не используется. При обычном заряде отключение происходит при снижении зарядного тока на 1/10 от начального, а при быстром заряде – на 1/5 от начального. Другими словами при быстром заряде батарея чуток недозаряжена, т.к. последняя фаза заряда кончается немного раньше.
Ток заряда можно выбрать любой в диапазоне 0,05А – 20А с шагом в 0,1А:
Конечное напряжение для различных типов аккумуляторов:
Как видим, для Li-Ion банок конечное напряжение зафиксировано на уровне 4,1V. Я затрудняюсь ответить, с чем это связано, но в настройках можно изменить на стандартные 4,2V или заряжать в режиме Li-Pol. К слову, вот некоторые интересные отличия для Li-Pol/Li-Ion:
— настраиваемое максимальное конечное напряжение заряда – 4,3V для Li-Pol и 4,2V для Li-Ion
— настраиваемое максимальное конечное напряжение разряда – 3V для Li-Pol и 2,5V для Li-Ion
— конечное напряжение для режима «хранение» — 3,85V для Li-Pol и 3,75V для Li-Ion
Как пример, заряд аккумулятора Samsung INR18650-25R емкостью 2500mah током 3А:
В итоге мы имеем корректное окончание заряда на уровне 4,2V, но почему-то на экране зарядника напряжение немного занижено.
Для заряда банок с завышенным порогом заряда (4,3V и 4,35V) необходимо в настройках увеличить конечное напряжение (максимум для Li-Pol 4,3V):
В итоге 4,35V аккумулятор Samsung ICR18650-32A емкостью 3200mah при токе заряда 3А зарядился до 4,28V:
Опять небольшой недозаряд, но здесь скорее из-за большого зарядного тока, т.к. окончание заряда происходит при снижении зарядного тока на 1/10 от начального, 300ma еще многовато…
Балансировка аккумуляторов:
Предназначена для выравнивания напряжения на ячейках/банках, соединенных последовательно две или более (2S-8S). Как известно, аккумуляторов с абсолютно одинаковыми параметрами не бывает, поэтому один разряжается чуть быстрее, другой – чуть медленнее остальных. Следовательно, и при заряде один зарядится чуть быстрее, другой – чуть медленнее. Если заряжать без балансира, то одну или несколько банок можно перезарядить, а это чревато сильной деградацией химии или возгоранием банки. Также и с разрядом, одну или несколько банок можно сильно переразрядить, тем самым сильно снизив ее ресурс.
Работает балансировка следующим образом:
При подключении балансировочного разъема, зарядник измеряет напряжение на каждой банке и смотрит установленный метод балансировки. Доступно 3 режима: CV phase, storage voltage и always. При первом методе балансир включается тогда, как только одна из ячеек/банок перейдет в режим CV (вторая фаза заряда). При втором методе балансировка начнется, когда напряжение на одной из ячеек/банок превысит напряжение хранения (см. выше, 3,85V/3,75V/3,3V). При последнем методе, балансир включен изначально и первым делом выравнивает напряжение на всех банках/ячейках и только после этого зарядный ток равняется установленному и идет процесс заряда. Также в настройках есть опция «капельного заряда» (Balance Trickle), при активации которой зарядник не прекратит заряд, пока ток не снизится до 20ma.
Судя по мониторингу, точность вольтметра балансира в норме (первая банка/ячейка — снизу):
При балансировке я забыл отключить таймаут, поэтому процесс балансировки был остановлен автоматически. За это время было залито около 600mah. После повторного запуска балансировки получилось следующее:
Банки отбалансированы неплохо, в пределах погрешности (10mV или 0,01V), но вот конечное напряжение занижено, вместо положенных 4,2V получилось в районе 4,185V. Я пока не смог добиться от зарядника отключения при более точном конечном напряжении без танцев с бубном, хотя можно установить в настройках конечное напряжение, к примеру, 4,22V (доступно в интервале до 4,3V):
Несколько помогает опция «Balance Trickle», но это не решение проблемы:
Но с другой стороны, при заряде без балансира напряжение на банках в норме. Получается, что встроенный вольтметр несколько занижает напряжение. Это не есть гуд…
Разряд:
Данный зарядник может разряжать аккумуляторы током до 20А, но при условии подключения внешней нагрузки. При этом максимальная разрядная мощность равна 600W (при 30V/20A, т.е. 8S). Для одного/нескольких запараллеленных аккумуляторов максимальная разрядная мощность равна около 80W. Поскольку зарядник не обладает достаточно мощной нагрузкой, а следовательно и радиатором, то максимальная мощность разряда без внешней нагрузки ограничена 30W:
Грубо говоря, при полностью заряженном литиевом аккумуляторе получить разрядный стабилизированный ток выше 7А не получится, ибо 30W/4,2V=7,14А. Даже при установке разрядного тока более 7А, значение будет ограничиваться в этом районе.
Для разряда с внешней нагрузкой предусмотрен специальный режим – DCHG+:
В качестве нагрузки можно использовать обычные нагрузочные резисторы, т.к. при нагреве они не меняют сопротивление, как, к примеру, лампы накаливания. Подключается следующим образом (именно к плюсовым зажимам!):
Рассчитывается сопротивление все по тому же закону Ома (пример для одного высокотокового литиевого аккума на разряд током 20А):
Сопротивление нагрузки = напряжение банки / требуемый ток нагрузки = 4 / 20 = 0,2 Ома
Рассеиваемая мощность = напряжение * ток = 4 * 20 = 80 W
Итого, для разряда высокотокового литиевого аккума током 20А нужен, как минимум, 100W резистор на 0,2 Ома, либо комбинация из нескольких резисторов.
Как пример, разряд аккумулятора Samsung INR18650-25R емкостью 2500mah током 7А без нагрузочных резисторов (график см. ниже):
Емкость получилась около 2435mah. Для тестирования большинства аккумуляторов и для домашнего использования хватит за глаза.
Специфические режимы:
— Режим хранения (STORAGE):
Не секрет, что литиевые банки должны храниться в прохладном месте заряженными на треть. Поэтому, если длительное время не планируется использовать аккум/сборку, то рекомендуется прогнать ее в данном режиме (в разделе «Литий»):
Конечное напряжение для режима «хранение» — 3,85V для Li-Pol и 3,75V для Li-Ion
— Определение внутреннего сопротивления аккумулятора/сборки (Measure Internal resistance):
Данный пункт расположен в меню специальных режимов (Special Modes). Здесь, думаю, все понятно. По внутреннему сопротивлению и остаточной емкости можно судить о возрасте батареи. Для начала напомню, что высокотоковые аккумуляторы имеют самое низкое внутреннее сопротивление, что позволяет им отдавать большие токи без особого ущерба. Поэтому, купив новенькие баночки, можно измерить их внутреннее сопротивление и емкость, а в дальнейшем периодически сравнивать. Чем больше будет использовано циклов заряд/разряд, тем больше будет внутреннее сопротивление, а емкость будет постепенно уменьшаться.
Вот сравнение внутреннего сопротивления одного и того же аккумулятора Sanyo UR18650ZY 2600mah и Samsung INR18650-25R 2500mah на ЗУ Opus BT3100 V2.2 и iCharger 208B:
Точность «гуляет» благодаря невысокому качеству контактов ЗУ и холдера. Для точного определения внутреннего сопротивления необходимы качественные держатели, к примеру BF-1L:
Программное обеспечение:
После установки драйверов и программы LogView, становится доступной возможность построения графиков заряда/разряда. Функция полезная, особенно для сравнительного тестирования аккумуляторов, ибо сразу можно оценить качество аккумулятора, в частности способность держать напряжение под хорошей нагрузкой. В качестве примера приведу график разряда Li-Ion аккумулятора 18650 Samsung INR18650-25R емкостью 2500mah током 7А:
Если запустить программу Upgrader.exe с CD диска, то при наличии свежей прошивки можно безопасно обновить прошивку зарядника:
Некоторые примечания:
— при выборе LiIo заряд оканчивается при напряжении на банке 4,1V, а при выборе LiPo – 4,2V. При этом настраиваемое максимальное конечное напряжение заряда – 4,3V для Li-Pol и 4,2V для Li-Ion, а конечное напряжение разряда – 3V для Li-Pol и 2,5V для Li-Ion. Ну и конечное напряжение для режима «хранение» — 3,85V для Li-Pol и 3,75V для Li-Ion
— при активации опции «Balance Trickle» конечное напряжение при заряде лития с балансировкой становится более корректным
— для аккумуляторов на основе никеля можно вручную задать дельту (-dV), а также настроить или отключить вовсе подзаряд малым током («капельный заряд» — Trickle). Для LSD аккумуляторов (с низким саморазрядом) рекомендую отключить капельный заряд.
— звуковое оповещение полностью настраиваемое – можно либо включить, либо выключить сигнал нажатия (Key Beep) или сигнал оповещения/тревоги (Buzzer). Я рекомендую сигналы оповещения оставить включенными. Сигнал завершения процесса (Completion Ring) имеет 4 варианта на выбор, в т.ч. и выключен.
— вентилятор охлаждения имеет 3 режима – автомат, включен всегда и выключен. Рекомендую автоматический режим с регулировкой оборотов в зависимости от внутренней температуры зарядника. При выключенном вентиляторе будет часто срабатывать термозащита и снижать выходную мощность на 25% при достижении 60ºС
— при выборе восстанавливающего разряда, т.е. зарядник запитывается не от сети, а от внешнего аккумулятора и разряжает аккум/сборку — энергия разряда не гасится на нагрузочных резисторах прибора, а передается питающему внешнему аккумулятору (работоспособность не проверял)
Возможные применения зарядника:
— непосредственный заряд привычных 18650 аккумуляторов как по отдельности, так и в сборе. Если нужно быстро зарядить несколько банок – либо в параллель на большой ток, либо с «быстрым» балансиром. Дискретные зарядки сильно ограничены по току (не более 2А), поэтому модельные зарядники здесь вне конкуренции
— заряд модельных Li-Pol аккумуляторов – тут все ясно, без балансира никуда, т.к. липоли очень привередливые и хорошо горят
— заряд или тренировка элементов питания аккумуляторного электроинструмента – как пример, заряд дешевого аккумуляторного электроинструмента без встроенного балансира (дешевый шурик на литии без балансира) или тренировка инструмента на NiCd аккумуляторах (массовые бюджетные шурики)
— при отсутствии специализированного умного зарядника для никеля – докупив холдеры для АА/ААА, мы получаем отличный зарядник с корректными режимами для никеля (умные зарядники для них дорогие, да и никель обычно используются либо по две, либо по четыре штучки)
— при отсутствии зарядника для автомобильного аккумулятора – данное ЗУ хорошая альтернатива
— наличие достаточно точного анализатора емкости и функции замера внутреннего сопротивления – оперативный контроль состояния всего парка аккумуляторов (особенно для моделистов, ибо липольки дохнут очень быстро), а также аргументированный спор с продавцами некачественных аккумуляторов или ПБ (в некоторых случаях и с продавцами смартфонов/планшетов)
— зарядка любых поддерживаемых аккумуляторов в походных условиях (от автомобильного аккума или внешнего источника)
Плюсы:
+ бренд, гарантия качества
+ высокая зарядная и разрядная мощность
+ широкий диапазон питающего напряжения
+ богатый функционал, настройка практически всех параметров
+ корректная поддержка большинства типов аккумуляторов
+ достаточно точная балансировка банок/ячеек литиевых сборок
Минусы:
— при заряде с балансиром есть небольшой недозаряд (возможно где-то есть калибровка), а также небольшой ток балансировки (в зависимости от дисбаланса банок процесс затягивается)
— некоторое неудобство использования, ибо в разложенном виде все это хозяйство занимает много места
— необходимость покупки дополнительных аксессуаров (БП, при необходимости силовые модельные/балансировочные провода и холдеры)
— нет возможности управления через ПК, как в том же iMax (настройка параметров/запуск/остановка и т.д.)
— отсутствует поддержка NiZn аккумуляторов (есть небольшое решение)
— цена
Вывод: даже несмотря на незначительные недостатки, устройство качественное и функциональное. Мне устройство очень понравилось. Для обычного применения, а именно зарядка обычных аккумуляторов (никель/литиевые банки) — не очень подходит, проще купить универсальный комбайн, типа Опуса. Но если в наличии имеются липольки, требуется больший зарядный ток или функция анализатора емкости, то данный зарядник очень хорошее приобретение. В дальнейшем я планирую соединить воедино БП, зарядник, балнасировочные разъемы и несколько холдеров. Получится некий компактный чемоданчик, который решит вопросы заряда аккумуляторов полностью…

Интересные котики: Вот моя «зарядная эволюция» на все случаи жизни, большего не нужно:

Наши балансиры действительно АКТИВНЫЕ — балансировка емкости аккумуляторов ведется через двунаправленные высокоточные зарядные устройства.

Только в балансирах разработки инженерами Реалсолар используются процессоры ARM с внешним высокоточным АЦП (аналого-цифровым преобразователем), с помощью которого удалось получить точность измерения напряжения на балансируемых батареях 0,01 вольт. КПД наших балансиров 95-97%!

Почему аккумуляторы быстро выходят из строя ?
При использовании аккумуляторных систем в качестве резервного или автономного источника электроэнергии остро встает вопрос о правильном и равномерном заряде аккумуляторных батарей, увеличению их срока эксплуатации.

Напомним, что все кислотные аккумуляторы (автомобильные, АГМ или гелевые) выпускаемые заводом изготовителем, не одинаковые по отношению друг к другу, т.к. невозможно изготовить абсолютно одинаковых аккумуляторов. Аккумуляторные батареи имеют разное внутреннее сопротивление, и при одинаковом зарядном токе, одни батареи будут заряжаться быстрее или медленнее по отношению к такой же батарее, даже из одной партии.
В системах резервного и автономного электроснабжения обычно применяются цепочки аккумуляторных батарей соединенных на напряжение 24 или 48 вольт. Это ведет к проблеме неравномерного заряда аккумуляторов в цепи, т.е. разбалансировки заряда. Один аккумулятор будет заряжаться быстрее или медленнее, чем соседний в этой цепочке.
При циклических зарядах-разрядах данная ошибка будет накапливаться, что приводит к тому, что в системе появятся аккумуляторы которые заряжены сильнее других, и при заряде они «кипят», и не дозаряженные аккумуляторы которые будут сульфатироваться. Что в конечном итоге приведет к преждевременному старению батарей и выходу их из строя.
Время работы оборудования в такой ситуации будет стремительно сокращаться и вместо положенных, к примеру, 5-7 лет для одного аккумулятора, система через 1,5 — 2 года будет иметь меньше половины первоначальной емкости.
Многие инсталляторы видят, что их оборудование стало работать значительно меньше по времени от АКБ и пытаются нарастить мощность системы путем подключения дополнительных АКБ . Этот вариант на какое-то время спасает ситуацию, но не устраняет, а только усугубляет проблему. В результате примерно через 1,5…2 года эксплуатации ИБП приходится менять все АКБ. Заменой первых вышедших из строя аккумуляторов проблему не решить – они будут отличаться от остальных АКБ и дисбаланс напряжений будет еще сильнее. В среднем за год эксплуатации системы 48В нужно будет менять 1 аккумулятор, а если таких сборок несколько, то четверть от общего количества.

Увеличить срок службы аккумуляторов можно, применив систему балансировки, которая будет выравнивать напряжения на каждой АКБ в процессе их эксплуатации. При этом в цепочке аккумуляторов не будут появляться перезаряженные АКБ и недозаряженные.

Зависимость напряжений на клеммах АКБ при применении Smart Activ Balancer

График работы балансиров

Напряжения на подключенных АКБ

Разбалансировка заряда аккумуляторов существенно сокращает срок службы дорогостоящих аккумуляторов, соединенных в батарею!

Система активной балансировки заряда аккумуляторных батарей Smart Activ Balancer представляет собой группу активных балансиров устанавливаемых на каждый аккумулятор и связанных с модулем мониторинга. Система предназначена для выравнивания уровня заряда аккумуляторов, «перекачивая» энергию из наиболее заряженных АКБ в менее заряженные.
Принцип работы активного балансира системы Smart Activ Balancer показана на рисунке:

Балансир представляет собой устройство, состоящее из микроконтроллера и двунаправленного управляемого импульсного преобразователя тока с высоким КПД. Системное напряжение 24/48 В является опорным источником для импульсных преобразователей внутри балансиров, т. е. такой преобразователь перекачивает ток из системной шины в подключенную АКБ (или соответственно обратно). Балансир имеет кабель подключения к клеммам АКБ и два разъема связи. Все контакты разъемов связи объединены и образуют систему связи CAN.
Каждый балансир находящийся в сети, знает напряжения всех аккумуляторов в рабочей группе. Балансиры самостоятельно вычисляют среднее арифметическое напряжение всех аккумуляторов и принимают решение о необходимости балансировки своего аккумулятора, направлении тока — заряд/разряд, величине тока балансировки.
Обмен данными ведется в реальном режиме времени с точностью измерения напряжения на акб до 0,01 В.
Идеально сбалансированная система аккумуляторных батарей это когда разница напряжений на всех аккумуляторах не превышает величину установленного в системе гистерезиса. Для балансиров без системы мониторинга на производстве при программировании установлен допуск 0,03 В.
Типовые схемы подключения балансиров с разным количеством аккумуляторов:

Балансиры Smart Activ Balancer обладают рядом преимуществ перед распространенными на рынке пассивными балансирами:

• Активная балансировка АКБ — может заряжать и разряжать аккумуляторную батарею.
• Балансировка с высоким КПД
• Высокая точность измерения напряжения на АКБ
• Работа в системе 12, 24, 48 вольт, автоматическое определение
• Работа балансиров с аккумуляторами на 6 и 12В, автоматическое определение.
• Количество балансиров в сети — до 64 шт
• Микропроцессорное управление в каждом балансире
• Может балансировать ток в АКБ даже при гальванически изолированном зарядном устройстве (ЗУ не подключено напрямую к АКБ + все АКБ не соединены между собой).

Интернет-магазин «motorkolesa» — компания, которая одна из первых по России реализует мотор-колеса, аккумуляторы и другое оборудование по всей стране. Мы поставляем электроизделия для комфортного передвижения по городу по самым приятным ценам. У нас представлены безопасные и надежные электровелосипеды, которые отличаются небольшим весом, компактностью, маневренностью, бесшумностью и экологичностью.

Каталог разбит на категории:

· Редукторные колеса для велосипедов;

· Колеса прямого хода;

· Аккумуляторы;

· Велосипеды с электрическим мотором;

· Инвалидные коляски с электромотором и другая электротехника.

Если вы в поисках магазина, чтобы купить литиевые батареи, заходите на наш сайт. Здесь размещены модели агрегатов, которые различаются по ёмкости, напряжению и количеству циклов заряда-разряда. У нас можно приобрести литий-титанатные и железо-фосфатные батареи для мотор-колес по выгодной цене с гарантией. Сборка комплекта выполняется по габаритам конкретного заказчика.

В нашем магазине можно заказать литиевые батареи с различным значением напряжения – 12, 24, 36, 60 или 72 В. У многих аккумуляторов напряжение в процессе разрядки постепенно падает, в результате снижается максимальная скорость электроустановки. Однако железо-фосфатные аккумуляторы в процессе разряда не изменяют напряжение, что не сказывается на темпе передвижения.

От ёмкости устройства зависит дальность поездки в прямопропорциональном соотношении. У нас имеются батареи ёмкостью до 30 Ач и выше, что гарантирует дистанцию велопоездок до 100 км и больше. Если у вас есть вопросы по электроустановке и подборе техники для вашего велосипеда, свяжитесь с менеджером компании по телефону 8 (900) 322-22-26.

Балансировочное зарядное устройство. Балансировочное зарядное устройство для Li-ion. Упрощённая схема балансира для АКБ

Общим свойством всех литиевых аккумуляторов является нетерпимость к перезаряду и глубокой посадке напряжения. Есть около 10 разновидностей литий-ионных и полимерных аккумуляторов с использованием разных составов активных составляющих. Все они отличаются рабочим диапазоном по напряжению, но требовательны к соблюдению границ. Платы – это электрические схемы, внедренные в цепь для поддержания нужных параметров, отключения литиевых аккумулятора в случаях его неисправности. Для зарядки, балансировки, контроля разряда и защиты литиевых аккумуляторов составляются отдельные или совмещенные платы, которые выполняются на твердой подложке.

Зачем нужен балансир при зарядке батареи? При последовательном соединении нескольких банок напряжение суммируется, и емкость батареи будет равна самой низкой, из всех элементов.

Чтобы не допустить перезаряда «ленивой» банки, ее нужно отключить от питания, как только на ней будет достигнуто зарядное напряжение. Это позволит другим элементам продолжить зарядку. Для выполнения контроля за равномерным зарядом служит балансир. Он должен быть включен в цепь с последовательным соединением элементов. Для параллельного соединения балансир не нужен, там уровень заряда распределяется равномерно, как в сообщающихся сосудах.

Плата балансира может быть выполнена отдельно или входить в общий защитный контур MBS для литиевых аккумуляторов. Называется сборка балансировочным шлейфом.

Целью внедрения схемы является недопущение перезаряда отдельных элементов. Если используется один и защищенный аккумулятор, в нем предусмотрен блок от перезаряда.

Плата защиты литиевого аккумулятора

Литиевые аккумуляторы при перезарядке, нагревании могут загореться или взорваться. При проседании напряжения возникают трудности с зарядкой. Каждый случай нарушения режима ведет к безвозвратной потере емкости банки. Поэтому любая сборка из литиевых аккумуляторов содержит защитную плату.

Если используются незащищенные элементы, контроллер заряда-разряда устанавливается непременно. РСВ-плата предусмотрена, как обязательный элемент во всех аккумуляторов для бытовых приборов.

РСВ –платы и РСМ-модули не являются контроллерами, они не регулируют ток и напряжение. Их задача – разорвать цепь, если случилось короткое замыкание, перегрев. Модули допускают разряд до 2,5 В, что опасно. Все модули защиты китайские, продукция выпускается миллионами и вряд ли тестируется каждая микросхема. Это не полноценная защита, аварийная.

Для защиты используют платы заряда и защиты MBS, подбираемые по удвоенной токовой нагрузке, со встроенным балансиром. Платы зарядки и защиты литиевых аккумуляторов представляют контроллеры, которые обеспечивают 2 этапа процесса и обеспечивают нужные параметры. Непременным условием второго этапа зарядки является отключение питания при достижении максимального рабочего напряжения литиевого аккумулятора.

Схемы плат защиты литиевого аккумулятора

Все литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы и собранные батареи должны иметь защиту. Чтобы провести зарядку в 2 этапа, необходимо обеспечить последовательно режим постоянного тока, постоянного напряжения. Используются в сборке РСМ или MBS платы.

Собрать самостоятельно или купить готовые платы для подключения, выбирать вам. Для зарядки литиевых аккумуляторов специалисты используют китайские изделия. Их заказывают на AliExpress, с бесплатной доставкой.

LM 317

Простое зарядное устройство, стабилизатор тока.

Настройка заключается в создании напряжения 4,2 В подстройкой резисторов R4, R6. Сопротивление R8 является подстроечным сопротивлением. Погасший светодиод известит об окончании процесса. Недостатком этого устройства считают невозможность запитки от порта USB. Высокое напряжение питания 8-12 В, условие работы этого ЗУ.

ТР4056

Специалисты предлагают, для зарядки литиевого аккумулятора воспользоваться китайской платой ТП4056, с защитой от переплюсовки батарей или без. Купить ее можно на АлиЭкспресс, стоимость единицы обходится примерно в 30 центов.

Максимальный ток в 1 А регулируется заменой резистора R3. Напряжение 5 А, имеется индикатор зарядки.

Этапы контроля:

• постоянно, напряжение на аккумуляторе;
• предзарядка, если на клеммах меньше 2,9В;
• максимальный постоянный ток 1 А, при замене резистора, увеличении сопротивления, ток падает;
• при напряжении 4,2 В начинается плавное снижение зарядного тока при постоянном напряжении;
• При токе 0,1С зарядка отключается.

Специалисты советуют покупать плату с защитой или выведенным контактом для температурного датчика.

NCP 1835

Зарядная плата обеспечивает высокую стабильность зарядного напряжения при миниатюрном размере платы – 3х3 мм. Этим устройством обеспечивается зарядка литиевых аккумуляторов всех видов и размеров.

Особенности:

• малое количество элементов;
• заряжает сильно разряженные аккумуляторы током около 30 мА;
• детектирует незаряжаемые батарейки, подает сигнал;
• можно задать время заряда от 6 до 748 минут.

Видео

Посмотрите на видео полный обзор платы заряда ТП4056

Прислал:

Нет, речь пойдет не о рыболовной приманке, и даже не о цирковых акробатах балансирующих под куполом. Речь будет о том, как добиться баланса параметров аккумуляторов, соединённых последовательно.

Как известно, ячейка аккумулятора — достаточно низковольтное устройство, поэтому их обычно соединяют в пачки последовательно. В идеале, если параметры всех аккумуляторов одинаковы, мы имеем источник с напряжением в n-раз большим, чем одиночная ячейка, и заряжать-разряжать его мы можем как единый более высоковольтный аккумулятор.

Увы, так будет только в идеале. Каждый аккумулятор в этой пачке, как и всё в этом мире, уникален, и найти двух совершенно одинаковых невозможно, да и их характеристики — ёмкость, утечки, степень заряженности, будут меняются от времени и температуры.

Конечно, изготовители аккумуляторов стараются подбирать максимально близкие по параметрам, но различия всегда есть. И со временем, такие разбалансы характеристик могут ещё и возрастать.

Эти различия характеристик ячеек ведут к тому, что аккумуляторы работают по разному и, в результате общая ёмкость составной батареи будет ниже, чем составляющих её ячеек, это раз, а во-вторых, ресурс такого аккумулятора также будет ниже, т.к. он определяется самым «слабым» аккумулятором, который будет изнашиваться быстрее других.
Что же делать?

Есть два основных критерия для оценки степени балансировки ячеек:
1. Выравнивание напряжения на ячейках,
2. Выравнивание заряда в ячейках.

Достигать своих целей в достижении этих методов балансирования также можно двумя способами:
1. Пассивным и
2. Активным.

Поясним сказанное.
С критериями балансировки всё понятно, либо мы просто добиваемся равенства напряжений на ячейках, либо каким-либо образом вычисляем заряд аккумулятора и добиваемся, чтобы эти заряды сравнялись (при этом напряжения могут и различаться).

Со способами реализации тоже ничего сложного. В пассивном методе мы просто переводим в тепло энергию в наиболее заряженных аккумуляторных ячейках, до тех пор, пока напряжения или заряды в них не сравняются.
В активном же способе любым способом перекачиваем заряд из одной ячейки в другую, по возможности с минимальными потерями. Современная схемотехника легко реализует такие способности.

Понятно, что рассеять проще, чем перекачать, а сравнить напряжения проще, чем сравнить заряды.

Также эти методы могут применяться как при зарядке, так и при разрядке. Чаще всего, конечно, балансировку проводят при зарядке аккумулятора, когда энергии много и её можно сильно не экономить и поэтому без особых потерь можно воспользоваться пассивным рассеиванием «лишнего» электричества.
При разрядке всегда применяют только активную перекачку заряда, но такие системы весьма редки, из-за большей сложности схемы.

Поглядим на практическую реализацию вышесказанного.
При зарядке, в простейшем случае на выходе ЗУ ставится устройство, называемое «балансиром».
Далее, чтобы не сочинять самому, просто вставлю кусок текста из статьи с сайта http://www.os-propo.info/content/view/76/60/ . Речь идет о зарядке литиевых аккумуляторов.

«Простейший тип балансира — это ограничитель напряжения. Он представляет из себя компаратор, сравнивающий напряжение на банке LiPo с пороговым значением 4.20 В. По достижении этого значения приоткрывается мощный ключ-транзистор, включенный параллельно банке LiPo, пропускающий через себя большую часть тока заряда (1А и более) и превращающий энергию в тепло. На долю самой банки при этом достается крайне малая часть тока, что, практически, останавливает ее заряд, давая дозарядиться соседним. Фактически, выравнивание напряжений на элементах батареи с таким балансиром происходит только в конце заряда по достижении элементами порогового значения.

В такой схеме поставленная задача заряда и выравнивания пары разных паков реально осуществима. Но такие балансиры на практике бывают только самодельными. Все фирменные микропроцессорные балансиры используют другой принцип работы.

Вместо того, чтобы рассеивать полные токи заряда в конце, микропроцессорный балансир постоянно контролирует напряжения на банках и постепенно выравнивает их в течение всего процесса заряда. К банке, заряженной больше других, балансир подключает параллельно некоторое сопротивление (порядка 50-80 Ом в большинстве балансиров), пропускающее через себя часть зарядного тока и лишь чуть-чуть замедляющее заряд этой банки, не останаливая его полностью. В отличие от транзистора на радиаторе, способного взять на себя основной ток заряда, это сопротивление обеспечивает лишь небольшой ток балансировки — порядка 100мА, а потому такой балансир не требует массивных радиаторов. Именно этот ток балансировки указывается в технических характеристиках балансиров и обычно составляет не более 100-300мА.

Такой балансир существенно не нагревается, поскольку процесс идет в течение всего заряда, и тепло при небольших токах успевает рассеиваться без радиаторов. Очевидно, что если ток заряда будет существенно выше тока балансировки, то при большом разбросе напряжений на банках балансир не успеет выровнять их до того момента, как самая заряженная банка достигнет порогового напряжения. »
Конец цитаты.

Примером рабочей схемы простейшего балансира могут служить следующие (взято с сайта http://www.zajic.cz/).

Рис.1. Простая схема балансира.

Фактически это мощный стабилитрон, кстати, весьма точный, нагруженный на низкоомную нагрузку, роль которой здесь выполняют диоды D2…D5. Микросхема D1 измеряет напряжение на плюсе и минусе аккумулятора и если оно поднимается выше порога, открывает мощный транзистор T1, пропуская через себя весь ток от ЗУ.

Рис.2. Простая схема балансира.

Аналогично работает и вторая схема (Рис.2.), но в ней всё тепло выделяется в транзисторе Т1, который греется как «чайник» — радиатор видно на картинке ниже.

На Рис.3 видно, что балансир состоит из 3-х каналов, каждый из которых выполнен по схеме Рис.2.

Конечно, промышленность уже давно освоила подобные схемы, которые выпускаются в виде законченной микросхемы. Их выпускают многие компании. Как пример, воспользуюсь материалами статьи о методах балансировки, опубликованной на сайте «РадиоЛоцман» http://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=59991 , которые буду частично изменять или убирать, чтобы не раздувать статью.
Цитата:
» Пассивный метод балансировки.
Наиболее простое решение — выравнивание напряжения батарей. Например, микросхема BQ77PL900, обеспечивает защиту батарейных блоков с 5-10 последовательно включенными батареями. Микросхема представляет собой функционально законченный узел и может применяться для работы с батарейным отсеком, как показано на рисунке 4. Сравнивая напряжение банки с пороговым, микросхема, при необходимости, включает режим балансировки для каждой из банок.

Рис.4. Микросхема BQ77PL900, и второй аналог, где лучше видно внутреннее устройство (взят отсюда http://qrx.narod.ru/bp/bat_v.htm ).

На Рис. 5 показан принцип её действия. Если напряжение какой-либо батареи превышает заданный порог, включаются полевые транзисторы и подключают параллельно ячейке аккумулятора нагрузочный резистор, через который ток идет в обход ячейки и уже не заряжает её. Остальные ячейки при этом продолжают заряжаться.
При падении напряжения, полевик закрывается и зарядка может продолжаться. Таким образом, в конце зарядки на всех ячейках будет присутствовать одинаковое напряжение.

При применении алгоритма балансировки, использующего в качестве критерия только отклонение напряжения, возможна неполная балансировка из-за разности внутреннего сопротивления батарей (см. Рис. 6.). Дело в том, что на этом сопротивлении падает часть напряжения когда через аккумулятор протекает ток, что вносит дополнительную погрешность в разброс напряжений при заряде.
Микросхема защиты батарей не может определить, чем вызван разбаланс — разной ёмкостью батарей или различием их внутренних сопротивлений. Поэтому при таком типе пассивной балансировки нет гарантии, что все батареи окажутся заряженными на 100%.

В микросхеме BQ2084 используется улучшенная версия балансировки, также основанная на изменении напряжения, но, чтобы минимизировать эффект разброса внутренних сопротивлений BQ2084 осуществляет балансировку ближе к окончанию процесса заряда, когда величина зарядного тока невелика.

Рис. 5. Пассивный метод, основанный на балансировке по напряжению.

Рис. 6. Пассивный метод балансировки по напряжению.

Микросхемы семейства BQ20Zхх, используют для определения уровня заряда фирменную технологию Impedance Track, базирующуюся на определении состояния заряда батарей (СЗБ) и ёмкости батареи.

В этой технологии для каждой батареи вычисляется заряд Qneed, необходимый для полной её зарядки, после чего находится разница?Q между Qneed всех батарей. Затем микросхема включает силовые ключи, которые разряжают все ячейки до уровня наименее заряженной, до тех пор, пока заряды не уравняются

Вследствие того, что разность внутренних сопротивлений батарей не оказывает влияния на этот метод, он может применяться в любое время, как при при зарядке, так и при разрядке аккумулятора. Однако, как уже говорилось выше, при разряде этот метод использовать глупо, т.к. энергии всегда не хватает.

Основное преимущество этой технологии — более точная балансировка батарей (см. рис. 7) по сравнению с другими пассивными методами.

Рис. 7. Пассивная балансировка, основанная на СЗБ и ёмкости.

Активная балансировка

По энергоэффективности этот метод превосходит пассивную балансировку, т.к. для передачи энергии от более заряженной ячейки к менее заряженной, вместо резисторов используются индуктивности и ёмкости, потери энергии в которых практически отсутствуют. Этот метод предпочтителен в случаях, когда требуется обеспечить максимальное время работы без подзарядки.

Микросхема BQ78PL114, произведенная по фирменной технологии PowerPump, представляет собой новейший компонент компании TI для активной балансировки батарей и использует индуктивный преобразователь для передачи энергии.

PowerPump использует n-канальный p-канальный полевой транзисторы и дроссель, который расположен между парой батарей. Схема показана на Рис.8. Полевики и дроссель составляют собой понижающий/повышающий преобразователь.

Например, если BQ78PL114 определяет, что верхняя ячейка заряжена больше, чем нижняя, то на выводе PS3 формируется сигнал открывающий транзистор Q1 с частотой около 200 кГц и скважностью около 30%.

При закрытом Q2 получается стандартная схема понижающего импульсного стабилизатора, при этом внутренний диод Q2 замыкает ток индуктивности во время закрытого состояния ключа Q1.

При перекачке же из нижней ячейки в верхнюю, когда открывается только ключ Q2 получаем также типовую схему, но уже повышающего импульсного стабилизатора.

Ключи Q1 и Q2, естественно, одновременно никогда открываться не должны.

Рис. 8. Балансировка по технологии PowerPump.

Потери энергии при этом невелики и почти вся энергия перетекает из сильно заряженной в малозаряженную банку. Микросхема BQ78PL114 реализует три алгоритма балансировки:
— по напряжению на выводах батареи. Этот метод похож на пассивный метод балансировки, описанный выше, но при этом потерь почти нет;
— по напряжению холостого хода. В этом методе компенсируется различие во внутренних сопротивлениях батарей;
— по состоянию заряда батареи (основан на прогнозировании состояния батареи). Метод схож с тем, который использован в семействе микросхем BQ20Zxx при пассивной балансировке по СЗБ и емкости батареи. В этом случае точно определяется заряд, который необходимо передать от одной батареи к другой. Балансировка происходит в конце заряда. При использовании этого метода достигается наилучший результат (см. Рис. 9.)

Рис. 9. Активная балансировка по алгоритму выравнивания состояния заряда батареи .

Из-за больших токов балансировки технология PowerPump гораздо более эффективна, чем обычная пассивная балансировка с рассеиванием энергии. В случае балансировки батарейного блока ноутбука токи балансировки составляют 25…50 мА. Подбирая значение компонентов можно достичь эффективности балансировки в 12-20 раз лучшей, чем при пассивном методе с внутренними ключами. Типичного значения разбалансировки (менее 5%) можно достичь уже за один или два цикла.

Кроме того, технология PowerPump имеет и другие преимущества: балансировка может происходить при любом режиме работы — заряд, разряд и даже тогда, когда батарея, отдающая энергию, имеет меньшее напряжение, чем батарея, получающая энергию. » (Конец частичного цитирования.)

Продолжим описание активных способов перекачки заряда из одной ячейки в другую следующей схемой, которую нашел в Интернете на сайте «HamRadio» http://qrx.narod.ru/bp/bat_v.htm .

В качестве схемы перекачки заряда использован не индуктивный, а ёмкостной накопитель. Например, широко известны, так называемые, преобразователи напряжения на коммутируемых конденсаторах. Одна из массовых — это микросхема ICL7660 (MAX1044 или отечественный аналог КР1168ЕП1).

В основном микросхема используется для получения отрицательного напряжения, равного напряжению её питания. Однако, если отрицательное напряжение на её выходе окажется по каким-то причинам больше по величине, чем положительное напряжение питания, то микросхема начнёт качать заряд «в обратную сторону», забирая из минуса, и отдавая в плюс, т.е. она всё время пытается уравнять эти два напряжения.

Это свойство и использовано для балансировки двух аккумуляторных ячеек. Схема такого балансира приведена на Рис.10.

Рис.10. Схема балансира с ёмкостной перекачкой заряда.

Микросхема с высокой частотой подключает конденсатор С1 либо к верхнему аккумулятору G1, либо к нижнему G2. Соответственно С1 будет заряжаться от более заряженного и разряжаться в более разряженный, каждый раз перенося какую-то порцию заряда.
Со временем напряжения на аккумуляторах станут одинаковыми.

Энергия в схеме практически не рассеивается, КПД схему может достигать до 95…98% в зависимости от напряжения на аккумуляторах и выходного тока, который зависит от частоты переключения и ёмкости С1.

При этом собственно потребление микросхемы составляет всего несколько десятков микроампер, т.е. находится ниже уровня саморазряда многих аккумуляторов, и поэтому микросхему можно даже не отключать от аккумулятора и она будет постоянно неспешно выполнять работу по выравниванию напряжения на ячейках.

Реально ток перекачки может достигать 30…40мА, но КПД при этом снижается. Обычно десяток мА. Также напряжение питания может быть от 1.5 до 10В, а это значит, что микросхема может балансировать как обычные Ni-Mh пальчики, так и литиевые аккумуляторы.

Практическое замечание: на Рис.10. показана схема которая балансирует аккумуляторы с напряжением меньше 3В, поэтому её шестая ножка (LV) подключена к выходу 3. Для балансировки литиевых аккумуляторов с более высоким напряжением, вывод 6 нужно оставить свободным, никуда не подключать.

Также, этим методом возможно балансировать не только два, но и большее количество аккумуляторов. На Рис.11. показано, как это сделать.

Рис.11. Каскадирование микросхем перекачки заряда.

Ну, и напоследок, ещё одно схемное решение, реализующее ёмкостную передачу заряда от одного аккумулятора к другому.
Если в ICL7660 представляла собой мультиплексор, который мог подключать конденсатор С1 только к двум источникам, то взяв мультиплексор с большим числом каналов переключения, (3, 4, 8) можно одной микросхемой уравнивать напряжения уже на трех, четырех или восьми банках. Причем, банки могут быть соединены как угодно, как последовательно, так и параллельно. Главное, чтобы напряжение питания микросхемы было выше максимального напряжения на банках.

Схема так называемого «обратимого преобразователя напряжения», описанного в журнале «Радио» 1989, № 8, показана на Рис.12.

Рис.12. Обратимый преобразователь напряжения в качестве балансира на мультиплексоре 561КП1..

К выравнивающему устройству может быть подключено до четырех элементов. Конденсатор С2 поочередно подключается к различным элементам, обеспечивая перекачку энергии этих элементов и выравнивание напряжения на них

Число элементов в батарее может быть уменьшено. В этом случае вместо исключенных элементов достаточно подключить конденсатор емкостью 10..20мкФ.

Ток балансировки такого источника весьма мал до 2 мА. Но так как он работает постоянно, не отключаясь от аккумуляторов, то свою задачу — уравнивание зарядов ячеек, он выполняет.

В заключение хочу заметить, что современная элементная база позволяет выполнять балансировку ячеек составного аккумулятора практически без потерь и уже достаточно проста, чтобы перестать быть чем-то «крутым» и недоступным.

И поэтому радиолюбителю, конструирующему устройства на аккумуляторах, полагаю, стоит задуматься о переходе на активные методы перекачки энергии между банками в батарее, пусть хотя бы «по старинке», ориентируясь на равенство напряжений между аккумуляторными ячейками, а не зарядов в них.

Все статьи на сайте разрешены к копированию, но с обязательным указанием ссылки на нас .

Всех приветствую, кто заглянул на огонек. Речь в обзоре пойдет, как вы наверно уже догадались, о зарядно-балансировочном устройстве SkyRC e450, позволяющим заряжать в режиме балансировки током от 1А до 4А практически все типы аккумуляторных сборок (2S-4S) на основе лития (Li-Ion / Li-Pol / Li-Fe / Li HV) и никеля (NiCd / NiMH). Данный прибор представляет огромный интерес, в первую очередь, для людей, увлекающихся РУ техникой и имеющих большой парк различных модельных аккумуляторов. Несмотря на огромный функционал, для обычных пользователей есть пара нюансов, поэтому кому интересно, милости прошу под кат.

Общий вид зарядно-балансировочного устройства SkyRC e450:

Зарядник был куплен с учетом нафармленных поинтов всего за 20 доларов:

Комплектация:
— зарядное устройство SkyRC e450
— сетевой кабель с евровилкой длиной 1м
— выходной силовой провод с модельным разъемом XT60
— инструкция

Зарядное устройство SkyRC e450 поставляется в очень компактной цветной коробочке из плотного гофрокартона:

С торцов коробки указаны все основные спецификации:

Для подключения к большинству модельных Li-Pol аккумуляторов, в комплекте присутствует силовой провод с разъемом XT60 на конце:

Данного провода хватит большинству пользователей, ведь разъем XT60 один из самых надежных и его стараются применять в большинстве мощных РУ моделей. Хотелось бы видеть какой-нибудь универсальный провод с несколькими разъемами (EC, T-Plug, jST и Tamiya). Хотя с другой стороны, второй дополнительный провод с двумя обычными крокодилами, решил бы эту проблему, поскольку крокодилами можно подключиться практически ко всем разъемам напрямую. Если не ошибаюсь, у модели e430 силовой разъем вообще не распаян, поэтому придется докупать сам разъем.
Для подключения к питающей сети служит сетевой провод с евровилкой длиной около 1м:

В комплекте имеется краткое руководство по эксплуатации на английском языке:

Итого, комплектация хорошая, все доступно для работы «из коробки».

Габариты:

Зарядное устройство SkyRC e450 очень компактное. Его размеры всего 110мм*69мм*41мм. Вот сравнение с распространенными зарядниками для 1S-3S аккумуляторов SkyRC e3 и его клоном Imax B3:

Ну и по традиции, сравнение с тысячной банкнотой и коробком спичек:

Вес зарядника также небольшой – около 223гр:

Внешний вид:

Зарядное устройство SkyRC e450 выполнено в черном пластиковом корпусе с множеством вентиляционных отверстий, хотя при работе греется не очень сильно:

По сути, данная зарядка представляет собой несколько доработанную модель e430, в которой добавлена возможность заряда высоковольтовых литиевых аккумуляторов (HV 4,35V), а также аккумуляторов на основе никеля (NiCd/NiMH). К тому же, инженеры увеличили зарядный ток до 4А и несколько изменили управление. Можно сказать, что данный комбайн имеет просто фантастические возможности, кроме нескольких НО, о которых чуть позже.
Зарядное устройство не изобилует элементами управления. Для управления зарядом служит единственная прямоугольная кнопка, отвечающая за тип аккумуляторов, а также переключатель с выбором зарядного тока.
Основные разъемы расположены с переднего (питание) и правого (балансировка) торцов:

По умолчанию, сетевой разъем заклеен наклейкой с предупреждением:

С подключенным комплектным «хвостиком» выглядит следующим образом:

Разобрать устройство я не смог, поскольку на корпусе нет ни одного винта. Скорее всего, корпус просто склеен, как модель Е3.

Управление и индикация работы:

По управлению все просто:
1) сначала подключаем зарядное устройство к сети. При этом должны мигнуть одновременно все четыре индикатора сначала красным, а затем зеленым цветом. После этого останется активным лишь один индикатор зеленого цвета, означающий, что зарядное устройство готово к работе. По умолчанию зарядник настроен на заряд Li-Pol аккумуляторов (крайний левый индикатор)
2) затем выбираем тип батареи (LiPo/LiFe/LiHV/NiMH) с помощью единственной прямоугольной кнопки и желаемый зарядный ток (1A/2A/3A/4А) с помощью переключателя
3) далее подключаем балансировочный разъем в соответствующее гнездо. Левый разъем – для 2S, средний – для 3S, правый — для 4S сборок (двух/трех/четырехбаночные сборки аккумуляторов)
4) подключаем выходные силовые разъемы

В инструкции четкая последовательность не указана. Я специально попробовал поменять местами 3 и 4 этапы, т.е. сначала подключил силовые разъемы, а затем балансировочные — разницы нет никакой.
Теперь по поводу заряда аккумуляторов на основе никеля (NiCd/NiMH). В данной модели можно заряжать лишь сборки 6S-8S, т.е. сборки с 6-8 последовательно соединенными аккумуляторами. Менее 6S нельзя, т.е. минимум как раз 7,2V (6S). В этом режиме никакой балансировки нет, подключение идет к силовым разъемам. Для заряда таких сборок необходимо выбрать тип аккумуляторов «NiMH» и зажать кнопку на 2 секунды, после этого начнется заряд.

Индикация заряда:
— индикатор горит красным цветом – уровень заряда батареи менее 25%
— индикатор мигает красным цветом — уровень заряда батареи от 25% до 50%
— индикатор мигает желтым цветом — уровень заряда батареи от 50% до 75%
— индикатор мигает зеленым цветом — уровень заряда батареи от 75% до 99%
— индикатор горит зеленым цветом – батарея полностью заряжена

Конечное напряжение при заряде:
— Li-Pol / Li-Ion – 4,2V на каждую банку
— Li-Fe — 3,6V на каждую банку
— Li HV — 4,35V на каждую банку
— NiCd / NiMH – 1,5V на каждую банку

Тестирование ЗУ SkyRC e450:

Поскольку SkyRC e450 – зарядно-балансировочное устройство, то немного расскажу о балансировке. Она предназначена для выравнивания напряжения на ячейках/банках аккумуляторной сборки, соединенных последовательно две или более (2S-4S). Как известно, аккумуляторов с абсолютно одинаковыми параметрами не бывает, поэтому один разряжается чуть быстрее, другой – чуть медленнее остальных. Следовательно, и при заряде один зарядится чуть быстрее, другой – чуть медленнее. Хотелось бы отметить важную особенность данных моделей, а именно наличие правильной балансировки. Есть зарядные устройства на 4S без силовых разъемов, где применены четыре отдельных зарядных модуля и выведены в балансировочной колодке наружу. Это такие же зарядники, как SkyRC e3, Imax B3 и т.д., но на четыре (4S) банки. Они заряжают быстрее, но балансировка там несколько страдает, к тому же отсутствуют «мозги», из-за чего можно с легкостью спалить как сам зарядник, так и аккумуляторы.
Для тестирования соберем простенький стенд из холдера/держателя на три аккумулятора, трех вольтметров и одного ампервольтметра:

Если вставить аккумы, то можно заметить большую разбалансировку:

Подключаем стенд к заряднику, выставляем необходимые параметры (тип аккумуляторов – Li-Pol/Li-Ion, зарядный ток – 4А):

Индикация уровня заряда батареи (сборки) достаточно грубая, поэтому особо ориентироваться на нее не стоит. Нужно лишь запомнить, что горящий красный индикатор – очень низкий уровень заряда, мигающий красный – средний уровень, мигающий зеленый – более 75%, а горящий зеленый индикатор – полностью заряжен.
К сожалению, зарядное устройство чуть занижает зарядный ток:

В подтверждение замер токовыми клещами UNI-T UT204A, обзор на которые я делал ранее:

Для скептиков, показания были аналогичными, что и с True RMS мультиметром UNI-T UT61E.
Теперь непосредственно о процессе заряда:
Аккумуляторы на основе лития, ЗУ SkyRC e450 заряжает по алгоритму CC/CV, метод балансировки — CV phase, т.е. балансир не активен до тех пор, пока какая-либо банка (ячейка) не перейдет в режим CV. При достижении на какой-либо банке напряжения 4,16-4,17V балансир активируется и грубо говоря, временно отключает данную банку, перенаправляя энергию заряда на оставшиеся банки. Анализируя поведение данной модели, могу сказать следующее: как только нижняя банка достигла напряжения 4,16-4,17V балансир активировался, ее заряд прекратился, а вся энергия заряда распределялась между оставшимися двумя. Это видно по фото ниже:

Причем самое интересное то, что верхняя банка начала отдавать часть энергии для заряда средней и как только напряжение на этих двух банках выровнялось (3,94V), заряд всех банок продолжился:

Несмотря на одновременный заряд всех трех банок, нижняя банка получала гораздо меньше, чем остальные две, сказывалась заслуга балансировки:

Поскольку балансировочный ток всего около 300ma, то процесс выравнивания напряжения при сильном дисбалансе не слишком быстрый. При небольшом разбросе напряжения на банках, балансировка занимает около 10минут, не более.
По достижении напряжения около 4,17V на всех трех банках, пошел практически «равномерный» заряд для всех трех банок, балансир следил за тем, чтобы напряжение на них было практически одинаковым:

По достижении определенного значения (около 4,2V), заряд прекратился:

Хотелось бы видеть точное побаночное напряжение 4,2V, но 4,19V, в принципе, вписывается с большим запасом (заявлена погрешность 0,02V). Главное, что уровень напряжения на всех банках один и тот же, а небольшой недозаряд даже полезен для сохранения ресурса работы аккумулятора.

Особенности данной модели или то, что мне не очень нравится:

Несмотря на все плюсы, зарядное устройство имеет и некоторые особенности, отчего сфера применения зарядника несколько сужается, точнее даже смещается в сторону чистого РУ моделизма:
— нельзя снизить ток для аккумуляторов на основе никеля (NiCd/NiMH) менее 1А. Учитывая невысокую емкость аккумуляторов на основе никеля, а также отсутствие балансировки, зарядный ток 1А для них высоковат. В режиме заряда никеля, минимальной сборкой является 6S (шесть банок)
— нельзя снизить ток для аккумуляторов на основе лития. Для компактных РУ моделей с небольшими аккумуляторами (2S 500-750mah) ток заряда в 1А вреден и может привести к возгоранию
— нельзя заряжать одиночные аккумуляторы (1S). Хоть эта функция и не была заявлена, но я до последнего надеялся, что ее можно реализовать. Если бы разработчики добавили режим 1S – это был бы, наверно, самый функциональный комбайн. С другой стороны, он составил бы сильную конкуренцию другим, более дорогим моделям, поэтому разработчиков можно понять
— зарядное устройство не имеет режима «разряда» или «хранения». Модельные «липольки» не рекомендуется хранить полностью заряженными, поэтому по окончании сезона их лучше разрядить до определенного значения
— зарядное устройство не имеет дополнительного гнезда для питания от бортового аккумулятора автомобиля или автоприкуривателя, как более «продвинутые» собратья, поэтому о зарядке модельных аккумуляторов в полевых условиях можно забыть, либо приобретать отдельно автомобильный инвертор 12V -> 220V

Плюсы:
+ бренд, гарантия качества
+ высокие токи заряда с возможностью выбора
+ качественная балансировка (300ma, хорошая точность)
+ встроенный БП
+ провод с разъемом XT60 в комплекте
+ простота управления и использования

Минусы:
— зарядный ток несколько занижен (максимум 3,7А)
— цена

Вывод: вцелом, зарядное устройство оставило хорошие впечатления. Оно достаточно компактное, не требует внешнего питания, с «мозгами» и простым управлением, хорошими токами заряда и точной балансировкой. Но вот отсутствие режима заряда отдельных аккумуляторов (1S) и небольшого тока заряда (0,5А) – это небольшой минус, отчего данная модель будет интересна только моделистам с мощными аккумуляторами. В связи с этим, если сравнить данную модель с популярным iMax B6, то последний выигрывает по функционалу, но проигрывает по удобству, оснастке и управлению. Скажем так, ЗУ SkyRC e450 сделан для «домохозяев», которым нужно лишь зарядить модельный аккумулятор и идти проверять его в деле…
За отсутствие кисок благодарим некоторых товарищей…

Наверняка, каждый радиолюбитель сталкивался с проблемой, подключая литиевые аккумуляторы последовательно, замечал что один садиться быстро а другой еще вполне держит заряд, но из за другого севшего вся батарея не выдает нужного напряжения. Это происходит от того что при зарядке всего блока батарей, они заряжаются не равномерно, и часть батарей набирают полную емкость а часть нет. Это приводит не только к быстрому разряду, но и к выходу из строя отдельных элементов, из за постоянной не до зарядки.
Исправить проблему достаточно просто, на каждый аккумуляторный элемент нужен так называемый балансир, устройство которое после полной зарядки батареи блокирует ее дальнейший перезаряд, и управляющим транзистором обводит зарядный ток мимо элемента.
Схема балансира достаточно проста, собрана на прецизионном управляемом стабилитроне TL431A, и транзисторе прямой проводимости BD140.

Сейчас на рынке полно зарядных устройств. Автоматы и нет, с измерением емкости и без него. Большинство зарядных устройств универсальны и могут заряжать элементы любой химии. Литий-ион и литий-полимер все чаще применяют в разных устройствах.
Не так давно я переделывал аккумулятор шуруповерта на литий-ионные элементы формата 18650. Заряжаю его умным зарядным устройством Turnigy. Но данное зарядное есть не у каждого.

Понадобится для сборки

Одним из главным компонентном, являются блоки питания каждого канала. Их роль выполняю платы зарядных устройств планшетов, с выходом 5 Вольт и током от 1 Ампера (или можно купить на Али Экспресс — .

Изготовление балансировочного зарядного устройства

Есть ли способ собрать аккумуляторную батарею 18650 со встроенной балансной зарядкой? Или балансировка не очень нужна?

Это мой первый пост здесь.

Эээ, я энтузиаст DIY, особенно в электронике. На самом деле я создаю портативную Playstation 2 Slim с дисплеем IPS, чтобы она выглядела как контроллер Wii U. Это моя первая крупная электронная разработка.

Однако, поскольку он портативный, мне нужно, чтобы он питался от аккумуляторов.Я очень не понимаю, как подойти к силовой части этого проекта. Я постараюсь быть максимально подробным! Жду ваших ответов!

Маленькие детали

Осмотревшись, я пришел к выводу, что аккумулятор 18650 (3S) подойдет, он тоже казался простым. При последовательном соединении трех из них максимальное напряжение составляет 12,6 В. Это также немного распространено, поэтому можно найти много информации о батареях и даже извлечь ее из аккумуляторных блоков ноутбука.

У меня есть некоторые подробности об электронике, включенной на данный момент в проект:

Sony Playstation 2 Slim (модель 75003)

• Рабочее напряжение: 8,5 В
• Потребляемая мощность: 6 А Максимум

Innolux N070IDG (Ага, я люблю красивые экраны: D)

• Тип: IPS LCD
• Разрешение: 1280×800
• Размер: 7 дюймов по диагонали
• Рабочее напряжение: 9-12 В (лучше всего при 12 В)
• Потребление: 190-210 мА (полная яркость) (указывается на настольном источнике питания)
Интерфейс дисплея
• : Включает интерфейсную плату HDMI, VGA, 2 x AV.

PAM8403 Усилитель звука

• 2 канала
• Выход: выход 3 Вт на канал при 4 Ом.
• Напряжение: 5В

Аккумуляторы

Мне удалось достать 6 батареек 18650 от старого ноутбука. После некоторых поисков кажется, что это Sony SF US18650GR 2400mAH Li-Ion аккумуляторы. Итак, я пришел к выводу, что для начала этого достаточно, трое из них.

Проблема

Я хотел использовать этот аккумуляторный блок 3S с BMS.После того, как я получил BMS, как раз когда я собирался собрать пакет, я исследовал еще кое-что.

Похоже, что BMS делают НЕ ячеек баланса. Я подумал, что, поскольку у него есть защита от недостаточного и избыточного заряда, он будет заряжать ячейки по 4,2 В каждая, когда ячейка заполнена, а другие нет, он прекратит зарядку для этой конкретной ячейки и продолжит зарядку ячеек, которые не находятся ‘ т полный. Но мне кажется, что я ошибаюсь, и все еще может быть дисбаланс.

Мне было интересно … большинство используемых нами бытовых устройств просто используют зарядное устройство / блок питания постоянного тока для подзарядки устройств, таких как ноутбуки, портативные колонки и т. Д.Конечно, они должны были разработать схему балансировки внутри аккумуляторной батареи или в устройстве — или они тоже не балансируют зарядку?

В большинстве учебных пособий упоминается, что использование балансировочного зарядного устройства с балансировочным соединителем — единственный способ сохранить его работоспособность. Мне довольно неудобно носить с собой балансировочное зарядное устройство и снимать аккумуляторную батарею с устройства, чтобы подзарядить его.

Мой вопрос: .. Можно ли разработать аккумуляторную батарею, которая имеет необходимые защитные функции, такие как защита от пониженного / повышенного напряжения и перегрузки по току, и спроектировать ее таким образом, чтобы она заряжалась через простое зарядное устройство постоянного тока?

Или идет балансировка.. что-то не совсем необходимое?

Я просто очень боюсь использовать литиевые батарейки. Я не хочу навредить себе или кому-либо.

Мои возможные решения

Поскольку я не очень разбираюсь в литиевых батареях, и мне кажется, что балансировка очень важна. Я придумал несколько решений, которые, надеюсь, подойдут, и я приветствую ваши отзывы о них!

Решение A — Используйте вместо него только 1S3P (или несколько параллельно) и используйте зарядное устройство USB 5V на базе TP4056.Сопряжение с 3 преобразователями BOOST для питания ЖК-дисплея, PS2 и другой электроники с их собственным напряжением с 1S BMS. (Меня беспокоит то, что моя батарея может не справиться с потребляемым током.)

Я знаю, что мне придется провести расчеты, основанные на эффективности повышающих преобразователей, чтобы получить точное значение тока, потребляемого батареями.

Решение B — Мой изначально выбранный метод, я думаю, что диаграмма не требует пояснений. Но я не решаюсь использовать этот метод, поскольку я обнаружил, что он не уравновешивает клетки (и не разрушает их жизнь) и может быть опасен.

Решение C — Индивидуальная защита каждой ЯЧЕЙКИ с помощью 1S BMS и совместное использование 3S BMS. Думаю, это звучит нелепо. Но почему-то я думаю, что это сработает, но не так хорошо или не рекомендуется.

Решение D — Правильный сбалансированный метод, который потребует использования громоздкого балансировочного зарядного устройства и невозможности использовать устройство во время зарядки (удаление блока, необходимого для зарядки). На мой взгляд, это действительно неудобно.

Что ж, спасибо за чтение, надеюсь, это было не слишком долго. Я очень надеюсь, что получу ответ раз и навсегда. Потому что я обычно не спрашиваю, я просто исследую. Теперь мне действительно нужна помощь, потому что это может быть опасно, если что-то пойдет не так.

Пожалуйста, дайте мне знать, что вы думаете и какое решение лучше! Я постараюсь ответить изо всех сил.

Я также хочу знать, какие ошибки могут быть в моих «возможных решениях»! Чтобы я мог избежать или исправить их в будущем.

Еще раз большое спасибо.

5S Cells 24V 20A с балансирующей литиево-ионной батареей 18650 Интегральные схемы платы защиты BMS: Amazon.com: Industrial & Scientific

Справочная масса: 0,08 кг (0,18 фунта)

Описания:

Предназначен для литиевых батарей 24 В серии 5, поставляется с проводом, вы можете удобно использовать его
Несколько защитных функций, включая защиту от перезарядки, защиту от переразряда , максимальная токовая защита и защита от короткого замыкания
Функция баланса обеспечивает одновременную полную зарядку каждого элемента батареи
Может использоваться для предотвращения взрыва, пожара и повреждения аккумуляторного блока, безопасен для использования
Помогает продлить срок службы ваших аккумуляторов

Технические характеристики:
Уравнительный ток: 80 мА (VCELL = 4.20 В)
Точка выравнивания: 4,18 ± 0,03 В
Порог перезарядки: 4,3 ± 0,05 В
Время задержки перезарядки: 75 мс
Сброс перезаряда: 4,05 ± 0,05 В
Порог перегрузки: 2,4 ± 0,08 В
Время задержки перегрузки: 5 мс
Расцепитель сверхразряда: отключите нагрузку, и напряжение каждого элемента батареи выше порогового значения чрезмерной разрядки
Порог перегрузки по току: 40A
Расцепитель максимального тока: отключите расцепитель нагрузки
Рабочий ток; 20A
Рассеиваемая мощность в режиме покоя: <500 мкА
Защита от короткого замыкания: Да
Размер: 90x46x10 мм / 3.54×1,81×0,39 «
Количество: 1 шт.
Инструкции по подключению:
1. Сначала последовательно подключите 5 батарей. Если имеется 10 или 15 узлов, или больше. Можно соединить параллельно, затем протяните
Union!
2. Подключите отрицательный полюс аккумуляторной батареи в соответствии с BAT. B6B5B4B3B2 по очереди
3. После подключения положительный полюс аккумуляторной батареи станет положительным полюсом для зарядки и разрядки.

P-ток и разряд

Примечание:
Допускается погрешность в 1-3 мм из-за ручного измерения.Пожалуйста, убедитесь, что вы не возражаете, прежде чем сделать ставку.
Примечание:
Из-за разницы между мониторами изображение может не отражать реальный цвет изделия. Спасибо!
Без розничной упаковки
Содержимое упаковки:
1 плата защиты литиевой батареи 5S

Описание

Какие методы балансировки ячеек и как их использовать

Номинальный литиевый элемент рассчитан только на напряжение около 4,2 В, но для его приложений, таких как электромобили, портативная электроника, ноутбуки, блоки питания и т. Д., Нам требуется намного более высокое напряжение, чем его номинальное напряжение. .Это причина, по которой разработчики объединяют более одной ячейки последовательно, чтобы сформировать аккумуляторную батарею с более высокими значениями напряжения. Как мы знаем из нашей предыдущей статьи о батареях для электромобилей, когда батареи объединяются последовательно, значение напряжения складывается. Например, когда четыре литиевых элемента с напряжением 4,2 В подключены последовательно, эффективное выходное напряжение полученной аккумуляторной батареи будет 16,8 В.

Но вы можете представить, что соединение множества ячеек в ряд — это как посадка множества лошадей на колесницу.Только если все лошади будут двигаться с одинаковой скоростью, колесница будет двигаться с максимальной эффективностью. Из четырех лошадей, если одна лошадь бежит медленно, то остальные три также должны снизить свою скорость, что снижает эффективность, а если одна лошадь бежит быстрее, она в конечном итоге повредит себя, потянув за собой груз трех других лошадей. Точно так же , когда четыре элемента соединены последовательно, значения напряжения всех четырех элементов должны быть равны, чтобы получить аккумуляторную батарею с максимальной эффективностью. Метод поддержания равных напряжений всех ячеек называется балансировкой ячеек. В этой статье мы узнаем больше о балансировке ячеек, а также кратко о том, как их использовать на аппаратном и программном уровне.

Балансировка ячеек — это метод, в котором уровни напряжения каждой отдельной ячейки, соединенной последовательно для формирования аккумуляторного блока , поддерживаются равными для достижения максимальной эффективности аккумуляторного блока. Когда разные элементы объединяются в аккумуляторную батарею, всегда проверяется, что они имеют одинаковый химический состав и значение напряжения.Но после того, как аккумулятор установлен и подвергается зарядке и разрядке, значения напряжения отдельных ячеек имеют тенденцию меняться по некоторым причинам, которые мы обсудим позже. Это изменение уровней напряжения вызывает разбалансировку ячеек, что приводит к одной из следующих проблем

Термический побег

Худшее, что может случиться, — это тепловой разгон. Как мы знаем, литиевые элементы очень чувствительны к перезарядке и разрядке. В пачке из четырех ячеек, если в одной ячейке 3.5 В, в то время как другой — 3,2 В, заряд будет заряжать все элементы вместе, поскольку они подключены последовательно, и он будет заряжать элемент 3,5 В до напряжения, превышающего рекомендованное, поскольку другие батареи все еще требуют зарядки.

Деградация клеток

Когда литиевый элемент заряжается даже немного выше рекомендованного значения, эффективность и срок службы элемента снижаются. Например, небольшое увеличение зарядного напряжения с 4,2 В до 4,25 В приведет к ускорению разряда аккумулятора на 30%.Таким образом, если балансировка ячеек не точна, даже небольшая перезарядка сократит срок службы батареи.

Неполная зарядка Pack

По мере того, как батареи в пакете стареют, несколько элементов могут быть слабее соседних элементов. Эти недельные элементы будут огромной проблемой, поскольку они будут заряжаться и разряжаться быстрее, чем нормальный здоровый элемент. При зарядке аккумуляторной батареи с последовательными ячейками процесс зарядки должен быть остановлен, даже если одна ячейка достигает максимального напряжения.Таким образом, если две ячейки в аккумуляторной батарее получают неделю, они будут заряжаться быстрее, и поэтому оставшиеся элементы не будут заряжены до максимума, как показано ниже.

Неполное использование энергии Pack

Аналогично, в том же случае, когда аккумуляторная батарея разряжается, более слабые элементы будут разряжаться быстрее, чем здоровые элементы, и они достигнут минимального напряжения быстрее, чем другие элементы. Как мы узнали в нашей статье о BMS, аккумулятор будет отключен от нагрузки, даже если одна ячейка достигнет минимального напряжения.Это приводит к неиспользованной мощности батареи, как показано ниже.

Принимая во внимание все вышеупомянутые возможные недостатки, мы можем сделать вывод, что балансировка ячеек будет обязательной для использования аккумуляторной батареи с максимальной эффективностью . Тем не менее, есть несколько приложений, в которых начальная стоимость должна быть очень низкой, а замена батареи не является проблемой в тех приложениях, где можно избежать балансировки ячеек. Но в большинстве приложений, включая электромобили, балансировка ячеек является обязательной для получения максимального заряда аккумуляторной батареи.

Теперь мы знаем, почему важно поддерживать баланс всех ячеек в аккумуляторной батарее. Но чтобы решить проблему должным образом, мы должны знать, почему клетки становятся неуравновешенными, из первых рук. Как было сказано ранее, когда аккумуляторная батарея формируется путем последовательного размещения ячеек, необходимо убедиться, что все ячейки имеют одинаковые уровни напряжения. Таким образом, новый аккумулятор всегда будет иметь сбалансированные элементы. Но при вводе блока в эксплуатацию ячейки выходят из равновесия по следующим причинам .

SOC Дисбаланс

Измерение SOC ячейки сложно; следовательно, очень сложно измерить SOC отдельных ячеек в батарее. Идеальная методика балансировки ячеек должна соответствовать ячейкам с одинаковым SOC, а не с одинаковыми уровнями напряжения (OCV). Но поскольку практически невозможно сопоставить элементы только по напряжению при изготовлении блока, изменение SOC со временем может привести к изменению OCV.

Изменение внутреннего сопротивления

Очень сложно найти элементы с одинаковым внутренним сопротивлением (IR), и по мере старения батареи IR элемента также меняется, и, таким образом, в аккумуляторном блоке не все элементы будут иметь одинаковый IR.Как мы знаем, IR вносит вклад во внутренний импеданс ячейки, который определяет ток, протекающий через ячейку. Поскольку ИК изменяется, ток через ячейку и ее напряжение также меняются.

Температура

Зарядная и разрядная способность элемента также зависит от температуры вокруг него. В огромном аккумуляторном блоке, таком как в электромобилях или солнечных батареях, элементы распределены по площадям с отходами, и может быть разница температур между самим аккумулятором, из-за чего одна ячейка заряжается или разряжается быстрее, чем остальные ячейки, вызывая дисбаланс.

Из приведенных выше причин ясно, что мы не можем предотвратить разбалансировку ячейки во время работы. Итак, единственное решение — использовать внешнюю систему, которая заставляет клетки снова уравновешиваться после того, как они становятся несбалансированными. Эта система называется системой балансировки батареи . Для балансировки ячеек батареи используется множество различных типов аппаратного и программного обеспечения. Давайте обсудим типы и широко используемые техники.

Методы балансировки ячеек можно в целом разделить на следующие четыре категории, которые перечислены ниже.Мы обсудим каждую категорию.

1. Пассивная балансировка ячеек
2. Активная балансировка ячеек
3. Балансировка ячеек без потерь
4. Редокс-шаттл

Метод пассивной балансировки ячеек — самый простой из всех методов. Его можно использовать там, где стоимость и размер являются основными ограничениями. Ниже приведены два типа пассивной балансировки ячеек.

Маневровая зарядка

В этом методе фиктивная нагрузка, такая как резистор, используется для снятия избыточного напряжения и выравнивания его с другими элементами. Эти резисторы называются байпасными резисторами или истекающими резисторами . Каждая ячейка, соединенная последовательно в блоке, будет иметь собственный байпасный резистор, подключенный через переключатель, как показано ниже.

Пример схемы выше показывает четыре ячейки, каждая из которых подключена к двум байпасным резисторам через переключатель, такой как MOSFET. Контроллеры измеряют напряжение всех четырех ячеек и включают МОП-транзистор для ячейки, напряжение которой выше, чем у других ячеек .При включении МОП-транзистора эта конкретная ячейка начинает разряжаться через резисторы. Поскольку мы знаем стоимость резисторов, мы можем предсказать, сколько заряда рассеивается ячейкой. Конденсатор, подключенный параллельно ячейке, используется для фильтрации скачков напряжения во время переключения.

Этот метод не очень эффективен, потому что электрическая энергия рассеивается в виде тепла в резисторах, а схема также учитывает коммутационные потери. Другой недостаток заключается в том, что весь ток разряда протекает через МОП-транзистор , который в основном встроен в контроллер IC, и, следовательно, ток разряда должен быть ограничен низкими значениями, что увеличивает время разряда.Один из способов преодоления этого недостатка — использовать внешний переключатель для увеличения разрядного тока , как показано ниже

Внутренний МОП-транзистор с P-каналом запускается контроллером, который вызывает разряд элемента (I-смещение) через резисторы R1 и R2. Значение R2 выбирается таким образом, чтобы падение напряжения, возникающее на нем из-за протекания разрядного тока (I-bias), было достаточным для запуска второго N-канального MOSFET. Это напряжение называется напряжением затвора истока (Vgs), а ток, необходимый для смещения полевого МОП-транзистора, называется током смещения (I-bias).

После включения N-канального МОП-транзистора ток течет через балансировочный резистор R-Bal . Значение этого резистора может быть низким, позволяя проходить через него большему току и, таким образом, быстрее разряжать аккумулятор. Этот ток называется током стока (I-сток). В этой схеме полный ток разряда складывается из тока стока и тока смещения. Когда P-канальный MOSFET выключается контроллером, ток смещения равен нулю, и, следовательно, напряжение Vgs также становится равным нулю.Это отключает N-канальный MOSFET, и батарея снова становится идеальной.

ИС пассивной балансировки ячеек

Несмотря на то, что метод пассивной балансировки неэффективен, он чаще используется из-за своей простоты и низкой стоимости. Вместо разработки оборудования вы также можете использовать несколько готовых микросхем, таких как LTC6804 и BQ77PL900 от известных производителей, таких как Linear и Texas Instruments соответственно. Эти ИС могут быть включены в каскад для мониторинга нескольких ячеек и сэкономить время и затраты на разработку.

Ограничение заряда

Метод ограничения начислений — самый неэффективный из всех. Здесь учитываются только безопасность и срок службы батареи, при этом отказываясь от эффективности. В этом методе непрерывно контролируются напряжения отдельных ячеек.

Во время процесса зарядки, даже если одна ячейка достигает полного зарядного напряжения, зарядка прекращается, а другие ячейки остаются наполовину. Точно так же во время разряда, даже если одна ячейка достигает минимального напряжения отключения, аккумуляторная батарея отключается от нагрузки до тех пор, пока аккумулятор снова не зарядится.

Хотя этот метод неэффективен, он снижает требования к стоимости и размеру. Следовательно, он используется в приложениях, где батареи можно часто заряжать.

При балансировке пассивной ячейки избыточный заряд не использовался, поэтому он считается неэффективным. В то время как при активном балансировании избыточный заряд от одной ячейки передается другой ячейке с низким зарядом, чтобы уравнять их . Это достигается за счет использования элементов накопления заряда, таких как конденсаторы и индукторы.Существует множество методов для выполнения активной балансировки ячеек, давайте обсудим наиболее часто используемые.

Зарядные корабли (летающие конденсаторы)

В этом методе используются конденсаторы для передачи заряда от ячейки высокого напряжения к ячейке низкого напряжения. Конденсатор подключается через переключатели SPDT, сначала переключатель подключает конденсатор к ячейке высокого напряжения, а после того, как конденсатор заряжен, переключатель подключает его к ячейке низкого напряжения, где заряд от конденсатора течет в ячейку.Поскольку заряд перемещается между ячейками, этот метод называется «челноки заряда». Рисунок ниже должен помочь вам лучше понять.

Эти конденсаторы называются летающими конденсаторами , поскольку они находятся между низковольтными и высоковольтными ячейками, несущими зарядные устройства. Недостатком этого метода является то, что заряд может передаваться только между соседними ячейками. Также требуется больше времени, так как конденсатор должен быть заряжен, а затем разряжен для переноса зарядов.Он также очень менее эффективен, поскольку при зарядке и разрядке конденсатора будут потери энергии, а также необходимо учитывать потери при переключении. На изображении ниже показано, как летающий конденсатор будет подключен к аккумуляторной батарее

Индуктивный преобразователь (метод Buck Boost)

Другой метод активной балансировки ячеек — это использование индукторов и переключающих цепей. В этом методе схема переключения состоит из повышающего преобразователя .Заряд от высоковольтной ячейки накачивается в индуктор, а затем разряжается в низковольтную ячейку с помощью понижающего повышающего преобразователя . На рисунке ниже представлен индуктивный преобразователь, состоящий всего из двух ячеек и повышающего преобразователя с одним понижающим преобразователем.

В приведенной выше схеме заряд может быть передан от ячейки 1 к ячейке 2 путем переключения полевых МОП-транзисторов sw1 и sw2 следующим образом. Сначала замыкается переключатель SW1, это заставляет заряд из ячейки 1 течь в индуктор с током I-charge.Когда индуктор полностью заряжен, переключатель SW1 размыкается, а переключатель sw2 замыкается.

Теперь полностью заряженный индуктор изменит свою полярность и начнет разряжаться. На этот раз заряд индуктора перетекает в ячейку2 с током I-разряда. Как только индуктор полностью разряжен, переключатель sw2 размыкается, а переключатель sw1 замыкается, чтобы повторить процесс. Приведенные ниже формы сигналов помогут вам получить четкое изображение.

В течение времени t0 переключатель sw1 замкнут (включен), что приводит к увеличению тока заряда I и увеличению напряжения на катушке индуктивности (VL).Затем, когда индуктор полностью заряжен в момент t1, переключатель sw1 размыкается (выключается), что заставляет индуктор разрядить заряд, накопленный на предыдущем этапе. Когда индуктор разряжается, он меняет свою полярность, поэтому напряжение VL отображается отрицательно. При разряде ток разряда (I разряда) уменьшается от максимального значения. Весь этот ток поступает в ячейку 2 для ее зарядки. Допускается небольшой интервал от момента t2 до t3, а затем в t3 весь цикл повторяется снова.

Этот метод также страдает серьезным недостатком, заключающимся в том, что заряд может передаваться только от более высокого элемента к более низкому. Также следует учитывать потери при переключении и падение напряжения на диодах. Но он быстрее и эффективнее, чем конденсаторный метод.

Индуктивный преобразователь (на основе Fly back)

Как мы обсуждали, метод понижающего повышающего преобразователя может передавать заряды только от более высокого элемента к более низкому элементу. Этой проблемы можно избежать, используя обратный преобразователь и трансформатор.В преобразователе обратного типа первичная сторона обмотки подключена к аккумуляторной батарее, а вторичная сторона подключена к каждой отдельной ячейке аккумуляторной батареи, как показано ниже

Как мы знаем, батарея работает от постоянного тока, и трансформатор не будет работать до тех пор, пока не будет переключено напряжение. Таким образом, чтобы начать процесс зарядки, переключатель на стороне первичной обмотки Sp переключается. Это преобразует постоянный ток в импульсный, и первичная обмотка трансформатора активируется.

Теперь на вторичной стороне каждая ячейка имеет свой собственный переключатель и вторичную катушку. Путем переключения МОП-транзистора низковольтного элемента мы можем заставить эту конкретную катушку действовать в качестве вторичной обмотки трансформатора. Таким образом, заряд первичной обмотки передается вторичной обмотке. Это приводит к разряду общего напряжения аккумуляторной батареи в слабую ячейку.

Самым большим преимуществом этого метода является то, что любой слабый элемент в батарее можно легко заряжать от напряжения батареи , и не разряжается конкретная ячейка.Но поскольку в нем используется трансформатор, он занимает много места и сложность схемы высока.

Балансировка без потерь — это недавно разработанный метод, который снижает потери за счет уменьшения количества аппаратных компонентов и обеспечения большего программного управления. Это также упрощает систему и упрощает ее проектирование. В этом методе используется схема матричной коммутации, которая обеспечивает возможность добавления или удаления элемента из батареи во время зарядки и разрядки.Ниже показана простая схема переключения матриц для восьми ячеек.

В процессе зарядки аккумулятор, находящийся под высоким напряжением, будет извлекаться из батареи с помощью переключателей. На приведенном выше рисунке ячейка 5 извлекается из упаковки с помощью переключателей. Считайте, что круги с красной линией — это разомкнутые переключатели, а круг с синей линией — замкнутые переключатели. Таким образом, время покоя более слабых элементов увеличивается во время процесса зарядки, чтобы сбалансировать их во время зарядки.Но напряжение зарядки необходимо соответственно отрегулировать. Эту же технику можно использовать и во время разряда.

Последний метод предназначен не для разработчиков оборудования, а для инженеров-химиков. В свинцово-кислотных аккумуляторах у нас нет проблемы с балансировкой ячеек, потому что, когда свинцово-кислотный аккумулятор перезаряжается, это вызывает выделение газов, что предотвращает его чрезмерный заряд. Идея Redox-шаттла состоит в том, чтобы попытаться достичь того же эффекта на литиевые элементы, изменив химический состав электролита литиевых элементов.Этот модифицированный электролит должен предотвратить перезарядку элемента.

Алгоритмы балансировки ячеек

Эффективный метод балансировки ячеек должен сочетать аппаратное обеспечение с правильным алгоритмом. Существует множество алгоритмов балансировки ячеек, и это зависит от конструкции оборудования. Но типы можно свести к двум разным разделам.

Измерение напряжения холостого хода (OCV)

Это простой и наиболее часто используемый метод.Здесь измеряются напряжения открытых ячеек для каждой ячейки, и схема балансировки ячеек работает, чтобы уравнять значения напряжения всех ячеек, соединенных последовательно. OCV (напряжение холостого хода) просто измерить, и, следовательно, сложность этого алгоритма меньше.

Измерение степени заряда (SOC)

В этом методе SOC ячеек сбалансирован. Как мы уже знаем, измерение SOC ячейки — сложная задача, поскольку мы должны учитывать значение напряжения и тока ячейки в течение определенного периода времени, чтобы вычислить значение SOC.Этот сложный алгоритм используется там, где требуется высокая эффективность и безопасность, например, в аэрокосмической и космической отраслях.

На этом статья завершается. Надеюсь, теперь вы получили краткое представление о том, что такое балансировка ячеек, как она реализована на аппаратном и программном уровне. Если у вас есть идеи или методы, поделитесь ими в комментариях или воспользуйтесь форумом для получения технической помощи.

Li-Ion BMS — Белая книга

Одна из функций BMS — балансировка батареи.

Ячейки в батарее могут быть разбалансированы по нескольким причинам, в том числе:

1. Фактическое состояние заряда
2. Утечка (ток саморазряда)
3. Внутреннее сопротивление
4. Вместимость

Точно подходят только элементы от лучших производителей, а батареи, в которых они используются, требуют минимальной балансировки. К сожалению, элементы многих производителей имеют значительные вариации от ячейки к ячейке.

Балансировка касается только 1st : выравнивание SOC различных ячеек в батарее.
При этом он также компенсирует 2nd one: изменение утечки от ячейки к ячейке.
Его работу может несколько затруднить 3-й : вариации в сопротивлении элементов.
То, что не делает балансировка, — это 4-й . Это делается с помощью другой техники: перераспределения.

Перераспределение позволяет использовать всю энергию батареи; он требует значительно более высоких токов, чем балансировка.

Точка балансировки состоит в том, чтобы максимизировать заряд, который может доставить аккумулятор, ограниченный только элементом с наименьшей емкостью.

• Без балансировки емкость батареи ограничивается на одном конце, когда элемент становится полностью заряженным, и на другом конце, когда элемент (тот же или другой элемент) становится полностью разряженным.
• После балансировки емкость батареи ограничивается с обоих концов элементом с наименьшей емкостью (или, в крайних случаях, элементом с наивысшим внутренним сопротивлением).

Сбалансированная батарея — это батарея, в которой при определенном состоянии заряда все элементы находятся в одном и том же состоянии заряда.

Это можно сделать на любом уровне SOC. В аккумуляторах, которые регулярно полностью заряжаются, это обычно делается на 100% уровне.

BMS уравновешивает батарею, снимая дополнительный заряд с наиболее заряженных ячеек и / или добавляя заряд к наименее заряженным ячейкам.

Балансировка может быть диссипативной или недиссипативной (диссипативная: энергия тратится на тепло; бездиссипативная: энергия передается и, следовательно, не тратится впустую).

Диссипативная балансировка часто называется «пассивной» балансировкой; бездиссипативная балансировка часто называется «активной» балансировкой.

В первую очередь, сколько тока требуется для балансировки батареи, зависит от того, почему батарея не сбалансирована:

• Полная балансировка: для устранения грубого дисбаланса сразу после изготовления или ремонта блока, который был построен с использованием несовпадающих ячеек
• Техническая балансировка: удержание упаковки в равновесии при нормальном использовании

Правильный способ изготовления или ремонта упаковки — это сделать это таким образом, чтобы в итоге получилась сбалансированная упаковка, так что BMS не требуется для обеспечения начальной полной балансировки.

Это можно сделать одним из двух способов (или обоими):

• Баланс перед сборкой: используйте ячейки, которые начинаются в одном и том же состоянии заряда (SOC)
• Весы после сборки: приложите нагрузку (или источник питания) к отдельным элементам, которые чрезмерно заряжены (или разряжены), пока батарея все еще открыта и есть доступ к отдельным точкам напряжения в батарее

Если, с другой стороны, блок построен или отремонтирован без учета начального SOC отдельных ячеек, можно ожидать, что BMS выполнит полную балансировку.В этом случае максимальная продолжительность времени, необходимого для балансировки этого блока, будет зависеть от размера блока и тока балансировки.
Требуемый ток балансировки будет пропорционален размеру блока и обратно пропорционален желаемому времени балансировки:

Ток балансировки [A] = размер упаковки [Ач] / время брутто балансировки [часы]

На этом графике используется приведенная выше формула, чтобы показать необходимое время балансировки.

На приведенном выше графике вы можете увидеть, что:

• BMS с уравновешивающим током 1 А потребуется почти 1 неделя для балансировки блока 100 Ач, в котором некоторые ячейки полностью заряжены, а некоторые полностью пусты.
• Балансный ток 10 мА не сможет сбалансировать батарею 1000 Ач в течение всего срока службы ее владельца
• И наоборот, балансный ток в 10 А будет излишним для батареи 1 Ач, так как он уравновесит батарею менее чем за 6 минут.

Следовательно, если ожидается, что BMS сбалансирует большую, сильно разбалансированную батарею в разумные сроки, она должна будет обеспечить относительно высокий ток балансировки.

Если батарея начинает балансировать, поддерживать баланс намного проще: все, что нужно сделать BMS, — это компенсировать вариацию утечки саморазряда в элементах.

• Если все ячейки имеют одинаковую утечку, то балансировка не требуется: SOC всех ячеек будет медленно падать точно так же, поэтому упаковка останется в равновесии.
• Если все ячейки имеют одинаковую утечку, за исключением одной ячейки, утечка которой на 1 мА больше, то BMS должна принимать в среднем 1 мА от всех остальных ячеек, чтобы компенсировать это (или просто добавить 1 мА. в одну ячейку)

До сих пор мы смотрели на средний ток балансировки (1 мА в приведенных выше примерах).
Во многих приложениях BMS не может балансировать 24/7. Тем не менее, утечка разряжает элемент 24/7.
В этих случаях ток баланса должен быть выше, обратно пропорционально тому, сколько времени доступно BMS для балансировки пакета.

Например:

• Если BMS может балансировать постоянно, ток баланса может составлять всего 1 мА
• Если BMS может балансировать только один час каждый день, ток баланса должен составлять 24 мА для достижения среднего значения 1 мА.

Конечно, это нормально, если BMS может работать с током баланса, превышающим требуемый минимум.
В этом случае BMS обеспечивает необходимый балансный ток одним из двух способов:

• Постоянная балансировка, но уменьшение ее значения для соответствия дельта-току утечки ячеек
• Включение и выключение балансировки с таким рабочим циклом, что в среднем ток соответствует дельте-току утечки ячеек

Нет причин указывать BMS, которая может обрабатывать больший балансировочный ток, чем требуется блоку в худшем случае дельты тока утечки.

Требуемый ток балансировки пропорционален разнице в токе утечки и тому, какой процент времени доступен для балансировки:

Ток баланса [A] = (Макс. Утечка [A] — Мин. Утечка [A]) / (ежедневное время балансировки [часы] / 24 [часа])

На этом графике используется приведенная выше формула, чтобы показать требуемый ток балансировки.

Обычно ток саморазряда (утечки) литий-ионных элементов указывается в количестве месяцев, разрешенных при хранении при комнатной температуре. (На самом деле очень немногие производители указывают это.) Стоимость составляет порядка многих месяцев. Исходя из этого, мы можем оценить значение тока утечки.
Например, в пакете 100 Ач, если в худшем случае элементы разряжаются за 18 месяцев, утечка составляет:
100 Ач / (18 месяцев * 30 дней * 24 часа) = 7,7 мА
Предположим, что некоторые элементы иметь максимальную утечку 7.7 мА, и все элементы имеют утечку не менее 0,7 мА; тогда дельта-утечка составляет 7 мА.

Исходя из этого и по тому, как долго BMS может балансировать, мы можем увидеть, какой ток балансировки требуется.

Например, если BMS находится в автомобиле, который подключается к сети на 12 часов каждую ночь, зарядка занимает 8 часов, а балансировка происходит после завершения зарядки (4 часа):
Тогда ток баланса равен:
Ток баланса [A] = 7 мА / (4 часа / 24 часа) = 42 мА
Итак, в этом примере BMS с максимальным током баланса 100 мА достаточно для поддержания баланса блока.

Но что, если дельта-утечка составляет 35 мА?
Тогда ток баланса равен:
Ток баланса [A] = 35 мА / (4 часа / 24 часа) = 210 мА
Таким образом, BMS с максимальным током баланса 100 мА не может поддерживать баланс этого блока.

Один из способов увеличить ток баланса — увеличить максимальный ток, который может выдержать BMS (скажем, со 100 мА до 1 А). Но другой способ — увеличить время балансировки.
В приведенном выше примере балансировка произошла только после завершения зарядки, оставив только 4 часа для балансировки.Но что, если бы BMS была достаточно умна, чтобы знать априори, какие ячейки могут нуждаться в балансировке, и выполняла балансировку при каждом подключении (12 часов в примере)? Это подход, используемый более сложными BMS (например, Texas Instruments).
В этом случае, в предыдущем примере доступное время балансировки будет 12 часов, а ток баланса будет:
Балансный ток [A] = 35 мА / (12 часов / 24 часа) = 70 мА
Итак, Интеллектуальный алгоритм позволял одному и тому же оборудованию BMS (с ограничением до 100 мА) обрабатывать батарею с пятикратной утечкой.

С более умным алгоритмом BMS может обрабатывать пакет с несколько большей утечкой, но только до определенного предела (на практике, максимум в 3 раза). Кроме того, само оборудование должно выдерживать более высокий ток.

Итак, какой ток баланса требуется для литий-ионного аккумулятора при нормальной работе?
Вот эмпирические правила, которые Элитион вывел на сегодняшний день:

• 10 мА достаточно для небольших приложений резервного питания (10 кВтч), 100 мА для больших приложений (100 кВтч)
• 100 мА достаточно для работы с любым автомобилем (10 кВтч, подключение к сети на ночь)
• 1 А достаточно для приложений большой емкости, кроме резервного (> 100 кВтч, с ежедневным циклом)

• Балансировка компенсирует SOC отдельных ячеек.Это не компенсирует дисбаланс мощности (что и делает перераспределение).
• Сбалансированная батарея способна обеспечить максимальный заряд, ограниченный только ячейкой с наименьшей емкостью (для обеспечения всего заряда, неограниченного для любой ячейки, требуется перераспределение)
• Единственное, что лучше всего для балансировки аккумуляторной батареи, — это то, что она будет построена сбалансированной, так что BMS не требуется выполнять общую балансировку.
• Нет смысла с экономической и технической точек зрения указывать систему управления зданием, которая может сбалансировать сильно разбалансированный блок только один раз в течение своего срока службы.Эта BMS будет намного дороже, крупнее и выделять гораздо больше тепла, чем BMS, которая предназначена только для работы, которую она должна выполнять в 99% случаев: поддерживать баланс ранее сбалансированной упаковки. Вместо этого имеет смысл создавать пакеты, которые уже сбалансированы, поэтому нет необходимости в BMS, которая может выполнять общую балансировку.
• Если блок сбалансирован на заводе, BMS должна быть способна выдерживать только ток балансировки, достаточный для компенсации колебаний тока саморазряда от ячейки к ячейке во время нормальной работы.
• BMS, обеспечивающая балансировочный ток 100 мА, достаточна для большинства литий-ионных приложений.
• Интеллектуальный алгоритм, который позволяет выполнять балансировку в любое время, может увеличить данную балансирующую способность BMS примерно в 3 раза.

«Какой уравновешивающий ток вам нужен?» Давиде Андреа под лицензией Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Непортированная лицензия. Разрешения, выходящие за рамки данной лицензии, можно получить, связавшись с автором.

Давиде Андреа, Элитион, 16.02.10

DIY Устройство для балансировки и мониторинга литиевых батарей (BMS) — Аппаратное обеспечение

Дальнейшее обновление и некоторая предыстория, а также описание проблемы / требования.

Проблема

DIY Powerwall — это самодельная конструкция блока аккумуляторных элементов для создания накопителя энергии, который можно использовать через инверторы для питания электрических устройств в доме.Как правило, элементы утилизируются / используются из вторых рук и обычно используют литиевые элементы 18650.

Литиевые батареи должны иметь одинаковый уровень напряжения в параллельной батарее. Это делается путем балансировки каждой ячейки в батарее, чтобы повысить или понизить ее напряжение, чтобы оно соответствовало другим.

Существующие решения по балансировке доступны на рынке, но по относительно высокой стоимости по сравнению со стоимостью аккумуляторного блока, поэтому этот проект направлен на разработку недорогой, простой в использовании системы BMS / балансировщика.

Большое количество людей использовали коммерческую систему BATRIUM BMS в своих устройствах Powerwall.

Моя ситуация / окружающая среда

Великобритания, с существующей установкой солнечных панелей и «льготным тарифом» — это установка с привязкой к сети.
Я не хочу менять / вмешиваться в существующую установку, так как я получаю максимальные ставки FIT на следующие 20 лет!

Я также могу установить дополнительные солнечные панели на отдельный инвертор в будущем.

Таким образом, я рассматриваю решение «со связью по переменному току», в котором избыточная выработка электроэнергии направляется на хранение в батарее, а не на экспорт в сеть. Затем эта энергия высвобождается ночью (или с пиковыми затратами), чтобы снизить стоимость импорта энергии.

Я НЕ собираюсь отключаться от сети (или изолировать), поскольку отключения электроэнергии в Великобритании — редкое событие в моем районе.

Существующее потребление энергии

Наблюдая за потреблением электроэнергии в моем доме с помощью решений emonTX и emonSD, я обычно использую около 9 кВт / ч в день (без учета зарядки электромобилей).Не считая странных скачков, нагрузка обычно составляет менее 500 Вт в течение большей части дня / ночи.

План

Установите DIY powerwall с возможностью подачи нагрузки 1000 Вт, чтобы покрыть все обычные домашние дела (за исключением всплесков, с которыми справится сеть).
Для преобразования постоянного тока батареи в переменный ток сетевого уровня потребуется инвертор, подключенный к сети.
Управляемое зарядное устройство может потребоваться для зарядки аккумулятора в течение дня (или при дешевом энергоснабжении от сети).В идеале зарядное устройство должно соответствовать генерации экспорта от солнечной батареи (ей), чтобы предотвратить импорт.
Возможно объединение зарядного устройства и инвертора в один блок (так называемые гибридные блоки)

По очевидным причинам безопасность имеет решающее значение, поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы компоненты были установлены и сертифицированы по мере необходимости, наряду с правильной спецификацией для кабелей, прерывателей, предохранителей и т. Д.

Почему я это делаю? Ради удовольствия, мне действительно нужно больше выходить на улицу!

Параметры

Я работаю над следующими проектными параметрами, которые взяты из исследований в этой области (что делает большинство других!).

• Предположение, что бывшие в употреблении элементы 18650 собраны в «пакеты», содержащие десятки или сотни элементов параллельно.
• Напряжение ячейки 18650 от 3,0 В (пустой) до 4,2 В (полный)
• Батарейный блок 48 В постоянного тока — последовательная работа 14 блоков / ячеек (также известный как 14S), это дает от 42 В до 58,8 В постоянного тока
• Ожидаемая выходная мощность батареи (1000 Вт), поэтому вырабатывается ток до 25 А (в зависимости от напряжения батареи)
• Зарядное устройство и инвертор будут коммерческими продуктами (не сделанными своими руками) и должны соответствовать необходимым разрешениям.

BMS Design
Опираясь на свой существующий набор навыков и знаний, а также создавая что-то, что другие могут внести, используя обычные стандартные библиотеки и готовые компоненты.

• Разработайте концентратор и расположение спиц для центрального контроллера и отдельных узлов мониторинга ячеек на каждом блоке (так 14 в моем случае)
• Используйте библиотеки и инструменты на основе Arduino (можно перейти на platform.io) **
• Используйте esp8266-12e в качестве контроллера — чтобы воспользоваться преимуществами встроенного Wi-Fi для мониторинга / предупреждений и производительности ЦП / ОЗУ
• Используйте AVR ATTINY85 для каждого узла
• Убедитесь, что напряжение каждой ячейки изолировано от других ячеек и что напряжение заземления изолировано.
• Необходима изолированная связь между контроллером и узлом
• Ставить все на GITHUB
• Задокументируйте это!

** Существуют более мощные процессоры, чем 8-битный Arduino, однако им не хватает удобства для пользователя и сообщества для поддержки и поддержки разработки кода

Балансировка ячеек и выравнивание батареи

В многоэлементных батареях, из-за большего количества используемых ячеек, мы можем ожидать, что они будут подвержены более высокому уровню отказов, чем одноэлементные батареи.Чем больше ячеек используется, тем больше вероятность отказа и тем хуже надежность.

Батареи, такие как те, которые используются для приложений EV и HEV, состоят из длинных цепочек последовательно соединенных ячеек для достижения более высоких рабочих напряжений от 200 до 300 В или более, особенно уязвимы. Проблемы могут быть усугублены, если для достижения желаемой емкости или уровней мощности требуются параллельные пакеты ячеек. С батареей, состоящей из n ячеек, частота отказов батареи будет в n раз больше, чем частота отказов отдельных ячеек.

Не все ячейки равны

Возможная частота отказов еще хуже, чем это, однако, из-за возможности взаимодействий между ячейками. Из-за производственных допусков, неравномерного распределения температуры и различий в характеристиках старения отдельных ячеек, возможно, что отдельные ячейки в последовательной цепи могут оказаться перенапряженными, что приведет к преждевременному выходу из строя ячейки.Во время цикла зарядки, если в цепи имеется поврежденный элемент с уменьшенной емкостью, существует опасность того, что, как только он достигнет своего полного заряда, он будет подвергаться перезарядке, пока остальные элементы в цепи не достигнут своего полного заряда. . Результат — повышение температуры и давления и возможное повреждение ячейки. С каждым циклом заряда-разряда более слабые элементы будут становиться слабее, пока батарея не выйдет из строя. Во время разряда самый слабый элемент будет иметь наибольшую глубину разряда и будет иметь тенденцию выходить из строя раньше других.Возможно даже обратное изменение напряжения на более слабых элементах, поскольку они полностью разряжаются раньше, чем остальные элементы, что также приводит к преждевременному выходу элемента из строя. Для решения этой проблемы были разработаны различные методы балансировки ячеек путем выравнивания нагрузки на ячейки.

Самобалансирующийся

Несбалансированное старение представляет собой меньшую проблему с параллельными цепями, которые имеют тенденцию к самобалансировке, поскольку параллельное соединение удерживает все ячейки под одинаковым напряжением и в то же время позволяет заряду перемещаться между ячейками независимо от того, приложено ли внешнее напряжение или нет.Однако могут возникнуть проблемы с этой конфигурацией ячеек, если в одной из ячеек произойдет короткое замыкание, поскольку остальные параллельные ячейки будут разряжаться через неисправный элемент, что усугубит проблему.

См. «Взаимодействие между ячейками» для получения более подробной информации.

Проблемы, вызванные этими различиями между ячейками, преувеличиваются, когда ячейки подвергаются быстрым циклам заряда и разряда (микроциклам), которые встречаются в приложениях HEV.

Хотя литиевые батареи более устойчивы к микроциклам, они менее устойчивы к проблемам, вызванным различиями между ячейками.

Поскольку свинцово-кислотные и никель-металлгидридные элементы могут выдерживать уровень перенапряжения без необратимых повреждений, определенная степень балансировки элементов или выравнивания заряда может происходить естественным образом с помощью этих технологий, просто продлевая время зарядки, поскольку полностью заряженные элементы будут выделять энергию за счет выделения газа. пока более слабые клетки не достигнут своего полного заряда.Это невозможно с литиевыми элементами, которые не переносят перенапряжения. Хотя проблема уменьшается с использованием свинцово-кислотных никель-металлгидридных аккумуляторов и некоторых других химических элементов, она не устранена полностью, и для большинства многоячеечных приложений необходимо найти решения.

В случае выхода из строя элемента необходимо заменить всю батарею, что требует больших затрат. Замена отдельных вышедших из строя ячеек не решает проблемы, поскольку характеристики свежих ячеек будут сильно отличаться от старых ячеек в цепи, и вскоре отказ произойдет снова.Некоторая степень восстановления возможна за счет изъятия аккумуляторов аналогичного возраста и использования, но никогда не сможет достичь уровня согласования ячеек и надежности, возможного с новыми элементами.

Выравнивание предназначено для предотвращения значительного долгосрочного дисбаланса, а не небольших краткосрочных отклонений.

Выбор ячейки

Первый подход к решению этой проблемы должен состоять в том, чтобы избежать , если это возможно, путем выбора ячейки.Батареи должны быть сконструированы из одинаковых элементов, желательно из одной производственной партии. Тестирование может использоваться для классификации и отбора ячеек в группы с более узким разбросом допусков, чтобы минимизировать изменчивость внутри групп.

Сравнение больших и малых ячеек

Высокая емкость накопления энергии, необходимая для тяговых и других аккумуляторных батарей большой мощности, может быть обеспечена за счет использования больших ячеек большой емкости или большого количества маленьких ячеек, соединенных параллельно, чтобы обеспечить такую ​​же емкость, как и у более крупных ячеек.В обоих случаях большие элементы или параллельные блоки маленьких элементов должны быть соединены последовательно, чтобы обеспечить необходимое высокое напряжение батареи.

• Использование больших ячеек сводит к минимуму взаимосвязи между ячейками, что позволяет упростить контроль и управление электроникой и снизить затраты на сборку. До тех пор, пока электромобили не завоюют значительную долю рынка транспортных услуг, необходимые им большие элементы будут по-прежнему производиться в относительно небольших количествах, часто с использованием полуавтоматических или ручных методов производства, что приведет к высоким затратам, широкому разнообразию процессов и, как следствие, широким характеристикам толерантность увеличивается.Когда ячейки используются в последовательной цепочке, балансировка ячеек важна для выравнивания нагрузки на ячейки, вызванной этими производственными отклонениями, во избежание преждевременных отказов ячеек.
• Безопасность

Существуют также проблемы безопасности, связанные с ячейками большой емкости. Один литий-кобальтовый элемент на 200 ампер-час, обычно используемый в электромобилях, хранит 2664000 джоулей энергии. Если элемент выходит из строя, замыкается накоротко или повреждается в результате аварии, эта энергия внезапно высвобождается, что часто приводит к взрыву и интенсивному пожару, что эвфемистически называется «событием» в аккумуляторной промышленности.Когда такое событие происходит в аккумуляторном блоке, существует большая вероятность того, что пожар и повреждение под давлением в результате отказа элемента вызовут отказ соседних элементов аналогичным образом, что в конечном итоге повлияет на все элементы в аккумуляторе с катастрофическими последствиями.

• Использование небольших элементов , соединенных параллельно, для обеспечения того же напряжения и емкости, что и более крупные элементы, приводит к большему количеству соединений, увеличению затрат на сборку и, возможно, более сложной управляющей электронике.Маленькие цилиндрические элементы емкостью 2 или 3 А / ч, такие как промышленный стандарт 18650, используемый в приложениях бытовой электроники, тем не менее, производятся в объемах в сотни миллионов в год на гораздо лучше контролируемых производственных объектах без ручного вмешательства на высокоавтоматизированном оборудовании. Положительным моментом является то, что затраты на единицу продукции очень низкие, а надежность намного выше. Когда большое количество ячеек соединено в параллельный блок, производительность блока будет стремиться к среднему процессу ячеек компонента, и эффект самобалансировки будет стремиться удерживать его на этом уровне.Параллельные блоки по-прежнему необходимо подключать последовательно, чтобы обеспечить более высокое напряжение батареи, но разброс допусков блоков в последовательной цепи будет меньше разброса допусков альтернативных ячеек большой емкости, в результате чего функция балансировки ячеек будет с меньшим трудом. сделать.
• Безопасность

Что касается безопасности, то вероятность выхода из строя более надежных ячеек малой емкости гораздо меньше, и если отказ все-таки произойдет, запасенная энергия, выделяемая любым элементом, составляет лишь одну сотую энергии, выделяемой элементом на 200 ампер-час.Это меньшее выделение энергии намного легче сдержать, и вероятность распространения события через упаковку значительно снижается или исключается. Это, пожалуй, самое важное преимущество конструкций с использованием ячеек меньшей емкости.

См. Также На что способен джоуль

Пакет строительный

Еще одним важным действием по предотвращению является обеспечение постоянного равномерного распределения температуры по всем элементам батареи.Обратите внимание, что в легковых автомобилях EV или HEV температура окружающей среды в моторном отсеке, пассажирском салоне и багажнике или багажнике может значительно отличаться, и рассредоточение ячеек по всему автомобилю для распределения механической нагрузки может вызвать несбалансированную тепловую работу. условия. С другой стороны, если ячейки сосредоточены в одном большом блоке, внешние ячейки, контактирующие с окружающим воздухом, могут работать холоднее, чем внутренние ячейки, которые окружены более теплыми ячейками, если не будут приняты меры для обеспечения потока воздуха (или другого хладагента). для отвода тепла от более горячих ячеек.После выбора элемента выравнивание температуры в аккумуляторной батарее должно быть первым соображением при проектировании, чтобы свести к минимуму необходимость балансировки элементов. См. Также Управление температурным режимом (равномерное распределение тепла)

Выравнивание ячеек

Чтобы обеспечить динамическое решение этой проблемы, которое учитывает старение и условия эксплуатации ячеек, BMS может включать схему балансировки ячеек для предотвращения перегрузки отдельных ячеек.Эти системы контролируют состояние заряда (SOC) каждой ячейки или, для менее важных и недорогих приложений, просто напряжение на каждой ячейке в цепи. Затем схемы переключения управляют зарядом, прикладываемым к каждой отдельной ячейке в цепи во время процесса зарядки, чтобы уравнять заряд на всех ячейках в батарее. В автомобильных приложениях система должна быть спроектирована так, чтобы справляться с повторяющимися импульсами зарядки с высокой энергией, например, от рекуперативного торможения, а также с обычным процессом непрерывной зарядки.

Было предложено несколько схем балансировки ячеек, и существует компромисс между временем зарядки, потерями эффективности и стоимостью компонентов.

Активная балансировка

Активные методы балансировки ячеек снимают заряд с одной или нескольких ячеек с высоким уровнем и доставляют заряд к одной или нескольким ячейкам с низким уровнем заряда.Поскольку нецелесообразно обеспечивать независимую зарядку для всех отдельных ячеек одновременно, балансирующая зарядка должна применяться последовательно. Принимая во внимание время зарядки для каждой ячейки, процесс выравнивания также занимает очень много времени, поскольку время зарядки измеряется часами. Некоторые схемы балансировки активных элементов предназначены для остановки зарядки полностью заряженных элементов и продолжения зарядки более слабых элементов, пока они не достигнут полного заряда, тем самым увеличивая емкость заряда аккумулятора.

• Зарядный челнок (летающий конденсатор) Распределение заряда

При использовании этого метода конденсатор подключается последовательно через каждую ячейку в последовательной цепи. Конденсатор усредняет уровень заряда ячеек, собирая заряд с ячеек с напряжением выше среднего и сбрасывая заряд в ячейки с напряжением ниже среднего. В качестве альтернативы процесс можно ускорить, запрограммировав конденсатор на многократную передачу заряда от ячейки с самым высоким напряжением к ячейке с самым низким напряжением.Эффективность снижается по мере уменьшения разницы напряжений ячеек. Метод довольно сложен с дорогостоящей электроникой.

• Индуктивное челночное распределение заряда

В этом методе используется трансформатор, первичная обмотка которого подключена к батарее, а вторичная обмотка может переключаться между отдельными элементами. Он используется для получения импульсов энергии по мере необходимости от полной батареи, а не для небольших разностей заряда от одной ячейки, для пополнения оставшихся ячеек.Он усредняет уровень заряда, как и в случае с летающим конденсатором, но позволяет избежать проблемы небольших перепадов напряжения в напряжении ячеек и, следовательно, работает намного быстрее. Эта система, очевидно, требует хорошо сбалансированных вторичных обмоток трансформатора, иначе это усугубит проблему.

Пассивная балансировка

Диссипативные методы находят элементы с наибольшим зарядом в батарее, на что указывает более высокое напряжение элемента, и удаляют избыточную энергию через байпасный резистор до тех пор, пока напряжение или заряд не совпадут с напряжением на более слабых элементах.Некоторые схемы пассивной балансировки полностью прекращают зарядку, когда первая ячейка полностью заряжена, а затем разряжают полностью заряженные элементы в нагрузку, пока они не достигнут того же уровня заряда, что и более слабые элементы. Другие схемы предназначены для продолжения зарядки до тех пор, пока все элементы не будут полностью заряжены, но для ограничения напряжения, которое может быть приложено к отдельным элементам, и для обхода элементов, когда это напряжение будет достигнуто.

Этот метод нисходящего уровня, и поскольку он использует низкие токи байпаса, время выравнивания очень велико.Производительность блока определяется самым слабым элементом и потери из-за потерь энергии в байпасных резисторах, которые могут разряжать батарею при непрерывной эксплуатации. Однако это самый дешевый вариант.

Маневровый заряд

Напряжение на всех элементах повышено до номинального напряжения исправного элемента. Как только номинальное напряжение на элементе достигнуто, полный ток обходит полностью заряженные элементы, пока более слабые элементы не достигнут полного напряжения.Это быстро и обеспечивает максимальное накопление энергии, однако для этого требуются дорогие сильноточные переключатели и резисторы, рассеивающие большую мощность.

Ограничение заряда

Грубый способ защиты батареи от влияния дисбаланса ячеек состоит в том, чтобы просто выключить зарядное устройство, когда первая ячейка достигает напряжения, которое представляет ее полностью заряженное состояние (4,2 В для большинства литиевых элементов), и отсоединить батарею, когда Напряжение элемента достигает точки отсечки 2 В во время разряда.К сожалению, это приведет к прекращению зарядки до того, как все элементы достигнут полного заряда, или преждевременному отключению питания во время разряда, оставив неиспользованную емкость в исправных элементах. Таким образом, снижается эффективная емкость аккумулятора. Без преимуществ балансировки ячеек срок службы может также быть сокращен, однако для хорошо согласованных ячеек, работающих в равномерной температуре окружающей среды, эффект этих компромиссов может быть приемлемым.

Балансировка без потерь

Последние разработки позволили создать превосходный способ балансировки ячеек с помощью программного управления, который является одновременно более простым и без потерь и позволяет избежать различных проблем, связанных с каждым из вышеупомянутых методов.См. Программно-конфигурируемая батарея.

Все эти методы балансировки зависят от способности определять уровень заряда отдельных ячеек в цепи. На странице SOC описано несколько методов определения уровня заряда.

В простейшем из этих методов используется напряжение ячейки как индикатор состояния заряда. Основным преимуществом этого метода является то, что он предотвращает перезарядку отдельных ячеек, однако он может быть подвержен ошибкам.Ячейка может достичь предельного напряжения раньше других в цепи не потому, что она полностью заряжена, а потому, что ее внутренний импеданс выше, чем у других ячеек. В этом случае у элемента фактически будет меньший заряд, чем у других элементов. Таким образом, он будет подвергаться большему напряжению во время разряда, и повторное переключение в конечном итоге приведет к выходу элемента из строя.

Более точные методы используют кулоновский счет и учитывают температуру и возраст элемента, а также напряжение элемента.

Редокс-челнок (химическая балансировка ячеек)

В свинцово-кислотных аккумуляторах перезаряд вызывает выделение газов, которое по совпадению уравновешивает элементы. Redox Shuttle — это попытка обеспечить химическую защиту от перезаряда литиевых элементов с использованием эквивалентного метода, что позволяет избежать необходимости в электронной балансировке элементов. В электролит добавляется химическая добавка, которая подвергается обратимому химическому воздействию, поглощая избыточный заряд выше заданного напряжения.Химическая реакция меняется на противоположную, когда напряжение падает ниже заданного уровня.

Для батарей с количеством ячеек менее 10, где низкая начальная стоимость является основной целью или где стоимость замены вышедшей из строя батареи не считается чрезмерной, балансировка ячеек иногда полностью отсутствует, а длительный срок службы достигается за счет ограничения допустимого DOD. . Это позволяет избежать стоимости и сложности электроники балансировки ячеек, но компромиссом является неэффективное использование емкости ячейки.

Независимо от того, использует ли батарея балансировку ячеек, она всегда должна включать в себя отказоустойчивые схемы защиты ячеек.

4S 4.2V Li-ion Balancer Board Balancing Full Charge Battery Balance Board — купить по низким ценам в интернет-магазине Joom

Описание: Плата баланса подходит для литий-ионного аккумуляторного блока BMS, который без функции баланса, чтобы уравновешивать функцию заряда литиевого аккумулятора, заставляйте аккумуляторную батарею заряжать каждую серию одновременно. Примечание: балансировочная плата должна использовать BMS для совместного использования, а BMS не имеет функции балансировки. Характеристики: Напряжение баланса для каждой отдельной ячейки: 4.2В Балансный ток для каждой отдельной ячейки: 66 мА Балансировщик — это всего лишь вспомогательная функция. Балансировка означает, что при зарядке аккумулятора каждой серии аккумуляторов требуется одно и то же напряжение. Когда напряжение ОДНОЙ ячейки достигает 4,2 В, а другие ячейки нет, напряжение первой ячейки будет разряжаться, чтобы дождаться повышения других ячеек до тот же уровень. Примечание: разница в внутреннем сопротивлении аккумуляторов в пределах 5 мОм, напряжение в пределах 0,03 В, напряжение в пределах 50 мА Напряжение отключения соответствует настройке BMS.

Примечание: балансировщик начинает балансировку, когда одна ячейка получает 4.2 В, напряжение отключения соответствует настройке BMS, но напряжение отключения BMS требует более 4,25 В, что намного лучше.

4S Инструкция по подключению: B4 + Подключите плюс аккумуляторной батареи; B3 + Подключите точку между батареей 1 и батареей 2; B2 + Подключите точку между батареей 2 и батареей 3; B1 + Подключите точку между батареей 3 и батареей 4 B- Подключите минус аккумуляторной батареи; Демо-версия балансировочной платы 4S. Плата баланса должна использоваться вместе с другим PCM, у которого нет функции баланса (Плата баланса 4S) + (PCM без баланса) = (PCM с балансом) Плата баланса 4S может использоваться как 3S Плата баланса 4S может использоваться как 2S Уведомление: 1) Этот баланс не имеет функции защиты заряда и разряда, поэтому не может быть вместо bms Размер: 2.