LiFeYPO4 balancéry

[Marek_Kuřim]

Pekná práca, len nezhorí ten darling pri čistej záťaži 15A? Chvílkovo to určite vydrží len či aj dlhodobo. Ten trimer slúži na nadstavenie napätia? Chladič bude musieť byť morne dosť velký na uchladenie približne 200 spálených wattov ak sa spustia všetky obvody naraz. Ešte ma napadá jedna vec, ak to niekto bude konštruovať čo určite budete, lebo to vyzerá dobre zapojte si na na T31 a T1 ventilátor, ak sa zopne T31 a aj T1 ventilátor začne chladiť, ak sa zopnú iba T21 a T11 tak by polovicu chladič uchladil aj bez ventilátora.

Základní předpoklad - jakým proudem se nabíjí LiFePo akumulátory ve fázi "absorpce", tedy v momentě, kdy mají články řekněme 3,55V?
Správně by se totiž měly nabíjet zdrojem CC/CV, což znamená, že při konci nabíjení leze do baterek třeba jen 1/10 nabíjecího proudu. Což u 60A regulátoru dělá cca 6A. To znamená likvidovat ztrátu ca 20-25W/tranzistor.
O.k. je řešením do emitoru toho Darlingtonu prásknout 0,15R odpor na 30-40W a ztrátu vytopit na odporu.
To by ale chtělo výrazně předělat plošňák.
V každém případě, pokud by k balancování došlo třeba již při 3,2V/čl. pak je na houvno mít naddimenzovaný balancér, neb takto rozjeté články mají někde primárně horší problém, než je špatně nadimenzovaný balancér.

Ano, dalším řešením je udělat to "digitalizované" ale pak by to mělo mít návaznost na nabíječku/regulátor. DAlší otázkou je pak cena.

[? LIX]

Osprvadlňujem sa za zbytočnú otázku, s tým prúdom máš pravdu. Vôbec ma to nenapadlo aj keď viem že prúd pri skoro nabitom článku klesá skoro až na nulu. Ešte sa chcem spýtať v akom rozsahu sa dá regulovať vybíjacie napätie s tými trimrami?

[? atom]

Ano proud klesá skoro až na nulu, ale až při dosažení cílové hodnoty napětí. Ale pokud sou články rozhozené více, je vhodné počítat s tím, že slabší článek (dříve nabitý) může být přebíjen mnohem dříve než se cílové hodnoty napětí dosáhne. Proto čím větší schopnost balanceru protopit přebytečnou energii, tím lépe.

[Marek_Kuřim]

Ano proud klesá skoro až na nulu, ale až při dosažení cílové hodnoty napětí. Ale pokud sou články rozhozené více, je vhodné počítat s tím, že slabší článek (dříve nabitý) může být přebíjen mnohem dříve než se cílové hodnoty napětí dosáhne. Proto čím větší schopnost balanceru protopit přebytečnou energii, tím lépe.

Proto jsem původních 6A tranzistory nahradil Darlingtonem 15A.
Ovšem, začne li být baterie rozjetá už při proudu kolem 10A, pak je něco špatně. Balancér tu agónii akorát lehce prodlouží.

[Marek_Kuřim]

Osprvadlňujem sa za zbytočnú otázku, s tým prúdom máš pravdu. Vôbec ma to nenapadlo aj keď viem že prúd pri skoro nabitom článku klesá skoro až na nulu. Ešte sa chcem spýtať v akom rozsahu sa dá regulovať vybíjacie napätie s tými trimrami?

Nevím, je potřeba to vyzkoušet. u 4,2V verze je možné tuším +/-0,5V, což je dost.
Je to tam v zásadě na jemné doladění. Ten trimr by klidně mohl být 2k5. pro jemnější ladění v užším pásmu.
Při nastavování bude hrát roli též přesnost multimetru.
Shitt za pár stovek z hyper super je orientační měřidlo.

[? honzaL]

Pokud by si někdo chtěl zabastlit, udělal jsem variantu s 15A tranzistorem, včetně návrhu plošňáku pro 4články, tedy 12V baterii.

Ať na to koukám, jak na to koukám, tak se mi to pořád nezdá. Úbytek V_CE na tranzistoru BDW84 v saturaci je 1.6V při inzerovaných cca 15A. Zbývají mi tedy (pokud nepoužijeme v serii rezistor) celé 2V z 3,6V LiFePo, které mi při 15A dají dalších 30W a tím tranzistor spolehlivě zničí, ať ho chladím, jak ho chladím. Rezistor v serii je podle mne nutný. Pokud se pletu (mám 1 denní elektrovzdělání) tak mi to prosím vysvětelete.

[? Pan Taum]

Špatné počty, ty totiž do vzduchu posíláš teplem jen výkon nad cca 3,5V. Tj. pokud by ti napětí mělo vystřelit na 4,2V, tak balancer spálí přebytečných 4,2-3,5 = 0,7V krát proud (15A) a protopí 10,5W.

[? honzaL]

Počty mi zpravidla šly. Pokud by balancér byl v serii se článkem, tak by to možná platilo. Na tranzistoru BDW84 je však plné napětí článku, přitom v saturaci je tam úbytek při 15A jen 1,6V. Kde se tedy schoval ten zbytek napětí? No nikde, tranzistor ve zkratu povede větší proud než je těch povolených 15A na které je konstruován a spálí se. Zařazením rezistoru o odporu třeba těch navržených 0,15 ohmů pak na něm dojde k úbytku napětí 2,25V při 15A a na tranzistor zbyde asi 1,5V (podle toho kolik má článek v tom okamžiku napětí) a na to je již konstruovaný. Takhle si to představuji.

Edit: tak jsem našel jiné PDF, kde je úbytek V CE větší než 1,6V. Údajně může být až 4V a při 50oC pak výkon i 100W. To by pak fungovalo i bez rezistoru.

[? Pan Taum]

Ten tranzistor, ale nikdy nepůjde do zkratu! Dochází jen k jeho přivírání tak, aby reguloval na článku stálé a neměnné napětí 3,5 - 3,6V, připojený je paralelně a pálí jen přebytečný výkon.

[? honzaL]

Beru, ale jak se určí ten přebytečný výkon. Přebytek nad čím??

[? ctirad]

Zajímalo by mě konkrétní řešení s těma OZ. Jakože je na každý článek použit jeden OZ, zjednodušeně řečeno: positiv vstup na plus článku a negativ na minus pol článku, takže na výstupu OZ bude rozdíl napětí a tedy vlastně napětí jednoho článku, které pak měří AVR?

Ano, v principu přesně tak.

Jsou i AVR se 16analog vstupy.

Vím, ale tam už je problém s celkovým napětím toho packu a pokud by to mělo i balancovat, tak už by nastal problém, jak ukočírovat řízení spínání zátěže, která je pro každý článek vůči MCU na jiném potenciálu.

[? ctirad]

Proto jsem původních 6A tranzistory nahradil Darlingtonem 15A.

To pro napětí používané u Lifepo4 nebude fungovat. O tom jsem se bohužel přesvědčil sám nedávno při laborování s obdobným zapojením. Darlington potřebuje 2x větší napětí mezi emitorem a bází než standardní tranzistor aby se začal otevírat, protože má de facto 2 PN přechody v sérii. Konkrétně 1.4V. Napětí na katodě reference je při jejím otevření 2.5V, takže 2.5+1.4 = 3.9V minimální napětí článku, kdy by se to dalo použít. Jo a ještě jsem nevzal v potaz tu diodu. Ta je tam vlastně k čemu?

[? ctirad]

podle mne se dá použít spínaní FET pulsní šířkovou modulací, takže "regulovat proud"

Přesně tak, ale popravdě jakékoliv řízení proudu nic smysluplného nepřinese. V praxi se to nastaví na maximální proud, jaký to bude schopné vytopit a ten se bude používat.

[? rob.brno]

Vím, ale tam už je problém s celkovým napětím toho packu a pokud by to mělo i balancovat, tak už by nastal problém, jak ukočírovat řízení spínání zátěže, která je pro každý článek vůči MCU na jiném potenciálu.

Že by na těch hradlech posledních FETů byly už moc velký napětí vůči nule(až 60V)? Musel by se tam dát odporový dělič.

[Marek_Kuřim]

Proto jsem původních 6A tranzistory nahradil Darlingtonem 15A.

To pro napětí používané u Lifepo4 nebude fungovat. O tom jsem se bohužel přesvědčil sám nedávno při laborování s obdobným zapojením. Darlington potřebuje 2x větší napětí mezi emitorem a bází než standardní tranzistor aby se začal otevírat, protože má de facto 2 PN přechody v sérii. Konkrétně 1.4V. Napětí na katodě reference je při jejím otevření 2.5V, takže 2.5+1.4 = 3.9V minimální napětí článku, kdy by se to dalo použít. Jo a ještě jsem nevzal v potaz tu diodu. Ta je tam vlastně k čemu?

Zdravím.
nejprve drobné vysvětlení, nejsem elektrokonstruktér, ten pokus s darlingtonem nemám vyzkoušený. Byl to nápad hozený do placu.Skupina je tady pro co nejvíc "samodomo", tak jsem si ríkal, že by to mohl být start něčeho, co vychází z fungujícího osvědčeného zapojení a na základě zkušeností místních se to doladí.
Když jsem navrhoval Darlington, měl jsem v hlavě jen Ib a na Ube už jsem nemyslel.
Asi to byl unáhlený návrh. Pokud jsem někoho uvedl v nepříjemnosti s tímto, tak se omlouvám. Měl jsem to nejdřív postavit a vyzkoušet.
Dioda si myslím, že akorát "zestrmňuje" charakteristiku otevírání tranzistoru. S ní a na 4,15V to funguje bezvadně. Možná, kdyby se vypustila, a našel se jiný darlington, mohlo by to fungovat.

[Marek_Kuřim]

Počty mi zpravidla šly. Pokud by balancér byl v serii se článkem, tak by to možná platilo. Na tranzistoru BDW84 je však plné napětí článku, přitom v saturaci je tam úbytek při 15A jen 1,6V. Kde se tedy schoval ten zbytek napětí? No nikde, tranzistor ve zkratu povede větší proud než je těch povolených 15A na které je konstruován a spálí se. Zařazením rezistoru o odporu třeba těch navržených 0,15 ohmů pak na něm dojde k úbytku napětí 2,25V při 15A a na tranzistor zbyde asi 1,5V (podle toho kolik má článek v tom okamžiku napětí) a na to je již konstruovaný. Takhle si to představuji.

Edit: tak jsem našel jiné PDF, kde je úbytek V CE větší než 1,6V. Údajně může být až 4V a při 50oC pak výkon i 100W. To by pak fungovalo i bez rezistoru.

špatnej výchozí předpoklad.
Když se napětí u nabíjení LiFePo blíží koncovému napětí (3,6V/čl.) měl by nabíječ přejít do stavu CV (konstatní napětí), resp. v koncové fázi nabíjení by u LiFePo nemělo napětí nabíječky překročit koncové napětí článku, tedy 3,6V. V tomto stavu teče do článku proud řekl bych ve stovkách mA, max. jednotek A.
Pokud by se jeden z článků "rozbalancoval" už při napětí např. 3,4V, pak je potřeba zjistit, jaký nabíjecí proud v takovém stavu poteče do celé baterie. Podle toho je potřeba dimenzovat výkonový tranzistor.

[? ctirad]

Že by na těch hradlech posledních FETů byly už moc velký napětí vůči nule(až 60V)? Musel by se tam dát odporový dělič.

FETy (nebo PNP) uvidí vždy jenom napětí "svého" článku, problém je ale v řídícím napětí Gate (nebo báze). MCU bude napájené 5V se zemí společnou s mínusem nejnižšího článku a samozřejmě jeho I/O bude taky vztažené k této společné zemi. Ale mínus každého dalšího článku v sérii = součet napětí všech článku pod ním a navíc ještě plovoucí, protože ta napětí se hýbají v nějakém rozsahu. Nejčistší by asi bylo oddělit to optočleny, ale jak jsem se přesvědčil rozkreslováním jedné modelářské balancovací nabíječky, dá se řešit i pomocným tranzistorem s vhodně spočteným děličem pro každý článek.

[? ctirad]

Pokud jsem někoho uvedl v nepříjemnosti s tímto, tak se omlouvám. Měl jsem to nejdřív postavit a vyzkoušet.

V pohodě. Od toho je přece diskuse, aby se o tom diskutovalo.

Dioda si myslím, že akorát "zestrmňuje" charakteristiku otevírání tranzistoru. S ní a na 4,15V to funguje bezvadně. Možná, kdyby se vypustila, a našel se jiný darlington, mohlo by to fungovat.

Ta dioda tam přidá dalších 0.7V rozdílu navrch. Ono je to bez ní v podstatě katalogové zapojení TL431, akorát pokud to má pracovat v lineárním režimu tranzistoru (neboli tranzistor nespíná, ale přímo dělá zátěž), tak bych očekával, že tam bude v bázi ještě odpor, který omezí proud tak, aby se tranzistor otevřel jen tak, aby hned neshořel.

[Marek_Kuřim]

Pokud jsem někoho uvedl v nepříjemnosti s tímto, tak se omlouvám. Měl jsem to nejdřív postavit a vyzkoušet.

V pohodě. Od toho je přece diskuse, aby se o tom diskutovalo.

Dioda si myslím, že akorát "zestrmňuje" charakteristiku otevírání tranzistoru. S ní a na 4,15V to funguje bezvadně. Možná, kdyby se vypustila, a našel se jiný darlington, mohlo by to fungovat.

Ta dioda tam přidá dalších 0.7V rozdílu navrch. Ono je to bez ní v podstatě katalogové zapojení TL431, akorát pokud to má pracovat v lineárním režimu tranzistoru (neboli tranzistor nespíná, ale přímo dělá zátěž), tak bych očekával, že tam bude v bázi ještě odpor, který omezí proud tak, aby se tranzistor otevřel jen tak, aby hned neshořel.

Asi to postavím s tím Darlingtonem a pustím na to svůj 20A zdroj a budu měřit, co to kde dělá...

[? honzaL]

špatnej výchozí předpoklad.
Když se napětí u nabíjení LiFePo blíží koncovému napětí (3,6V/čl.) měl by nabíječ přejít do stavu CV (konstatní napětí), resp. v koncové fázi nabíjení by u LiFePo nemělo napětí nabíječky překročit koncové napětí článku, tedy 3,6V. V tomto stavu teče do článku proud řekl bych ve stovkách mA, max. jednotek A.
Pokud by se jeden z článků "rozbalancoval" už při napětí např. 3,4V, pak je potřeba zjistit, jaký nabíjecí proud v takovém stavu poteče do celé baterie. Podle toho je potřeba dimenzovat výkonový tranzistor.

Balancování je potřeba i ve chvíli, kdy se "doráží" akumulátor třeba i z fotovoltaiky. To může být v první chvíli i 60A. Balancování pomůže těm nejvíce nabitým článkům v první chvíli kdy vyskočí třeba na 3,8V zatímco nejméně nabitý článek bude mít jen 3,4V. V tom okamžiku regulátor nabíjení začne držet stejné napětí na celé baterii a snižovat proud (ve výsledku až na nulu) a zatím se přes balancér vybíjí ten nejnabitější článek a postupně se dorážejí ty méně nabité. Tento stav trvá zpravidla několik minut či desítek minut podle množství energie, které jde ze slunce.
Pokud by fungovalo balancování s 15A bylo by to fajn. Zatím balancuju na 3A některé články na 6A a 9A, držím palce ať se to podaří vyladit.