Балансир для автомобильного аккумулятора

Балансир для аккумуляторов 12 вольт

В этой статье я расскажу как можно очень легко и просто изготовить балансиры для балансировки последовательно соединённых аккумуляторов в сборках на 24/36/48 вольт, ну и любых других где есть АКБ на 12 вольт. В статье полное описание принципа работы, в так-же моё видео по изготовлению балансира.

Сама балансировка необходима в таких сборках, так-как часто со временем наступает дисбаланс и одни АКБ в сборке перезаряжаются, а другие недозаряжаются, в итоге вся цепочка АКБ быстро портится. Вообще в идеале нужно балансировать все ячейки сборки, то-есть «банки 2 вольта», которых в каждом АКБ по 6 штук, но корпуса АКБ герметичные и это сделать очень проблематично, хотя часто бывает так что умирает одна или две «банки» в АКБ и в итоге умирает. Но балансировать внутренние «банки» АКБ не принято и считается что они абсолютно одинаковые, и не должны расбалансироваться, но на практике это далеко не так. Но мы всё равно не сможем балансировать внутренние ячейки.

А вот сами аккумуляторы между сабой балансировать вполне можем, и сейчас можно купить заводские балансиры, правда стоят они неприлично дорого, но их покупают чтобы предотвратить быструю деградацию АКБ от дисбаланса. Дисбаланс между АКБ бывает как небольшой и может лечится с помощью параллельного заряда всех АКБ, это можно делать периодически, но кому охота всё переподключать чтобы зарядить АКБ в параллели. Но сильный дисбаланс наступает когда в сборках используются старые АКБ с новыми, АКБ разной ёмкости. В итоге АКБ с меньшей емкостью перезаряжаются до 15-16 вольт и «кипят», а те что с большей емкостью наоборот недозаряжаются, и первые умирают от перезаряда, а вторые от недозаряда.

Балансиры как я уже упомянул можно купить готовые, а можно сделать самостоятельно, благо схем различных в интернете полно. Но думаю не все хотят платить по 3-4 т.рублей за простой готовый балансир, а сделать такой сами не могут так-как не умеют делать платы, подбирать компоненты и спаять всё это дело в рабочее устройство и настроить. Я предлагаю простой балансир, с которым справится почти любой кто хоть раз держал в руках паяльник. Ниже принципиальная схема, и далее описание.

За основу схемы взят автомобильный реле-регулятор напряжения, стоит он не дорого и есть в любом магазине авто-запчастей. Нужен РР с управлением по минусу, то-есть он должен отключать минус с контакта «Ш», это реле-регуляторы «Газ» «Волга». В автомобиле РР при достижении 14 вольт отключает питание щётки обмотки возбуждения генератора и он перестаёт вырабатывать энергию, и напряжение падает. А как только напряжение упадёт ниже 14 вольт то РР снова подаёт «минус» на щётку и генератор снова даёт энергию. Таким образом в бортовой сети держится напряжение 14 вольт, а РР очень быстро переключается и импульсно подаёт питание к «якорю» генератора.

Но нам надо что-бы было наоборот, чтобы пока напряжение ниже 14 вольт РР ничего не подавало, а как только наступит 14 вольт то сразу включение нагрузки чтобы АКБ не перезаряжался пока другие ещё не зарядились. Это можно сделать добавив полевой N-канальный транзистор.

Транзистор работает так, «минусом» закрывается, а «плюсом» открывается. А у нас как-раз когда напряжение ниже 14 вольт то РР подаёт минус с контакта «Ш», и транзистор будет закрыт, а как только напряжение поднимется выше 14 вольт то «минус» пропадёт и транзистор откроется, и через него потечёт ток на лампочку, которая в качестве нагрузки. А «плюс» к затвору транзистора подаётся через резистор, по этому когда пропадает «минус» транзистор мгновенно открывается «плюсом» через резистор, и так работает очень быстро включаясь и отключаясь сжигая лишнюю энергию с АКБ.

Для изготовления балансира понадобятся:
1. Реле-регулятор с управлением по «минусу» (Газ, Волга) стоит от 50 руб
2.Полевой транзистор любой на ток 10-20А ( с запасом по мощности) примерно 10руб
3. Резистор 220-570кОм со светодиодном 3мм, можно выпаять из электроники

Так-же я снял видео с изготовлением балансира что-бы показать как работает. Я делал всё только что-бы показать, по-этому об эстетике устройства не думал. А вы можете установить балансиры в какой-то корпус, или аккуратно разместить транзистор на корпусе. Вместо лампочки можно использовать резистор. Схему можно регулировать, добавляя диод шоттки по питанию РР вы можете на 0,3 вольта увеличить порог срабатывания. С одним диодом порог срабатывания будет при 14,5 вольт, с двумя при 14,9 вольт, и так-далее. Так-же можно в разрыв делителя напряжения на плате РР впаять переменный резистор и выставлять свои пороги срабатывания. Но на практике настройка не нужна и 14,2 вольта вполне достаточно.

Эта-же схема использовалась мной для создания балластного регулятора для ветряка, чтобы лишнюю энергию сжигать и аккумуляторы не перезаряжались, об этом смотрите в разделе на сайте. Если есть вопросы то оставляйте комментарии под статьёй.

Источник

Балансировочные устройства для АКБ 12 вольт

Зачем вообще нужны балансиры для 12-ти вольтовые АКБ? Когда у вас система на 12 вольт, то все АКБ сколько бы их небыло в параллельном соединении, и у них всегда одинаковое напряжение. Но когда мы переходим на 24 или 48 вольт, то появляется проблема с разным напряжением на последовательно соединённых аккумуляторах. Из-за этого при заряде некоторые акб уходят в перезаряд и начинают «закипать», а другие недозаряжаются, и в итоге вся цепочка АКБ быстро теряет ёмкость и в общем приходит в негодность.

И даже полностью одинаковые АКБ со временем всё равно разбегаются по напряжению, по-этому не спасёт от проблемы даже купленные АКБ из одной партии. Для решения этой проблемы давно применяются различные балансировочные устройства, это или отдельные балансиры на каждый АКБ, или блоки на 24 и 48 вольт. Балансиры позволяют значительно продлить срок службы АКБ.

Я сам в скором будущем буду переходить на 24 вольта, так-как токи в системе стали уже большими и мне тоже понадобятся балансиры. В поисках я нашёл несколько вариантов различных по возможностям, цене и принципу работы, и ниже я сделаю обзор на эти балансировочные устройства.

VICTRON BATTERY BALANCER аккумуляторный балансир

Первым мне попались вот такие балансиры (фото ниже). Это судя по описанию активные балансиры с током балансировки 0.7А. Активные это значит что энергия с более заряженного АКБ переливается в менее заряженный, а не просто сжигается на сопротивлении. Но до конца я в этом не уверен так как описания на разных сайтах разнятся. Этот балансир для двух АКБ, то-есть на 24 вольта, с добавлением АКБ количество балансиров нужно увеличивать. На 48 вольт нужно уже три таких балансира.

Этот балансир не имеет возможности настройки под различные типы свинцовых аккумуляторов. Есть индикация работы, и реле тревоги, оно замыкается если на акб различие по напряжению превышает 0.2 вольта. Цена на этот балансир просто убила, на момент написания статьи цена на сайте была 6220 рублей. На 48 вольт их надо три штуки и в общем нужно отдать 18660 рублей плюс доставка.

Схема подключения этих балансиров к АКБ. Светодиодные индикаторы и реле сигнализации:

Зеленый: включен, когда напряжение АКБ более 27,3 В
Оранжевый: включен при отклонении более 0,1 В
Красный: тревога (отклонение более 0, 2 В)
Реле сигнализации: нормально открытый контакт замыкается, когда включается красный светодиод. Контакт остается замкнутым до уменьшения отклонения до 0,14 В, или до снижения напряжения АКБ до 26,6 В. Сброс реле сигнализации осуществляется при помощи кнопки, подключенной к двум терминалам.

Из минусов слишком высокая цена, слабый ток балансировки всего 0,7А, и нет возможности настройки под свой тип АКБ. Есть более лучшие аналоги по приемлемой цене.

Устройство выравнивания заряда ЭЛНИ 2/12 на 2АКБ 12В

Нашёл так-же ещё вот такой балансир. Это уже явно активный балансир, явно превосходящий первый по току балансировки, у этого ток 5А в сравнении 0.7А у первого. Цена правда тоже не маленькая — 3600-3900 руб на разных сайтах.

Этот балансир постоянно отслеживает напряжение соединённых последовательно акб, и выравнивает напряжение переливая энергию между АКБ. И это он делает не только во время заряда, когда АКБ уже почти зарядились, а постоянно если есть дисбаланс. И ток балансировки здесь может достигать 5А, это значит что балансир может справляться даже с большим дисбалансом по ёмкости.

На этом на наших сайтах я не нашёл ничего оригинального, что бы не имелось на алиэкспресс. Есть конечно много балансиров, но все они куплены в китае и продаются у нас втридорого. Так зачем переплачивать если можно самим купить на алиэкспресс то что предлагают наши перекупщики.

Активный балансир для 12в АКБ

На алиэкспресс я нашёл вот такой балансир. Это активный балансир с максимальным током балансировки 10А. Он отслеживает напряжение на последовательно соединённых АКБ и выравнивает напряжение переливая энергию между АКБ с точностью 10mV. Каждый балансир ставится на свой аккумулятор, и балансиры соединяются между собой. Посмотреть описание и купить можно здесь Балансир 12V . Цена на момент написания статьи 1700 рублей, и это не дорого за такой мощный активный балансир.

Производитель этих балансиров выпускает несколько различных типов балансиров. В продаже есть балансиры на 2 вольта для отдельных свинцово-кислотных «банок». Также балансиры для литий-ионных АКБ на 3,6 и 4,2 вольта. И балансиры для аккумуляторов на 6 и 12 вольт. Все балвнсиры можно посмотреть здесь — Каталог балансиров 2/3.6/3.8/4.2/6/12 вольт

Балансир аккумуляторый на 24 вольта (12*2)

Так-же нашёл я ещё один популярный по заказам и дешовый балансир для аккмуляторов. Это балансир для двух АКБ по 12 вольт, можно ставить несколько если система на 48 вольт и выше. Ток балансировки до 5А что довольно неплохо. Единственное я так и не понял активный он или пассивный, но судя по размерам и отсутствию радиатора это активный балансир. Цена этого балансира 1760 рублей, посмотреть можно здесь — Двойной Балансир для 12в АКБ

Цена очень привлекательная, и ток балансировки очень приличный 5А, по-этому справится даже с болшой разницей по ёмкости и напряжению между АКБ в системе.

Балансир для (12×4) 48 вольт АКБ

Вот ещё один отличный активный балансир для аккумуляторов, он сделан в виде блока на 48 вольт, то-есть для четырёх последовательно соединённых АКБ. Ток балансировки до 10 ампер, и это просто отлично, позволит ликвидировать даже большой дисбаланс. Посмотреть полное описание и купить его моно по этой сылке на алиэкспресс — Балансир для 48в АКБ (12×4) , цена 3960 рублей.

Пока это всё что мне удалось найти, хотя конечно не всё, но это основное. Есть контроллеры для солнечных батарей со встроенными балансирами, но это очень дорого пока. Есть зарядные устройства с балансировкой, но здесь они неуместны. Есть всякие электронные схемы, которые можно заставить работать как балансиры, есть варианты самостоятельного изготовления балансиров.

Источник

Балансиры для аккумуляторных батарей

Активные БАЛАНСИРЫдля кислотных аккумуляторных батарей

Разработаны инженерами компании Реалсолар. Предназначены для выравнивания емкости в аккумуляторных системах напряжением 24 или 48В. Существенно продлевают «время жизни» аккумулятора. Балансиры для свинцового аккумулятора от «Реалсолар» единственные на рынке России которые ведут балансировку активным способом.

Самая частая причина снижения срока службы аккумуляторов и аккумуляторных сборок, соединенных в последовательно-параллельные цепи, является увеличивающийся в процессе эксплуатации разбаланс по степени заряженности между отдельными элементами и батареями.

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.

При циклических зарядах-разрядах данная ошибка будет накапливаться, что приводит к тому, что в системе появляются 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.

Проясним отличия активных балансиров от пассивных:

При пассивном методе к перезаряженному аккумулятору подключается нагреватель — керамический резистор, который разряжает перезаряженный акб через нагреватель до уровня самого разряженного АКБ в системе, при активной балансировке двунаправленное зарядное устройство балансира перекачивает мощность из перезаряженного АКБ в сеть 24 или 48В, а недозаряженные АКБ заряжаются из сети 24, 48В. Таким образом удается получить КПД балансировки 96%, в отличие от пассивных балансиров, где КПД равен нулю. Это оссобенно важно в системах автономного электроснабжения — когда каждый ватт хранящийся в АКБ ценен.

Устанавливая систему балансировки для ваших аккумуляторов, вы существенно продлеваете срок службы аккумуляторов. Самая распространенная проблема «умирания» аккумуляторов заключается в их неправильном заряде, который возникает из-за разбалансировки системы.

Источник

Активный балансир для свинцовых АКБ 12В или 6В, без мониторинга

Наведите на картинку для увеличения

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

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).

Технические характеристики балансиров Smart Activ Balancer
Номинальное напряжение балансируемого АКБ	6 или 12В
Диапазон входных напряжений на клеммах АКБ	4,5…18В
Защита от обратной полярности на клеммах АКБ	30В	Не боится переполюсовки
Погрешность измерения напряжения АКБ	10 мВ
Диапазон напряжений на системной шине	14…80В
Защита от обратной полярности на системной шине	150В	Не боится переполюсовки
Собственное потребление балансира по входе АКБ	5 мА	При напряжении 12В + светодиод выключен
Собственное потребление по системной шине	1 мА	При напряжении 48В
	2 мА	При напряжении 24В
Максимально выдаваемый ток балансировки	500 мА	По отношению к АКБ
Максимальное количество балансиров в сети	64
Диапазон рабочих температур	-25…+70°C	Коммерческий
Минимальное рабочее напряжение на АКБ (для работы балансировки тока)	4,5В
Минимальное рабочее напряжение на АКБ (балансир только измеряет и передает в сеть, балансировка невозможна)	3,3В

Технические характеристики активных балансиров

Балансиры разрабатывались для работы с аккумуляторами номинального напряжения:

6 вольт — Trojan которые мы рекомендуем использовать для солнечных электростанций
12 вольт — любые 12-ти вольтовые кислотные АКБ типа Гелевый, АГМ или кислотный

Рабочее напряжение балансируемого аккумулятора к которому подключен балансир.

Балансиры имеют защиту от переполюсовки при подключении к аккумуляторам.

Источник