[Solved] Step up - dwa kierunki pracy (ładowanie akumulatora)

Witajcie ,

Poszukuję projektu lub osoby która podejmie temat ładowania baterii oraz przepuszczania zgromadzonej energii w drugą stronę .

Założenia
Napięcie zasilania układu 61VDC
Prąd ładowania max 40A
Napięcie ładowania baterii - w teorii chciałbym dojść do 64VDC
Prąd rozładowania akumulatora max 90A

Żeby nie było za łatwo - ładowanie akumulatora i rozładowywanie po tych samych przewodach .

Opis : Ładowanie ogniw NMC z wbudowanym BMS i ustawionym zabezpieczeniem na 50A - w chwili obecnej otrzymuje zbyt niskie napięcie by naładować baterię do ok100%. Ładowanie odbywa się za pomocą falownika Ofgridowego AZO ESB 10kW - zakres napięcia ładowania nie pozwala przekroczyć 61VDC . Jednocześnie urządzenie po ukończeniu ładowania baterii zaczyna z niej korzystać po tych samych kablach - tutaj prąd rozładowania może dojść do 90A przy maksymalnej mocy. Falownik zatrzymuje ładowanie gdy widzi napięcie 60,8-61,0V rozpoznaje wtedy stan baterii 100% - a BMS pokazuje jakieś 70% , przy przekroczeniu stanu 61V pokaże błąd...

Szukajka nic ciekawego nie pokazuje , google widzi step-upy w podobnym zakresie lecz jest to jednokierunkowa praca . Myślałem nad przetwornicą stepup/step down wraz z osobnym torem diodowym na rozładowanie...nie wiem czy idę w dobrym kierunku.

Jeżeli projekt wypali, to widzę go realnie w zastosowaniach komercyjnych wraz z patentem.

Dziwne. Układy takie buduje się podłączając ładowarkę do baterii akumulatorów i równolegle do niej obciążenie. Po co ładowarka ma zasilać obciążenie baterii?

Czyli poszukujesz projektu przetwornicy dwu kierunkowej o mocy 6kW ?
To nie jest trywialny temat

Chcesz z 61V podbić do 64V z prądem 40A ? A potem bez przetwarzania przepuścić w drugą stronę 90A także przetwarzane przez przetwornicę czy z napięciem nominalnym baterii ?

Pytanie czy proponujesz realne wynagrodzenie za taki projekt ?

Nie prościej zmienić firmware falownika lub oszukać jego pomiar napięcia dzielnikiem rezystorowym?

Wujo Romek2345 wrote:

Nie prościej zmienić firmware falownika lub oszukać jego pomiar napięcia dzielnikiem rezystorowym?

Jesteś bardzo odważny aby oszukiwać system ładowania o mocy 10 kW. I masz zapewne bardzo dobre ubezpieczenie...

Ogólnie, mimo, że projekt bardzo ciekawy to niewiele się różni od projektu falownika. Sporo roboty jak na coś co można wyeliminować zmianą falownika solarnego na pasujący do baterii. Albo wymiana baterii.

LEDówki wrote:

Dziwne. Układy takie buduje się podłączając ładowarkę do baterii akumulatorów i równolegle do niej obciążenie. Po co ładowarka ma zasilać obciążenie baterii?

Nie rozumiesz - zasilanie i odbiór jest po tych samych kablach.

Dodano po 2 [minuty]:

ADI-mistrzu wrote:

Czyli poszukujesz projektu przetwornicy dwu kierunkowej o mocy 6kW ?
To nie jest trywialny temat

Chcesz z 61V podbić do 64V z prądem 40A ? A potem bez przetwarzania przepuścić w drugą stronę 90A także przetwarzane przez przetwornicę czy z napięciem nominalnym baterii ?

Pytanie czy proponujesz realne wynagrodzenie za taki projekt ?

BINGO - zrozumiałeś moje zamiary !
Konto mam firmowe - i też chcę tak podejść . Jeżeli podejmiesz się tematu to jak najbardziej wynagrodzenie przewidywane .
Ma być to komercyjne rozwiązanie, nakład 30-50 szt / mc

Dodano po 2 [minuty]:

Wujo Romek2345 wrote:

Nie prościej zmienić firmware falownika lub oszukać jego pomiar napięcia dzielnikiem rezystorowym?

Ingerencja w oprogramowanie to nie takie proste - nie mam wsadu / brak dostępu
Ingerencja w elektronikę to również nie jest możliwa sprawa - gwarancje

Dodano po 1 [minuty]:

CosteC wrote:

Wujo Romek2345 wrote:

Ogólnie, mimo, że projekt bardzo ciekawy to niewiele się różni od projektu falownika. Sporo roboty jak na coś co można wyeliminować zmianą falownika solarnego na pasujący do baterii. Albo wymiana baterii.

Nie bierzemy tego rozwiązania pod uwagę - różnica pomiędzy falownikami jest spora, warta zachodu dobierając projekt DIY .

piotrkam1982 wrote:

CosteC wrote:

Ogólnie, mimo, że projekt bardzo ciekawy to niewiele się różni od projektu falownika. Sporo roboty jak na coś co można wyeliminować zmianą falownika solarnego na pasujący do baterii. Albo wymiana baterii.

Nie bierzemy tego rozwiązania pod uwagę - różnica pomiędzy falownikami jest spora, warta zachodu dobierając projekt DIY .

Jaki masz budżet na ten "projekt DIY" do produkcji rzędu 50 szt/miesiąc? Zakładam profesjonalne podejście: projekt, prototyp, testy prototypu, testy emc, testy rutynowe na produkcji, więc między innymi obciążenia 6 kW... zasilacze... Trochę nie wypada aby po uderzeniu pioruna komuś "projekt DIY" puścił chatę z dymem bo się ATMEGA powiesiła. Bez 0.1 MPLN nie ma co zaczynać myśleć.

Trzeba by to zrobić pewnie na przetwornicy wielofazowej (nadal nie izolowana DC/DC), problemem jest tu spory prąd i nie tyle dla kluczy tranzystorowych co dla indukcyjności.

Pytania:
1. Napięcie na wyjściu stałe 64V czy z możliwością regulacji?
a. jeśli z możliwością regulacji to czy napięcie wejściowe może być w którymś przypadku wyższe od wyjściowego? Np. potrzebujesz 50V na wyjściu ale na wejściu falownik dalej 56V. Czy zawsze napięcie wejściowe jest niższe od wyjściowego.
2. Oprogramowanie chcesz samemu stworzyć i potrzebujesz hardware czy interesuje Cię kompletne urządzenie ?
3. Interesuje Cię produkcja tego urządzenia czy jednorazowe wykonanie projektu i przekazanie praw?

Projekt będzie kosztował kilkadziesiąt tyś zł. Nie ma chyba sensu, gdyż uzysk w postaci zwiększenia ilości zgromadzonej energii na skutek zwiększenia napięcia ogniw o 3V będzie niewielki.
Przy okazji przetwornica będzie generować straty (na złączach, zabezpieczeniach). Finalnie może się okazać, że z przetwornicą jest gorzej niż bez niej.

ADI-mistrzu wrote:

Trzeba by to zrobić pewnie na przetwornicy wielofazowej

Nie ma potrzeby wielu faz. 90 A to nie jest szczególnie dużo, 6 kW to też nie jest jakiś dramat. Gorzej, że w praktyce wychodzi przetwornica dwukierunkowa, albo magiczny obwód obejściowy. Na diodach tak po prostu się nie da. Albo nie widzę jak.

@CosteC tak da się, ale 90A to nie jest maksymalny prąd cewki jaki będzie, z szybkich kalkulacji wychodzi mi po 130A, to już kawał induktora. Wtedy trzeba by robić custom design, w przypadku wielofazowej można bazować na katalogu.

Przetwornica jest jednokierunkowa, jedynie jak wspomniałeś zwieramy klucze tranzystorowe przy odwrotnym poborze prądu i robimy w ten sposób obejście (czyli rozwiązanie ideal diode)

@pawlik118 projekt będzie kosztował kilkadziesiąt tys. ale planowana jest tego produkcja więc jest to inwestycja.
Pytanie czy autor tematu na to przystanie.

Nie wiem jaki to problem cewka na zamówienie do takiego projektu. Testy EMC są spokojnie rzędu 1k PLN/dzień...
Jeśli dobrze to rozumiem to tu trzeba zrobić przetwornicę podwyższającą która umie przejść w tryb zwarcia wejścia z wyjściem. Rzeczywiście można by zrobić synchroniczny step-up. Ciekawe zadanie.

@CosteC oczywiście można, chodź ja staram się już to rozdzielać (łatwiej także z prowadzeniem ścieżek na PCB), ale to oczywiście moja wygoda

Może nawet dało by się to wykonać na gotowym kontrolerze step-up z zewnętrznymi kluczami. MCU by tylko kontrolował jego pracę i w razie zmiany kierunku przepływu zatrzymywał kontroler i przez "ideal diode" zwierał indukcyjność (na niej najwięcej energii się wytrąci w trakcie przepływu tych 90A).

ADI-mistrzu wrote:

@CosteC tak da się, ale 90A to nie jest maksymalny prąd cewki jaki będzie, z szybkich kalkulacji wychodzi mi po 130A, to już kawał induktora. Wtedy trzeba by robić custom design, w przypadku wielofazowej można bazować na katalogu.

Przetwornica jest jednokierunkowa, jedynie jak wspomniałeś zwieramy klucze tranzystorowe przy odwrotnym poborze prądu i robimy w ten sposób obejście (czyli rozwiązanie ideal diode)

@pawlik118 projekt będzie kosztował kilkadziesiąt tys. ale planowana jest tego produkcja więc jest to inwestycja.
Pytanie czy autor tematu na to przystanie.

W mojej ocenie komercjalizacja takiego pomysłu to myślenie życzeniowe (marzenie).
Produkt będzie drogi, wdrożenie (komercyjne) nie zmieści się w kwocie 400tyś zł. Ponad to kto to kupi, jak sprawność energetyczna całości baterii z taką przetwornicą będzie gorsza niż bez tej przetwornicy, o negatywnym wpływie na żywotność baterii już nie wspominając.
Pogadać sobie tutaj można
Jedyna sensowna droga do realizacji tego projektu to kontakt z producentem falownika, aby ten zmienił swoje nastawy.

pawlik118 wrote:

Jedyna sensowna droga do realizacji tego projektu to kontakt z producentem falownika, aby ten zmienił swoje nastawy.

Albo zmiana użytej baterii na dopasowaną do falownika. Oczywiście producent mógł użyć "własnej baterii" aby zblokować użycie powszechnie dostępnych typów, ale cóż, falownik też można zmienić.

Niestety co do wyceny 400'000 PLN - spokojnie się zgadzam - to jest realny rząd wielkości.

Poza wszystkim, uważam, że 64V w stosunku do 61V wcale nie da wymiernych korzyści, gdyż:

- w minimalnym stopni zwiększy ilość energii w ogniwach
- im bliżej max napięcia tym szybciej zużywają się ogniwa, więc zmniejsza się ich trwałość
- kombinacje będą kosztowne.

CosteC wrote:

piotrkam1982 wrote:

CosteC wrote:

Ogólnie, mimo, że projekt bardzo ciekawy to niewiele się różni od projektu falownika. Sporo roboty jak na coś co można wyeliminować zmianą falownika solarnego na pasujący do baterii. Albo wymiana baterii.

Nie bierzemy tego rozwiązania pod uwagę - różnica pomiędzy falownikami jest spora, warta zachodu dobierając projekt DIY .

Jaki masz budżet na ten "projekt DIY" do produkcji rzędu 50 szt/miesiąc? Zakładam profesjonalne podejście: projekt, prototyp, testy prototypu, testy emc, testy rutynowe na produkcji, więc między innymi obciążenia 6 kW... zasilacze... Trochę nie wypada aby po uderzeniu pioruna komuś "projekt DIY" puścił chatę z dymem bo się ATMEGA powiesiła. Bez 0.1 MPLN nie ma co zaczynać myśleć.

Witaj, nie ładnie komuś zaglądać do portfela, przedstaw konkrety to odpowiem na PW najlepiej.

Dodano po 6 [minuty]:

ADI-mistrzu wrote:

Trzeba by to zrobić pewnie na przetwornicy wielofazowej (nadal nie izolowana DC/DC), problemem jest tu spory prąd i nie tyle dla kluczy tranzystorowych co dla indukcyjności.

Pytania:
1. Napięcie na wyjściu stałe 64V czy z możliwością regulacji?
a. jeśli z możliwością regulacji to czy napięcie wejściowe może być w którymś przypadku wyższe od wyjściowego? Np. potrzebujesz 50V na wyjściu ale na wejściu falownik dalej 56V. Czy zawsze napięcie wejściowe jest niższe od wyjściowego.
2. Oprogramowanie chcesz samemu stworzyć i potrzebujesz hardware czy interesuje Cię kompletne urządzenie ?
3. Interesuje Cię produkcja tego urządzenia czy jednorazowe wykonanie projektu i przekazanie praw?

1.Napięcie regulowane do 64 VDC MAX ( przedział 61-64 ) napięcie zasilania zawsze jest niższe od wyjściowego - ze względu na ograniczenia urządzenia (falownik)
2. Co rozumiesz przez pojęcie oprogramowanie ? Idziemy w soft opartym w "wyświetlaczu" ? czy raczej wsad mikroprocesora ?
3. Interesuje mnie wykonanie i zarówno produkcja .

Dodano po 11 [minuty]:

pawlik118 wrote:

ADI-mistrzu wrote:

@CosteC tak da się, ale 90A to nie jest maksymalny prąd cewki jaki będzie, z szybkich kalkulacji wychodzi mi po 130A, to już kawał induktora. Wtedy trzeba by robić custom design, w przypadku wielofazowej można bazować na katalogu.

Przetwornica jest jednokierunkowa, jedynie jak wspomniałeś zwieramy klucze tranzystorowe przy odwrotnym poborze prądu i robimy w ten sposób obejście (czyli rozwiązanie ideal diode)

@pawlik118 projekt będzie kosztował kilkadziesiąt tys. ale planowana jest tego produkcja więc jest to inwestycja.
Pytanie czy autor tematu na to przystanie.

W mojej ocenie komercjalizacja takiego pomysłu to myślenie życzeniowe (marzenie).
Produkt będzie drogi, wdrożenie (komercyjne) nie zmieści się w kwocie 400tyś zł. Ponad to kto to kupi, jak sprawność energetyczna całości baterii z taką przetwornicą będzie gorsza niż bez tej przetwornicy, o negatywnym wpływie na żywotność baterii już nie wspominając.
Pogadać sobie tutaj można
Jedyna sensowna droga do realizacji tego projektu to kontakt z producentem falownika, aby ten zmienił swoje nastawy.

Jest to ciekawe rozwiązanie - natomiast na merytoryczne pytania dotyczące tego produktu otrzymuję wiedzę na średnim poziomie ...

Dodano po 4 [minuty]:

CosteC wrote:

pawlik118 wrote:

Jedyna sensowna droga do realizacji tego projektu to kontakt z producentem falownika, aby ten zmienił swoje nastawy.

Albo zmiana użytej baterii na dopasowaną do falownika. Oczywiście producent mógł użyć "własnej baterii" aby zblokować użycie powszechnie dostępnych typów, ale cóż, falownik też można zmienić.
wielkości.

Falownik nie posiada "dedykowanej" baterii - tu jest furtka.
Pojemnościowo dla baterii to jedno - producent ogniw podaje max napięcie dla ogniwa nominal dla DoD 80% właśnie przy napięciu 64V dla pakietu 16S
Falownik - nie bierzemy pod uwagę zmiany, zbyt dużo mnie kosztowało wypracowanie tematu.

Dodano po 53 [sekundy]:

pawlik118 wrote:

Poza wszystkim, uważam, że 64V w stosunku do 61V wcale nie da wymiernych korzyści, gdyż:

- w minimalnym stopni zwiększy ilość energii w ogniwach
- im bliżej max napięcia tym szybciej zużywają się ogniwa, więc zmniejsza się ich trwałość
- kombinacje będą kosztowne.

Kolego - po co ta dewagacja ?

30 % to za mało ?, napięcie jest w dopuszczalnym zakresie.

W pierwotnym poście napisałeś, że chcesz osiągnąć ok 100% naładowania oraz że do tego potrzeba 64V, bo 61V to za mało. Zakładam, że owe 64V miałoby stanowić 100% SoC i dlatego wspomniałem, że nie ma sensu zwiększać SoC z około 97% na 100%.


1. Jaki budżet jest przewidziany na projekt (prototypy, badania jeśli ma być legalnie)? - to możemy uznać za pytanie retoryczne, bo kwoty już tutaj padły
2. Drugie pytanie - ile % energii więcej zgromadzi bateria przy dV=3V (czyli zwiększeniu napięcia naładowania z 61V na 64V)?
3. Co oznacza "30% to za mało" - 30% czego?
4. Co oznacza "producent ogniw podaje max napięcie dla ogniwa nominal dla DoD 80% właśnie przy napięciu 64V" ?

piotrkam1982 wrote:

Witaj, nie ładnie komuś zaglądać do portfela, przedstaw konkrety to odpowiem na PW najlepiej.

Czemu nieładnie? Na elektrodzie jest tabun ludzi którzy myślą, że ANENG 8008 to dobry, bezpieczny sprzęt pomiarowy.
Oczekiwania należy ustalać na początku

piotrkam1982 wrote:

producent ogniw podaje max napięcie dla ogniwa nominal dla DoD 80% właśnie przy napięciu 64V dla pakietu 16S

To jak tak tylko zapytam czy na pewno chodzi o DoD 80% czy o SoC80%. Pakiet 16S z napięciem 64 V ma 4,0 V/ogniwo. Jeżeli to jest 80% Depth of Discharge, to napięcie ładowania będzie dużo wyższe. Ponieważ nie wiemy dokładnie jakie ogniwa są użyte, a możemy chyba wykluczyć zwykłe Li-Ion, Li-Po oraz LiFePO.
A może jednak chodziło o SoC 80%? Wtedy osiągnięcie SoC 100% nawet dla zwykłych ogniw będzie wymagało napięcia na poziomie przynajmniej 16 x 4,22 V = 67,5 V. A to stoi w pewnej sprzeczności z tym co napisałeś otwierając temat.

BTW. Warunkiem powodzenia projektu jest zaufanie i szacunek każdej ze stron. W tym temacie raczej nie dostaniesz konkretnych informacji, ponieważ wiedza. doświadczenie i umiejętności to cenny asset. Jeżeli będą dobrze określone założenia, wymagania i budżet czasowy oraz finansowy, to i oczekiwania będą racjonalne. Bez tego to tak jak w wielu tematach na forum - można sobie pogdybać, zostawić kąśliwe uwagi i uznać, że tu nikt nic nie potrafi.

Marek_Skalski wrote:

16 x 4,22 V = 67,5 V

To mi wygląda raczej na 15S...

Nie uzyskałem konkretów na forum, zgłosiłem się do lokalnej firmy produkującej elektronikę . Dziękuję za wzięcie udziału w dyskusji.