Obwód równoważenia baterii

9

Mam do czynienia z następującym problemem. Muszę zasilać urządzenie (samolot RC) dwoma oddzielnymi akumulatorami 12 V każdy, aby zwiększyć pojemność. Łączenie ich szeregowo nie będzie działać, ponieważ stopień mocy nie jest na to przygotowany. Kiedy połączę 2 zestawy akumulatorów równolegle, a ich napięcie będzie się różnić, będą się one ładować, a więc przepłynie duży prąd, powodując, że wybuchną nawet. Pomyślałem o prostym rozwiązaniu, które jest widoczne na poniższych schematach:

schematyczny

symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab

Z tymi 2 diodami tracę trochę energii w wyniku spadku napięcia, ale między akumulatorami nie płynie prąd. Co jeśli chciałbym dodać między nimi obwód równoważący „napięcie”? Powiedzmy, że jeśli jeden akumulator ma napięcie tylko 9 V, ponieważ jest nieco rozładowany, to 12 V powinno ładować go ustawionym przeze mnie prądem, tj. Maksymalnie 2 A. Można do tego zaprojektować obwód, ale zajęłoby to trochę czasu i uważam, że nie jest to warte tej aplikacji. Zastanawiam się, czy są dostępne takie układy scalone? Jakieś dwukierunkowe ładowarki? Nie mogłem znaleźć niczego dla siebie, ale może nie wiem, jak je nazwać? Byłbym wdzięczny za wszelką pomoc dotyczącą tego problemu.

Łukasz Przeniosło
źródło
Latałem samolotami RC i nigdy nie widziałem waszej konfiguracji. Dodatkowo 12 V to nieparzyste napięcie nominalne dla akumulatora LiPo ... O jakich prądach mówimy?
Vladimir Cravero,
12 V to tylko przykład, jest to pakiet 3S 3,6 V. Mówimy o prądach szczytowych 25A.
Łukasz Przeniosło
4
„utrata odrobiny mocy” w kontekście lotu elektrycznego i prądów 25A jest dość katastrofalna. Lepiej zważ paczki i kup jedno większe o tej samej wadze.
Brian Drummond,
1
Najlepszym rozwiązaniem tego problemu jest posiadanie dwóch identycznych paczek, ładowanie ich do tego samego napięcia, łączenie ich równolegle, nigdy nie ładować osobno.
Vladimir Cravero
1
@Bremen Tylko wtedy, gdy baterie są faktycznie niezrównoważone, co schemat diod zminimalizuje.
David Schwartz,

Odpowiedzi:

14

Znacznie lepiej jest tworzyć idealne diody za pomocą tranzystorów MOSFET

wprowadź opis zdjęcia tutaj

  • Zastępuje moc diody Schottky'ego
  • Wewnętrzny MOSFET N-Channel 20mΩ
  • 0,5 μs Ograniczenia czasu wyłączenia Prąd zwarciowy szczytowy
  • Zakres napięcia roboczego: od 9 V do 26,5 V.
  • Płynne przełączanie bez oscylacji
  • Brak prądu wstecznego prądu stałego

Ale najprostszym rozwiązaniem jest lepszy zestaw diod Schottky'ego 6 $ z radiatorem wprowadź opis zdjęcia tutaj

Są to powszechne katody. wprowadź opis zdjęcia tutaj

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
źródło
1
+1, ale obecna ocena musi być znacznie wyższa. OP wspomniał o prądach szczytowych do 25A.
tangrs
Mostek MOSFET nie jest trywialny, aby zapewnić płynny transfer bez oscylacji, ale zapewnia najniższy spadek napięcia. Jako komparator i zegar służy do określenia, które przełączniki powinny być aktywne, podczas gdy dostawy i obciążenie są bardzo dynamiczne. Ale ostrożnie, może dostać się do domu na baterie zapasowe. Ogniwa pierwotne nie mogą być opróżniane poniżej wartości 9 V 10 V
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
@ Tangrs faktycznie nie jest jasne z komentarzy OPs, czy 25A jest prądem szczytowym w czasie pracy czy zwartym prądem akumulatora.
Trevor_G
@Trevor na podstawie osobistych doświadczeń związanych z budowaniem multikopterów, nie jest niczym niezwykłym ciągły pobór prądu dziesiątek wzmacniaczy. Te bezszczotkowe silniki mogą pobierać moc prądu…
tangrs
4
@ tangrs ya Mam zerowe doświadczenie w terenie, ale nadal OP może być bardziej zwięzłe. Tak czy inaczej pokazane tutaj urządzenie LTC nie będzie działać na poziomie akumulatora 3,5 V, który później dodał ... Pytanie cierpi z powodu syndromu pełzania wymagań ......
Trevor_G
8

Ładowanie jednego akumulatora z drugiego spowoduje ogólny spadek wydajności i czasu pracy. Weź pod uwagę, że energia zostanie utracona w obwodzie ładowania oraz w stratach ciepła zarówno akumulatora zasilającego prostownik, jak i ładowanego akumulatora.

Najbardziej wydajne jest pobieranie energii z „dobrej” baterii. Gdy jego napięcie spadnie do poziomu akumulatora o niższym napięciu, oba będą podtrzymywać obciążenie.

Gdy oba zostaną naładowane, układ diod będzie działał i jest najprostszym rozwiązaniem. Przy takim układzie napięcia akumulatora będą spadać z tą samą szybkością.

Tranzystor
źródło
Pamiętaj tylko, ile mocy jest rozpraszane przez diodę. Często zdarza się, że dziesiątki wzmacniaczy są pobierane z akumulatora w aplikacjach RC.
tangrs
5

Mówisz, że serial się skończył ... ale mógł to zbyt szybko odrzucić.

Naprawdę nie sprecyzowałeś dokładnie, co wymaga etap mocy, ale zakładam, że w tej odpowiedzi spodziewa się trochę napięcia jak na baterii. Dowiedziałeś się również, że podwojenie ma wydłużyć czas trwania, a nie zwiększyć dostępny prąd.

Jako taki możesz rozważyć szeregowanie akumulatorów i dodanie falownika buck-boost, aby wyregulować moc wyjściową do wymaganego napięcia. Mogą być dość wysokiej wydajności i dostarczą ci wymagane napięcie, nawet gdy baterie spadną znacznie poniżej wymaganego napięcia wyjściowego. Moc uzyskana z tego ostatniego może być wystarczająca do zrekompensowania strat w regulatorze.

Trevor_G
źródło
1
Może to faktycznie działać (połączenie szeregowe), zakładając, że kontroler lotu (w tej sytuacji Pixhawk + ogólne sterowniki ESC) zauważy, że napięcie jest wyższe i odpowiednio zmniejszy kontroler PWM dla BLDC. Konwerter DC-DC nie jest dobrym pomysłem, ponieważ prądy mogą być bardzo wysokie, aw takim przypadku rozmiar obwodu DC-DC będzie duży ze względu na kondensatory i wielkość induktorów.
Łukasz Przeniosło
@Bremen, oczywiście, rozmiar, a zwłaszcza waga ma kluczowe znaczenie w tej aplikacji.
Trevor_G,
W przypadku akumulatorów połączonych szeregowo słaby może podlegać odwrotnemu napięciu i ulec uszkodzeniu. Jednak przetwornica DC-DC nie musi być ciężka, jeśli pracuje z wysoką częstotliwością, a transformator może być lekki.
richard1941
2

W twoim przypadku, zakładając, że dwie paczki są identyczne, sugeruję rozważenie równoległego umieszczenia paczek na stałe, aby stworzyć jedną paczkę. Tak, może to być niebezpieczne, ale myślę, że jest to jedyne rozwiązanie, które będzie dla Ciebie skuteczne.

Musisz tylko upewnić się, że oba pakiety mają takie samo napięcie, gdy zostaną ustawione równolegle. Najłatwiej to zrobić, ładując je oba po kolei, po jednym, a następnie zmierz napięcie w celu ostatecznego potwierdzenia i ustaw je równolegle. Jeśli napięcia są różne o 0,01 V, to nie jest wielka sprawa.

W przypadku akumulatorów RC jest dość zwyczajowo przyjmować nieco większe ryzyko niż byłoby to możliwe w innych obszarach (takich jak elektronarzędzia). Pamiętaj więc, że w twojej paczce brakuje nieco funkcji bezpieczeństwa. Potraktuj to ostrożnie i staraj się zawsze być przygotowanym na odpowietrzenie lub zapalenie się. Używaj bezpiecznych technik przechowywania i ładowania itp.

Ta rada nie miałaby zastosowania jako profesjonalna rada projektowa do innych zestawów akumulatorów (takich jak zestawy używane do zwykłych produktów konsumenckich). Potrzebują one znacznie więcej funkcji bezpieczeństwa.

Szczęśliwego latania.

mkeith
źródło
0

Jeśli używasz identycznych zasilaczy, Twoje rozwiązanie (dwie świecące diody) jest skutecznym i prostym rozwiązaniem.
Na schemacie pokazano akumulatory 12 V i 9 V, różnica 3 V NIE jest „mała”. Jeśli w rzeczywistości masz inne baterie, jak pokazano, dzieje się tak, że tylko bateria 12 V będzie zasilać twoje urządzenie, dopóki jego napięcie nie spadnie do 9 V. Następnie bateria 9 V zaczyna również dostarczać energię do obciążenia. Jeśli jednak Twój helikopter przestanie działać przy napięciu 10 V, dodatkowy akumulator się nie przyda, tylko zwiększył Twój helikopter!

Guill
źródło