Selbstgebaute Balancer zum Laden von Li-Ionen-Akkus. Selbstgebautes LiPo-Ladegerät mit hoher Kapazität

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Nein, hier geht es nicht um Angelköder und nicht einmal um Zirkusakrobaten, die unter der Kuppel balancieren. Es wird darum gehen, wie ein Gleichgewicht der Parameter in Reihe geschalteter Batterien erreicht werden kann.

Wie Sie wissen, handelt es sich bei einer Batteriezelle um ein Gerät mit relativ niedriger Spannung, daher werden sie normalerweise in Paketen in Reihe geschaltet. Wenn die Parameter aller Batterien gleich sind, verfügen wir im Idealfall über eine Quelle mit einer Spannung, die n-mal höher ist als die einer einzelnen Zelle, und wir können sie wie eine einzelne Batterie mit höherer Spannung laden und entladen.

Leider wäre das nur ideal. Jede Batterie in diesem Paket ist, wie alles auf dieser Welt, einzigartig und es ist unmöglich, zwei völlig identische zu finden, und ihre Eigenschaften – Kapazität, Leckage, Ladegrad – ändern sich mit der Zeit und der Temperatur.

Natürlich versuchen die Batteriehersteller, hinsichtlich der Parameter so nah wie möglich auszuwählen, aber es gibt immer Unterschiede. Und mit der Zeit können solche Ungleichgewichte der Eigenschaften auch zunehmen.

Diese Unterschiede in den Eigenschaften der Zellen führen dazu, dass die Batterien unterschiedlich funktionieren und infolgedessen die Gesamtkapazität der Verbundbatterie geringer ist als die ihrer einzelnen Zellen, und zweitens die Ressourcen dieser Zellen Eine Batterie wird auch niedriger sein, weil. es wird durch die „schwächste“ Batterie bestimmt, die schneller verschleißt als andere.
Was zu tun ist?

Zur Beurteilung des Zellausgleichsgrades gibt es zwei Hauptkriterien:
1. Spannungsausgleich an den Zellen,
2. Ausgleich der Ladung in den Zellen.

Sie können Ihre Ziele bei der Umsetzung dieser Ausgleichsmethoden auch auf zwei Arten erreichen:
1. Passiv und
2. Aktiv.

Lassen Sie uns erklären, was gesagt wurde.
Mit den Ausgleichskriterien ist alles klar, entweder erreichen wir einfach die Gleichheit der Spannungen an den Zellen oder wir berechnen irgendwie die Ladung der Batterie und stellen sicher, dass diese Ladungen gleich sind (in diesem Fall können die Spannungen unterschiedlich sein).

Auch bei den Implementierungsmethoden gibt es nichts Kompliziertes. Bei der passiven Methode wandeln wir einfach die Energie in den am stärksten geladenen Batteriezellen in Wärme um, bis die Spannungen oder Ladungen in ihnen gleich sind.
Bei der aktiven Methode übertragen wir in jedem Fall die Ladung von einer Zelle auf eine andere, möglichst mit minimalen Verlusten. Moderne Schaltkreise realisieren solche Fähigkeiten problemlos.

Es ist klar, dass es einfacher ist, Energie abzuleiten als zu pumpen, und dass es einfacher ist, Spannungen zu vergleichen als Ladungen.

Außerdem können diese Methoden sowohl beim Laden als auch beim Entladen angewendet werden. Am häufigsten wird der Ausgleich natürlich beim Laden der Batterie durchgeführt, wenn viel Energie vorhanden ist und nicht viel eingespart werden kann und Sie daher ohne große Verluste die passive Ableitung von „überschüssigem“ Strom nutzen können.
Beim Entladen kommt immer nur die aktive Ladungsübertragung zum Einsatz, allerdings sind solche Systeme aufgrund der größeren Komplexität der Schaltung sehr selten.

Schauen wir uns die praktische Umsetzung des oben Gesagten an.
Beim Laden wird im einfachsten Fall ein sogenannter „Balancer“ am Ausgang des Ladegeräts platziert.
Um mich nicht zu komponieren, füge ich außerdem einfach einen Text aus einem Artikel von der Website http://www.os-propo.info/content/view/76/60/ ein. Die Rede ist vom Laden von Lithiumbatterien.

"Der einfachste Balancertyp ist der Spannungsbegrenzer. Es handelt sich um einen Komparator, der die Spannung an der LiPo-Bank mit einem Schwellenwert von 4,20 V vergleicht. Bei Erreichen dieses Wertes wird ein leistungsstarker Transistorschlüssel geöffnet, der parallel zur LiPo-Bank geschaltet ist und den größten Teil des Ladestroms (1A) durch sich selbst leitet oder mehr) und die Umwandlung von Energie in Wärme. Gleichzeitig gelangt ein äußerst kleiner Teil des Stroms in die Dose selbst, wodurch deren Aufladung praktisch gestoppt wird und die benachbarten Dose sich wieder aufladen kann. Tatsächlich erfolgt der Spannungsausgleich an den Batteriezellen mit einem solchen Balancer erst am Ende des Ladevorgangs, wenn die Zellen den Schwellenwert erreichen.

In einem solchen Schema ist die Aufgabe, ein Paar unterschiedlicher Akkus aufzuladen und auszugleichen, realistisch realisierbar. Doch solche Balancer sind in der Praxis nur Eigenbau. Alle proprietären Mikroprozessor-Balancer verwenden ein anderes Funktionsprinzip.

Anstatt die vollen Ladeströme am Ende abzuführen, überwacht der Mikroprozessor-Balancer ständig die Spannungen an den Bänken und gleicht sie während des Ladevorgangs schrittweise an. Zu einer Bank, die stärker geladen ist als andere, schaltet der Balancer einen Widerstand parallel (in der Größenordnung von 50–80 Ohm bei den meisten Balancern), der einen Teil des Ladestroms durch sich selbst leitet und den Ladevorgang dieser Bank nur geringfügig verlangsamt , ohne es vollständig zu stoppen. Im Gegensatz zu einem Transistor auf einem Strahler, der den Hauptladestrom aufnehmen kann, liefert dieser Widerstand nur einen kleinen Ausgleichsstrom – etwa 100 mA, und daher benötigt ein solcher Balancer keine massiven Strahler. Dieser Ausgleichsstrom ist in den technischen Eigenschaften der Balancer angegeben und überschreitet in der Regel 100-300 mA nicht.

Ein solcher Balancer erwärmt sich nicht wesentlich, da der Prozess während des gesamten Ladevorgangs abläuft und die Wärme bei niedrigen Strömen ohne Heizkörper abgeführt werden kann. Wenn der Ladestrom deutlich höher als der Ausgleichsstrom ist, hat der Balancer bei einer großen Spannungsspreizung an den Bänken offensichtlich keine Zeit, sie auszugleichen, bevor die am stärksten geladene Bank die Schwellenspannung erreicht."
Ende des Zitats.

Das Folgende kann als Beispiel für das Funktionsschema des einfachsten Balancers dienen (entnommen von der Website http://www.zajic.cz/).

Abb.1. Eine einfache Bilanz.

Tatsächlich handelt es sich hierbei um eine leistungsstarke Zenerdiode, übrigens sehr genau, belastet mit einer niederohmigen Last, deren Rolle hier die Dioden D2 ... D5 spielen. Chip D1 misst die Spannung am Plus- und Minuspol der Batterie, und wenn sie über den Schwellenwert steigt, öffnet er einen leistungsstarken Transistor T1, der den gesamten Strom aus dem Speicher durch sich selbst leitet.

Abb.2. Eine einfache Bilanz.

Der zweite Stromkreis funktioniert ähnlich (Abb. 2.), aber darin wird die gesamte Wärme im Transistor T1 abgegeben, der sich wie eine „Teekanne“ erwärmt – der Heizkörper ist im Bild unten zu sehen.

Abbildung 3 zeigt, dass der Balancer aus 3 Kanälen besteht, die jeweils nach dem Schema von Abbildung 2 hergestellt sind.

Natürlich beherrscht die Industrie solche Schaltungen, die in Form einer kompletten Mikroschaltung hergestellt werden, längst. Viele Unternehmen stellen sie her. Als Beispiel verwende ich die Materialien des Artikels über Ausgleichsmethoden, der auf der Radio Lotsman-Website http://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=59991 veröffentlicht wurde und die ich teilweise ändern oder entfernen werde den Artikel nicht aufzublähen.
Zitieren:
" Passive Ausgleichsmethode.
Die einfachste Lösung besteht darin, die Spannung der Batterien auszugleichen. Beispielsweise bietet der BQ77PL900-Chip Schutz für Akkupacks mit 5–10 in Reihe geschalteten Akkus. Der Mikroschaltkreis ist eine funktionell vollständige Einheit und kann zum Arbeiten mit einem Batteriefach verwendet werden, wie in Abbildung 4 dargestellt. Durch den Vergleich der Spannung der Zelle mit dem Schwellenwert schaltet der Mikroschaltkreis bei Bedarf den Ausgleichsmodus für jede der Zellen ein .

Abb.4. Chip BQ77PL900 und das zweite Analogon, bei dem das interne Gerät besser zu sehen ist (von hier aufgenommen). http://qrx.narod.ru/bp/bat_v.htm).

Auf Abb. In Abb. 5 zeigt das Funktionsprinzip. Wenn die Spannung einer Batterie einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, schalten sich Feldeffekttransistoren ein und ein Lastwiderstand wird parallel zur Batteriezelle geschaltet, über den der Strom die Zelle umgeht und sie nicht mehr lädt. Der Rest der Zellen wird weiterhin aufgeladen.
Sinkt die Spannung, schließt das Feldventil und der Ladevorgang kann fortgesetzt werden. Somit liegt am Ende des Ladevorgangs an allen Zellen die gleiche Spannung an.

Bei der Anwendung eines Ausgleichsalgorithmus, der nur die Spannungsabweichung als Kriterium verwendet, ist aufgrund der unterschiedlichen Innenwiderstände der Batterien ein unvollständiger Ausgleich möglich (siehe Abb. 6.). Tatsache ist, dass an diesem Widerstand ein Teil der Spannung abfällt, wenn Strom durch die Batterie fließt, was zu einem zusätzlichen Fehler in der Spannungsverteilung während des Ladevorgangs führt.
Der Batterieschutzchip kann nicht feststellen, ob das Ungleichgewicht durch eine unterschiedliche Kapazität der Batterien oder einen Unterschied in ihren Innenwiderständen verursacht wird. Daher gibt es bei dieser Art des passiven Balancings keine Garantie dafür, dass alle Akkus zu 100 % geladen sind.

Der BQ2084 verwendet eine verbesserte Version des Ausgleichs, die ebenfalls auf Spannungsschwankungen basiert. Um jedoch den Effekt der Innenwiderstandsverteilung zu minimieren, gleicht der BQ2084 näher am Ende des Ladevorgangs aus, wenn der Ladestrom niedrig ist.

Reis. 5. Passive Methode basierend auf Spannungsausgleich.

Reis. 6. Passive Spannungsausgleichsmethode.

Chips der BQ20Zxx-Familie verwenden die proprietäre Impedance-Track-Technologie zur Bestimmung des Ladezustands, basierend auf der Bestimmung des Ladezustands der Batterien (SZB) und der Batteriekapazität.

Bei dieser Technologie wird für jede Batterie die erforderliche Ladung Qneed berechnet, um sie vollständig aufzuladen. Anschließend wird die Differenz Q zwischen der Menge Qneed aller Batterien ermittelt. Dann schaltet die Mikroschaltung die Leistungsschalter ein, die alle Zellen auf das Niveau der geringsten Ladung entladen, bis die Ladungen ausgeglichen sind.

Da der Unterschied im Innenwiderstand der Batterien keinen Einfluss auf diese Methode hat, kann sie jederzeit angewendet werden, sowohl beim Laden als auch beim Entladen der Batterie. Allerdings ist diese Methode, wie oben erwähnt, beim Entladen dumm anzuwenden, weil. Energie ist nie genug.

Der Hauptvorteil dieser Technologie ist der genauere Batterieausgleich (siehe Abb. 7) im Vergleich zu anderen passiven Methoden.

Reis. 7. Passiver Ausgleich basierend auf SSB und Kapazität.

Aktives Balancieren

In puncto Energieeffizienz ist diese Methode dem passiven Auswuchten überlegen, denn. Um Energie von einer stärker geladenen Zelle auf eine weniger geladene zu übertragen, werden anstelle von Widerständen Induktivitäten und Kapazitäten verwendet, bei denen praktisch kein Energieverlust auftritt. Diese Methode wird in Fällen bevorzugt, in denen eine maximale Batterielebensdauer erforderlich ist.

Der BQ78PL114, der auf der proprietären PowerPump-Technologie von TI basiert, ist die neueste aktive Batterieausgleichskomponente von TI und nutzt einen induktiven Wandler zur Energieübertragung.

Die PowerPump verwendet n-Kanal-p-Kanal-FETs und eine Drossel, die zwischen einem Batteriepaar sitzt. Das Schema ist in Abb. 8 dargestellt. Die Feldarbeiter und der Induktor bilden einen Tief-/Aufwärtswandler.

Wenn der BQ78PL114 beispielsweise feststellt, dass die obere Zelle stärker geladen ist als die untere Zelle, wird am PS3-Pin ein Signal zum Öffnen des Transistors Q1 mit einer Frequenz von etwa 200 kHz und einem Arbeitszyklus von etwa 30 % erzeugt.

Wenn Q2 geschlossen ist, erhält man eine standardmäßige Buck-Schaltreglerschaltung, wobei die interne Diode von Q2 den Induktorstrom schließt, während Q1 ausgeschaltet ist.

Beim Pumpen von der unteren zur oberen Zelle, wenn nur die Q2-Taste geöffnet wird, erhalten wir ebenfalls eine typische Schaltung, jedoch bereits einen Aufwärtsschaltregler.

Natürlich sollten die Tasten Q1 und Q2 niemals gleichzeitig geöffnet werden.

Reis. 8. Auswuchttechnologie PowerPump.

In diesem Fall sind die Energieverluste gering und fast die gesamte Energie fließt von einem hochgeladenen zu einem niedriggeladenen Glas. Der BQ78PL114-Chip implementiert drei Ausgleichsalgorithmen:
- Spannung an den Batterieklemmen. Diese Methode ähnelt der oben beschriebenen passiven Ausgleichsmethode, es treten jedoch nahezu keine Verluste auf.
- Leerlaufspannung. Diese Methode gleicht den Unterschied in den Innenwiderständen der Batterien aus;
- nach Batterieladezustand (basierend auf der Vorhersage des Batteriezustands). Die Methode ähnelt der in der Mikroschaltungsfamilie BQ20Zxx verwendeten Methode mit passivem Ausgleich für SSB und Batteriekapazität. In diesem Fall wird die Ladung, die von einer Batterie auf eine andere übertragen werden muss, genau bestimmt. Der Ausgleich erfolgt am Ende des Ladevorgangs. Mit dieser Methode wird das beste Ergebnis erzielt (siehe Abb. 9.)

Reis. 9. Aktiver Ausgleichsalgorithmus zur Nivellierung des Ladezustands der Batterie.

Aufgrund der hohen Ausgleichsströme ist die PowerPump-Technologie wesentlich effizienter als herkömmliche passive Symmetrierung mit Energiedissipation. Beim Balancieren eines Laptop-Akkus betragen die Balancierströme 25…50 mA. Durch die Wahl der Wertigkeit der Komponenten kann eine 12-20-mal bessere Auswuchteffizienz erreicht werden als bei der passiven Methode mit internen Schlüsseln. Ein typischer Unwuchtwert (weniger als 5 %) kann in nur ein oder zwei Zyklen erreicht werden.

Darüber hinaus bietet die PowerPump-Technologie weitere Vorteile: Der Ausgleich kann in jedem Betriebsmodus erfolgen – beim Laden, Entladen und sogar dann, wenn die Batterie, die Energie liefert, eine niedrigere Spannung hat als die Batterie, die Energie empfängt." (Ende des Teilzitats.)

Fahren wir mit der Beschreibung aktiver Methoden zur Ladungsübertragung von einer Zelle auf eine andere mit dem folgenden Schema fort, das ich im Internet auf der Website „HamRadio“ http://qrx.narod.ru/bp/bat_v.htm gefunden habe.

Als Ladungsübertragungsschaltung wurde kein induktiver, sondern ein kapazitiver Speicher verwendet. Weithin bekannt sind beispielsweise die sogenannten Switched-Capacitor-Spannungswandler. Einer der Massenchips ist der ICL7660-Chip (MAX1044 oder das inländische Analogon KR1168EP1).

Grundsätzlich dient die Mikroschaltung dazu, eine negative Spannung zu erhalten, die ihrer Versorgungsspannung entspricht. Wenn sich jedoch aus irgendeinem Grund herausstellt, dass die negative Spannung an seinem Ausgang größer als die positive Versorgungsspannung ist, beginnt die Mikroschaltung, die Ladung „in die entgegengesetzte Richtung“ zu pumpen, indem sie sie vom Minus nimmt und an das Plus weitergibt. d.h. Sie versucht ständig, diese beiden Spannungen auszugleichen.

Diese Eigenschaft wird genutzt, um zwei Batteriezellen auszubalancieren. Das Schema eines solchen Balancers ist in Abb. 10 dargestellt.

Abb.10. Schema eines Balancers mit kapazitiver Ladungsübertragung.

Die Mikroschaltung mit hoher Frequenz verbindet den Kondensator C1 entweder mit der oberen Batterie G1 oder mit der unteren G2. Dementsprechend wird C1 von einem stärker geladenen aufgeladen und in einen stärker entladenen entladen, wobei jedes Mal ein Teil der Ladung übertragen wird.
Mit der Zeit wird sich die Spannung an den Batterien angleichen.

Die Energie im Stromkreis geht praktisch nicht verloren, der Wirkungsgrad des Stromkreises kann bis zu 95 ... 98 % erreichen, abhängig von der Spannung der Batterien und dem Ausgangsstrom, der von der Schaltfrequenz und der Kapazität C1 abhängt.

In diesem Fall beträgt der tatsächliche Verbrauch der Mikroschaltung nur einige zehn Mikroampere, d.h. liegt unter dem Selbstentladungsniveau vieler Batterien, weshalb der Mikroschaltkreis nicht einmal von der Batterie getrennt werden kann und ständig langsam die Arbeit des Spannungsausgleichs an den Zellen verrichtet.

In der Realität kann der Pumpstrom 30 ... 40 mA erreichen, allerdings nimmt der Wirkungsgrad ab. Normalerweise zehn mA. Außerdem kann die Versorgungsspannung zwischen 1,5 und 10 V liegen, was bedeutet, dass die Mikroschaltung sowohl normale Ni-Mh-Finger als auch Lithiumbatterien ausgleichen kann.

Praktischer Hinweis: in Abb.10. Dargestellt ist eine Schaltung, die Batterien mit einer Spannung von weniger als 3 V ausgleicht, sodass ihr sechster Zweig (LV) mit Ausgang 3 verbunden ist. Um Lithiumbatterien mit einer höheren Spannung auszugleichen, muss Pin 6 frei bleiben und darf nirgendwo angeschlossen werden.

Außerdem ist es mit dieser Methode möglich, nicht nur zwei, sondern auch mehr Batterien auszubalancieren. Auf Abb.11. gezeigt, wie es geht.

Abb.11. Kaskadierende Ladungsübertragungschips.

Und schließlich noch ein Schaltungsdesign, das eine kapazitive Ladungsübertragung von einer Batterie zur anderen implementiert.
Wenn es sich bei ICL7660 um einen Multiplexer handelte, der den Kondensator C1 nur mit zwei Quellen verbinden konnte, dann können Sie durch die Verwendung eines Multiplexers mit einer großen Anzahl von Schaltkanälen (3, 4, 8) die Spannungen bereits auf drei, vier oder acht Bänken ausgleichen eine Mikroschaltung. Darüber hinaus können Banken auf beliebige Weise geschaltet werden, sowohl in Reihe als auch parallel. Die Hauptsache ist, dass die Versorgungsspannung der Mikroschaltung höher ist als die maximale Spannung an den Bänken.

Das Schema des sogenannten „Reversiblen Spannungswandlers“, beschrieben in der Zeitschrift „Radio“ 1989, Nr. 8, ist in Abb. 12 dargestellt.

Abb.12. Reversibler Spannungswandler als Balancer am Multiplexer 561KP1.

An das Nivelliergerät können bis zu vier Elemente angeschlossen werden. Der Kondensator C2 ist wiederum mit verschiedenen Elementen verbunden, sorgt für die Energieübertragung dieser Elemente und gleicht die Spannung an ihnen aus.

Die Anzahl der Zellen in einer Batterie kann reduziert werden. In diesem Fall reicht es aus, anstelle der ausgeschlossenen Elemente einen Kondensator mit einer Kapazität von 10..20 μF anzuschließen.

Der Ausgleichsstrom einer solchen Quelle ist mit bis zu 2 mA sehr gering. Da es jedoch ständig arbeitet, ohne die Batterien zu trennen, erfüllt es seine Aufgabe – den Ladungsausgleich der Zellen.

Abschließend möchte ich anmerken, dass die moderne Elementbasis ein praktisch verlustfreies Ausbalancieren der Zellen einer Verbundbatterie ermöglicht und bereits so einfach ist, dass sie nicht mehr etwas „Cooles“ und Unzugängliches ist.

Und deshalb glaube ich, dass ein Funkamateur, der batteriebetriebene Geräte entwirft, darüber nachdenken sollte, auf aktive Methoden der Energieübertragung zwischen Bänken in einer Batterie umzusteigen, wenn auch nur „auf die altmodische Art“ und sich dabei auf die Gleichheit der Spannungen zwischen Batteriezellen zu konzentrieren , und keine Gebühren in ihnen.

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Normalerweise besteht in jedem System, das aus mehreren in Reihe geschalteten Batterien besteht, das Problem, dass die Ladung einzelner Batterien unausgeglichen ist. Der Ladungsausgleich ist eine Designtechnik, die die Batteriesicherheit, die Batterielebensdauer und die Lebensdauer verbessert. Die neuesten Batterieschutzchips und Ladeanzeigen von Texas Instruments – die BQ2084-, BQ20ZXX-, BQ77PL900- und BQ78PL114-Familien in der Produktlinie des Unternehmens – sind für die Implementierung von entscheidender Bedeutung diese Methode.

Was ist ein Batterieungleichgewicht?

Überhitzung oder Überladung beschleunigen den Batterieverschleiß und können einen Brand oder sogar eine Explosion verursachen. Software- und Hardware-Schutzmaßnahmen verringern das Risiko. Bei einer Bank mit vielen in Reihe geschalteten Batterien (normalerweise in Laptops und medizinischen Geräten verwendet) besteht die Möglichkeit, dass die Batterien aus dem Gleichgewicht geraten, was zu einer langsamen, aber stetigen Verschlechterung führt.
Keine zwei Batterien sind gleich, es gibt immer geringfügige Unterschiede im Batterieladezustand (SSC), der Selbstentladung, der Kapazität, dem Widerstand und den Temperatureigenschaften, selbst wenn es sich um dieselben Batterietypen, vom selben Hersteller und sogar vom selben Hersteller handelt gleiche Produktionscharge. Bei der Bildung eines Blocks aus mehreren Batterien wählt der Hersteller in der Regel SSB-ähnliche Batterien aus, indem er deren Spannungen vergleicht. Es bestehen jedoch weiterhin Unterschiede in den Parametern der einzelnen Batterien, die mit der Zeit zunehmen können. Die meisten Ladegeräte ermitteln die Vollladung anhand der Gesamtspannung der gesamten Kette in Reihe geschalteter Batterien. Daher kann die Ladespannung einzelner Akkus stark variieren, jedoch nicht die Spannungsschwelle überschreiten, bei der der Überladeschutz aktiviert wird. Bei einem schwachen Glied – einer Batterie mit geringer Kapazität oder hohem Innenwiderstand – kann die Spannung jedoch höher sein als bei anderen vollständig geladenen Batterien. Der Defekt eines solchen Akkus macht sich später durch einen langen Entladezyklus bemerkbar. Die hohe Spannung einer solchen Batterie nach Abschluss des Ladevorgangs weist auf eine beschleunigte Verschlechterung hin. Bei einer Entladung aus den gleichen Gründen (hoher Innenwiderstand und niedrige Kapazität) weist diese Batterie die niedrigste Spannung auf. Dies bedeutet, dass beim Laden eines schwachen Akkus der Überspannungsschutz möglicherweise funktioniert, während die restlichen Akkus im Gerät noch nicht vollständig aufgeladen sind. Dies führt zu einer Unterauslastung der Batterieressourcen.

AUSGLEICHSMETHODEN

Ein Batterieungleichgewicht hat erhebliche negative Auswirkungen auf die Batterielebensdauer und die Batterielebensdauer. Spannungsausgleich und SSB-Batterien lassen sich am besten durchführen, wenn sie vollständig geladen sind. Es gibt zwei Methoden zum Ausbalancieren von Batterien – aktiv und passiv. Letzteres wird manchmal als „Widerstandsausgleich“ bezeichnet. Die passive Methode ist ganz einfach: Batterien, die ausgeglichen werden müssen, werden über Bypass-Schaltkreise entladen, die Strom verbrauchen. Diese Bypass-Stränge können in den Akku integriert oder auf einem externen Chip platziert werden. Diese Methode wird vorzugsweise in kostengünstigen Anwendungen eingesetzt. Fast die gesamte überschüssige Energie von Batterien mit hoher Ladung wird in Form von Wärme abgegeben – das ist der Hauptnachteil der passiven Methode, denn. es verkürzt die Akkulaufzeit ohne Aufladen. Bei der aktiven Ausgleichsmethode werden Induktivitäten oder Kapazitäten mit geringem Energieverlust verwendet, um Energie von Batterien mit höherer Ladung auf weniger geladene Batterien zu übertragen. Daher ist die aktive Methode viel effektiver als die passive. Natürlich muss man die Effizienzsteigerung bezahlen – durch den Einsatz zusätzlicher relativ teurer Komponenten.

PASSIVE AUSGLEICHSMETHODE

Die einfachste Lösung besteht darin, die Spannung der Batterien auszugleichen. Beispielsweise wird der BQ77PL900-Chip, der Akkupacks mit 5–10 in Reihe geschalteten Akkus schützt, in Werkzeugen ohne leitfähiges Kabel, Rollern, unterbrechungsfreien Stromversorgungen und medizinischen Geräten eingesetzt. Die Mikroschaltung ist eine funktionell vollständige Einheit und kann zum Arbeiten mit einem Batteriefach verwendet werden, wie in Abbildung 1 dargestellt. Durch den Vergleich der Batteriespannung mit den programmierten Schwellenwerten schaltet die Mikroschaltung bei Bedarf den Ausgleichsmodus ein. Abbildung 2 zeigt das Funktionsprinzip. Wenn die Spannung einer Batterie einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, stoppt der Ladevorgang und Bypass-Ketten werden angeschlossen. Der Ladevorgang wird erst wieder aufgenommen, wenn die Batteriespannung unter den Schwellenwert fällt und der Ausgleichsvorgang stoppt.

Reis. 1.BQ77PL900-Chip wird offline verwendet
Betriebsmodus, um den Akku zu schonen

Bei der Anwendung eines Ausgleichsalgorithmus, der nur Spannungsabweichungen als Kriterium verwendet, ist aufgrund der unterschiedlichen Innenimpedanz der Batterien ein unvollständiger Ausgleich möglich (siehe Abb. 3). Tatsache ist, dass die interne Impedanz zur Spannungsverteilung während des Ladevorgangs beiträgt. Der Batterieschutzchip kann nicht feststellen, ob das Spannungsungleichgewicht durch einen Unterschied in der Batteriekapazität oder einen Unterschied in ihren Innenwiderständen verursacht wird. Daher gibt es bei dieser Art des passiven Balancings keine Garantie dafür, dass alle Akkus zu 100 % geladen sind. Der Ladeanzeige-IC BQ2084 verwendet eine verbesserte Version des Ausgleichs basierend auf Spannungsschwankungen. Um den Effekt der internen Widerstandsverteilung zu minimieren, führt der BQ2084 gegen Ende des Ladevorgangs einen Ausgleich durch, wenn der Ladestrom niedrig ist. Ein weiterer Vorteil des BQ2084 ist die Messung und Analyse der Spannung aller im Block enthaltenen Batterien. Allerdings ist diese Methode in jedem Fall nur im Lademodus anwendbar.

Reis. 2.Passive Methode basierend auf Spannungsausgleich

Reis. 3.Passive Spannungsausgleichsmethode
ineffiziente Nutzung der Batteriekapazität

Chips der BQ20ZXX-Familie verwenden die proprietäre Impedance-Track-Technologie, um den Ladezustand anhand der Bestimmung des SSB und der Batteriekapazität zu bestimmen. Bei dieser Technologie wird für jede Batterie die Ladung Q NEED berechnet, die erforderlich ist, um einen vollständig geladenen Zustand zu erreichen. Anschließend wird die Differenz ΔQ zwischen der Q NEED aller Batterien ermittelt. Dann schaltet die Mikroschaltung die Leistungsschalter ein, wodurch die Batterie auf den Zustand ΔQ = 0 ausgeglichen wird. Da der Unterschied in den Innenwiderständen der Batterien diese Methode nicht beeinflusst, kann sie jederzeit verwendet werden: Sowohl beim Laden als auch beim Entladen von Batterien. Durch den Einsatz der Impedance-Track-Technologie wird ein genauerer Batterieausgleich erreicht (siehe Abb. 4).

Reis. 4.

Aktiver Ausgleich

In puncto Energieeffizienz ist diese Methode dem passiven Auswuchten überlegen, denn. Um Energie von einer stärker geladenen Batterie auf eine weniger geladene zu übertragen, werden anstelle von Widerständen Induktivitäten und Kapazitäten verwendet, bei denen praktisch kein Energieverlust auftritt. Diese Methode wird in Fällen bevorzugt, in denen eine maximale Batterielebensdauer erforderlich ist.
Der BQ78PL114, der auf der proprietären PowerPump-Technologie von TI basiert, ist die neueste aktive Batterieausgleichskomponente von TI und nutzt einen induktiven Wandler zur Energieübertragung. Die PowerPump verwendet einen n-Kanal-p-Kanal-MOSFET und eine Drossel, die zwischen einem Batteriepaar sitzt. Die Schaltung ist in Abbildung 5 dargestellt. Der MOSFET und die Induktivität bilden den Zwischen-Abwärts-/Aufwärtswandler. Wenn der BQ78PL114 feststellt, dass die obere Batterie auf die untere Batterie übertragen werden muss, erzeugt der PS3-Pin ein Signal mit einer Frequenz von etwa 200 kHz und einem Arbeitszyklus von etwa 30 %. Wenn Q1 offen ist, wird Energie von der oberen Batterie im Induktor gespeichert. Wenn Schalter Q1 schließt, fließt die in der Induktivität gespeicherte Energie durch die Flyback-Diode von Schalter Q2 zur unteren Batterie.

Reis. 5.

Die Energieverluste sind dabei gering und treten hauptsächlich in der Diode und der Induktivität auf. Der BQ78PL114-Chip implementiert drei Ausgleichsalgorithmen:

• Spannung an den Batterieklemmen. Diese Methode ähnelt der oben beschriebenen passiven Ausgleichsmethode;
• Leerlaufspannung. Diese Methode gleicht den Unterschied in den Innenwiderständen der Batterien aus;
• durch SSB (basierend auf der Vorhersage des Batteriezustands). Die Methode ähnelt der in der Mikroschaltungsfamilie BQ20ZXX verwendeten Methode mit passivem Ausgleich für SSB und Batteriekapazität. In diesem Fall wird die Ladung, die von einer Batterie auf eine andere übertragen werden muss, genau bestimmt. Der Ausgleich erfolgt am Ende des Ladevorgangs. Mit dieser Methode wird das beste Ergebnis erzielt (siehe Abb. 6)

Reis. 6.

Aufgrund der hohen Ausgleichsströme ist die PowerPump-Technologie wesentlich effizienter als herkömmliche passive Symmetrierung mit internen Bypass-Schaltern. Beim Balancieren eines Laptop-Akkus betragen die Balancierströme 25…50 mA. Durch die Wahl der Wertigkeit der Komponenten kann eine 12-20-mal bessere Auswuchteffizienz erreicht werden als bei der passiven Methode mit internen Schlüsseln. Ein typischer Unwuchtwert (weniger als 5 %) kann in ein oder zwei Zyklen erreicht werden.
Darüber hinaus bietet die PowerPump-Technologie weitere offensichtliche Vorteile: Der Ausgleich kann in jedem Betriebsmodus erfolgen – beim Laden, Entladen und sogar dann, wenn die Batterie, die Energie liefert, eine niedrigere Spannung hat als die Batterie, die Energie empfängt. Im Vergleich zur passiven Methode wird deutlich weniger Energie verschwendet.

DISKUSSION DER EFFIZIENZ DER AKTIVEN UND PASSIVEN AUSGLEICHSMETHODE

Die PowerPump-Technologie balanciert schneller. Bei einem Ungleichgewicht von 2 % bei 2200-mAh-Akkus kann dies in einem oder zwei Zyklen erfolgen. Beim passiven Balancing begrenzen die im Akkupack eingebauten Leistungsschalter den maximalen Stromwert, sodass möglicherweise viele weitere Balancing-Zyklen erforderlich sind. Der Ausgleichsprozess kann sogar unterbrochen werden, wenn sich die Parameter der Batterien stark unterscheiden.
Sie können die Geschwindigkeit des passiven Balancings durch den Einsatz externer Komponenten erhöhen. Abbildung 7 zeigt ein typisches Beispiel einer solchen Lösung, die in Verbindung mit der BQ77PL900-, BQ2084- oder BQ20ZXX-Familie verwendet werden kann. Zuerst wird der interne Batterieschalter eingeschaltet, wodurch ein kleiner Vorstrom erzeugt wird, der durch die Widerstände R Ext1 und R Ext2 fließt, die zwischen den Batterieklemmen und der Mikroschaltung angeschlossen sind. Die „Gate-Source“-Spannung am Widerstand RExt2 schaltet den externen Schalter ein und der Ausgleichsstrom beginnt durch den offenen externen Schalter und den Widerstand R Bal zu fließen.

Reis. 7.Schematische Darstellung des passiven Balancings
Verwendung externer Komponenten

Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass eine benachbarte Batterie nicht gleichzeitig balanciert werden kann (siehe Abb. 8a). Dies liegt daran, dass bei geöffnetem internen Schalter der benachbarten Batterie kein Strom über den Widerstand R Ext2 fließen kann. Daher bleibt der Schlüssel Q1 auch dann privat, wenn der innere Schlüssel geöffnet ist. In der Praxis ist dieses Problem seitdem nicht von großer Bedeutung Bei dieser Ausgleichsmethode wird die an Q2 angeschlossene Batterie schnell ausgeglichen, und anschließend wird die an die Q2-Taste angeschlossene Batterie ausgeglichen.
Ein weiteres Problem ist die hohe Drain-Source-Spannung VDS, die auftreten kann, wenn jede zweite Batterie ausgeglichen ist. Abbildung 8b zeigt den Fall, wenn die oberen und unteren Batterien ausgeglichen sind. In diesem Fall kann die Spannung V DS des mittleren Schalters den maximal zulässigen Wert überschreiten. Die Lösung dieses Problems besteht darin, den Maximalwert des Widerstands R Ext zu begrenzen oder die Möglichkeit auszuschließen, jede zweite Batterie gleichzeitig auszubalancieren.

Die Schnellausgleichsmethode ist eine neue Möglichkeit, die Sicherheit des Batteriebetriebs zu verbessern. Beim passiven Balancing besteht das Ziel darin, die Kapazität der Batterien auszugleichen, was jedoch aufgrund der geringen Balancing-Ströme nur am Ende des Ladezyklus möglich ist. Mit anderen Worten: Das Überladen eines defekten Akkus kann zwar verhindert werden, erhöht aber nicht die Laufzeit mit einer einzigen Ladung, denn In Bypass-Widerstandsschaltungen geht zu viel Energie verloren.
Durch den Einsatz der PowerPump-Aktivausgleichstechnologie werden gleichzeitig zwei Ziele erreicht: der Kapazitätsausgleich am Ende des Ladezyklus und die minimale Spannungsdifferenz am Ende des Entladezyklus. Energie wird gespeichert und an eine schwache Batterie abgegeben, anstatt in Bypass-Schaltkreisen als Wärme abgegeben zu werden.

ABSCHLUSS

Der richtige Batteriespannungsausgleich ist eine der Möglichkeiten, die Sicherheit des Batteriebetriebs zu erhöhen und ihre Lebensdauer zu verlängern. Neue Ausgleichstechnologien überwachen den Zustand jeder Batterie, um die Batterielebensdauer zu verlängern und die Betriebssicherheit zu erhöhen. Die schnelle aktive Balancing-Technologie PowerPump verlängert die Batterielebensdauer und gleicht die Batterien am Ende eines Entladezyklus maximal und mit hoher Effizienz aus.

Manchmal besteht die Notwendigkeit, einen Li-Ion-Akku aufzuladen, der aus mehreren in Reihe geschalteten Zellen besteht. Im Gegensatz zu Ni-Cd-Akkus benötigen Li-Ion-Akkus ein zusätzliches Kontrollsystem, das die Gleichmäßigkeit ihrer Ladung überwacht. Das Laden ohne ein solches System wird früher oder später die Batteriezellen beschädigen und die gesamte Batterie wird ineffizient und sogar gefährlich sein.

Balancing ist ein Lademodus, der die Spannung jeder einzelnen Zelle in der Batterie regelt und nicht zulässt, dass die Spannung den eingestellten Wert überschreitet. Wird eine der Zellen vor den anderen geladen, übernimmt der Balancer die überschüssige Energie und wandelt sie in Wärme um, sodass die Ladespannung einer bestimmten Zelle nicht überschritten wird.

Bei Ni-Cd-Batterien ist ein solches System nicht erforderlich, da jede Batteriezelle keine Energie mehr erhält, wenn ihre Spannung erreicht ist. Ein Zeichen für eine Ni-Cd-Ladung ist ein Spannungsanstieg auf einen bestimmten Wert, gefolgt von einem Abfall um mehrere zehn mV und einem Temperaturanstieg, da überschüssige Energie in Wärme umgewandelt wird.

Vor dem Laden muss Ni-Cd vollständig entladen werden, da sonst ein Memory-Effekt auftritt, der zu einem spürbaren Kapazitätsabfall führt und erst nach mehreren vollständigen Lade-/Entladezyklen wiederhergestellt werden kann.

Bei Li-Ion-Akkus ist das Gegenteil der Fall. Das Entladen auf zu niedrige Spannungen führt zu einer Verschlechterung und dauerhaften Schäden, da der Innenwiderstand zunimmt und die Kapazität abnimmt. Außerdem erschöpft sich der Akku beim Vollzyklusladen schneller als beim Erhaltungslademodus. Der Li-Ion-Akku zeigt keine Ladesymptome wie der Ni-Cd-Akku, sodass das Ladegerät nicht erkennen kann, wann er vollständig aufgeladen ist.

Li-Ion wird üblicherweise nach der CC/CV-Methode geladen, d.h. in der ersten Ladestufe wird ein konstanter Strom eingestellt, beispielsweise 0,5 C (halbe Kapazität: also bei einem 2000 mAh Akku die Ladung Der Strom beträgt 1000 mA). Wenn außerdem die vom Hersteller angegebene Endspannung erreicht ist (z. B. 4,2 V), wird der Ladevorgang mit einer stabilen Spannung fortgesetzt. Und wenn der Ladestrom auf 10..30mA sinkt, gilt der Akku als geladen.

Wenn wir eine Batteriebatterie (mehrere in Reihe geschaltete Batterien) haben, laden wir sie in der Regel nur über die Klemmen an beiden Enden des Gesamtpakets auf. Gleichzeitig haben wir keine Möglichkeit, die Höhe der Gebühren für einzelne Links zu kontrollieren.

Es ist möglich, dass eine der Zellen einen höheren Innenwiderstand oder eine etwas geringere Kapazität (aufgrund von Batterieverschleiß) aufweist und schneller als die anderen eine Ladespannung von 4,2 V erreicht, während der Rest nur 4,1 V hat B, und der gesamte Akku zeigt nicht die volle Ladung an.

Wenn die Batteriespannung die Ladespannung erreicht, kann es sein, dass die schwache Zelle auf bis zu 4,3 V oder sogar mehr aufgeladen wird. Mit jedem solchen Zyklus verschleißt ein solches Element immer mehr, wodurch sich seine Parameter verschlechtern, bis es zum Ausfall der gesamten Batterie kommt. Darüber hinaus sind die chemischen Prozesse im Li-Ion instabil und bei Überschreitung der Ladespannung steigt die Batterietemperatur deutlich an, was zu einer Selbstentzündung führen kann.

Einfacher Balancer für Li-Ionen-Akkus

Was ist dann zu tun? Theoretisch ist es am einfachsten, eine Zenerdiode zu verwenden, die parallel zu jeder Batteriezelle geschaltet ist. Wenn die Durchbruchspannung der Zenerdiode erreicht ist, beginnt sie, Strom zu leiten, sodass die Spannung nicht ansteigen kann. Leider ist eine 4,2V-Zenerdiode nicht so leicht zu finden und 4,3V wäre schon zu viel.

Der Ausweg aus dieser Situation könnte darin bestehen, das beliebte . Allerdings sollte in diesem Fall der Laststrom nicht mehr als 100 mA betragen, was für den Ladevorgang sehr gering ist. Daher muss der Strom mit einem Transistor verstärkt werden. Eine solche Schaltung, die parallel zu jeder Zelle geschaltet ist, schützt sie vor Überladung.

Dies ist ein leicht modifizierter typischer TL431-Schaltplan, er ist im Datenblatt unter der Bezeichnung „Hi-Current-Shunt-Regler“ zu finden.

Warum brauchen wir Balancer für 12-Volt-Batterien? Wenn Sie ein 12-Volt-System haben, haben alle Batterien, egal wie viele davon parallel geschaltet sind, immer die gleiche Spannung. Wenn wir aber auf 24 oder 48 Volt umstellen, dann gibt es ein Problem mit unterschiedlichen Spannungen bei in Reihe geschalteten Batterien. Aus diesem Grund geraten einige Akkus beim Laden in eine Überladung und beginnen zu „kochen“, während andere unterladen werden, wodurch die gesamte Akkukette schnell an Kapazität verliert und im Allgemeinen unbrauchbar wird.

Und selbst völlig identische Batterien schwanken irgendwann in der Spannung, so dass Sie selbst gekaufte Batterien aus derselben Charge nicht vor dem Problem bewahren können. Um dieses Problem zu lösen, werden seit langem verschiedene Balancergeräte eingesetzt, dabei handelt es sich entweder um separate Balancer für jede Batterie oder um Blöcke mit 24 und 48 Volt. Balancer können die Lebensdauer der Batterie deutlich verlängern.

Ich selbst werde in naher Zukunft auf 24 Volt umsteigen, da die Ströme im System bereits groß geworden sind und ich auch Balancer benötigen werde. Bei der Suche habe ich mehrere Optionen gefunden, die sich in Leistungsfähigkeit, Preis und Funktionsprinzip unterscheiden, und im Folgenden werde ich diese Auswuchtgeräte besprechen.

VICTRON BATTERIE-BALANCER

Dieser Balancer ist nicht für verschiedene Arten von Blei-Säure-Batterien einstellbar. Es gibt eine Betriebsanzeige und ein Alarmrelais, das schließt, wenn die Spannungsdifferenz an der Batterie 0,2 Volt überschreitet. Der Preis für diesen Balancer war einfach umwerfend, zum Zeitpunkt des Schreibens dieses Artikels war der Preis auf der Website 6220 Rubel. Für 48 Volt benötigen Sie drei davon und müssen im Allgemeinen 18.660 Rubel plus Versand bezahlen.

Schema zum Anschluss dieser Balancer an die Batterie. LED-Anzeigen und Alarmrelais:

Grün: Leuchtet, wenn die Batteriespannung über 27,3 V liegt
Orange: Leuchtet, wenn die Abweichung größer als 0,1 V ist
Rot: Alarm (Abweichung mehr als 0,2 V)
Alarmrelais: Der normalerweise offene Kontakt schließt, wenn die rote LED aufleuchtet. Der Kontakt bleibt geschlossen, bis die Abweichung auf 0,14 V abnimmt oder bis die Batteriespannung auf 26,6 V abfällt. Das Alarmrelais wird über einen an zwei Klemmen angeschlossenen Taster zurückgesetzt.

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Von den Minuspunkten ist der Preis zu hoch, der Ausgleichsstrom beträgt nur 0,7 A und es gibt keine Möglichkeit zur Anpassung an Ihren Batterietyp. Es gibt bessere Analoga zu einem erschwinglichen Preis.

Ladeausgleichsgerät ELNI 2/12 für 2 Akkus 12V

Dieser Balancer überwacht ständig die Spannung der in Reihe geschalteten Batterien und gleicht die Spannung durch Energieübertragung zwischen den Batterien aus. Und das nicht nur während des Ladevorgangs, wenn die Akkus fast aufgeladen sind, sondern ständig, wenn ein Ungleichgewicht vorliegt. Und der Ausgleichsstrom kann hier 5 A erreichen, was bedeutet, dass der Balancer auch ein großes Kapazitätsungleichgewicht bewältigen kann.

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Dazu habe ich auf unseren Seiten nichts Originales gefunden, das es bei Aliexpress nicht geben würde. Natürlich gibt es viele Balancer, aber sie werden alle in China gekauft und hier zu Wucherpreisen verkauft. Warum also zu viel bezahlen, wenn Sie auf AliExpress kaufen können, was unsere Wiederverkäufer anbieten?

Aktiver Balancer für 12V-Batterie

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Der Hersteller dieser Balancer produziert verschiedene Arten von Balancern. Im Angebot sind 2-Volt-Balancer für einzelne Blei-Säure-Dosen. Außerdem Balancer für Lithium-Ionen-Akkus mit 3,6 und 4,2 Volt. Und Balancer für 6- und 12-Volt-Batterien. Alle Balancer können hier eingesehen werden - Katalog der Balancer 2/3,6/3,8/4,2/6/12 Volt

Batteriebalancer für 24 Volt (12*2)

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Der Preis ist sehr attraktiv und der Ausgleichsstrom beträgt sehr gute 5 A, so dass er auch mit großen Kapazitäts- und Spannungsunterschieden zwischen den Batterien im System zurechtkommt.

Balancer für (12×4) 48 Volt Batterie

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Das ist bisher alles, was ich finden konnte, wenn auch natürlich nicht alles, aber das ist die Hauptsache. Es gibt Steuerungen für Solarmodule mit eingebauten Balancern, diese sind jedoch bisher sehr teuer. Es gibt zwar Ladegeräte mit Balancer, diese sind hier aber fehl am Platz. Es gibt alle möglichen elektronischen Schaltkreise, die als Balancer funktionieren können. Es gibt Möglichkeiten, Balancer selbst herzustellen.

Die Wissenschaft steht nicht still, wodurch Lithium-Polymer-Batterien fest in unserem täglichen Leben Einzug gehalten haben. Einige 18650-Elemente sind etwas wert – nur der Faule weiß nichts davon. Darüber hinaus gab es im Hobby der ferngesteuerten Modelle einen qualitativen Sprung auf ein neues Niveau! Kompaktheit, hohe Stromeffizienz und geringes Gewicht bieten ein weites Feld für die Verbesserung bestehender batteriebasierter Energiesysteme.

Die Wissenschaft ist sogar noch weiter gegangen, aber vorerst konzentrieren wir uns auf die Li-Ion-Variante (Lithium-Ion).
Daher wurde im Laden ein Ladegerät und Balancer der Marke Turnigy zum Laden von 2S- und 3S-Baugruppen aus Lithium-Polymer-Batterien (eine Art Lithium-Ionen-Batterie, im Folgenden als LiPo bezeichnet) gekauft.






Meine Cessna 150 RC Foam (ein Modell aus Schaumstoff-Deckenplatten) ist mit einem 2S-Akku ausgestattet – die Zahl vor dem S gibt die Anzahl der in Reihe geschalteten LiPo-Zellen an. Das Aufladen war einfacher als zuvor, aber im Feld ist es einfacher und kostengünstiger, ein Ladegerät mitzuführen.

Warum so viele Einfrierungen?
Beim Laden von Lithium-Polymer-Akkus sind mehrere Regeln zu beachten: Die Stromstärke muss auf dem Niveau von 0,5C ... 1C gehalten werden und die Akkuspannung sollte 4,1 ... 4,2 V nicht überschreiten.
Wenn in der Baugruppe mehrere in Reihe geschaltete Elemente vorhanden sind, führen kleine Abweichungen in einem von ihnen mit der Zeit zu einer vorzeitigen Verschlechterung der Batterien, wenn der Stromkreis nicht ausgeglichen ist. Bei NiCd- oder NiMh-Akkus ist dieser Effekt nicht zu beobachten.
In einer Baugruppe haben in der Regel alle Elemente eine ähnliche, aber nicht die gleiche Kapazität. Werden zwei Zellen mit unterschiedlicher Kapazität in Reihe geschaltet, dann wird die Zelle mit der kleineren Kapazität schneller geladen als die mit der größeren. Da der Ladevorgang solange fortgesetzt wird, bis die Zelle mit der höchsten Kapazität geladen ist, wird der Akku mit der niedrigsten Kapazität überladen. Beim Entladen hingegen werden Zellen mit geringerer Kapazität schneller entladen. Dies führt dazu, dass nach vielen Lade-Entlade-Zyklen der Kapazitätsunterschied zunimmt und durch häufiges Aufladen Elemente mit der kleinsten Kapazität schnell unbrauchbar werden.
Dieses Problem kann leicht behoben werden, indem das Potenzial der Elemente überwacht und sichergestellt wird, dass alle Elemente im Block genau die gleiche Spannung haben.
Daher ist es äußerst wünschenswert, nicht nur ein Ladegerät zu verwenden, sondern auch eine Ausgleichsfunktion.

Ausrüstung: Ladegerät + Netzkabel mit Krokodilklemmen zum Anschluss an ein 12-15-Volt-Netzteil oder eine 12-Volt-Batterie.
Beim Laden verbraucht das Ladegerät nicht mehr als 900 mA.
Zwei Anzeigen grün und rot – grüne Leistungssteuerung, rot leuchtet, wenn der Ladeausgleichsprozess läuft. Am Ende des Vorgangs oder beim Entfernen des Balancing-Steckers erlischt die rote LED.
Die Ladung erfolgt bis zu einer Spannung von 4,2 V pro Zelle. Spannungsmessungen wurden am Arbeitsplatz mit einem beispielhaften Voltmeter durchgeführt. Die Spannungen am Ende des Ladevorgangs betrugen am 1. und 2. Element 4,20 Volt, am 3. Element eine kleine Überladung von 4,24 Volt.

Zerstückelung:


Die Schaltung ist teilweise klassisch: ein Aufwärtswandler, dann 3 Komparatoren, die ein Signal an den Controller geben (abgenutzte Markierungen im Stil der Chinesen), aber der Leistungsteil der Schaltung sorgte für Verwirrung. Der Grund, warum ich in die Innereien geklettert bin, war meine Unaufmerksamkeit. Ich habe versehentlich die Ausgleichsdrähte am 3S-Akku (mit einem Schraubendreher) abgeschnitten und beim Löten die Ausgänge der Elemente 1 und 3 verwechselt, wodurch beim Anschluss an das Ladegerät (Ladegerät) Rauch aus diesem austrat . Eine Sichtprüfung ergab einen fehlerhaften N010X-Transistor, dessen Beschreibung ich nicht fand, aber ich fand die Erwähnung eines Analogons – es stellte sich heraus, dass es sich um einen P-Kanal-Feldeffekttransistor handelte




Der Rest der Artikel wurde auf Richtigkeit überprüft. Zu Hause gab es keine Vorräte an P-Kanal-Außendienstmitarbeitern, die Preise im örtlichen Laden waren verrückt. Hier erwies sich das alte Zuksel-DFÜ-Modem als nützlich, in dem sich das Teil befand, das ich brauchte (mit besseren Eigenschaften). Da die Vision und die Abmessungen des Teils es nicht ermöglichten, alles an Ort und Stelle zu installieren, musste ich das Teil umdrehen und an einer leeren Stelle auf der Rückseite installieren.
Was mir am Leistungsteil nicht gefallen hat, ist, dass das Ladegerät im 2S-Modus wie die meisten ähnlichen Modelle funktioniert, aber mit dem 3. Element ist es nicht so einfach. Das Teil ist aus einem bestimmten Grund durchgebrannt, es hatte die Funktion, den Akku als Ganzes mit Spannung zu versorgen. Funktionell werden alle drei Elemente gleichzeitig geladen. Während die Elemente 1 und 2 geladen werden, öffnen sich die Transistoren und schließen die Elemente über Widerstände kurz, sodass der Strom die geladenen Elemente umgehen kann. Der Feldeffekttransistor unterbricht die Spannung insgesamt und steuert auch die Ladung des 3. Elements. Und wenn das 3. Element vor dem 1. und 2. geladen wird, fließt der Strom durch die Diode, um die verbleibenden Elemente aufzuladen. Im Allgemeinen ist das Schema matschig, ich komme zu dem Schluss, dass es sich um eine elementare Einsparung von Details handelt.

Der Schuldige der Abenteuer, die mir auf den Kopf fielen:


Ein Bosch-Schraubendreher, der von einem Laptop auf Lithiumbatterien umgerüstet wurde, um diejenigen zu ersetzen, die an der NiCd-Kristallisierung starben. Im Moment ist das Ladegerät für einen umgebauten Schraubendreher in die Kategorie eines normalen Schraubendrehers eingezogen. Ein vollständiger Ladezyklus (4 Ah) dauert etwa 6 Stunden, aber ich habe den Akku noch nie vollständig entladen, sodass kein langer Ladevorgang erforderlich ist.

Abschluss
Budget-Ladegerät. In einem bestimmten Fall war es praktisch. Der Schraubenzieher ist zufrieden.
Der Ladestrom von 800mA begrenzt die Mindestkapazität der geladenen Zellen. Schauen Sie sich sorgfältig die Beschreibung Ihres Akkus an, in der der maximale Ladestrom angegeben ist. Ein Verstoß gegen die Betriebsregeln kann zu Schäden und Bränden der Batterien führen.