Cel mai probabil, nu aș scrie acest articol, dacă nu pentru o singură circumstanță. Acum câteva zile am reușit să ne dăm seama cum să facem un balancer foarte bun pe chipul TL431. Cei care înțeleg despre ce vorbește vor spune probabil - eka este nevăzut, dar acești balanceri pe TL431 - un ban duzină. Nu mă cert - aceste cipuri sunt folosite mult timp. Dar, din cauza deficiențelor lor inerente, oportunitatea aplicării lor a generat întotdeauna multe întrebări. Nu există nici cea mai mică dorință de a da exemple ale schemelor deja existente ale acestor balansoare și de a examina în detaliu neajunsurile lor. Probabil, va fi mai bine să dau mai mult timp, la ceea ce mi-a fost făcut. Nu lăsați temerile că așa ceva sa făcut deja înaintea mea. Dar pentru a conduce cercetarea la nivel mondial, nu, nici o dorință, nici un moment și dacă se va dovedi brusc că există deja un astfel de echilibru, atunci va trebui să cer doar iertare pentru ignoranța mea.
Înainte de a descrie echilibrul real, este necesar să explicăm pe scurt scopul său.
Punctul aici este ceea ce - bateriile cu litiu, cel mai adesea, sunt utilizate sub formă de secțiuni separate, conectate consecutiv. Acest lucru este necesar pentru a obține tensiunea de ieșire necesară. Numărul de secțiuni ale bateriei care compun bateria variază foarte mult - de la câteva unități la câteva zeci. Există două modalități principale de a încărca astfel de baterii. O metodă secvențială, când încărcarea este efectuată de la o singură sursă de alimentare, cu o tensiune egală cu tensiunea totală a bateriei. Și o metodă paralelă, atunci când fiecare secțiune este încărcată în mod independent de la un încărcător special, constând dintr-un număr mare de surse de tensiune deconectate galvanic unul față de celălalt și dispozitive individuale de monitorizare pentru fiecare secțiune.
Cea mai mare distribuție, având în vedere simplitatea mai mare, a primit o metodă consistentă de încărcare. Balanța, care este discutată în articol, nu este utilizată în sistemele de încărcare paralelă, prin urmare sistemele paralele de încărcare nu vor fi luate în considerare în acest articol.
În metoda de încărcare secvențială, una dintre principalele cerințe pe care trebuie să furnizeze următoarele - tensiunea pe orice secțiune a bateriei cu litiu reîncărcabilă, când încărcată, nu trebuie să depășească o anumită valoare (valoarea acestui prag depinde de tipul de celule de litiu). Asigurarea respectării acestei cerințe, încărcarea secvențială, fără a lua măsuri speciale, este imposibil ... Motivul este evident - secțiunile individuale ale bateriei nu sunt identice, prin urmare, tensiunea maximă admisă pe fiecare dintre secțiunile atunci când încărcarea are loc la momente diferite. Situația apare atunci când suntem obligați să oprim încărcarea, deoarece tensiunea pe o parte a secțiunilor a atins deja pragul maxim admis. În același timp, unele dintre secțiuni rămân subîncărcate. Acest lucru este rău, în principal, deoarece în cele din urmă, reduce capacitatea totală a bateriei, așa că va trebui să oprim descărcarea bateriei în momentul în care tensiunea la secțiunea cea mai „slab“ (nedozaryazhennoy) atinge pragul de acceptare minim.
Pentru a preveni o creștere a tensiunii la încărcare, peste un anumit prag, și servește ca echilibrare. Sarcina sa este destul de simplu - pentru a monitoriza tensiunea pe o secțiune separată, și imediat ce tensiunea în timpul de încărcare atinge o anumită valoare, da comanda pentru a comuta comutatorul de alimentare care se conectează în paralel un rezistor taxabil secțiune de balast. În acest caz, în cazul în care curentul de încărcare reziduală (și este mai aproape de sfârșitul taxei deja suficient de mică, din cauza mici diferența de potențial între tensiunea pentru a încărca bateria și tensiunea la ieșirea dispozitivului de încărcare) este mai mică (sau egală), curentul care curge prin rezistor de balast, apoi creșterea tensiunii pe secțiunea încărcată - oprire. În același timp, încărcarea secțiunilor rămase, a cărei tensiune nu a atins încă valorile maxime admise, continuă. Procesul de încărcare se va încheia prin faptul că balancatorii din toate secțiunile bateriei vor funcționa. Tensiunea în toate secțiunile va fi aceeași și egală cu pragul la care sunt reglate echilibrele. Curentul de încărcare va fi zero. deoarece tensiunea bateriei și tensiunea de ieșire a încărcătorului va fi egal (nu există nici o diferență de potențial - nu curent de încărcare). Numai curentul prin rezistoarele de balast va curge. Valoarea sa este determinată de valoarea rezistențelor de balast conectate în serie și de tensiunea la ieșirea încărcătorului.
Samu funcția de control de tensiune, ușor pentru a fi capabil de a efectua orice comparator, echipat cu un comparator de tensiune de referință ... dar nu avem (sau, mai degrabă - este, dar nu folosim convenabil și profitabil). Avem TL431. Dar comparatorul de la ea, sincer să spun - nu. Pentru a compara cu tensiunea de referință se poate foarte bine, dar pentru a da o comandă clară, lipsită de ambiguitate la comutatorul de alimentare, nu se poate. În schimb, la abordarea pragului, începe treptat de a conduce comutatorul de alimentare în modul activ (semi-deschis), cheia începe să se încălzească, și, ca urmare, nu echilibru, și rahat.
Aceasta este exact problema care nu a permis utilizarea completă a TL431, a fost posibil să se rezolve a doua zi. Caseta a fost deschisă (dar a trebuit să se deschidă mai mult de doi ani) - a fost necesar să transformăm TL431 într-un declanșator Schmitt. Ce sa făcut. Sa dovedit un echilibru ideal - precis, termostabil, destul de simplu, cu o comandă clară pentru o cheie de alimentare. Și, deși acest balancer pe TL431 este puțin mai complicat decât cel realizat anterior pe cipul KIA70XX, dar și pe TL431, este mult mai ușor de găsit și funcționează mai precis.
Mai jos - două scheme de bază de echilibrare concepute pentru a controla pragurile bateriilor LiFePO4 și Li-ion.
Întoarceți TL431 într-un declanșator Schmitt, adăugând un tranzistor T1 și un rezistor R5 la circuitul p-n-p. Funcționează astfel - divizorul R3, R4 determină pragul tensiunii monitorizate. În momentul în care tensiunea la electrodul de control atinge 2,5 V, TL431 se deschide și se deschide tranzistorul T1. În acest caz, potențialul colectorului crește, iar o parte a acestei tensiuni prin rezistența R5 intră în circuitul electrodului de comandă TL431. În același timp, TL431 intră în saturație într-o manieră avalanșă. Circuitul dobândește o histereză pronunțată - incluziunea are loc la 3,6 V, iar închiderea la 3,55 V. În același timp, în poarta cheii de alimentare se formează un impuls de control cu fronturi foarte abrupte, iar cheia de alimentare intră în modul activ - este exclusă. Într-un circuit real, atunci când curentul prin rezistor de echilibrare egal cu 0,365 amperi, căderea de tensiune pe tasta de pornire de comutare de scurgere-sursă este de numai 6,5 mV. Cheia însăși este întotdeauna rece. Care, de fapt, era necesar. Acest circuit poate fi ușor configurat pentru a monitoriza orice tensiune (separator R3, R4). Valoarea curentului maxim de echilibrare este determinată de rezistorul R7 și de tensiunea din secțiunea bateriei.
Pe scurt despre precizie. Bara de echilibru real asamblate în cinci secțiuni pentru LiFePO4 tensiunea bateriei când echilibrarea menținută în intervalul de 3,6-3.7 V (tensiune maximă pentru LiFePO4 este de 3,75 volți). Rezistoarele în timpul montării au fost utilizate convențional (nu de precizie). În opinia mea - un rezultat foarte bun. Cred că pentru a obține o mai mare acuratețe în echilibrare, nu există nici un sens practic special - nu. Dar pentru mulți, este mai mult o chestiune de religie decât fizica. Și ei au dreptul și sunt capabili să obțină o precizie mai mare.
Figura de mai jos este o placă de echilibrare separată și, de exemplu, o placă de echilibrare pentru șase secțiuni. Evident, atunci când se clonează o carte separată de balansare, puteți face cu ușurință un plan de echilibru pentru orice număr de secțiuni și orice proporții.
Acum folosesc acest dispozitiv de echilibrare a încărcării. Folosesc o sursă de alimentare, descrisă în articol despre un invertor cu limitator de curent adaptiv. Dar puteți utiliza orice altă sursă stabilizată de alimentare, după ce ați terminat-o cu un șunt.
Soldul se face sub forma unei plăci separate. Se conectează la conectorul echilibrat al bateriei în timpul încărcării.
Câteva cuvinte despre accesorii. TL431 și p-n-p tranzistor bipolar (de lucru cu aproape orice) în pachetul SOT23 pot fi găsite pe placa de baza. În același loc, puteți găsi chei de alimentare cu niveluri "digitale". Am folosit CHM61A3PAPT (sau poate fi - FDD8447L) în carcase TO-252A - sunt ideale, deși caracteristicile sunt foarte redundante (pentru curenți de până la 1A pot găsi ceva în mai ușor.).
În dispozitivele moderne pentru controlul bateriilor cu litiu, funcțiile descrise mai sus sunt atribuite microcontrolerului, însă acest lucru este mult mai greu de repetat, iar utilizarea lor nu este întotdeauna justificată. Cred că nu este rău când există o alegere.
Acesta este modul în care balanța pare "în viață". Pentru calitatea producției, din nou îmi cer scuze - din cauza economiilor de timp, din nou am desenat tabla cu un marker permanent obișnuit.
Lista elementelor radio
Articole similare
-
Recomandările utile privind încărcarea acumulatorilor li-ion - blog despre electrotransport
-
Calibrarea bateriei laptop, piese de schimb pentru laptopuri
Trimiteți-le prietenilor: