Миниатюрный балансир для встраивания в LiFePo4 (литий фосфатные) паки

[Mikey]

Посоветуйте, пожалуйста решение для миниатюрного балансира для LiFePo4 сборок с установкой прямо в пак (built in balancer), желательно легко масштабирующийся на любое кол-во элементов. Интересно было бы вообще миниатюрный встроенный контроллер заряда LiFe акков, чтобы упростить процесс заряда и убрать балансировочные провода.



Из существующих схем/решений:



1. Мне понравилась больше вот эта схема ,она для LiPo, но без проблем регулируется для LiFePo4, маленькая, легкая и простая. Индивидуально на каждый элемент. Есть свои недостатки, но по моему красивое решение.



2. Продается и вот такая готовая платка. Но она по размеру великовата, так что например в маленькую сборку (пак) ставить неудобно, а в большую может не хватить, т.к. у нее максимум 6 элементов (и по моему нельзя эти платы включать по несколько штук).



3. Простейший вариант со стабилитроном и резистором – тоже интересно было бы найти (номиналы). Да, точность маловата и температурный дрейф влияет сильно, нету защиты и т.д., но попробовать интересно.

[foreverok]

Как по мне, плохая идея, и скорее получите больше минусов нежели предполагаемых плюсов..*



Ну например, как вы проверите что ваш балансир не сломался и все еще работает, что он действительно сбалансировал напряжение на всех банках и батарея готова к полету/заплыву/покатушкам и тд. ?



Батарея будет боятся попадания воды. Точнее этот балансир.



Чем не устраивает балансир встроенный в ЗУ или отдельный внешний?

[Highlander]

Очень плохая идея. Объясню почему... Задача балансира-приводить напряжения на банках пака к идентичности. Есть два варианта сделать так-выставить некоторое напряжение, при котором включится нагрузочный резистор параллельно банке (обычно конечное напряжение заряда), либо измерять и сравнивать напряжение на всех банках, и разряжать более заряженные банки до напряжения самой слабо заряженной банки (так работают умные балансиры типа MegaPower, Robbe LCB-12s,......) Но. В любом случае-балансир питается от балансируемой им батареи. В первом случае-зарядили Вы батарею, оставили-балансир её начал разряжать. Высосав процентов 20-25 заряда, балансир отключит разрядные резисторы-но цепи измерения напряжения и микросхемы логики останутся запитаны. В итоге, по истечении некоторого времени-а) банки уйдут в разбаланс, т.к. балансиры этого типа о напряжении на других банках ничего не знают, б) по прошествии некоторого большего времени батарея будет высажена в ноль. С вполне понятными последствиями... С "умным" баласиром второго типа процесс пойдёт по-другому. После отключения зарядной цепи первое время все банки будут иметь одинаковое напряжение. *Потом, вследствие потребления тока измерительными цепями и логикой балансира, одна из банок опустится на пару милливольт меньше других. Балансир тут же отреагирует-начнёт разряжать все остальные банки, опуская их до уровня наиболее севшей. Из-за разности внутренних сопротивлений банок какая-то другая банка в процессе разряда сядет на чуть ниже референсной, и балансир тут же начнёт подгонять все остальные под уже новую наиболее посаженную, и так далее. Итог-тот же, что и в первом случае, с одним различием-до самой смерти от глубокого разряда батарея будет практически идеально сбалансирована. (-Потел ли больной перед смертью? -Да, и очень сильно! -Эттта хоррррошо!) Про невозможность контроля и повышенную чувствительность к влаге ForeverOk уже совершенно справедливо написал. Добавлю так же-повышенная чувствительность к ударам и вибрации, ибо правильно собранный LiFePo4 пак можно приморковить сантиметров на 10 в землю, достать, обтрусить землицу, летать дальше-а тут либо плата сломается, либо деталь какую-то собъёт, либо перекоротит что-то... Ну и выделяемое на нагрузочных резисторах тепло очинно неплохо отводить в окр. среду, а не греть батарею.. Исходя из вышесказанного-вопрос: оно Вам надо такое?*



...В инструкциях и к балансирам первого, и к балансирам второго типов есть строчка: "Не оставлять подключённый к батарее балансир более чем на Х часов". Сколько конкретно часов-зависит от баласирующего тока и ёмкости батареи. Слаботочный балансир не успеет выровнять ёмкую батарею за полчаса, это факт. Но часа за два-три-вполне. При этом мелочёвке типа 300-500мАч может хватить и 20 минут-а дальше она будет уже просто разряжаться....



...Встроенные балансиры, однако, существуют. В некоторых батареях ноутбуков. Но-они имеют цифровую шину, по которой общаются с зарядной логикой материнки, и включаются только при заряде батареи, по команде "снаружи". В режиме разрядки и хранения эти цепи полностью отключены. Контроллер батареи находится в спящем режиме, периодически просыпается для измерения напряжения батареи. В случае, если вследствие саморазряда батарея садится ниже порогового уровня-контроллер отключает ключевой элемент, выдающий напряжение с банок "наружу", и засыпает сам, уже полностью. С этого момента батарея разряжается только вследствие саморазряда...



...Большинство тех же ноутбуков балансирных цепей в составе контроллера АКБ не имеют. Только контроль переразряда, перезаряда, ограничение зарядных-разрядных токов, учёт количества циклов заряд-разряд и подсчёт фактической ёмкости (иногда-этот же контроллер рассчитывает оставшееся время работы при текущем потреблении). Контроллеры ноутбучных АКБ-штука весьма специфичная, не особо просто доставабельная, и про LiFePo4 понятия не имеют (ну, во всяком случае, пока).*



...В ноутбучной батарее плата контроллера АКБ занимает менее 1% по весу, но 10-20% объёма....



"Ну... Вот так как-то...." (С) Князь из "Илья муромец и Соловей-разбойник"..*

[Mikey]

Благодарю за подробный ответ, Highlander, действительно многие моменты я упустил



Согласен и с foreverok и с Highlander - общая надежность пака упадет, хотя можно слегка улучшить залив (например) полиэфирной смолой (от влаги и частично от удара), надежность будет ниже чем в случае просто со сборкой без электроники. Проверка того как электроника работает тоже добавляет вопросов, но по моему решаемых. Тут уж надо выбирать – удобство, надежность цена…



В общем, вопрос на самом деле в следующем – как можно обеспечить балансировку LiFePo4 (точнее даже проще - защиту от перезаряда выше 3.6-3.65в), при большом количестве элементов в паке ? Можно разряжать последовательно, а заряжать параллельно, но тогда надо руками конфигурировать батарею каждый раз при заряде/разряде (переставлять перемычки), по-моему целое дело…



Почему балансировочные разъемы не устраивают? Да нормально, в принципе, если кол-во элементов небольшое, до 10-12 (и то уже неудобно, мне кажется), а если больше... Скажем вот для такого мотора нужно 15 LiPo, а LiFePo4 нужно уже штук 17 – мало того что проблема зарядку LiFe такую найти с балансиром, так еще это дело подключать и разводить неудобно...



При большом кол-ве элементов, насколько я понял, используется подход из области электромобилей – BMS (Battery Management System), но там цены … датчики по 6-8$ на элемент, и по _сигнальной_ последовательной шине обратно к контроллеру, т.е. система продвинутая, со всякими проверками, но дорогая получается, хотя и позволяет достичь желаемого вот, например



Да, с балансиром astro flight действительно ерунда получается… Нужна схема, которая будет потреблять очень небольшой ток от батареи в режиме ожидания и которая будет шунтировать ток заряда по достижению нужного напряжения на каждом элементе. Т.е. если какой то элемент достигает нужного напряжения, он «ждет» остальных. Таким образом балансировка осуществляется не по референсному элементу, а по референсному напряжению 3,65в. В режиме ожидания такие схемы потребляют микроамперы, т.е. получится разряд сравним с саморазрядом LiFePo4 (~3% в месяц).



Вопрос насчет встраивания балансира возник именно поэтому.



Буду благодарен за советы и идеи на эту тему

[Asah]

Посоветуйте, пожалуйста решение для миниатюрного балансира для LiFePo4 сборок с установкой прямо в пак (built in balancer), желательно легко масштабирующийся на любое кол-во элементов. Интересно было бы вообще миниатюрный встроенный контроллер заряда LiFe акков, чтобы упростить процесс заряда и убрать балансировочные провода.

Тут http://www.myresearch.lt/production_ru/Bal...lancer_ru.phtml - немного об аналоговом балансире.

[-Pj-]

Есть еще такой вариант http://www.dealextreme.com/details.dx/sku.15264 - миниатюрная зарядка на одну ячейку.