Egalizare tensiune pe acumulatori inseriati

[pisica matache]

Am renuntat la ideea folosirii acumulatorilor cu plumb, iar dupa ce mi-am cumparat recent un scuter electric, intentionez sa cumpar acumulatori lifepo4. Asta in ideea de a-i folosi atat la scuter, cat si pentru stocarea energiei. Acesti acumulatori au ceva avantaje, comparativ cu cei cu plumb. Suporta curenti de incarcare pana la 1C, de descarcare peste 1C, capacitatea nu scade functie de curentul descarcare, suporta cca 2000 cicluri, la o descarcare maxima de 80%. Au si dezavantaje, pretul, cat si o atenta monitorizare a tensiunii de incarcare, respectiv descarcare. Tensiunea minima, ceva sub 3V, maxima, putin peste 3,5V. Voi folosi 8 celule inseriate, de 40Ah. http://files.ev-powe...cifications.pdf

Vreau sa construiesc pentru fiecare, un circuit de monitorizare a tensiunii, exact ca la acumulatorii cu plumb. Problema o constituie tensiunea mica, de doar 3V, cat si curentul de incarcare, maxim 40A. Nu stiu ce integrat as putea folosi la aceasta tensiune...M-am gandit la un boost de mica putere, cu care sa alimentez un UC3843, dar asta ar insemna un curent permanent consumat din acumulator. Daca nu exista alte solutii, asta e...Astept ceva pareri despre rezolvarea acestei probleme.

PS

Am gasit un integrat ce lucreaza la 3V, http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX668-MAX669.pdf

Ar ramane problema gasirii unor drivere si mosfeti de putere, care sa lucreze la acesta tensiune...

Editat August 11, 2014 de pisica matache

[smilex]

Un eventual boost pe celula de jos (minus) ar functiona, dar nu vezi nimic in functionarea celorlalte? Cum se descarca curentul evacuat al fiecarui boost? Prin ce? Vezi pentru fiecare in parte.

[pisica matache]

Eu ma gandeam sa folosesc schema de la postarea nr 7, de la pagina anterioara , dar cu alimentare de la 3V. Adica puterea preluata de la prima celula incarcata, sa fie transferata celorlalte celule.

Daca as folosi MAX668, as putea alimenta fiecare sursa din propria celula, dar trebuie sa gasesc mosfeti care sa lucreze la cca 3V. Pe de alta parte, as putea folosi aceeasi schema cu UC3843, alimentant fiecare integrat din secundarul unui traf cu 6 secundare. Primarul, alimentat din cei 24V, rezultati din inserierea celor 8 celule. Astfel as putea folosi mosfeti uzuali. N-am lucrat insa niciodata cu o tensiune asa mica, 3V, la curent relativ mare, 40A, deci nu stiu cam ce probleme pot aparea in acest caz.

PS

Parca nici varianta cu MAX668, care e vreo 10 lei la tme, parca nu e de lepadat, datorita simplitatii. Probabil cu un totem pole cu bipolare, as putea comanda doua bucati IRF3708,care functioneaza perfect la 3V, testat zilnic pe scc pentru led, alimentat dintr-un li ion. Schema, in mare, ar fi aceasta..

Editat August 11, 2014 de pisica matache

[pisica matache]

.

Se poate si ceva de genul:

Asta presupune o singura inductanta, atacata in forta cu MOS mai ?tare? si o umplere de exact 50%. Deadtime-ul (absolut necesar) poate fi un procent mic, procent care este si permisiunea diferentei intre acumulatori. Dezavantajul este ca daca ambele baterii sunt foarte bune dar exista 2V diferenta intre ele (una e mai descarcata) curentul ce apare e destul de consistent daca se forteaza egalizarea astfel, va fi limitat de pierderi, deci tranzistoarele vor fi solicitate, dar cred ca ar tine. Este si posibila inserierea inductantei cu un 0,1 ohm (sa zicem) care pentru 2V diferenta si baterii bune, ar limita la 20A. Sau 0,05 ohmi. Nu vad cum ar apare o diferenta mai mare de 2V cu ambele baterii bune. Daca una e mai slaba, curentul se va limita singur.

Asta forteaza egalarea (in limita deadtime) la orice tensiune.

Schema postata de tine, ma facut sa ma intreb daca nu as putea face o semipunte. Astfel la 8 elementi, voi avea doar patru trafuri, adica patru semipunti. Astfel, am o tensiune ceva mai mare, cca 7V, pot folosi mosfeti si integrate uzuale, de ex SG3525, IR2110, sau similare. Problema ar fi alta, nu pot limita tensiunea pe fiecare element, ci pe fiecare pereche de elementi, ce alimenteaza o semipunte. La o adica, s-ar putea imperechea cate doi elementi, pentru capacitati cat mai apropiate, sau, monitorizata tensiunea pe fiecare in parte, iar la atingerea tensiunii de incarcare a primului din perechea respectiva, s-ar limita tensiunea, cu dezavantajul ca celalalt, nu se va incarca la capacitatea maxima.

Solutia cu semipunte, mi se pare mai atractiva, chiar daca e mai putin precisa. Astept insa si alte pareri...

Pun si schema, desi cred ca s-a inteles ideea.

Editat August 11, 2014 de pisica matache

[smilex]

Spuneam ca nu vad cu ochi buni 8x boost pentru ca functioneaza in conditii diferite in functie de locul inserierii lor. Dar daca folosesti trafuri, situatia e alta, secundarele identice pot debita pe aceiasi sarcina formata din suma acumulatorilor.

Nu ai prins faza cu semipuntea. Acolo nu merge traf, nu asta e scopul. Tranzistoarele forteaza egalarea tensiunilor prin aparitia unui curent. Ca si cum ai pune acumulatorii in paralel: se formeaza un curent la egalizarea tensiunilor diferite. Semipuntea permite insa inserierea acumulatorilor, iar inductanta basculeaza de la un acumulator la celalalt, de la cel care are tensiune mai mare la cel cu tensiune mai mica. Iar asta in comutatie, dar se formeaza acolo o componenta continua de curent, de aceiasi valoare care s-ar forma la punerea acumulatorilor in paralel prin inductanta si MOS deschis. Functionarea semipuntii la 50% permite crearea unui astfel de echilibru. Dar nu merge traf pentru ca are componenta continua de valoare necunoscuta (ai putea testa punerea in paralel a doi acu diferiti) iar daca folosesti din acea energie, egalizarea nu se mai face la fel de corect.

Solutia cu semipunte se preteaza la doi acumulatori. La mai multi, devine complex si nerentabil. Dar daca vrei, fiecare doi acumulatori de 3,5 formeaza unul nou de 7 care se inseriaza cu un altul nou de 7 si care iarasi pot fi egalizati cu o semipunte. Si asa mai departe...

 

Roadrunner a pus un integrat pe pagina anterioara...

Editat August 12, 2014 de smilex

[pisica matache]

Am prins faza cu semipuntea, doar ca in varianta respectiva, se poate transfera energie doar de la un acumulator la altul, din perechea respectiva,nu la tot ansamblul. De aceea cred ca traful e indispensabil. E de testat insa si varianta asta, deocamdata insa n-am acumulatorii, astept ca un coleg de pe alt forum sa faca rost de bani, sa facem o comanda comuna. Pana atunci, ma gandesc la toate variantele posibile. Cea mai precisa, e monitorizarea fiecarui element, dar e dezavantajul tensiunii mici, de doar 3,5V. La varianta asta, as putea folosi si un alt integrat, ka34063, care lucreaza la 3V. Acesta are la iesire un NPN, emitor comun, ce s-ar preta la folosirea unui totem pole cu mosfeti.

La semipunte, ma atrage tensiunea ceva mai mare, cca 7V. As putea folosi pentru comanda mosfetilor, un IR2153, comandat on-off de un TL431, dar trebuiesc cel putin 10V, pentru 2153. S-ar complica putin schema, prin prezenta unui dublor de tensiune, sau flyback cu 8 secundare...Semipuntea ar mai putea oferi un avantaj, la descarcarea acumulatorilor...La scaderea tensiunii, pe o pereche de acumulatori, sub tensiunea minima permisa, s-ar putea folosi restul perechilor, prin comanda functionarii semipuntilor respective. Astfel s-ar putea descarca in conditii de siguranta, pana la ultima pereche. Am vazut integratul specializat, puterea e insa mica, eu am nevoie sa pot extrage max 40A.. Puterea e insa infima, pe mine ma intereseaza cca 40A.

[smilex]

Daca vei opta pentru semipunte, suna-ma.

Imi place ideea cu 34063. Dar trebuie 8 trafo.

La LT-ul ala spui ca te-ai uitat? Mi-a facut impresia ca ofera si redresare sincrona.

Editat August 12, 2014 de smilex

[addy]

Salut. Noi am discutat si la telefon (spun asta pentru ceilalti useri ca sa inteleaga intrarea ex-abrupto).

M-am mai gandit olecuta la niste chestiuni. Daca incarci acumulatorii de la fotovoltaice sau eoliene, dar mai ales de la eoliene, nu prea are rost inverterul pentru fiecare acumulator, deoarece oricum energia trebuie dump-ata in ceva, ca sa nnu se supratureze elicea. Deci e pur si simplu inutil. Insa la fotovoltaice ar avea oaresce sens, deoarece la sfarsitul incarcarii ar scadea curentul prin panouri si asta ar mari (nu mult, poate 1-2%) durata lor de viata. De asemenea un chopper are durata de viata mai mare decat un rezistor care se incinge...

Deci sunt indecis...Sa facem cu chopperashe sau pur rezistiv?

 

Pentru ceilalti participanti:

O solutie care ar economisi trafurile boost (si deci manopera) ar fi un singur traf (in sistem flyback) pentru 4 sau 6 sau maybe 8 celule, un traf cu mai multe primare si un singur secundar. Fiecare primar cu mosfetul si circuitul sau, dar un singur secundar.

Poate ca ar merge si in regim rezonant in loc de flyback pentru scaderea pierderilor termice dar ar fi cam prea complicat pentur un BMS, duca-se..

 

Pentru chopperashele respective (numesc chopper o sursa in comutatie in general) ar putea fi folosit si un montaj autooscilant cu tranzistoare, nu e neaparat necesar un integrat pentru a comanda MOSFETul, cred ca as putea face o varianta cu trei tranzistoare din care doua ar fi in totem-pole; controlul factorului de umplere daca nu-mi iese cu 3 tranistoare sa zicem ca as mai baga unul; in orice caz e mai simplu decat cu integrat. sau........34063 merge si la 3V cumva? ca sunt foarte ieftine.

[addy]

Tocmai m-am uitat la datasheetu lu 34063 si merge de la 3V, asta inseamna ca s-ar putea sa mearga si pe la 2.8. oricum, e perfect ptr ceea ce ne trebuie noua :) ia sa ma uit si la consumul in repaus: aha, 3.5mA approx..hm cam mare, dar nu-i chiaar bai; ~100mAh pe zi pierdere; as fi preferat totusi sa fi avut doar 1mA curent de standby.

[addy]

hm. mai e problema cu mosfetul cu tens de grila mica; Poate o autoalimentare a circuitului de comanda dintr-un secundar special al trafului, cu 10-12V, ar rezolva perfect aceasta problema. Startul si alimentarea de standby a sistemului s-ar face din tensiunea "mare", si odata ce ar incepe sa functioneze comutatia la una din celule, s-ar autoalimenta cu curentul necesar. in fine, asta e chiar simplu. Deci sa zicem ca s-a rezolvat si asta.

 

Hm, dar asta nu ar rezolva autoalimenmtarea la celulele cele mai "de sus". Deci poate ca un chopper separat de mica putere, alimentat din tensiunea mare, si cu iesiri separate pentru fiecare celula, ar fi mai indicat. Deci o centralizare a alimentarilor chopperashelor. Un traf cu un singur primar si n secundare, n diode, n condensatoare; mmm e un pic cam consumator de pini (necesita un traf cu multi pini) dar deh; ce nu face omu ....

[addy]

Sau un chopperash care sa adauge 12V la tensiunea mare, pentru a putea "porni" orice celula. Mda, si asta ar fi o varianta..

[pisica matache]

Daca vei opta pentru semipunte, suna-ma.

Imi place ideea cu 34063. Dar trebuie 8 trafo.

La LT-ul ala spui ca te-ai uitat? Mi-a facut impresia ca ofera si redresare sincrona.

Deocamdata cantaresc toate variante, asta din lipsa acumulatorilor. Cu 34063, pare simplu, dar nu e conceput pentru comanda mosfet. La o adica, are jumatate de totem pole, tranzistorul intern de putere, care poate fi folosit atat emitor comun, cat si colector comun, tranzistor care ar putea incarca capacitatea mosfetului, cu 1,5A. Dar cum descarc capacitatea ? Aici m-am impotmolit... Am pomenit de totem pole cu mosfeti, dar mi-am amintit de ceva teste facute pe alt forum, unde combinatia bipolare-mosfeti, n-a mers, am folosit atunci doua totem pole cu mosfeti, daca iti mai amintesti. Aici fi util un driver integrat, cen TC442x, dar nu stiu daca exista asa ceva la 3V.

 

@addy, cred ca egalizarea folosind surse in comutatie, se cam impune in cazul de fata. Vorbim de curent maxim de incarcare de 1C, adica 40A. Ca sa consumi cu o rezistenta 3,6V/40A, adica vreo 150W, doar pentru un element, e cam aiurea. Daca discutam de folosirea acumulatorilor, stationar, poate merge, dar eu vreau sa folosesc acumulatorii si pentru tractiune electrica, mai precis la un scuter. Asa ca, cel putin din punctul meu de vedere, folosirea sunturilor e exclusa

Pe de alta parte, chiar si la o eoliana, sau o fotovoltaica, nu vad rostul risipirii energiei, pe o rezistenta sunt, cand s-au incarcat doar cativa elementi, iar restul inca nu au ajuns la tensiune maxima. Concret, presupunand doar doi elementi complet incarcati, 7Vx40A, sunt 280W, redirectionati spre ceilalti elementi.

PS

Pun totusi o schema, desi nu stiu daca e functionala. Descarcarea capacitatii de intrare a IRF3708, ar trebui sa se faca cu mosul canal P.

Editat August 13, 2014 de pisica matache

[smilex]

Nu e functional.

Poti face un driver dintr-un MOS n si unul p daca gasesti la tensiuni de deschidere mici. Preferabil in ceva capsule mici.

Poti incerca si cu un simplu BD135 in completarea iesirii.

[pisica matache]

Am comandat KA34063, MAX669 si IRF3708. MAX669, pare identic ca functionare cu UC3843, doar ca functioneaza incepand de la 1,8V iar comparatorul intern foloseste o referinta de doar 100mV, adica o putere disipata mai mica pe rezistenta din sursa mosfetului. Si inca ceva, un consum de sub 1mA...side 10 ori mai scump. http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX668-MAX669.pdf Restul componentelor le am. Cand sosesc, fac ceva teste. Nu stiu unde o sa gasesc 3,5V/40A, dar o sa improvizez ceva.

Editat August 13, 2014 de pisica matache

[smilex]

Cu ambele integrate te vei lovi de aceiasi problema: nu stiu cum naiba faci sa ai o umplere sub 50% ca sa nu saturezi miezul.

Nu cred ca e nevoie sa impui Toff prin atingerea unui curent care oricum nu poate fi mai mare decat cel de incarcare. Deci poti evita pierderile pe rezistor.

Ce zici de varianta lui addy cu o sursa simpla care sa-ti asigure 8 alimentari de 12V separate galvanic? Ai putea astfel folosi ceva clasic si in contratimp. Nu te mai intereseaza umplerea. Cu driveri functionali gen TC. Sursa nu trebuie sa functioneze permanent, un releu poate sa o cupleze daca se ajunge la 26-27V (?).