Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Wysokoprądowy balanser akumulatorów, część 1

Article Image
Elmax
Prawidłowe, zrównoważone ładowanie akumulatorów ma kluczowe znaczenie dla ich długiej eksploatacji, zwłaszcza jeśli są to akumulatory litowe. Jednak wiele balanserów jest nieefektywnych, ponieważ zrzucają nadmiar energii/ładunku z danego ogniwa na obciążenie rezystancyjne, ograniczając szybkość ładowania akumulatorów i marnując energię. Ale nie ten – zaprezentowany układ przekierowuje dodatkowy ładunek do innych ogniw, dzięki czemu można ładować szybko przy niewielkich stratach cieplnych i bez marnowania energii!
Opis i parametry:
  • równoważy dwa, trzy lub cztery połączone szeregowo ogniwa lub akumulatory,
  • pasuje do akumulatorów litowo-jonowych, LiPo, LiFePO4, kwasowo-ołowiowych, AGM i innych,
  • każde ogniwo lub akumulator może mieć napięcie od 2,5 V (całkowicie rozładowane) do maksymalnie 15 V,
  • prąd równoważenia: do 2,5 A,
  • prąd ładowania: do 50 A,
  • sprawność: około 80%,
  • prąd spoczynkowy: około 100 μA na ogniwo/akumulator,
  • złącza konektorowe 6,3 mm do podłączenia akumulatorów wysokoprądowych,
  • listwa kołkowa 2,54 mm do podłączania mniejszych akumulatorów,
  • częstotliwość przełączania przetwornic: typowo 100 kHz,
  • kilka balanserów można łączyć w celu zrównoważenia większej liczby ogniw lub akumulatorów,
  • może również działać jako wydajna ładowarka lub rozładowarka ogniw/akumulatorów,
  • cztery wbudowane diody LED stanu oraz jeden potencjometr do regulacji,
  • szeregowy interfejs statusu/debugowania,
  • kompaktowy rozmiar – PCB 108×80 mm.

Większość akumulatorów składa się z szeregu nominalnie identycznych ogniw, połączonych szeregowo, równolegle lub szeregowo-równolegle, w celu spełnienia określonych wymagań dotyczących napięcia, prądu i pojemności. Akumulatory z wieloma szeregowo połączonymi ogniwami często udostępniają podłączenia tylko na skrajnych zaciskach. Na przykład typowy samochodowy akumulator kwasowo-ołowiowy ma sześć ogniw (2 V×6 = 12 V), ale tylko dwa zaciski. Aby naładować taki akumulator, przykładamy do tych dwóch zacisków napięcie wyższe niż suma napięć wszystkich ogniw, a prąd przepływa przez wszystkie sześć ogniw, zwiększając ich stan naładowania.

Nie ma jednak gwarancji, że każde ogniwo rozpoczyna pracę z identycznym napięciem, a pomimo identycznej konstrukcji, pojemność ogniw może się różnić, zwłaszcza w miarę starzenia się akumulatora. Nie jest to duży problem w przypadku akumulatorów samochodowych, ponieważ ogniwa kwasowo-ołowiowe dobrze znoszą niewielkie przeładowanie, choć jego skutkiem jest elektroliza i zmiana parametrów elektrolitu. Nie dotyczy to tylko akumulatorów „bezobsługowych” z katalitycznym spalaniem wodoru elektrolitycznego. Powstały w nich wodór jest utleniany katalitycznie, a produkt, woda, wraca do elektrolitu. Poprzez niewielkie przeładowanie akumulatora, ogniwa o niższym poziomie naładowania mają szansę „dogonić” pozostałe, podczas gdy najbardziej naładowane ogniwa rozpraszają prąd ładowania w postaci ciepła.

Pomimo tego, duże pakiety akumulatorów kwasowo-ołowiowych (jakie mogą być np. używane w instalacjach energii odnawialnej) będą działać dłużej, jeśli będą ładowane w sposób zrównoważony. W takim przypadku może istnieć zestaw kilku akumulatorów połączonych szeregowo, więc nie tylko należy zadbać o zrównoważenie napięcia poszczególnych ogniw w danym akumulatorze, ale także o zrównoważenie ładunku między akumulatorami. Fakt, że mogą być używane akumulatory w różnym wieku, a być może nawet od różnych producentów, sprawia, że jest to jeszcze bardziej krytyczne.

Ostatnio coraz częściej mamy do czynienia z ogniwami litowo-jonowymi i podobnymi ogniwami wielokrotnego ładowania. Istnieje wiele różnych rodzajów ogniw litowych, ale większość z nich nie toleruje przeładowania. Mogą one również łatwo ulec uszkodzeniu w wyniku nadmiernego rozładowania. Dlatego utrzymanie równowagi ładowania/rozładowania ogniw/akumulatorów litowych jest jeszcze ważniejsze.

Ponieważ zaprezentowany balanser może obsługiwać napięcia ogniw/baterii ogniw tak niskie jak 3 V i tak wysokie jak 15 V, nadaje się do szerokiego zakresu zadań równoważenia ładowania, w tym równoważenia ładowania ogniw w akumulatorze litowo-jonowym lub równoważenia ładowania pojedynczych akumulatorów litowo-jonowych albo typowych akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Każdy balanser może obsługiwać do czterech ogniw (lub grup ogniw) albo akumulatorów, a w przypadku większych instalacji można połączyć kilka balanserów.

 

Adaptacja do wydania polskiego – Andrzej Nowicki

Aby przeczytać ten artykuł kup e-wydanie
Kup teraz
Firma:
Tematyka materiału: Wysokoprądowy balanser akumulatorów, Prawidłowe zrównoważone ładowanie akumulatorów, Zapobieganie uszkodzeniom pojedynczych ogniw, Transfer ładunku między ogniwami, Czterokanałowy balanser akumulatora, Pomiar napięcia, ATSAML10E16A-AUT, ISO7041, BUK9Y4R8-60E, N-MOSFET, BUK9Y8R5-80E, UM6K34N, UM6K31N, BUK9Y14-80E, BUK9Y1R3-40H, BUK9Y12-40E
AUTOR
Źródło
Elektronika dla Wszystkich grudzień 2023
Udostępnij
Zobacz wszystkie quizy
Quiz weekendowy
Edukacja
1/10 Jak działa rezystor LDR?
UK Logo
Elektronika dla Wszystkich
Zapisując się na nasz newsletter możesz otrzymać GRATIS
najnowsze e-wydanie magazynu "Elektronika dla Wszystkich"