logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Szukanie Zaawansowane
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Balanser do akumulatorów LiFePO4 24V połączonych szeregowo, tak by pracowały przy 48V

Janusz45 08 Sie 2025 08:18 2163 11

TL;DR

  • Zaprojektowano balanser do dwóch akumulatorów LiFePO4 24V/100Ah połączonych szeregowo, aby pracowały z inwerterem 48V 6,2kW.
  • Układ opiera się na wzmacniaczu operacyjnym pracującym jako komparator, porównującym punkt wspólny szeregu z dzielnikiem z rezystorów 10k 0,1%.
  • Gdy napięcia obu akumulatorów są równe, wyjście wzmacniacza ma 0V, a przy rozjeździe napięć pojawia się sygnał kompensujący.
  • Gotowych balanserów 2 x 24V nie znaleziono; dostępne są głównie wersje 48V typu 4 x 12V, wymagające rozbierania akumulatorów 24V.
Wygenerowane przez model językowy.
Zgłoś naruszenie prawa
Odpowiedz Fajne? Ranking DIY | Nowy temat
Powiadamiaj o nowych artykułach
📢 Słuchaj (AI):
  • Ponieważ przeszedłem z fotowoltaiki offgrid z inwerterem 24V 4,2kW, na większej mocy inwerter 48V 6,2kW, zmuszony byłem przełączyć dwa akumulatory 24V/100Ah z połączenia równoległego na szeregowe. Teoretycznie w instrukcji od akumulatorów (które są identyczne) było napisane, że mogą pracować w połączeniu szeregowym jednak w praktyce okazało się, że po kilku cyklach pracy ich napięcia zaczęły się rozjeżdżać, czyli potrzebny był balanser na 48V typu 2 x 24V. Okazało się po wielogodzinnych poszukiwaniach, że takich balanserów nikt nie produkuje. Można co najwyżej kupić balanser 48V typy 4 x 12V, co wymaga rozprucia akumulatorów 24V aby uzyskać w każdym z nich punkt połączenia 4 ogniw z kolejnymi czterema.
    Potrzeba matką wynalazku, więc postanowiłem sam zbudować taki balanser jak najtańszym kosztem. Znając zasadę pracy balansera uruchomiłem program Proteus i zacząłem projekt i symulację pracy tego projektu.
    Jak widać ze schematów zasada pracy balansera polega na poróbnywaniu przez wzmacniacz operacyjny pracujący w układzie komparatora, napięcia w punkcie wspólnym połączenia szeregowego akumulatorów 24V z napięciem z dzielnika utworzonego z rezystorów 10k 0,1% połączonych szeregowo. Jak akumulatory mają identyczne napięcie, to różnica napięć między punktem ich połączenia (czyli masą wzmacniacza) a napięciem z dzielnika wynosi 0V i na wyjściu wzmacniacza operacyjnego napięcie względem masy też wynosi 0V. Jeśli jednak napięcie na jednym z akumulatorów (górnym, lub dolnym) się zwiększa lub zmniejsza względem drugiego (symuluje to potencjometr, którego suwak podaje napięcie na wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego), to na wyjściu wzmacniacza pojawia się napięcie, które jest wykorzystywane do kompensacji napięć akumulatorów.
    Załączniki:
    • Balanser do akumulatorów LiFePO4 24V połączonych szeregowo, tak by pracowały przy 48V bal3.jpg (76.67 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
    • Balanser do akumulatorów LiFePO4 24V połączonych szeregowo, tak by pracowały przy 48V bal2.jpg (82.31 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
    • Balanser do akumulatorów LiFePO4 24V połączonych szeregowo, tak by pracowały przy 48V bal1.jpg (79.76 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    Janusz45
    Poziom 11  
    Offline 
    Janusz45 napisał 158 postów o ocenie 69, pomógł 1 razy. Jest z nami od 2004 roku.
  • #2 21629049
    Janusz45
    Poziom 11  
    Posty: 158
    Pomógł: 1
    Ocena: 69
    W praktycznym układzie wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego jest podłączone do punktu wspólnego akumulatorów, czyli masy układu, a wyjście przez rezystor ograniczający prąd kompensujący niezrównoważenie akumulatorów (w moim balanserze jest to 6,8R/50W) też do punktu wspólnego (masy). Jako wzmacniacz operacyjny zastosowałem popularny i tani układ TDA7294, który wraz z prawie gotową do zastosowania płytką drukowaną można kupić w sklepie internetowym za 23 zł. Trzeba tylko poczynić drobne modyfikacje - zewrzeć dwa konsensatory, aby wzmacniacz wzmacniał prąd stały oraz zwiększyć wzmocnienie układu do około 300V/V wymieniając rezystor w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego z 22k na 220k. Dodatkowo, aby wzmacniacz swoim wejściem nieodwracającym nie obciążał zbytnio dzielnika rezystorów, wymieniłem rezystor 22k na 220k. Tak przerobioną płytkę ze wzmacniaczem przykręciłem wraz z rezystorem 6,8R/50W do porządnego radiatora aluminiowego pochodzącego z jakiegoś sterownika, aby odprowadzić wydzielające się ciepło.
    Załączniki:
    • Balanser do akumulatorów LiFePO4 24V połączonych szeregowo, tak by pracowały przy 48V balanser0.jpg (89.66 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
    • Balanser do akumulatorów LiFePO4 24V połączonych szeregowo, tak by pracowały przy 48V bal5.jpg (102.45 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
    • Balanser do akumulatorów LiFePO4 24V połączonych szeregowo, tak by pracowały przy 48V bal4.jpg (161.27 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
  • #3 21629057
    Janusz45
    Poziom 11  
    Posty: 158
    Pomógł: 1
    Ocena: 69
    Na zakończenie przesyłam jeszcze kilka zdjęć z działającego balansera, który bardzo dobrze spełnia swoją rolę i zapewnia prąd balansowania nawet powyżej 3A (jak podłączyłem go do rozjechanych akumulatorów, które pod koniec ładowania miały różnicę napięć wynoszącą 0,5V). Prąd ten oczywiście maleje w trakcie balansowania i jest praktycznie największy pod koniec ładowania lub na końcu rozładowywania, kiedy napięcie akumulatorów się rozjeżdża). Zamieszczony schemat ideowy pochodzi z Internetu i jest najbardziej zbliżonym (a nie identycznym) schematem zakupionego modułu wzmacniacza. Płytka zawiera też prostownik mostkowy, który wykorzystałem do uodpornienie układu balansera na złe podłączenie biegunowości zasilania +/- 48V (przewód czerwony + i niebieski -). Brązowy przewód zawsze musi być podłączony do miejsca wspólnego akumulatorów i stanowi masę płytki drukowanej. Dzielnik z rezystorów 10k musi być zasilany sprzed prostownika mostkowego. Jeżeli balanser współpracuje z akumulatorami o mniejszej pojemności prąd balansowania można zmniejszyć do kilkuset mA wstawiając zamiast rezystora 6,8 Ohma/50W rezystor 50 Ohmów 2W. Wtedy radiator układu może być wielokrotnie mniejszy.
    Wadą a może też zaletą układu jest jego liniowa (a nie impulsowa) praca. Nie wprowadza zakłóceń i jest prosty w uruchomieniu, kosztem energii traconej na ciepło. Dodatkowo zaletą układu są fabryczne zabezpieczenie kostki TDA7294 przed zwarciem na wyjściu i przegrzaniem termicznym, które poprawiają niezawodność balansera.
    Załączniki:
    • Balanser do akumulatorów LiFePO4 24V połączonych szeregowo, tak by pracowały przy 48V balanser6.jpg (55.95 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
    • Balanser do akumulatorów LiFePO4 24V połączonych szeregowo, tak by pracowały przy 48V balanser3.jpg (101.97 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
    • Balanser do akumulatorów LiFePO4 24V połączonych szeregowo, tak by pracowały przy 48V balanser2.jpg (131.24 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
    • Balanser do akumulatorów LiFePO4 24V połączonych szeregowo, tak by pracowały przy 48V balanser1.jpg (97.54 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.
  • #4 21629288
    pikarel
    Poziom 39  
    Posty: 4970
    Pomógł: 407
    Ocena: 1823
    Nie jestem złym prorokiem, jednak jeśli dwie identyczne baterie, które dotąd pracowały równolegle, teraz w połączeniu szeregowym nie ładują się równo i tym samym rozładowanie jednej z nich jest szybsze - oznacza dobitnie, że ta bateria jest już uszkodzona i żaden balanser tego nie uleczy.

    Możesz dla własnej satysfakcji zdemontować obudowę baterii i zlokalizować, które ogniwo/ogniwa jest uszkodzone.
    Baterie LiPo nie mają balanserów, bo tego nie wymagają, a jeśli jedno ogniwo traci parametry oznacza, że nieuchronnie reszta też je straci.
    Zaletą tych baterii jest stałość parametrów w trakcie ich użytkowania i po tym czasie należy wymienić uszkodzone, najlepiej baterie z jednej serii produkcyjnej.
    Z wymienionych dwóch tę sprawną baterię można użyć do innych celów, mniej wymagających.

    Przekonałeś się sam, że do baterii ogniw LiPo złożonych do napięcia 12V niema takich balanserów. Do ogniw LiOn balansery są niezbędne ze względów bezpieczeństwa (samozapłon), ale też sporych "rozjazdów" parametrów ogniw po czasie, nawet z jednej serii produkcyjnej.
  • #5 21629302
    Janusz45
    Poziom 11  
    Posty: 158
    Pomógł: 1
    Ocena: 69
    Dziwne to, co piszesz...? Gdyby tak było, to w akumulatorach zbudowanych przecież z identycznych ogniw, producent nie stosowałby fabrycznie balanserów. Poczytaj sobie trochę w temacie balanserów, to zrozumiesz problem rozrzutu parametrów w ogniwach z identycznej partii, schodzących z tej samej taśmy produkcyjnej. To samo dotyczy rozrzutu parametrów identycznych akumulatorów...

    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic4051367.html

    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic4056644.html
  • #6 21629383
    pikarel
    Poziom 39  
    Posty: 4970
    Pomógł: 407
    Ocena: 1823
    To, co uzyskałeś tym balanserem - to grzejnik obciążający ten jeszcze sprawny, aby go szybciej rozładować, do poziomu zepsutego.
    Po co to robć? Wystarczy raz sprawdzić, ile mu pozostało pojemności w stosunku do tego lepszego i zdecydować, czy i kiedy wymienić cały zestaw.
    Te akumulatory wewnątrz wyglądają mniej więcej tak:
    https://goods-vod.kwcdn.com/goods-video/87884762d594b3e4f542a082f9386d752626dd0e.f30.mp4
    więc nic nie wskrzesi uszkodzonej celi.
  • #7 21629400
    _ACeK_
    Poziom 14  
    Posty: 149
    Pomógł: 5
    Ocena: 141
    pikarel napisał:
    ... Baterie LiPo nie mają balanserów, bo tego nie wymagają ...


    :) O jakie pionierskie podejście do tematu 😎 tu na zdjęciu ⬇️

    Płytka drukowana BMS do baterii LiFePO4 48V z elementami elektronicznymi i złączami

    druga płytka BMS-a od baterii LiFePO4 48V z balanserem ;)
  • #8 21629522
    Janusz45
    Poziom 11  
    Posty: 158
    Pomógł: 1
    Ocena: 69
    Pikarel, na jakiej podstawie sądzisz, że jeden z moich akumulatorów ma uszkodzone ogniwo 3,2V? Jak sprawdziłem sobie testerem pojemność każdego z nich to jeden ma 105Ah, a drugi 101Ah. I jak logicznie pomyślisz, to zrozumiesz, że przy połączeniu szeregowym występuje ładowaniu obu tym samym prądem, więc najpierw naładuje się ten, co ma 101Ah i jego BMS odetnie przepływ prądu (napięcie na nim podskoczy nawet powyżej 29,2V), uniemożliwiając naładowanie tego o większej pojemności (napięcie na nim będzie wtedy poniżej 27V). Balanser, który zrobiłem umożliwia przepływ prądu przez ten odcięty, tak że naładuje się akumulator o większej pojemności. Sprawdzone w praktyce i działa OK. Znawcy tematu na pewno wiedzą o co chodzi, a ci co nie wiedzą, widocznie nie muszą, bo jest im to niepotrzebne...
  • #9 21629547
    pikarel
    Poziom 39  
    Posty: 4970
    Pomógł: 407
    Ocena: 1823
    Ty poważnie piszesz o różnicy wynoszącej 2-3%?
    Większość rozsądnych ludzi nawet nie bierze tak małych rozrzutów pod uwagę.
    Przypomnę, że wszystkie mierniki cyfrowe powszechnie dostępne w handlu wskazuje wyniki pomiaru z takim właśnie błędem.

    Należało te wartości podać na początku, to nawet nie traciłbym czasu na klepanie w klawiaturę.
    To są akumulatory do ciężkiej pracy, a nie do zabawy w aptekarza :)
    Powodzenia w realizacji podobnych konstrukcji.
  • #10 21629570
    efi222
    Poziom 21  
    Posty: 697
    Pomógł: 12
    Ocena: 1169
    pikarel napisał:
    Przypomnę, że wszystkie mierniki cyfrowe powszechnie dostępne w handlu wskazuje wyniki pomiaru z takim właśnie błędem

    Ten argument, przy pomiarze różnic napięć (w tym przypadku) jest zupełnie nietrafiony.
  • #11 21629983
    pikarel
    Poziom 39  
    Posty: 4970
    Pomógł: 407
    Ocena: 1823
    _ACeK_ napisał:
    pikarel napisał:
    ... Baterie LiPo nie mają balanserów, bo tego nie wymagają ...


    :) O jakie pionierskie podejście do tematu 😎 tu na zdjęciu ⬇️

    BMS-a od baterii LiFePO4 48V z balanserem ;)

    To, co wkleiłeś to balanser do ogniw w jednej baterii 48V, on zrobił balanser do dwóch baterii 24V, mających już własne, wewnętrzne, gdyż sądzi, ze 2% różnicy w ich pojemności to tragedia, czyli tyle, ile rozrzutu pojemności mogą mieć akumulatory wprost z półki sklepowej.

    Żaden balanser nie podniesie pojemności pojedynczego ogniwa, czy to utraconej w trakcie użytkowania, czy małych nierówności z linii produkcyjnej; dba jedynie o to, żeby nie przekroczyć napięcia na tym ogniwie w trakcie ładowania, bocznikując tranzystorem ogniwo po jego osiągnięciu.
    Tu mamy balanser do balansera.
  • #12 21631447
    partyzancik
    Poziom 25  
    Posty: 1351
    Pomógł: 12
    Ocena: 173
    pikarel napisał:
    Baterie LiPo nie mają balanserów, bo tego nie wymagają, a jeśli jedno ogniwo traci parametry oznacza, że nieuchronnie reszta też je straci.

    Dlaczego ? Nieraz w ręku miałem spuchnięte powerbanki , płaskie baterie laptopowe czy ogniwa wysokoprądowe modelarskie. Po demontażu spuchniętych ogniw dobre cele można było jeszcze spokojnie odzyskać i trzymały jeszcze całkiem nieźle niewiele ustępując pojemnością nowym ogniwom.
Odpowiedz Fajne? Ranking DIY | Nowy temat
Powiadamiaj o nowych artykułach
📢 Słuchaj (AI):
Zgłoś naruszenie prawa

Podsumowanie tematu

✨ Autor zmienił system fotowoltaiczny z inwertera 24V 4,2kW na 48V 6,2kW, co wymusiło przełączenie dwóch akumulatorów LiFePO4 24V/100Ah z połączenia równoległego na szeregowe. Pomimo deklaracji producenta o możliwości pracy szeregowej, napięcia akumulatorów zaczęły się rozjeżdżać po kilku cyklach, co wskazuje na potrzebę zastosowania balancera do 48V z dwoma sekcjami 24V. Na rynku brak jest dedykowanych balancerów 2 x 24V, dostępne są jedynie balancery 48V 4 x 12V, które wymagają rozprucia akumulatorów w celu uzyskania punktów połączeń między ogniwami. W związku z tym autor podjął się samodzielnej konstrukcji balancera, wykorzystując symulacje w programie Proteus. Zasada działania balancera opiera się na porównywaniu napięć poszczególnych sekcji i wyrównywaniu ich za pomocą wzmacniaczy operacyjnych i elementów elektronicznych, co ma na celu stabilizację napięć i poprawę pracy akumulatorów połączonych szeregowo w konfiguracji 48V z dwoma modułami 24V.
Wygenerowane przez model językowy.
Popularne dzisiaj
REKLAMA