Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Advanced Search
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Stacja zasilania dużej pojemności za niewielkie pieniądze.

gdL 22 Aug 2023 19:57 3828 16
Suntrack
Reply Cool? Ranking DIY | New topic
Notify about new articles
  • Chciałbym się z Wami podzielić moją konstrukcją, której realizację planowałem już dłuższy czas, ale z powodu splotu niekorzystnych okoliczności nie byłem w stanie dokończyć. Chodzi o stację zasilania DIY z akumulatorem o znacznej pojemności.

    W zeszłym roku kupiłem akumulator litowo-jonowy 24V (6s) z samochodu elektrycznego - moduł 2.67kWh. Dokupiłem do niego BMS 6S, balanser pasywny (zobaczymy jak sobie poradzi), zasilacz MeanWell 24V 150W (z regulacją napięcia 21-28V), przetwornicę 300W z ograniczeniem prądu do ładowania akumulatora oraz monitor cel (Capacity Controller 7S).
    Jako wentylator zastosowałem kupiony za grosze szybkoobrotowy wiatrak z serwera i podpiąłem na stałe do szyny 5V (niższe obroty, mniej hałasu). Mniejszy wentylator chłodzi BMS.

    Zastosowana w konstrukcji przetwornica/ inwerter full sinus 24 -> 230V daje max. 300W ciągłej mocy, ale większa mi nie potrzebna - chodzi o to, żeby naładować laptopa, podłączyć lampę lub TV w razie W.
    Całość umieściłem w obudowie ze sklejki. Nie wyszło idealnie równo i całość przydałoby się potraktować frezarką górnowrzecionową, wyszpachlować i pomalować, ale... póki co brak czasu. Chciałem po prostu już uruchomić, bo wkurzają mnie niedokończone projekty.

    Parametry:
    - pojemność 2.67kWh
    - 4x porty USB do ładowania, w tym 3x wspierające protokoły szybkiego ładowania
    - przetwornica full sinus 300W
    - ładowanie 230V
    - kontrola stopnia naładowania, napięcia pakietu oraz napięcia na każdej celi na wyświetlaczu na panelu przednim

    Kalibracja:
    - napięcie zasilacza MeanWell 25.5V
    - napięcie ładowarki akumulatora 24.2V
    - prąd ładowania max - 5A
    - wyłącznik główny odłącza akumulator i BMS od innych elementów elektronicznych. Jego włączenie aktywuje główny wiatrak, wiatrak BMS oraz przetwornice. Stale podłączony do baterii pozostaje bms i miernik napięcia cel pakietu, ale on pobiera tak niewiele energii, że niczemu nie zagraża.

    Całkowity koszt poniżej 1000zł.
    600zł akumulator, 200zł przetwornica, może 150zł za resztę elementów na Aliexpress i OLX - Capacity Controller 7s, BMS 6s, balanser, przetwornica do ładowania akumulatora, przetwornica dla linii zasilania 12V (wentylator do BMS) i 5V (porty ładowania QC 3.0 i PD na panelu przednim oraz poj. do zasilania wiatraka chłodzącego kompartment elektroniki), złączki kable, wentylatory oraz sklejka.
    Koszt komercyjnych rozwiązań - nawet do 8000zł (ale tam większa moc inwerterów, kontrola bluetooth, więcej portów USB).

    Zadawajcie pytania, chętnie odpowiem.

    Stacja zasilania dużej pojemności za niewielkie pieniądze. Stacja zasilania dużej pojemności za niewielkie pieniądze. Stacja zasilania dużej pojemności za niewielkie pieniądze. Stacja zasilania dużej pojemności za niewielkie pieniądze. Stacja zasilania dużej pojemności za niewielkie pieniądze. Stacja zasilania dużej pojemności za niewielkie pieniądze.

    Cool? Ranking DIY
    About Author
    gdL
    Level 27  
    Offline 
    Has specialization in: medycyna, programowanie, meteorologia
    gdL wrote 972 posts with rating 247, helped 117 times. Live in city Zgierz. Been with us since 2004 year.
  • Suntrack
  • #3
    gdL
    Level 27  
    Samochodowy bezpiecznik 20A jest za akumulatorem przed BMS, BMS wydaje mi się też ma zabezpieczenie nadprądowe. Dalej - przetwornice mają swoje bezpieczniki. Zastanawiałem się czy dać gdzieś jeszcze, ale nie wpadłem na sensowny pomysł - jeśli warto proszę o poradę. Bezpieczeństwo jest najważniejsze w takich konstrukcjach.

    https://elektroweb.pl/bms-moduly-ladowania/1092-bms-6s-15a-li-ion-18650-252v-5905523302912.html

    Quote:
    Moduł BMS 6S do zarządzania ładowaniem i rozładowywaniem pakietów 6 ogniw litowo jonowych o chwilowym prądzie rozładowywania do 15A. Dzięki niemu nasz pakiet nie zostanie rozładowany czy przeładowany do niebezpiecznych wartości mogących bezpowrotnie uszkodzić ogniwo lub doprowadzić do jego wybuchu. Moduł nie posiada balansera, ale został wyposażony w zabezpieczenia nadprądowe i przeciwzwarciowe obwodu podłączonego urządzenia.
  • Suntrack
  • #4
    Olkus
    Level 31  
    Ciekawy pomysł z baterią z samochodu elektrycznego.
    Może taki akumulator wykorzystałbym w pewnym projekcie, ale tam przetwornica będzie z 2kW, chyba skorzystam z gotowca bo robić takiego "potwora" to wyzwanie.

    Pozdrawiam,
    A.
  • #5
    gdL
    Level 27  
    Dla tej baterii to moce zdecydowanie osiągalne, ale zadbanie o przełączanie takich prądów to nie lada wyzwanie - łatwo doprowadzić do przegrzania jakiegoś elementu z powodu niewłaściwego styku.
    Chyba bym się silił tylko na połączania lutowane, a przełączanie tranzystorami. Da się zrobić, ale bezpieczeństwo przede wszystkim.
  • #6
    kamil3211
    Level 9  
    gdybyś użył akumulatora 12 V bez cel to mógłbyś chyba nim od razu zasilać laptop bez falownika bo tak to trzeba 230VAC->24 VDC-> 230VAC->12V DC.Laptop może być zasilony pewnym zakresem napięć. Pewnie na pewno są jakieś lampki które zasilisz 12 V też bez przetwornicy. Gdyby nie cele to mógłbyś po prostu transformator i prostownik jednopołówkowy. tylko problem byłby jakby był akumulator bardzo rozładowany bo tylko rezystancja przewodów ogranicza prąd. Ale żeby to nie było tak tragiczne to tylko jedną połówkę się wykorzysta będzie wolniej ale mniejsza szansa że się przegrzeje. Do pomiaru naładowania to w sumie wystarczy tylko aby wiedzieć, że napięcie nie spadło poniżej jakiejś wartości na akumulatorze. Jakiś woltomierz analogowy.
    Jeśli się mylę to poprawcie.
  • #7
    gulson
    System Administrator  
    Dzięki za prezentacje, stacje zasilania będą coraz bardziej popularne. Niedługo (może już w przyszłym roku) nas tak dojadą, że za wyprodukowany prąd będziemy dopłacać podczas szczytu nasłonecznienia. Będzie wielki płacz, bo jak to, nie ma oszczędności z fotowoltaiki? Oni przyszli, kazali podpisać, zapłaciłem, zamontowali, a teraz patrz Panie jakie wysokie rachunki za prąd!

    Stąd warto gdzieś to gromadzić, nawet po to, aby sobie zasilić swoją elektronikę: komputer, laptop, telefon.

    Odezwij się do mnie z Paczkomatem i wyślę upominek.
  • #8
    mamakapcia
    Level 17  
    Fajny pomysł. Co do akumulatora, jakie są jego wymiary, masa i max. prąd rozładowania? No i najważniejsze pytanie, gdzie go dorwałeś? :)

    Jedyne do czego bym się przyczepił, to poprowadzenie i zabezpieczenie wiązek przewodów w urządzeniu, które jest jakkolwiek "przenośne" - nigdy nie wiadomo, kiedy zajdzie potrzeba transportu, a wtedy jest narażone na wstrząsy i uderzenia. Ja bym zrezygnował ze złączek wago i przewody prądowe w rejonie przetwornic poprowadził w jakiejś dodatkowej koszulce izolacyjnej. Jeszcze bym wymienił wyłącznik główny, bo te najtańsze hebelkowe czasem są zawodne i mogą się stopić.
  • #9
    W.P.
    Computer PSUs specialist  
    Z opisu wynika konstrukcja złożona z kaskady:

    • zasilanie z sieci;
    • zasilacz MeanWell;
    • za nim pakiet akumulatorów Li_Ion wraz z BMS-em;
    • przetwornica 300W,
    • zaciski wyjściowe.

    Wyjście zasilacza, zaciski akumulatora oraz wejście przetwornicy połączone są ze sobą.

    Potwierdź lub sprostuj jeśli czegoś nie zrozumiałem.

    Ps. Rozumiem, że wykorzystując możliwości zasilacza ustawiasz na nim wstępnie napięcie wyjściowe na 25,2V (nie jak piszesz w #1 na 24,2V).
  • #10
    gdL
    Level 27  
    W.P. wrote:
    • zasilanie z sieci;
    • zasilacz MeanWell;
    • za nim pakiet akumulatorów Li_Ion wraz z BMS-em;
    • przetwornica 300W,
    • zaciski wyjściowe.


    Zasilanie z sieci -> MeanWell (25.5V) -> przetwornica CV/CC (24.2V/5A) -> pakiet Li-Ion z BMS i do niego podpięte - przetwornica 230V oraz moduły ładowania USB-C

    Konieczne do opanowania prądu ładowania pakietu i bezpiecznego użycia jako pass - through.
  • #11
    W.P.
    Computer PSUs specialist  
    Przepraszam, nie doczytałem i umknął mi konieczny element ograniczający prąd ładowania pośredniczący pomiędzy zasilaczem a pakietem akumulatorów.

    Mimo wszystko mam tu pewien niedosyt wiedzy. Piszesz o przetwornicy.

    To zwykle urządzenia, dla których producent wyraźnie określa zakres napięć wejściowych i wyjściowych kładąc nacisk na konieczną minimalną różnicę.

    Np. przetwornica podwyższająca napięcie podwyższa je przy założeniu, że będzie ono co najmniej o 2-3V wyższe od zasilającego.
    Podobnie jest z obniżającą - wyjściowe będzie co najmniej o podobną różnicę niższe od zasilającego.

    Tutaj masz pakiet 6S, co przy założeniu, że może się bezpiecznie rozładować do 3V/ogniwo oznacza, że na zaciskach będzie 18V (BMS rozłączy i przerwie dalsze rozładowywanie).
    Taka sytuacja może mieć miejsce przy dłuższym wyłączeniu napięcia w sieci energetycznej.

    Po powrocie napięcia rozpocznie się ładowanie pakietu.
    Czyli zasilacz daje 24,2V zasilając przetwornicę CC/CV. Ta odpowiada prądem 5A i rozpoczyna się ładowanie.
    Wynika z tego, że działa jako Step_down.

    Napięcie rośnie aż dochodzi do 24,2V. Mamy więc "jeden do jednego"... Czy wtedy też będzie 5A?

    Proces ładowania jeszcze się nie kończy, gdyż pakiet 6S potrzebuje 25,2V do pełnego naładowania. Zatem przetwornica tym razem powinna działać jako Step_up by podnieść 24,2 do 25,2 na wyjściu i dokończyć proces ładowania.

    Przepraszam, za tę łyżkę octu, ale czy wykonałeś potrzebne badania w/w przetwornicy wyznaczając jej charakterystykę w opisanym wyżej zakresie warunków pracy?

    Czy nie lepiej by było wykorzystać przetwornicę Step_down i ustawić zasilacz na 28V?
  • #12
    gdL
    Level 27  
    Bardzo się cieszę z ciekawej rozmowy. Przetwornica step down CV/CV jaką wybrałem to ten model.

    https://www.gotronik.pl/przetwornica-napiecia-1-2v-do-35v-step-down-300w-p-8192.html

    Quote:
    dane techniczne:
    impulsowa przetwornica napięcia DC-DC
    przetwornica obniżająca napięcie
    ► step-down
    zakres napięcia IN: od 5V do 40V
    zakres napięcie wyjściowego: 1,2V do 35V
    ► płynna regulacja przy pomocy potencjometra
    ► potencjometr można odlutować i umieścić na przewodach W103 = 10kΩ
    ► Uwe > Uwy
    maksymalny prąd wyjściowy: 9A
    ► regulowany zakres prądu: 0,2A do 9A
    ► możliwość ograniczenia prądowego
    regulacja napięcia i prądu za pomocą potencjometrów precyzyjnych
    moc wyjściowa: maksymalna 300W
    ► przy przekroczeniu 65°C konieczność zastosowania dodatkowego chłodzenia
    ► przetwornica posiada radiatory


    Na ten model zdecydowałem się z powodu niskiej ceny (14zł na Ali), szerokiego zakresu napięć i prądu pracy.
    Napięcie ładowania wybrałem na 24.2V, żeby nie ładować pakietu na max, bo niższe napięcie maksymalne ładowania przedłuża żywotność akumulatora litowo jonowego.
    Dodatkowo napięcie wyjściowe przetwornicy MeanWell wybrałem na takie(25.5V), żeby w razie uszkodzenia modułu ładowania (stepdown j/w) i wyprowadzenia na jego zaciski surowego napięcia zasilania nie zdestabilizować pakietu i nie doprowadzić do jego wybuchu (4.25V na celę to sporo, ale powinien przeżyć - BMS odcina 4.28+/-0.05V).
    Przetwornica ładuje pakiet do 24.2V stałym wybranym prądem (rośnie napięcie przy stałym prądzie), następnie przy stałym napięciu ładuje pakiet zmniejszającym się prądem. Ładowanie zaczyna się w trybie CC i przechodzi w tryb CV.

    Aby z pakietu wyciągnąć 100% pojemności rzeczywiście trzebaby ustawić napięcie przetwornicy MeanWell wyżej i napięcie przetwornicy ładowania akumulatora (CC/CV) także wyżej. Ale to mnie bezpieczne rozwiązanie, stąd moja decyzja o obniżeniu napięć.
  • #13
    W.P.
    Computer PSUs specialist  
    No tak. Teraz rozumiem, że sobie temat przemyślałeś. Ja też boję się chińszczyzny widząc co jest w środku. Warto tu dzielić parametry obciążalności przez 2.

    Podajesz parametry. Zauważ, że wyraźnie jest tam zaznaczona różnica i to nie na 2-3V jak pisałem ale na 5V przy maksymalnym.

    Mimo wszystko po głębszym przemyśleniu i dodatkowych informacjach uważam, że to dobre ustawienie.
    Przetwornica Step_down ma w swojej podstawowej konfiguracji tranzystor szeregowy a za nim dławik. Uszkodzenie tranzystora oznaczałoby podanie pełnego napięcia na wyjście.

    Przy nastawach jakie zastosowałeś w najgorszym przypadku (np. na akumulatorze ok. 20V zasilacz MeanWell bez CC ustawiony na 24,2) zostanie przeciążony (bardziej się nagrzeje, ale wiatrak wychłodzi) jeśli BMS nie rozłączy to akumulatory doładują się do 22V, może 23V i prąd samoistnie spadnie do bezpiecznej wartości.

    Pomysł ładowania do niższego napięcia jest dobry, gdyż przedłuża żywotność akumulatorów.

    Jednak za obniżeniem napięcia powinien podążać balanser. Ładowanie do niższego napięcia prowadzi do rozjazdu napięć ogniw.
    Wypadkowe może osiągnąć założona wartość 24,2 ale to nie oznacza 6 x 4,03. Słabsze naładuje się do 4,2, mocniejsze nie osiągnie 4V.

    Czy myślałeś o dorobieniu balansera? To 2 tranzystory na jedno "S". Chyba masz wyprowadzone przewody z miejsc połączenia ogniw.

    Ps. Konstruując zespół zasilający do roweru też zaniżyłem napięcie końcowe do 4,15V kierując się zwiększeniem żywotności ogniw.
  • #14
    gdL
    Level 27  
    Dzięki, starałem się wziąć pod uwagę problem balansowania ogniw i zastosowałem prosty balanser pasywny 6S. Są jeszcze rozwiązania o typie przetwornic aktywnie pompujących energię między ogniwami lub "flying capacitors" - ale one mają wadę włączania się przy dużych rozjazdach napięć między ogniwami (nawet kupiłem taki, znów na Ali można dostać 1A za około 24zł).

    Stacja zasilania dużej pojemności za niewielkie pieniądze.

    EDIT: Hmm, właśnie się zorientowałem, że on działa dopiero przy 4.2V, może jednak dodam ten balanser aktywny? Generalnie planuję dodać do tej stacji zasilania własną logikę na ESP32, tylko cierpię na chroniczny brak czasu. Wtedy rozwiążę problem z nierównym ładowaniem ogniw przy pomocy rezystorów ceramicznych sterowanych przez ESP32 i jego 10 bitowy ADC z możliwością prekalibracji. Oczywiście opublikuję na elektrodzie jak tylko to zmontuję.
  • #15
    W.P.
    Computer PSUs specialist  
    Jak sam widzisz, są tam rezystory 62Ω, które scalony komparator dołącza za pośrednictwem tranzystora do "nadgorliwego" ogniwa. Tym sposobem zmniejsza prąd ładowania dla tej sekcji o ok. 70mA. To działanie zachodzi w pobliżu 4,2V, gdyż taka wartość napięcia zwykle jest przyjmowana za graniczną.

    Myślę, że warto obserwować symetrię napięć na wszystkich 6 sekcjach, gdyż masz obniżone końcowe napięcie pakietu i balanser może się nie włączać.

    Poza tym fajny projekt i ogólnie przydatne urządzenie. Leci plusik :)
  • #16
    bobojad
    Level 13  
    Może przy okazji powstania tego tematu warto powiedzieć coś więcej o źródłach pozyskania akumulatorów Li-Ion do tego typu projektów? Część z nich na pewno jest zabudowana w szczelnych obudowach co dodatkowo skomplikuje projekt i sprowadzi niebezpieczeństwo jak będzie się to otwierało w celu wyprowadzenia styków do balansera np. Czy znacie jakieś konstrukcje np akumulatory z samochodów hybrydowych jako stosunkowo łatwo dostępne i powtarzalne, o znanym schemacie podłączenia?
  • #17
    100kW
    Level 10  
    @bobojad poszukaj na O...XX i Axxxxxo np. pod hasłem LG chem, da się urwać pakiet 2kWh do 500zł ;) podejrzewam, że większość to ,,powypadki" z wymian
Reply Cool? Ranking DIY | New topic
Notify about new articles