Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Sklep ElwronSklep Elwron
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Nietypowe zabezpieczenie ładowarki Li-Ion

07 Sie 2013 13:35 4737 16
  • Poziom 13  
    Witam.
    Mam do naładowania spory pakiet ogniw 18650. Pojedynczy moduł to 3,7V 44Ah, a ponieważ akumulator ma składać się z 10 takich modułów, chciałbym też ładować moduły połączone po kilka równolegle. Dotychczas korzystałem z ładowarki na LM338, ale wydajność 5A to zdecydowanie za mało.
    Kupiłem okazyjnie zasilacze impulsowe z jakiegoś wojskowego sprzętu o wydajności 30A i 80A, napięcie regulowane w zakresie od 4,89V do 6V. Oczywiście to za wiele aby bezpośrednio podpiąć pakiet, wymyśliłem więc, że na wyjściu zasilacza dam szeregowo diodę prostowniczą, co przy spadku napięcia 0,7V dałoby optymalne napięcie dla Li-Ion. Mam obawy co do stabilności tego spadku w funkcji prądu czy temperatury, ale to już byłoby do sprawdzenia w praktyce.
    Nie jestem w stanie przewidzieć jak spisywałaby się dioda prostownicza w tej roli, dlatego pomyślałem, że warto byłoby zabezpieczyć układ przed upaleniem i zwarciem diody, żeby nie zrobić z pakietu bombki średniego zasięgu. Niestety marny ze mnie elektronik (umiem poskładać coś ze schematu, ale z projektowaniem już gorzej), nie potrafię zrobić zabezpieczenia pilnującego napięcia na wejściu pakietu, stąd pytanie, czy taki jak na obrazku monitoring właściwego spadku napięcia na diodzie ma sens?
    Nietypowe zabezpieczenie ładowarki Li-Ion

    Bardzo proszę o wszelkie uwagi, bo może to wcale nie ma szansy działać, a może ma po dokonaniu zmian.
    Pozdrawiam.
  • Sklep ElwronSklep Elwron
  • Poziom 39  
    Akumulatory litowo-jonowy to nie akumulator ołowiowy, wymaga on specyficznych warunków ładowania .Przy ładowaniu dużych pakietów potrzebne są ta zwane balansery ,inaczej sens stosowania takich akumulatorów jest nieuzasadniony,nieopłacalny.
    Wydajność zasilacza nie świadczy że zawsze przy jego obciążeniu będzie płynął prąd nominalny ,maksymalny- prąd obciążenia zależy od samego odbiornika.

    Pomysł z diodą jest nie trafiony. Polecam dokupienie:
    http://www.bto.pl/B2CProdukt.aspx?id_artykulu=25092

    "Przy ładowaniu akumulatorów Li-Ion należy bezwzględnie stosować kilka podstawowych zasad:

    nie wolno ładować "gołych" ogniw. Bezwzględnie należy stosować układy zabezpieczające PCB nawet dla pojedynczych ogniw. Nie stosowanie układów zabezpieczających w krańcowych przypadkach może spowodować rozerwanie ogniw i pożar !!!
    przy ładowaniu ogniw Li-Ion napięcie końcowe ładowania jest bardzo precyzyjnym parametrem. Należy je ustawiać dla konkretnego typu ogniwa, zgodnie z karta katalogową producenta ogniw !!!
    zwykle maksymalny prąd ładowania nie powinien przekraczać 1C. Przed ustawieniem prądu konieczne jest sprawdzenie tego parametru w karcie katalogowej ładowanych ogniw i dostosowanie prądu ładowania do zaleceń producenta ogniw."


    Dużo informacji na ten temat znajdzie kolega na forach dla modelarzy lotniczych, gdzie powszechnie wykorzystuje się takie pakiety do zasilania silników elektrycznych.

    p.s.: - co to za pakiet 44Ah, chyba 4,4Ah?
  • Sklep ElwronSklep Elwron
  • Poziom 31  
    aaanteka napisał:
    p.s.: - co to za pakiet 44Ah, chyba 4,4Ah?

    Popatrz jakimi prądami chce ładować..
  • Poziom 13  
    Pakiet to rzeczywiście 44Ah, czyli 20 sztuk ogniw 2,2Ah równolegle. Oczywiście zdaję sobie sprawę, że bez mechanizmu wymuszającego przepływ określonego prądu czas ładowania się wydłuży, ale to nie problem. Wydaje mi się, że problemem jest tylko na ile stabilne napięcie poda zasilacz i na ile stabilny będzie spadek napięcia na diodzie.
    Co do dodatkowej elektroniki to docelowo zrobię balanser na 10 pakietów i wykorzystam zasilacz na wyższe napięcie o wydajności 30A, ale teraz szukam prostego i szybkiego sposobu ładowania w oparciu o to, co mam. Zresztą spotkałem się z opiniami, że jednak ładowanie w szeregu mimo elektroniki zabezpieczającej nie jest najzdrowsze dla ogniw.
  • Poziom 31  
    Swego czasu zrobiłem prosty układzik na max921. Dwa rezystory, przekaźnik i masz sprawnie działający wyłącznik.
    Twojego schematu nie rozumiem. Chcesz badać napięcie na akumulatorze, a bazę tranzystora podłączyłeś tak, jak być chciał mierzyć napięcie na diodzie?

    A tu inny prosty układ na TL431
  • Poziom 13  
    Pomysł narysowany w schemacie opiera się własnie na badaniu napięcia spadku na diodzie i optymistycznym założeniu, że zasilacz poda dokładnie ustawione napięcie. Mierzenie napięcia na pakiecie jest o niebo pewniejsze, tylko nie bardzo wiedziałem jak się do tego zabrać. Jednak ten układ na TL431 jest bardzo prosty i wydaje się że po dodaniu tranzystorka mógłby spokojnie obsłużyć przekaźnik, więc wyszłoby to, o co chodziło. Bardzo dziękuję za podpowiedź.
  • Poziom 39  
    zalecam jednak przestudiowanie zasadności korzystania z tak rozbudowanych baterii z tego typu ogniw.Moje pytanie odnośnie pojemności podyktowane było trochę nie jasnym opisem początkowym i brakiem powszechnie takowych pakietów na rynku(ciekawe dlaczego nie robią to renomowani dostawcy?).
    A prądy ładowania,hm, jeżeli kolega nie wykazał zrozumienia wymuszenia prądowego odbiornika,myląc go z maksymalną wydajnością źródła , do tego ten nader prymitywny układ ze schematu( nawet w przypadku ogniw ołowiowych ,czy CD-Ni), do tego brak wiadomości na temat ładowania tego typu akumulatorów - założyłam ,iż z wymienionymi padami może być podobnie.
    Powtórzę jeszcze raz w odpowiedzi na chęć doraźnego ładowania akumulatorów na krótko:
    "nie wolno ładować "gołych" ogniw Li-Ion . Bezwzględnie należy stosować układy zabezpieczające PCB nawet dla pojedynczych ogniw. Nie stosowanie układów zabezpieczających w krańcowych przypadkach może spowodować rozerwanie ogniw i pożar !!!
    przy ładowaniu ogniw Li-Ion napięcie końcowe ładowania jest bardzo precyzyjnym parametrem. Należy je ustawiać dla konkretnego typu ogniwa, zgodnie z karta katalogową producenta ogniw !!!
    zwykle maksymalny prąd ładowania nie powinien przekraczać 1C. Przed ustawieniem prądu konieczne jest sprawdzenie tego parametru w karcie katalogowej ładowanych ogniw i dostosowanie prądu ładowania do zaleceń producenta ogniw."
    http://www.youtube.com/watch?v=YCWdnjLqVWw
    http://www.youtube.com/watch?v=KpUXuEg3fNE&list=PL49C7D93EAE5BE66D
    -dla posiadających małą wyobraźnię sceptyków
  • Poziom 31  
    Popieram wszytko co napisał przedmówca. Najlepiej w celu uzupełnieniu wiedzy odwiedzić jakieś forum modelarskie. Modelarze mają w tym temacie największe doświadczenie bo używają tych ogniw od dawna i eksperymentują z różnymi parametrami podczas eksploatacji.
  • Poziom 30  
    marucha79 napisał:
    nie potrafię zrobić zabezpieczenia pilnującego napięcia na wejściu pakietu ...

    To co planujesz zrobić doprowadzi wcześniej czy później do katastrofy.
    Pamiętaj:
    Palących się ogniw Li_Ion nie należy gasić wodą tylko piaskiem.
    Wydzielający się dym jest duszący i może doprowadzić do poparzenia dróg oddechowych.
    Wydostający się z rozszczelnionego ogniwa płyn jest żrący i może powodować trudnogojące się poparzenia chemiczne.
  • Specjalista - urządzenia lampowe
    marucha79 napisał:
    Pojedynczy moduł to 3,7V 44Ah, a ponieważ akumulator ma składać się z 10 takich modułów, chciałbym też ładować moduły połączone po kilka równolegle.


    To zły pomysł, chyba że te moduły połączone są na stale równolegle (również w trakcie rozładowania).

    marucha79 napisał:
    Kupiłem okazyjnie zasilacze impulsowe z jakiegoś wojskowego sprzętu o wydajności 30A i 80A, napięcie regulowane w zakresie od 4,89V do 6V. Oczywiście to za wiele aby bezpośrednio podpiąć pakiet, wymyśliłem więc, że na wyjściu zasilacza dam szeregowo diodę prostowniczą, co przy spadku napięcia 0,7V dałoby optymalne napięcie dla Li-Ion.


    W żadnym razie w taki sposób nie rób - nie będziesz miał ograniczenia prądu ładowania.
    Jeśli już to rezystor zamiast diody i obowiązkowo układ ograniczający napięcie końcowe ładowania, badający napięcie na akumulatorze.

    marucha79 napisał:
    nie potrafię zrobić zabezpieczenia pilnującego napięcia na wejściu pakietu


    To się w ogóle nie zabieraj za temat.

    marucha79 napisał:
    Co do dodatkowej elektroniki to docelowo zrobię balanser na 10 pakietów i wykorzystam zasilacz na wyższe napięcie o wydajności 30A,


    Balanser stosujemy przy szeregowym połączeniu ogniw. Zasilacz o napięciu 6V nie jest w stanie ładować akumulatorów litowych połączonych szeregowo, bo ma za małe napięcie...
  • Poziom 13  
    Dziękuję za wszystkie odpowiedzi, każdy na swój sposób cenny.

    Co do BHP to wszelkie eksperymenty przeprowadzam w ognioodpornej, wentylowanej piwnicy, a rozładowywanie ogniw ma miejsce na świeżym powietrzu w sprzętach nikłej wartości i przy ogniwach umieszczonych w sposób niezagrażający użytkownikowi w momencie ewentualnego wybuchu, więc ten temat jest właściwie rozwiązany.
    Koleżanka aaanteka napisała
    Cytat:
    jeżeli kolega nie wykazał zrozumienia wymuszenia prądowego odbiornika,myląc go z maksymalną wydajnością źródła

    Mam wrażenie, że z tego co napisałem wynika właśnie świadomość, że bez wymuszenia na pakiecie odbioru zalecanego prądu ładowanie będzie dłuższe. Wydajność prądową zasilacza podałem, by zasygnalizować, że przy moim pakiecie nie ma potrzeby stosowania ograniczenia prądu, skoro maksymalny prąd jaki jestem w stanie podać na pakiet nie przekracza 0,7C. Znam też zasadę rekomendowaną przez producentów ogniw CC/CV, jednak gdyby z niej drobiazgowo rozliczać to nie uchowała by się większość ładowarek na LM317 i pokrewnych, a ładowarki te, mimo że prymitywne i mało efektywne jednak się sprawdzają, są szeroko opisywane na Elektrodzie, takich zresztą od kilku lat w różnych wariantach używam. M.in. od kilku lat korzystam też z "gołego" pakietu 14,8V 13,2Ah, który mimo słabej wydajności ładowarki na LM338 nie przekraczającej 0,4C i rozładowania średnim prądem większym od 1C nie wykazuje objawów utraty pojemności czy nagrzewania się do niebezpiecznych temperatur przy rozładowaniu.
    Co do zastosowania w celu zmniejszenia napięcia opornika w miejsce diody to widzę ten minus, że spadek napięcia będzie zależny od przepływającego prądu, a w przypadku diody nie spotkałem się z informacjami na temat takiej znaczącej zależności.
    Ładowanie z pakietami w szeregu byłoby realizowane trzecim zasilaczem, w jego zakresie regulacji miesi się napięcie 42V konieczne do naładowania 10 paczek ogniw.
    Myślę, że producenci nie robili takich pakietów, bo w najpopularniejszych zastosowaniach nie było to potrzebne, zaś do celów profesjonalnych np. napędu pojazdów elektrycznych produkuje się obecnie m.in. ogniwa LiFePO4 o całkiem pokaźnej pojemności. Możliwe, że liczyli się też z tym, że przy tak dużej ilości ogniw nie są w stanie zagwarantować bezawaryjnej pracy całego pakietu i straty wizerunkowe w przypadku masowych wpadek byłyby większe niż korzyści. Nie zmienia to faktu, że tak dużych pakietów ogniw 18650 się używa, może nie w modelarstwie (i w tym problem, bo modelarskich ładowarek i balanserów jest zatrzęsienie), ale z pewnością przy napędzie rowerów czy skuterów elektrycznych. Są to różne pakiety, nie zawsze zabezpieczone elektroniką, czasem ładowane zwykłym zasilaczem laboratoryjnym. O masowych wypadkach w związku z ich użytkowaniem nie słyszałem, może dlatego, że inaczej niż na youtubie nie prowokuje się tu celowo wybuchu. Żeby nie być gołosłownym sporo użytkowników takich pakietów ujawnia się na http://forum.arbiter.pl , na anglojęzycznych forach tematycznych też jest ich niemało.
    Dziękuję za zainteresowanie i pozdrawiam.
  • Poziom 31  
    marucha79 napisał:
    ..Co do zastosowania w celu zmniejszenia napięcia opornika w miejsce diody to widzę ten minus, że spadek napięcia będzie zależny od przepływającego prądu, a w przypadku diody nie spotkałem się z informacjami na temat takiej znaczącej zależności.

    Jakikolwiek element w tym miejscu zastosowany w celu pomiaru napięcia jest bez sensu.
    Pomiaru napięcia dokonuje się włączając element pomiarowy równolegle a nie szeregowo.
  • Poziom 13  
    Co do pomiaru napięcia to oczywiste, natomiast rolą tego elementu jest wytracenie 0,7V napięcia, by zejść z 4,9V na wyjściu zasilacza do 4,2V, które trzeba przyłożyć do pakietu. Kombinacje z pomiarem napięcia na diodzie służą jedynie odłączeniu zasilania w przypadku gdyby spadek napięcia był niższy niż 0,7V, np. w przypadku przepalenia i zwarcia diody. Ale tu przyznaję, że zabezpieczenie na TL431 mierzące napięcie na wejściu pakietu będzie znacznie lepszym rozwiązaniem. Być może w ogóle powinienem podejść inaczej do sprawy i potraktować posiadany zasilacz wyłącznie jako wstępne źródło i dokleić do niego układ wykonawczy na TL431 oraz mocnym darlingtonie albo "logicznym" mosfecie, wszelkie sugestie w tę stronę również mile widziane.
  • Poziom 30  
    Jest bardzo wąska granica pomiędzy napięciem przy jakim przyjmuje się, że akumulator jest naładowany 100% a napięciem przy jakim zachodzi jego destrukcja. Ładowarka musi kontrolować to napięcie z dokładnością do pojedynczych mV w całym zakresie temperatur pracy. Żadne z rozwiązań jakie rozważasz nie ma szans tego zapewnić.
  • Specjalista - urządzenia lampowe
    marucha79 napisał:
    Mam wrażenie, że z tego co napisałem wynika właśnie świadomość, że bez wymuszenia na pakiecie odbioru zalecanego prądu ładowanie będzie dłuższe. Wydajność prądową zasilacza podałem, by zasygnalizować, że przy moim pakiecie nie ma potrzeby stosowania ograniczenia prądu, skoro maksymalny prąd jaki jestem w stanie podać na pakiet nie przekracza 0,7C.


    Owa wydajność pradowa to wartość nominalna - skąd wiesz czy zasilacz nie da prądu dwa razy wiekszego gdy go przeciążysz?

    marucha79 napisał:
    Co do zastosowania w celu zmniejszenia napięcia opornika w miejsce diody to widzę ten minus, że spadek napięcia będzie zależny od przepływającego prądu


    I bardzo dobrze. Dzięki temu prąd ładowania ograniczony będzie.

    A tak w ogóle to trzeba zacząc od określenia czy masz jeden pakiet czy wiele tych pakietów, bo to do końca nie jest jasne...
  • Poziom 39  
    marucha79 napisał:
    M.in. od kilku lat korzystam też z "gołego" pakietu 14,8V 13,2Ah, który mimo słabej wydajności ładowarki na LM338 nie przekraczającej 0,4C i rozładowania średnim prądem większym od 1C nie wykazuje objawów utraty pojemności czy nagrzewania się do niebezpiecznych temperatur przy rozładowaniu.


    Ciekawa jestem jak kolega to praktycznie zmierzył, czy jest to odczucie subiektywne, bo kilka lat dla tego typu akumulatorów nawet eksploatowanych poprawnie powoduje utratę pojemności( zakładam iż kilka to więcej niż 3 lata), czy nawet kompletnie powoduje całkowitą utratę sprawności?
    Pakiet 13,2Ah to nie 44Ah ,czy też 440Ah.
    Długofalowe rozładowywanie tych akumulatorów prądem 1C znacznie wpływa na ich trwałość można wyczytać z kartach katalogowych producentów.

    marucha79 napisał:
    Nie zmienia to faktu, że tak dużych pakietów ogniw 18650 się używa, może nie w modelarstwie (i w tym problem, bo modelarskich ładowarek i balanserów jest zatrzęsienie), ale z pewnością przy napędzie rowerów czy skuterów elektrycznych. Są to różne pakiety, nie zawsze zabezpieczone elektroniką, czasem ładowane zwykłym zasilaczem laboratoryjnym. O masowych wypadkach w związku z ich użytkowaniem nie słyszałem, może dlatego, że inaczej niż na youtubie nie prowokuje się tu celowo wybuchu. Żeby nie być gołosłownym sporo użytkowników takich pakietów ujawnia się na http://forum.arbiter.pl , na anglojęzycznych forach tematycznych też jest ich niemało.


    Owszem można dowolnie połączyć pakiety 18650 tylko ,czy ma to sens ekonomiczny i elektroniczny? Co ze sprawnością takiego pakietu? Czy ktoś wziął pod uwagę rozpływ prądu i straty na poszczególnych połączeniach?

    Najgłośniejszy przypadek to chyba dotyczący Dreamlinerów, skoro taka firma ma takimi akumulatorami problemy to o czym my mówimy?
  • Poziom 13  
    Moje spostrzeżenia co do pojemności akumulatora są istotnie subiektywne. Pakiet pracuje w kosiarce używanej regularnie w sezonie i tak jak na początku wystarcza na godzinę pracy, napięcia końcowego nie sprawdzałem, bo mam z zapasem ustawiony diodowy wskaźnik rozładowania, ale jeśli pakiet złożony z używanych i tanich ogniw swoje robi to nawet utrata kilku Ah nie byłaby dla mnie problemem.
    Co do całej idei akumulatora opiszę raz jeszcze: W pojeździe ma pracować to następująco: 20 ogniw 18650 połączonych jest najpierw równolegle, następnie 10 takich paczek połączonych jest szeregowo. Co do ładowania to jest kilka opcji biorąc pod uwagę zasilacze jakie mam: 4,89-6V 30A (ładowanie pojedynczej paczki ), 4,89-6V 80A (ładowanie 3-4 paczek 3,7V połączonych równolegle, tj. 132-176Ah) i 42V 30A (ładowanie wszystkich aku połączonych szeregowo jak przy pracy w pojeździe przy zastosowaniu balansera).