Как сделать балансир для аккумуляторов

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

Как на транзисторах сделать блок балансировки на любое количество литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы крайне чувствительны к перезарядке. И стоит только немного перезарядить батарею, как она тут же выходит из строя. Чтобы аккумуляторы равномерно заряжались в последовательной цепи, применяют схемы балансовой защиты, исключающие перезарядку.

Собрать такой контроллер самому на транзисторах довольно не сложно.

Понадобится

Схема и работа контроллера BMS на примере одной ячейки

Схема подключается паралельно аккумулятору и контролирует напряжение на нем. При достижения, во время зарядки, напряжения выше 4,2 В блокирует дальнейшее повышение.

В основе стоит микросхема регулируемого стабилизатора TL431. Которая управляет ключом на транзисторе. Транзистор через цепочку диодов блокирует превышение напряжения путем открывания и пропускания лишнего тока через себя. Светодиод служит для индикации и при загорании свидетельствует о полной зарядке батареи.

Если использовать данную схему для каждого элемента, то заряжать их можно последовательно в неограниченном количестве, без перезарядки

Схема на 3 элемента

Пример использования батареи из трех АКБ. Паралельно каждому аккумулятору подключен свой контроллер. В результате чего при отклонении параметров и неравномерной зарядке в последовательном соединении, контроллеры не дадут ни одному элементы выйти из строя.

Изготовление BMS платы

Если планируется использовать 3 батареи в одной цепи, то все контроллеры для каждого АКБ можно собрать на одной плате.

Изготавливаем плату и готовим все элементы.

Устанавливаем все детали и припаиваем. Вывода откусываем.

Настройка BMS платы

Перед подключением аккумуляторов в схему каждый контроллер необходимо отрегулировать.

Устанавливаем на блоке питания напряжение 4,2 В и подключаемся к первому контроллеру.

Вращением переменного резистора добиваемся начального свечения светодиодов.

Далее подобным образом настраиваем два последующих контроллера.

Припаиваем провода к плате и подключаем к каждому АКБ.

Схема зарядки

Данные контроллеры отслеживают превышение напряжения, но для регулировки тока зарядки нужно собрать еще небольшую схему из двух стабилизаторов, контролирующих ток и напряжение.

Заряжать линейку из трех АКБ будем от блока питания ноутбука 19 В. Первый стабилизатор на LM317 ограничивает напряжение до 14 В, второй ограничивает ток до 600 мА.

В принципе под все задачи можно было бы использовать одну микросхему LM317, но в данном примере мощности бы ее не хватило, поэтому разбивка была на две микросхемы.

Подключаем схему и производим зарядку АКБ.

Свечение всех светодиодов указывает на завершение зарядки и полном заряде всех элементов.

Вот такая несложная схема поможет быстро и сразу зарядить множество литий-ионных аккумуляторов.

Смотрите видео

Источник

Простой балансир для аккумуляторов

Запись дневника создана пользователем Андрей-АА, 20.09.18
Просмотров: 2.543, Комментариев: 3

Сделал («разработал» — будет громко сказано, но суть — именно эта) для своей системы резервного питания очень простой автоматический пассивный балансир для двух 12 вольтовых свинцовых аккумуляторов на 2-х автомобильных реле контроля напряжения (см. фото). Никакой электроники, печатных плат и паяния. Только — 2 реле, 2 колодки на ДИН рейку, 2 лампочки, отвертки и обжим клемм.

Суть проблемы:
Последовательно соединенные аккумуляторы со временем расползаются по напряжению («разбалансируются»), что приводит к преждевременному выходу из строя самого «слабого» из них, а это, в свою очередь, выведет из эксплуатации всю батарею (24 Вольт, 48 Вольт и т.д.)
Параметры и особенности:
— Ток нагрузки: 0,25 А (3-х ваттные лампочки, 2 шт), но позволяет подключить нагрузку до 25 Ампер, в чем, в общем-то, нет необходимости.
— Реле: № 362.3787-4 (спецификация приложена), 2 шт.
— Держатель реле на DIN рейку № DIN001.
— Авто-клеммы (с десяток, см. фото). В любом авто-магазине.
— Провода.
— Предохранители на 2-5Ампер, 2 шт.
— Бокс с ДИН-рейкой.
— Разъем от старого компа для контроля работы и удобной настройки. В него хорошо влезают стандартные щупы от современных тестеров.
— Кабель от аккумуляторов к балансиру — 3 метра (чем меньше, тем лучше, но мне по-другому неудобно работать) сечением 1кв.мм (надо бы побольше (2,5кв.мм), но менять уже лень). Чем больше ток балансира, тем больше должно быть сечение кабеля и меньше го длина.
Точность (выставленная мной): 14,38В-14,43в — включение лампочек, 14,25В-14,20В — отключение. Точней не выставляется, возможно из-за длинного и тонкого кабеля. А возможно, что такие ограничения у реле. Еще обнаружил импульсы от инвертора в процессе заряда, которые несколько снижают точность настройки, но конденсатор на 20000 мкФ в параллель всему пакету аккумуляторов помогает. Подстройка возможна от 10 до 16 Вольт.
Да, предохранители пришлось делать самодельные (на синих клеммниках), под рукой нормальных не нашлось.
Схему не рисовал, ибо она очевидна. Главное разобраться как работают реле и как их настраивать. А дальше — всё ясно.
Все затраты не считал, но реле купил по 450 руб. (2 шт.), ДИН-держатели реле по 136 руб. (2 шт.)
Конечно, по-хорошему нужен активный балансир, чтобы работал и на 13,6 Вольтах и при разряде, но мне пока достаточно.

Примеры «промышленных» балансиров:
— ЭЛНИ (на разные напряжения) — отечественные.
— SBB2-12-A, SBB4-12-A — предположительно отечественные
— МБЗ-12/12 — отечественные.
— SKAT BB — отечественные.
— HA01 (на 24В), HA02 (на 48В) — китайские.
Тема по балансирам — здесь.
Важный момент:
Балансиры лучше ставить на новые аккумуляторы.

Источник

Балансир для li-ion аккумуляторов своими руками. Схема и описание

Иногда есть необходимость в зарядке Li-Ion аккумулятора, состоящего из нескольких последовательно соединенных ячеек. В отличие от Ni-Cd аккумуляторов, для Li-Ion аккумуляторов необходима дополнительная система управления, которая будет следить за равномерностью их заряда. Зарядка без такой системы рано или поздно приведет к повреждению элементов аккумулятора, и вся батарея будет неэффективна и даже опасна.

Балансировка — это режим заряда, который контролирует напряжение каждой отдельной ячейки в батареи аккумулятора и не допускает превышения напряжения на них выше установленного уровня. Если одна из ячеек зарядиться раньше остальных, балансир берет на себя избыточную энергию и переводит ее в тепло, не допуская превышения напряжения заряда конкретной ячейки.

Для Ni-Cd аккумуляторов нет необходимости в такой системе, поскольку каждый элемент батареи при достижении своего напряжения перестает принимать энергию. Признак заряда Ni-Cd — это увеличение напряжения до определенного значения, с последующим его снижением на несколько десятков мВ и повышением температуры, поскольку излишняя энергия переходит в тепло.

Перед зарядкой Ni-Cd должны быть разряжены полностью, в противном случае возникает эффект памяти, который приведет к заметному снижению емкости, и восстановить ее можно только путем нескольких полных циклов заряда/разряда.

С Li-Ion аккумуляторами все наоборот. Разрядка до слишком низких напряжений вызывает деградацию и необратимое повреждение с увеличением внутреннего сопротивления и уменьшением емкости. Также зарядка полным циклом быстрее изнашивает аккумулятор, чем в режиме подзарядки. Аккумулятор Li-Ion не проявляет симптомов заряда как у Ni-Cd, так что зарядное устройство не может обнаружить момент полного заряда.

Li-Ion как правило заряжают по методу CC/CV, то есть, на первом этапе заряда устанавливают постоянный ток, например, 0,5 С (половина от емкости: так для для аккумулятора емкостью 2000 мАч ток заряда составит 1000мА). Далее при достижении конечного напряжения, которое предусмотрел производитель (например, 4,2 В), заряд продолжают стабильным напряжением. И когда ток заряда снизится до 10..30мА аккумулятор можно считать заряженным.

Если у нас батарея аккумуляторов (несколько аккумуляторов соединенных последовательно), то мы заряжаем, как правило, только через клеммы на обоих концах всего пакета. При этом мы не имеем никакой возможности контролировать уровень заряда отдельных звеньев.

Возможно, что будет так, что один из элементов будет иметь более высокое внутреннее сопротивление или чуть меньшую емкость (в результате износа аккумулятора), и он быстрее остальных достигнет напряжение заряда 4,2 В, в тоже время у остальных будет только по 4,1 В, и вся батарея не покажет полный заряд.

Когда напряжение батареи достигнет напряжение заряда, может оказаться так, что слабый элемент зарядиться до 4,3 В или даже больше. С каждым таким циклом такой элемент будет все больше и больше изнашиваться, ухудшая свои параметры, до тех пор, пока это не приведет к выходу из строя всей батареи. Мало того, химические процессы в Li-Ion нестабильны и при превышении напряжения заряда значительно повышается температура аккумулятора, что может привести к самовозгоранию.

Простой балансир для li-ion аккумуляторов

Что же тогда делать? Теоретически самый простой способ заключается в использовании стабилитрона, подключенного параллельно каждому элементу батареи. При достижении напряжения пробоя стабилитрона, он начнет проводить ток, не позволяя повышаться напряжению. К сожалению, стабилитрон на напряжение 4,2 В не так легко найти, а 4,3 В уже будет слишком много.

Выходом из данной ситуации может быть применение популярного регулируемого стабилитрона TL431. Правда в этом случае ток нагрузки не должен превышать более 100 мА, что очень мало для заряда. Поэтому ток необходимо усилить при помощи транзистора. Такая схема, подключенная параллельно к каждой ячейки, защитит ее от перезаряда.

Это слегка измененная типовая схема подключения TL431, в datasheet ее можно найти под названием „hi-current shunt regulator” (сильноточный регулятор шунта).

На резисторах R1 и R2 собран делитель напряжения. Их сопротивление таково, что при достижении напряжения заряда на аккумуляторе 4,2В на управляющем входе TL431 должно появиться 2,5 вольта. При достижении напряжении на управляющем выводе TL431 2,5 вольт, регулируемый стабилитрон начнет проводить ток, открыв тем самым транзистор. Транзистор зашунтирует цепь питания, и напряжение не будет подниматься более 4,2 вольт.

Так как через транзистор будет протекать большой ток, то следует выбрать мощный транзистор, у которого мощность рассеивания не ниже:

где U — напряжение заряда, I – ток заряда.

Например, при токе заряда 0,5А транзистор должен иметь рассеиваемую мощность не менее 4,2В*0,5А = 2,1Вт. Так же желательно установить его на теплоотвод.

Ниже приведен список сопротивлений резисторов R1 и R2 на разное напряжение заряда:

22к + 33к => 4,166 В

15к + 22к => 4,204 В

47к + 68к => 4,227 В

27к + 39к => 4,230 В

39K + 56к => 4,241 В

33к + 47к => 4,255 В

Резистор R3 – нагрузочное сопротивление базы транзистора. Его сопротивление может быть 470Ом…1кОм.

Источник