DIY балансер за ли-јонски батерии. Дијаграм и опис. Балансирачки полнач за кола за заштита на таблата со литиум-јонски батерии

Испратено од:

Не, не зборуваме за мамка за риболов, па дури и за циркуски акробати кои балансираат под голем врв. Ќе зборуваме за тоа како да постигнеме рамнотежа на параметрите на батериите поврзани во серија.

Како што знаете, ќелијата на батеријата е уред со прилично низок напон, така што тие обично се поврзани во пакети во серија. Идеално, ако параметрите на сите батерии се исти, имаме извор со напон n пати поголем од една ќелија и можеме да го полниме и празнеме како единствена батерија со повисок напон.

За жал, ова ќе биде случај само идеално. Секоја батерија во овој пакет, како и сè на овој свет, е уникатна и невозможно е да се најдат две целосно идентични, а нивните карактеристики - капацитет, истекување, состојба на полнење - ќе се менуваат со времето и температурата.

Се разбира, производителите на батерии се обидуваат да ги изберат параметрите што се што е можно поблиску, но секогаш има разлики. И со текот на времето, таквите нерамнотежи во карактеристиките исто така може да се зголемат.

Овие разлики во карактеристиките на ќелиите доведуваат до фактот дека батериите работат поинаку и, како резултат на тоа, вкупниот капацитет на композитната батерија ќе биде помал од оној на нејзините составни ќелии, овој пат, и второ, ресурсот на таков батеријата исто така ќе биде помала, бидејќи се одредува според „најслабата“ батерија, која ќе се истроши побрзо од другите.
Што да се прави?

Постојат два главни критериуми за проценка на степенот на балансирање на клетките:
1. Изедначување на напонот на ќелиите,
2. Изедначување на полнежот во ќелиите.

Можете исто така да ги постигнете вашите цели за постигнување на овие методи за балансирање на два начина:
1. Пасивен и
2. Активен.

Ајде да објасниме што беше кажано.
Со критериумите за балансирање, сè е јасно, или едноставно постигнуваме еднаквост на напоните на ќелиите, или некако го пресметуваме полнењето на батеријата и осигуруваме дека овие полнежи се еднакви (во овој случај, напоните може да се разликуваат).

Нема ништо комплицирано ниту со методите на имплементација. Во пасивниот метод, ние едноставно ја претвораме енергијата во најполнетите батериски ќелии во топлина додека напоните или полнењата во нив не се изедначат.
Во активниот метод, ние го пренесуваме полнењето од една во друга ќелија на кој било можен начин, со минимални загуби ако е можно. Модерните кола лесно ги имплементираат таквите способности.

Јасно е дека е полесно да се растера отколку да се пумпа, и полесно е да се споредат напоните отколку да се споредуваат полнењата.

Исто така, овие методи може да се користат и за време на полнење и празнење. Најчесто, се разбира, балансирањето се врши при полнење на батеријата, кога има многу енергија и не може да се заштеди многу, и затоа, без голема загуба, можете да го користите пасивното дисипација на „вишокот“ електрична енергија.
При празнење секогаш се користи само активен пренос на полнеж, но таквите системи се многу ретки поради поголемата сложеност на колото.

Да ја погледнеме практичната имплементација на горенаведеното.
При полнење, во наједноставниот случај, на излезот од полначот се поставува уред наречен „балансер“.
Следно, за да не го пишувам сам, едноставно ќе вметнам дел од текст од статија од страницата http://www.os-propo.info/content/view/76/60/. Зборуваме за полнење на литиумски батерии.

"Наједноставниот тип на балансер е ограничувач на напон. Тоа е компаратор кој го споредува напонот на банката LiPo со празна вредност од 4,20 V. По достигнувањето на оваа вредност, се отвора моќен транзисторски прекинувач, поврзан паралелно со банката LiPo, кој минува низ поголемиот дел од струјата на полнење (1А или повеќе) и претворање на енергијата во топлина. Во овој случај, самата конзерва добива исклучително мал дел од струјата, што практично го запира неговото полнење, дозволувајќи им на соседите да се полнат. Всушност, изедначувањето на напонот на ќелиите на батеријата со таков балансер се случува само на крајот од полнењето кога ќелиите достигнуваат праг.

Во таква шема, задачата за полнење и израмнување на пар различни пакувања е всушност изводлива. Но, во пракса таквите балансери се само домашни. Сите брендирани микропроцесорски балансери користат различен принцип на работа.

Наместо да ги потроши целосните струи на полнење на крајот, балансерот на микропроцесорот постојано ги следи напоните на банката и постепено ги изедначува во текот на процесот на полнење. На теглата што се полни повеќе од другите, балансерот паралелно поврзува одреден отпор (околу 50-80 оми кај повеќето балансери), кој поминува дел од струјата на полнење низ себе и само малку го успорува полнењето на оваа тегла, без запирање. тоа целосно. За разлика од транзистор на радијатор, кој е способен да ја преземе главната струја на полнење, овој отпор обезбедува само мала балансирачка струја - околу 100 mA, и затоа за таков балансер не се потребни масивни радијатори. Токму оваа струја за балансирање е означена во техничките карактеристики на балансерите и обично не е поголема од 100-300 mA.

Таквиот балансер не се загрева значително, бидејќи процесот продолжува во текот на целото полнење, а топлината при ниски струи има време да се расипе без радијатори. Очигледно, ако струјата на полнење е значително повисока од струјата за балансирање, тогаш ако има големо ширење на напоните низ банките, балансерот нема да има време да ги изедначи пред најнаполнетата банка да го достигне прагот напон."
Крај на цитатот.

Пример за работен дијаграм на едноставен балансер може да биде следниот (преземен од веб-страницата http://www.zajic.cz/).

Сл.1. Едноставно коло за балансирање.

Всушност, ова е моќна зенер диода, патем, многу точна, натоварена со оптоварување со низок отпор, чија улога овде ја играат диодите D2...D5. Микроколото D1 го мери напонот на плус и минус на батеријата и ако се издигне над прагот, го отвора моќниот транзистор Т1, поминувајќи ја целата струја од полначот низ себе.

Сл.2. Едноставно коло за балансирање.

Второто коло работи слично (слика 2), но во него целата топлина се ослободува во транзистор Т1, кој се загрева како „котел“ - радијаторот може да се види на сликата подолу.

На слика 3 може да се види дека балансерот се состои од 3 канали, од кои секој е направен според шемата на слика 2.

Се разбира, индустријата одамна ги совлада ваквите кола, кои се произведуваат во форма на целосен микроциркут. Многу компании ги произведуваат. Како пример, ќе ги користам материјалите од написот за методите на балансирање објавени на веб-страницата на RadioLotsman http://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=59991, кои делумно ќе ги променам или отстранам за да не да ја надуе статијата.
Цитат:
" Пасивен метод на балансирање.
Наједноставното решение е да се изедначи напонот на батеријата. На пример, чипот BQ77PL900 обезбедува заштита за батериски пакети со 5-10 батерии поврзани во серија. Микро-спојот е функционално комплетна единица и може да се користи за работа со преграда за батерии, како што е прикажано на слика 4. Споредувајќи го напонот на банката со прагот, микро-колото, доколку е потребно, го вклучува режимот на балансирање за секоја од банките .

Сл.4. Чип BQ77PL900, и вториот аналог, каде што внатрешната структура е подобро видлива (преземено од овде http://qrx.narod.ru/bp/bat_v.htm).

На сл. Слика 5 го прикажува принципот на неговото функционирање. Ако напонот на која било батерија надмине однапред одреден праг, транзисторите со ефект на поле се вклучуваат и отпорник на оптоварување е поврзан паралелно со ќелијата на батеријата, преку кој струјата ја заобиколува ќелијата и повеќе не ја полни. Останатите ќелии продолжуваат да се полнат.
Кога ќе падне напонот, прекинувачот на теренот се затвора и полнењето може да продолжи. Така, на крајот од полнењето, истиот напон ќе биде присутен на сите ќелии.

При примена на алгоритам за балансирање кој користи само отстапување на напонот како критериум, можно е нецелосно балансирање поради разликата во внатрешниот отпор на батериите (види Сл. 6.). Факт е дека дел од напонот паѓа на овој отпор кога струјата тече низ батеријата, што внесува дополнителна грешка во ширењето на напонот за време на полнењето.
Чипот за заштита на батеријата не може да определи дали нерамнотежата е предизвикана од различни капацитети на батеријата или разлики во нивните внатрешни отпори. Затоа, со овој тип на пасивно балансирање нема гаранција дека сите батерии ќе се наполнат 100%.

Чипот BQ2084 користи подобрена верзија на балансирање, исто така базирана на промени на напонот, но со цел да се минимизира ефектот на варијацијата на внатрешниот отпор, BQ2084 врши балансирање поблиску до крајот на процесот на полнење, кога струјата на полнење е мала.

Ориз. 5. Пасивен метод базиран на балансирање на напонот.

Ориз. 6. Метод на пасивно балансирање на напон.

Микроциркулите од семејството BQ20Zхх користат сопствена технологија Impedance Track за одредување на нивото на полнење, врз основа на одредување на состојбата на полнење на батериите (SBC) и капацитетот на батеријата.

Во оваа технологија, за секоја батерија се пресметува потребното полнење Qneed за целосно полнење, по што се наоѓа разликата?Q помеѓу Qneed на сите батерии. Чипот потоа ги вклучува прекинувачите за напојување кои ги испуштаат сите ќелии на ниво на најмалку наполнети додека не се изедначат полнежите

Поради фактот што разликата во внатрешниот отпор на батериите не влијае на овој метод, може да се користи во секое време, и при полнење и празнење на батеријата.Сепак, како што споменавме погоре, глупаво е да се користи овој метод при празнење, бидејќи никогаш нема доволно енергија.

Главната предност на оваа технологија е попрецизно балансирање на батериите (види слика 7) во споредба со другите пасивни методи.

Ориз. 7. Пасивно балансирање врз основа на SZB и капацитивност.

Активно балансирање

Во однос на енергетската ефикасност, овој метод е супериорен во однос на пасивното балансирање, бидејќи За пренос на енергија од повеќе наполнета ќелија во помалку наполнета, наместо отпорници, се користат индуктивности и капацитети, во кои практично нема загуба на енергија. Овој метод се претпочита во случаи кога е потребен максимален век на батеријата.

Со сопствена технологија PowerPump, BQ78PL114 е најновата активна компонента за балансирање на батериите на TI и користи индуктивен конвертор за пренос на енергија.

PowerPump користи n-канален P-канален FET и индуктор кој се наоѓа помеѓу пар батерии. Колото е прикажано на слика 8. Прекинувачите на полето и индукторот сочинуваат конвертор за бак/засилување.

На пример, ако BQ78PL114 утврди дека горната ќелија е повеќе наполнета од долната, тогаш на пинот PS3 се генерира сигнал што го отвора транзистор Q1 со фреквенција од околу 200 kHz и циклус на работа од околу 30%.

Со затворен Q2, се добива стандардно коло за регулатор за префрлување на бак, при што внатрешната диода на Q2 ја скратува струјата на индукторот додека Q1 е затворена.

При пумпање од долната ќелија до горната, кога се отвора само клучот Q2, добиваме и типично коло, но овој пат на стабилизатор на пулсот што се зголемува.

Копчињата Q1 и Q2, се разбира, никогаш не треба да се отвораат во исто време.

Ориз. 8. Балансирање со помош на технологијата PowerPump.

Во овој случај, загубите на енергија се мали и речиси целата енергија тече од високо наполнета тегла во слабо наполнета тегла. Чипот BQ78PL114 имплементира три алгоритми за балансирање:
- со напон на терминалите на батеријата. Овој метод е сличен на методот на пасивно балансирање опишан погоре, но речиси и да нема загуба;
- со напон на отворено коло. Овој метод ги компензира разликите во внатрешните отпори на батериите;
- според состојбата на полнење на батеријата (врз основа на предвидување на состојбата на батеријата). Методот е сличен на оној што се користи во семејството на микроциркули BQ20Zxx за пасивно балансирање со SSB и капацитет на батеријата. Во овој случај, точно е одредено полнењето што треба да се префрли од една на друга батерија. Балансирањето се случува на крајот од полнењето. Кога се користи овој метод, се постигнува најдобар резултат (види Сл. 9.)

Ориз. 9. Активно балансирање според алгоритмот за изедначување на состојбата на полнење на батеријата.

Поради големите струи за балансирање, технологијата PowerPump е многу поефикасна од конвенционалното пасивно балансирање со дисипација на енергија. При балансирање на батериски пакет за лаптоп, балансните струи се 25...50 mA. Со избирање на вредноста на компонентите, можете да постигнете ефикасност на балансирање 12-20 пати подобро отколку со пасивниот метод со внатрешни клучеви. Типична вредност на нерамнотежа (помалку од 5%) може да се постигне за само еден или два циклуса.

Покрај тоа, технологијата PowerPump има и други предности: балансирањето може да се случи во секој режим на работа - полнење, празнење, па дури и кога батеријата што испорачува енергија има помал напон од енергијата што прима батерија." (Крај на делумниот цитат.)

Ајде да го продолжиме описот на активните методи за пренос на полнење од една ќелија во друга со следново коло, што го најдов на Интернет на веб-страницата "HamRadio" http://qrx.narod.ru/bp/bat_v.htm.

Капацитивен уред за складирање, наместо индуктивен, се користи како коло за пумпање полнење. На пример, нашироко се познати таканаречените конвертори на напон базирани на прекинати кондензатори. Еден од најпопуларните е микро-колото ICL7660 (MAX1044 или домашниот аналог KR1168EP1).

Во основа, микроциркулацијата се користи за да се добие негативен напон еднаков на неговиот напон на напојување. Меѓутоа, ако поради некоја причина негативниот напон на неговиот излез се покаже дека е поголем по големина од позитивниот напон на напојување, тогаш микроспојот ќе почне да пумпа полнење „во спротивна насока“, земајќи го од негативното и давајќи го на позитивно, т.е. таа постојано се обидува да ги изедначи овие две тензии.

Ова својство се користи за балансирање на две ќелии на батеријата. Дијаграмот на таков балансер е прикажан на Сл. 10.

Сл. 10. Коло за балансирање со капацитивно пумпање на полнеж.

Чипот со висока фреквенција го поврзува кондензаторот C1 или со горната батерија G1 или со долната батерија G2. Соодветно на тоа, C1 ќе се полни од пополнета и ќе се испразни во поисполнета, секој пат кога ќе префрли дел од полнењето.
Со текот на времето, напоните на батериите ќе станат исти.

Енергијата во колото практично не се троши, ефикасноста на колото може да достигне до 95...98% во зависност од напонот на батериите и излезната струја, што зависи од фреквенцијата на префрлување и капацитетот C1.

Во исто време, вистинската потрошувачка на микроциркутот е само неколку десетици микроампери, т.е. е под нивото на само-празнење на многу батерии, па затоа микроспојот не треба ни да се исклучи од батеријата и постојано полека ќе ја врши работата за изедначување на напонот на ќелиите.

Во реалноста, струјата на пумпање може да достигне 30...40mA, но ефикасноста се намалува. Обично десетици mA. Исто така, напонот за напојување може да биде од 1,5 до 10 V, што значи дека микроциркулацијата може да ги балансира и обичните прсти Ni-Mh и литиумските батерии.

Практична забелешка: на Сл.10. покажува коло што ги балансира батериите со напон помал од 3V, така што неговата шеста нога (LV) е поврзана со излезот 3. За да се балансираат литиумските батерии со поголем напон, пинот 6 треба да се остави слободен и да не се поврзува никаде.

Исто така, со овој метод е можно да се избалансираат не само две, туку и поголем број батерии. На сл.11. покажува како се прави ова.

Сл. 11. Каскадирање на микроциркулите за пренос на полнеж.

Па, и конечно, уште едно коло решение кое спроведува капацитивен пренос на полнење од една батерија на друга.
Ако ICL7660 беше мултиплексер што можеше да го поврзе кондензаторот C1 само со два извора, тогаш земајќи мултиплексер со голем број преклопни канали (3, 4, 8) можете да ги изедначите напоните на три, четири или осум банки со еден чип. Покрај тоа, банките можат да се поврзат на кој било начин, сериски или паралелно. Главната работа е дека напонот на напојување на микроциркулацијата е повисок од максималниот напон на бреговите.

Колото на таканаречениот „конвертор на реверзибилен напон“, опишан во списанието „Радио“ 1989 година, бр. 8, е прикажано на слика 12.

Сл. 12. Реверзибилен конвертор на напон како балансер на мултиплексерот 561KP1..

На уредот за израмнување може да се поврзат до четири елементи. Кондензаторот C2 е наизменично поврзан со различни елементи, обезбедувајќи пренос на енергија од овие елементи и изедначување на напонот на нив

Бројот на ќелии во батеријата може да се намали. Во овој случај, наместо исклучените елементи, доволно е да се поврзе кондензатор со капацитет од 10..20 μF.

Балансната струја на таков извор е многу мала, до 2 mA. Но, бидејќи работи постојано, без да се исклучи од батериите, ја исполнува својата задача - изедначување на полнежите на ќелиите.

Како заклучок, би сакал да забележам дека модерната база на елементи овозможува балансирање на ќелиите на композитна батерија практично без загуби и веќе е доволно едноставна за да престане да биде нешто „кул“ и недостапно.

И затоа, радиоаматер кој дизајнира уреди на батерии треба да размисли за префрлување на активни методи за пренос на енергија помеѓу банките во батеријата, барем на „старомодниот начин“, фокусирајќи се на еднаквоста на напоните помеѓу ќелиите на батериите, а не пријавите во нив.

Сите написи на страницата се дозволени да се копираат, но со задолжително наведување на врска до нас.

Во денешно време литиумските батерии добиваат сè поголема популарност. Особено оние со прсти, како 18650 , на 3,7 V 3000 mA. Не се сомневам дека за уште 3-5 години целосно ќе го заменат никел-кадмиумот. Точно, прашањето за нивното полнење останува отворено. Ако сè е јасно со старите батерии - соберете ги во батерија и преку отпорник до кое било соодветно напојување, тогаш овој трик овде не функционира. Но, како тогаш можете да наполните неколку парчиња одеднаш без да користите скапи брендирани полначи за балансирање?

Теорија

За да се поврзат батериите во серија, обично позитивниот приклучок на првата батерија во серија е поврзан со позитивниот приклучок на електричното коло. Позитивната клема на втората батерија е поврзана со нејзиниот негативен терминал итн. Негативниот приклучок на последната батерија е поврзан со негативниот приклучок на уредот. Добиената батерија во сериско поврзување има ист капацитет како една батерија, а напонот на таквата батерија е еднаков на збирот на напоните на батериите вклучени во неа. Ова значи дека ако батериите имаат ист напон, тогаш напонот на батеријата е еднаков на напонот на една батерија помножен со бројот на батерии во батеријата.

Енергијата акумулирана во батеријата е еднаква на збирот на енергиите на поединечните батерии (производот на енергиите на поединечните батерии, доколку батериите се исти), без разлика дали батериите се поврзани паралелно или во серија.

Литиум-јонските батерии не можат едноставно да се поврзат со единица за напојување - струите на полнење на секој елемент (банка) мора да се изедначат. Балансирањето се врши при полнење на батеријата, кога има многу енергија и не може да се заштеди многу, и затоа, без никакви значителни загуби, можете да го користите пасивното расфрлање на „вишокот“ електрична енергија.

Никел-кадмиумските батерии не бараат дополнителни системи, бидејќи секоја врска, кога ќе се достигне нејзиниот максимален напон на полнење, престанува да прима енергија. Знаци дека Ni-Cd е целосно наполнет се зголемување на напонот до одредена вредност, а потоа пад од неколку десетици миливолти и зголемување на температурата - така што вишокот енергија веднаш се претвора во топлина.

Спротивното е точно за литиумските батерии. Испуштањето на ниски напони предизвикува деградација на хемијата и неповратно оштетување на елементот, со зголемување на внатрешниот отпор. Општо земено, тие не се заштитени од преполнување и може да потрошите многу дополнителна енергија, а со тоа драматично да го намалите нивниот животен век.

Ако поврземе неколку литиумски ќелии по ред и ги нахраниме преку стеги на двата краја на блокот, тогаш не можеме да го контролираме полнењето на поединечни ќелии. Доволно е еден од нив да има малку поголем отпор или малку помал капацитет, а оваа врска многу побрзо ќе достигне напон на полнење од 4,2 V, додека останатите ќе имаат 4,1 V. И кога напонот на целиот пакет достигнува напон на полнење, можеби овие слаби врски се наполнети до 4,3 волти или дури и повеќе. Со секој таков циклус, параметрите ќе се влошат. Покрај тоа, Li-Ion е нестабилен и, ако е преоптоварен, може да достигне високи температури и, следствено, да експлодира.

Најчесто, уред наречен „балансер“ е инсталиран на излезот од изворот на напон за полнење. Наједноставниот тип на балансер е ограничувач на напон. Тоа е компаратор што го споредува напонот на Li-Ion банка со праг од 4,20 V. По достигнувањето на оваа вредност, се отвора моќен транзисторски прекинувач, поврзан паралелно со елементот, поминувајќи го најголемиот дел од струјата на полнење низ себе и претворање на енергијата во топлина. Во овој случај, самата конзерва добива исклучително мал дел од струјата, што практично го запира неговото полнење, дозволувајќи им на соседите да се полнат. Изедначувањето на напонот на ќелиите на батеријата со таков балансер се случува само на крајот од полнењето кога елементите ќе достигнат праг.

Поедноставен дијаграм на балансер за батерија

Еве поедноставен дијаграм на струјниот баланс заснован на TL431. Отпорниците R1 и R2 го поставуваат напонот на 4,20 волти или можете да изберете други во зависност од типот на батеријата. Референтниот напон за регулаторот е отстранет од транзисторот, а веќе на границата од 4,20 V, системот ќе почне малку да го отвора транзисторот за да спречи надминување на наведениот напон. Минимално зголемување на напонот ќе предизвика многу брзо зголемување на струјата на транзисторот. За време на тестовите, веќе на 4,22 V (зголемување од 20 mV), струјата беше повеќе од 1 А.

Во принцип, секој PNP транзистор што работи во опсегот на напони и струи што нè интересира е погоден овде. Ако батериите треба да се полнат со струја од 500 mA. Пресметката на неговата моќност е едноставна: 4,20 V x 0,5 A = 2,1 V, и еве колку транзисторот мора да изгуби, што веројатно ќе бара малку ладење. За струја на полнење од 1 А или повеќе, загубата на енергија соодветно се зголемува и ќе станува сè потешко да се ослободите од топлината. За време на тестот, беа тестирани неколку различни транзистори, особено BD244C, 2N6491 и A1535A - сите тие се однесуваат исто.

Делителот на напон R1 и R2 треба да се одберат така што ќе се добие саканиот напон на стегање. За погодност, еве неколку вредности, откако ќе ги примените ќе ги добиеме следните резултати:

R1 + R2 = Vo
22K + 33K = 4,166 V
15K + 22K = 4,204 В
47K + 68K = 4,227 V
27K + 39K = 4.230 V
39K + 56K = 4,241 В
33K + 47K = 4,255 V

Ова е аналог на моќна зенер диода натоварена со оптоварување со низок отпор, чија улога овде ја играат диодите D2...D5. Микроколото D1 го мери напонот на плус и минус на батеријата и ако се издигне над прагот, отвора моќен транзистор, поминувајќи ја целата струја од полначот низ себе. Како сето ова е поврзано заедно и со напојувањето - видете подолу.

Излегува дека блоковите се навистина мали и можете безбедно да ги инсталирате директно на елементот. Треба само да имате на ум дека потенцијалот на негативниот пол на батеријата се појавува на телото на транзисторот и мора да бидете внимателни при инсталирање на заеднички системи на радијатори - мора да користите изолација на телата на транзистор едни од други.

Тестови

Веднаш беа потребни 6 парчиња балансирачки блокови за истовремено полнење на 6 батерии 18650 Елементите се видливи на фотографијата подолу.

Сите елементи беа наполнети точно до 4,20 волти (напонот беше поставен со потенциометри), а транзисторите се вжештија, иако немаше дополнително ладење - полнење со струја од 500 mA. Така, можеме безбедно да го препорачаме овој метод за истовремено полнење на неколку литиумски батерии од заеднички извор на напон.

Дискутирајте за написот СИМУЛТАННО ПОЛНЕЊЕ НА НЕКОЛКУ БАТЕРИИ

Заедничко својство на сите литиумски батерии е нетолеранцијата на преполнување и длабоки падови на напон. Постојат околу 10 варијанти на литиум-јонски и полимерни батерии кои користат различни состави на активни компоненти. Сите од нив се разликуваат во опсегот на работниот напон, но бараат во однос на усогласеноста со границите. Плочите се електрични кола вградени во колото за одржување на потребните параметри и исклучување на литиумската батерија во случај на дефект. За полнење, балансирање, контрола на празнење и заштита на литиумските батерии се прават посебни или комбинирани табли кои се направени на цврста подлога.

Зошто ви е потребен балансер при полнење на батеријата? Кога неколку банки се поврзани во серија, напонот се сумира, а капацитетот на батеријата ќе биде еднаков на најнискиот од сите елементи.

За да се спречи преполнување на „мрзливата“ банка, таа мора да се исклучи од напојувањето веднаш штом ќе се достигне нејзиниот напон за полнење. Ова ќе им овозможи на другите ќелии да продолжат да се полнат. За да се контролира еднообразното полнење, се користи балансер. Мора да биде вклучен во коло со сериско поврзување на елементи. За паралелно поврзување, не е потребен балансер таму, нивото на полнење се распределува рамномерно, како кај садовите што комуницираат.

Плочката за балансирање може да се направи посебно или да биде дел од заедничко заштитно коло MBS за литиумски батерии. Склопот се нарекува кабел за балансирање.

Целта на спроведувањето на колото е да се спречи преполнување на поединечни елементи. Ако се користи една и заштитена батерија, таа е опремена со блок за преполнување.

Заштитна табла за литиумски батерии

Литиумските батерии може да се запалат или да експлодираат ако се преполнат или загреат. Кога напонот опаѓа, се јавуваат потешкотии во полнењето. Секој случај на прекршување на режимот доведува до неповратно губење на капацитетот на теглата. Затоа, секое склопување на литиумски батерии содржи заштитна табла.

Ако се користат незаштитени елементи, мора да се инсталира контролер за полнење-празнење. RSV плочата е обезбедена како задолжителен елемент во сите батерии за апарати за домаќинство.

ПХБ-плочките и PCM-модулите не се контролери, тие не ја регулираат струјата и напонот. Нивната задача е да го прекинат колото доколку дојде до краток спој или прегревање. Модулите можат да се испуштат до 2,5 V, што е опасно. Сите заштитни модули се кинески, производите се произведуваат во милиони и тешко дека секој чип е тестиран. Ова не е полноправна заштита, итен случај.

За заштита се користат MBS табли за полнење и заштита, избрани за двојно поголемо тековно оптоварување, со вграден балансер. Таблите за полнење и заштита на литиумските батерии претставуваат контролери кои обезбедуваат 2 фази од процесот и ги обезбедуваат потребните параметри. Незаменлив услов за втората фаза на полнење е да се исклучи напојувањето кога ќе се достигне максималниот работен напон на литиумската батерија.

Заштитни кола на таблата со литиумски батерии

Сите литиум-јонски и литиум-полимерни батерии и собраните батерии мора да бидат заштитени. За полнење во 2 фази, неопходно е да се обезбеди секвенцијална постојана струја, режим на постојан напон. Се користи при монтажа на PCM или MBS плочи.

Составете го сами или купете готови табли за поврзување, изборот е ваш. Експертите користат кинески производи за полнење на литиумски батерии. Може да се нарачаат на AliExpress, со бесплатна достава.

Л.М.317

Едноставен полнач, струен стабилизатор.

Поставката се состои од создавање на напон од 4,2 V со прилагодување на отпорниците R4, R6. Отпорот R8 е отпор за подесување. Изгасната ЛЕР ќе го означи крајот на процесот. Недостаток на овој уред е што не може да се напојува од USB-порта. Високиот напон од 8-12 V е оперативниот услов за овој полнач.

TR4056

Експертите предлагаат користење на кинеската плоча TP4056, со или без заштита од превртување на батеријата, за полнење на литиумска батерија. Можете да го купите на AliExpress, единечната цена е околу 30 центи.

Максималната струја од 1 А се регулира со замена на отпорникот R3. Напон 5 А, има индикатор за полнење.

Контролни фази:

постојан, напон на батеријата;
претходно полнење ако терминалите се помали од 2,9V;
максимална директна струја 1 А, при замена на отпорникот и зголемување на отпорот, струјата паѓа;
на напон од 4,2 V, непречено намалување на струјата на полнење започнува со постојан напон;
При струја од 0,1C, полнењето е исклучено.

Експертите советуваат да се купи табла со заштита или излезен контакт за сензорот за температура.

NCP1835

Таблата за полнење обезбедува висока стабилност на напонот за полнење со големина на минијатурна плоча од 3x3 mm. Овој уред полни литиумски батерии од сите типови и големини.

Особености:

мал број на елементи;
полни силно испразнети батерии со струја од околу 30 mA;
детектира батерии што не се полнат и дава сигнал;
Можете да го поставите времето на полнење од 6 до 748 минути.

Видео

Погледнете го видеото за целосен преглед на таблата за полнење TP4056

Останува да се решат прашањата за наплата и укажување статус. Да ве потсетам дека изборот на делови и начинот на модификација е многу ограничен од буџетот, па наместо оптимални решенија, треба да се прават компромиси.

Модификација на полнач

Стариот полнач се состои од два дела - напојување и станица за полнење со два индикатори - „напојување“ и „полнење“. Првиот индикатор се пали кога стаклото е поврзано на струја, вториот - за време на полнењето. Теоретски, вториот индикатор треба да се изгасне откако ќе заврши полнењето, но поради природата на напојувањето, тој секогаш светнува кога батеријата ќе се вметне во стаклото.

Напојувањето е означено како извор на постојан напон од 18 V. Всушност, тој се состои од трансформатор што се намалува и диоден мост, излезот е пулсирачки напон (половини од синусен бран) со амплитуда од 25 V. Не знам по што се водел производителот, но таквата моќност едвај одговара за полнење дури и оригинални батерии. Можеби затоа умреле толку брзо, за само една година.

На исправувачката плоча во внатрешноста на напојувањето има место за исправувачки кондензатор, но тој не е инсталиран. Наведената максимална излезна струја е 400 mA, а тоа исто така не изгледа точно, дури и при оваа струја трансформаторот забележливо се загрева, до температура од најмалку 80°C, судејќи според топењето на топлотопеното лепило што го користев за дополнително фиксирање на трансформаторот во внатрешноста на куќиштето за напојување.

Ќе беше правилно да купам ново напојување, но поради заштедата, решив да ја напуштам старата вистинска работа ќе покаже дали заштедата од 5 долари вредеше (цена за напојување од 24 V / 1 А на eBay); ). Исто така, неопходно беше да се задржат димензиите на сите комплетни уреди, така што тие ќе бидат вметнати на нивните места во кутијата за вежба.

За полнење на литиум овде ќе ми треба барем извор на постојан напон од 16,8 V или малку помалку. Неправилниот напон на старото напојување е вклучен во рацете овде, сега можете да го поправите напонот од него на 25 V и да поврзете стабилизатор на надолен конвертор-напон на излезот.

Најевтината опција за полнење, која, патем, е имплементирана во стариот полнач, е шант за ограничување на струјата по изворот на напон. Но, овој метод на полнење е многу бавен, па решив да ги подобрам параметрите за полнење овде со инсталирање на речиси полноправен литиумски полнач со фази CC (константна струја) и CV (константен напон) врз основа на оној што е веќе на залиха. Но, сепак купив уште еден од ист вид, бидејќи таков уред се покажа како многу корисен во електрониката, цената е од 1,5 долари на eBay.

Кондензаторот за исправувачот беше земен од стари залихи на 100 uF / 63 V немаше ништо посоодветно во параметрите и димензиите. Не направив пресметки за потребниот капацитет, бидејќи по овој исправувач ќе има и стабилизатор, а исто така и затоа што не е потребна висока излезна стабилност.

Максималната струја мораше да биде ограничена на 500 mA при повисоки струи, напојувањето се прегрее. Ако сакате да ја зголемите струјата, ќе мора да купите ново напојување за 20-35 V и ~20 W. Покрај основната, овде ќе се имплементира алтернативна опција за полнење со висока струја, така што немам проблем овде. Напонот беше поставен на 16,4 V за да се намали веројатноста за преполнување на поединечни ќелии од склопот на литиум.

По долго барање место за инсталирање на таблата за стабилизатор во чашата за полнење, морав да ја напуштам стандардната ознака, а исто така да го преместам конекторот за напојување на мојата сопствена табла за адаптер (таблата за светло на фотографијата), која веќе беше достапна. Во овој проект, за прв пат користев LUT (технологија на ласерско железо - пренесување на тонерот на дизајнот отпечатен на ласерски печатач на хартија со помош на железо на фолија тестолит), испадна толерантно. Требаше да се поместат и сите потенциометри. Направив дупки во куќиштето на стаклото за LED диодите на плочата за стабилизатор, така што имаше барем минимална индикација. На фотографијата над зелената табла е стара, ја ставив до неа за споредба.

Плочката не се загрева многу, но сепак додадов пасивно ладење за да ги намалам ризиците. Залепив мал алуминиумски радијатор на задниот дел од таблата користејќи лепак што спроведува топлина, дополнително ќе го зацврстам. Овој проект користи термопластичен лепак насекаде, кој почнува да се топи на 80°C, па затоа се обидувам да направам малку ладење каде што е можно. Токму под овој радијатор во телото на стаклото има вентилациона решетка, која добро ни дојде. Исто така, има слични слотови во горниот дел од стаклото, тука треба да биде доволна циркулација на воздухот.

Така, добив полнач за склопот на литиум 4S со максимална струја од 500 mA во куќиштата на старото напојување и стаклото за полнење. Проценетото време на полнење е 3-4 часа, приближно исто како и стар полнач со стари батерии. Крајот на полнењето може да се одреди со еден од индикаторите на конверторот, тој се гаси кога струјата за полнење паѓа на околу 20 mA (прилагодлива, но ова е минимум), што за оваа батерија се покажа како доволно мала вредност; тоа беше постигнато речиси на самиот крај на полнењето, при полнење на батерии со поголем отпор, тековниот пад до 20 mA може да се случи многу порано. Можете исто така да го проверите напонот на самата батерија, повеќе за тоа подоцна.

Ова полнење е сосема погодно за стара никел батерија, втората од комплетот остана недопрена, но поради значително зголемениот внатрешен отпор, времето за целосно полнење ќе биде значително подолго, што практично ја елиминира корисноста на оваа опција, земајќи ја предвид исто така и фактот дека никелот треба да се полни пред работа.

Полнење со балансирање

Самиот склоп на батеријата веќе има излез за балансирање; Некои луѓе едноставно отсекуваат дупка во куќиштето на батеријата за да може да се извади кабелот, но не ми се допаѓа оваа опција, а кабелот за балансирање на склопот е сè уште премногу краток. Затоа, решив да инсталирам конектор на куќиштето на батеријата. Овде ви требаат приклучоци и конектори за 5 контакти кои можат да издржат најмалку 1 А, по можност 2-3 А, помалку едноставно не е интересно.

Беше можно да се инсталираат DIN конектори (како стари магнетофони или AT тастатури) или Mini-DIN (како PS/2). Ја напуштив оваа идеја бидејќи потребните компоненти не беа пронајдени по соодветна цена ниту во моите сопствени депозити ниту на eBay.

USB не е погоден за бројот на контакти и/или максимална струја. Има опции со USB 3.0 или, уште подобро, 3.1, но конекторите или се уште не се во продажба или се прескапи.

Следниот кандидат е конекторите FireWire (IEEE 1394), поточно FireWire 400. Шест длабоко поставени, малку наполнети со пружини контакти, дизајнот речиси ги елиминира кратките споеви. Само совршено, ја избрав оваа опција. Бидејќи овој стандард сега е реткост, приклучоците не беа евтини, еден пар чинеше 1,5 долари, па затоа ги нарачав. Воопшто не можев да најдам приклучоци на продажба, се надевав дека ќе преправам некој кабел FireWire.

Додека конекторите беа на пат, почнав да поминувам низ моите стари кабли FireWire и да барам нови во продавниците. Се испостави дека сите пронајдени кабли имале дебелина на жица од само 28-30AWG, во најдобар случај само пар жици од 22AWG. Првично планирав да ги направам сите жици од батеријата до полначот, па морав да ја напуштам оваа прекрасна опција. Стандардот ја ограничува максималната струја на 1,5 А, што ја објаснува употребата на такви тенки жици дури и во добри кабли.

Нашиот победник - слични се користат за повеќето уреди за балансирање и склопови на батерии. Се разбира, овие конектори беа најочигледната опција, но тие се прилично кревки и исто така може да се скратат премногу лесно, па затоа прво се обидов да најдам алтернатива. Тие се прилично евтини, за истите 1,5 долари што ги платив за само пар FireWire приклучоци, земав 20 комплети XH2.54-5P (сокет + приклучок + пинови).

За да го инсталирам во куќиштето, морав да користам неколку адаптери (ќе беше можно да имам ако ПХБ беше двостран, но сега го немам тоа). Прицврстувањето на куќиштето е направено со помош на пар држачи направени од дебела бакарна жица, залемени во истата табла како и конекторот. Првично сакав да го монтирам со завртки и навртки, но немаше место за таков држач во внатрешноста на батеријата. Бидејќи конекторот излегува надвор од телото, според планот, дури и многу повеќе од она што се покажа како резултат, морав да барам место каде што има најголема празнина помеѓу батеријата и вежбата. Дополнително засилен со термопластичен лепак.

Проверката покажа дека таков конектор е сосема соодветен овде. Инсталирањето на штекерот во делот од батеријата што е затворен во работната положба ја намалува веројатноста за краток спој. Но, јас сепак случајно го скратив и на крајот изгорев неколку траки на една од таблите на адаптерот, самиот штекер беше само малку оштетен;

Следно, треба да соберете кабел за поврзување со полначот за балансирање, во мојот случај -. Овој полнач, покрај поврзувањето преку кабел за балансирање, бара и поврзување со приклучокот за напојување за оваа намена, позајмив Molex конектор од еден од непотребните кабли од комплетот B6.

Веднаш го проверив полнењето користејќи го новиот кабел. Се испостави дека една од залемените жици на иглата XH2.54 не функционира, па повторно ја преработив. Потоа се работеше според планираното.

Индикација за полнење

На пријателски начин, овде е подобро да се користи звучен аларм за празнење на која било од ќелиите до критично ниво (на пример, 3 V), активиран директно за време на работата, за да не се одвлекува вниманието со проверка на батеријата. Таквите уреди се продаваат, а нивното поврзување преку копче за вежбање може да се најде на Интернет. Но, сè уште се пари и решив да заштедам за да има барем минимална економска смисла во надградбата на батеријата.

Затоа овде вметнав едноставна, активирана со посебно копче. Можеби некогаш ќе го заменам или претворам во алармен систем, но засега ќе се погрижам вкупниот напон да не падне под 13,5-14,0 V. Или можете да додадете компаратор овде по ќелија со заеднички високотонец, евтин и доволен (дополнување: да бидам искрен, сè уште не разбирам како ова може да се направи едноставно и евтино).

Обрнете внимание на локацијата на индикаторот и копчето. Јас сум деснак, па ми беше попогодно да бидам на левата страна. Предната страна исто така не беше случајно избрана - поретко е блокирана од десната рака или облеката. Копчето се наоѓа подалеку од екранот така што при притискање, дури и со дебели ракавици, екранот не се преклопува.

Користејќи го овој волтметар, можете да го одредите и крајот на полнењето. Ако го проверите напонот директно за време на полнењето, напонот брзо ќе го достигне речиси максимумот (тука 16,4 V) и потоа многу полека ќе му се приближи и само кога е целосно наполнет ќе се совпадне со него. За да го процените вистинското ниво на полнење, ќе мора да ја извадите батеријата од стаклото.

Вака конечно изгледа батеријата. Завртката одозгора ја држи подлогата со контактите.

Вкупно

Ајде да пресметаме што се случило во пари, цени во рубли. Ако делот е земен од залиха, се прикажува приближната пазарна вредност.

склопување на батерии: 15 долари
кондензатор за исправувач за напојување: 0,3 $
Табла за стабилизатор на CC CV: 4 долари (може да се најде од 1,5 до 2,0 долари)
парче фолија ПХБ, приближно 50*70 мм (половина е потрошена за грешки и резерва): 0,3 долари
жици 22AWG, околу 1 m: 0,3 $
2-3 комплети XH2.54-5P конектори (бројам само 2-3, бидејќи дефинитивно ќе најдам употреба за остатокот од конектори): 0,3 долари
мал волтметар: 1,8 долари (може да се најде од 1,0 долари)
Копче за прекинувач на волтметар: 0,15 долари
дупчалки (убија неколку во процесот): 0,40 долари
други залихи: 0,30 долари

Вкупно околу 21 долари. Обновата на втората батерија по истата цена би чинела околу 18 долари. Вкупно околу 40 долари по сет. Ова е речиси цената на нова, но најевтина дупчалка/возач со две литиумски батерии. Решив да не правам втора батерија, па добив добра придобивка.

За подолго траење на батеријата и побрзо, побезбедно полнење, ќе ви треба и полнач со балансирање, тоа се најмалку уште 15 долари, што повторно ве враќа на минимална корист од околу 10 долари, но веројатно нема да добиете функција за балансирање на евтина безжична дупчалка од продавницата. Ми кажаа дека и скапите професионални модели можеби ја немаат оваа функција и не знам дали воопшто има такви модели на пазарот.

Балансерот ме чинеше 6 долари, но ова е исклучок. Севкупно, потрошив 21 + 6 = 27 долари за модификации и добив алатка што ќе ми служи уште неколку години, секогаш подготвен за работа. Без оваа модификација, неопходно беше да се наполни батеријата неколку часа за да се затегнат 10-20 завртки, несериозно. Покрај тоа, конечно го совладав LUT, работев со моќна компактна батерија и генерално добив +100 искуство.

Испратено од: