Привет всем. Хоть эта тема для меня и не актуальна(у меня нет последовательных сборок батарей) однако отсутствие доступного и дешевого девайса активной балансировки аккумуляторов (с нашим принципом из г..на и палочек) меня заинтересовало. Были исследованы принципы активной балансировки и самый простой для повторения оказался таким.

АКТИВНАЯ БАЛАНСИРОВКА

По энергоэффективности этот метод превосходит пассивную балансировку, т.к. для передачи энергии от более заряженной батареи к менее заряженной вместо резисторов используются индуктивности и емкости, потери энергии в которых практически отсутствуют. Этот метод предпочтителен в случаях, когда требуется обеспечить максимальное время работы без подзарядки.
Микросхема BQ78PL114, произведенная по фирменной технологии PowerPump, представляет собой новейший компонент компании TI для активной балансировки батарей и использует индуктивный преобразователь для передачи энергии. PowerPump использует n-канальный p-канальный MOSFET и дроссель, который расположен между парой батарей. Схема показана на рисунке 5. MOSFET и дроссель составляют промежуточный понижающий/повышающий преобразователь. Если BQ78PL114 определяет, что верхней батарее нужно передать энергию в нижнюю, на выводе PS3 формируется сигнал частотой около 200 кГц с коэффициентом заполнения около 30%. Когда ключ Q1 открыт, энергия из верхней батареи запасается в дросселе. Когда ключ Q1 закрывается, энергия, запасенная в дросселе, через обратный диод ключа Q2 поступает в нижнюю батарею.

Балансировка по технологии PowerPump

Рис. 5. Балансировка по технологии PowerPump

Потери энергии при этом невелики и в основном происходят в диоде и дросселе. Микросхема BQ78PL114 реализует три алгоритма балансировки:

  • по напряжению на выводах батареи. Этот метод похож на пассивный метод балансировки, описанный выше;
  • по напряжению холостого хода. В этом методе компенсируется различие во внутренних сопротивлениях батарей;
  • по СЗБ (основан на прогнозировании состояния батареи). Метод схож с тем, который использован в семействе микросхем BQ20ZXX при пассивной балансировке по СЗБ и емкости батареи. В этом случае точно определяется заряд, который необходимо передать от одной батареи к другой. Балансировка происходит в конце заряда. При использовании этого метода достигается наилучший результат (см. рис. 6)

Активная балансировка по алгоритму выравнивания СЗБ

Рис. 6. Активная балансировка по алгоритму выравнивания СЗБ

Из-за больших токов балансировки технология PowerPump гораздо более эффективна, чем обычная пассивная балансировка с внутренними байпасными ключами. В случае балансировки батарейного блока ноутбука токи балансировки составляют 25…50 мА. Подбирая значение компонентов можно достичь эффективности балансировки в 12–20 раз лучшей, чем при пассивном методе с внутренними ключами. Типичного значения разбалансировки (менее чем 5%) можно достичь за один или два цикла.
Кроме того, технология PowerPump имеет и другие очевидные преимущества: балансировка может происходить при любом режиме работы – заряд, разряд и даже тогда, когда батарея, отдающая энергию, имеет меньшее напряжение, чем батарея, получающая энергию. По сравнению с пассивным методом теряется гораздо меньше энергии.

http://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=59991

Исходя из этой информации был рожден черновик проекта и вот эта схема. 

01. Схема

 

В симуляторе она показала свою работоспособность. По графикам видно, что процесс баласировки работает. Ниодин номинал схемы не обсчитан. Ничего из нее на воплощалось в железе. И не факт что воплотятся.  Идея и реализация поданы как есть. Кому интересно - дополняйте. 

Как оно работает. 

У нас есть компаратор на операционном усилителе(подойдет любой) LM324. Опорное напряжение(виртуальная средняя точка) формируется двумя резисторами делителя R2 и R3. Эта идеальная средняя точка сравнивается с реальной средней точкой соединения аккумуляторов. Положительная разница напряжений формирует высокий уровень на выходе компаратора. Отрицательная - низкий. Далее нужно подать импульсы на управляющие ключи. Самое простое доступное и дешевое решение которое я придумал - формировать импульсы посредством самотактируемого полумостового драйвера IR2153. Каждый ключ управляется своим драйвером. Они запитаны от своей батареи и работают полностью независимо. Каждый из драйверов может отключаться посредством замыкания частотозадающего конденсатора на землю. Отключение каждого плеча зависит от выходного напряжения компаратора и реализовано на биполярных транзисторах Q1 и Q2. 

Для управления верхним ключом был задействован драйвер верхнего ключа. Это позволило увеличить кпд и использовать ширпотребные транзисторы. 

 

 

Вот как работают затворы ключей

02. Работа затворов ключей

Ток через дроссель 

03. Ток через дроссель

Дельта питающего напряжения 

04. Дельта питающего напряжения

Токи через батареи

05. Ток через батареи

Ток через батареи в установившемся режиме.

06. Ток через батареи в установившемся режиме

 

 

Зарегистрируйтесь, чтобы отправить комментарий.