Балансир для акб своими руками

Балансир для аккумуляторов 12 вольт

В этой статье я расскажу как можно очень легко и просто изготовить балансиры для балансировки последовательно соединённых аккумуляторов в сборках на 24/36/48 вольт, ну и любых других где есть АКБ на 12 вольт. В статье полное описание принципа работы, в так-же моё видео по изготовлению балансира.

Сама балансировка необходима в таких сборках, так-как часто со временем наступает дисбаланс и одни АКБ в сборке перезаряжаются, а другие недозаряжаются, в итоге вся цепочка АКБ быстро портится. Вообще в идеале нужно балансировать все ячейки сборки, то-есть «банки 2 вольта», которых в каждом АКБ по 6 штук, но корпуса АКБ герметичные и это сделать очень проблематично, хотя часто бывает так что умирает одна или две «банки» в АКБ и в итоге умирает. Но балансировать внутренние «банки» АКБ не принято и считается что они абсолютно одинаковые, и не должны расбалансироваться, но на практике это далеко не так. Но мы всё равно не сможем балансировать внутренние ячейки.

А вот сами аккумуляторы между сабой балансировать вполне можем, и сейчас можно купить заводские балансиры, правда стоят они неприлично дорого, но их покупают чтобы предотвратить быструю деградацию АКБ от дисбаланса. Дисбаланс между АКБ бывает как небольшой и может лечится с помощью параллельного заряда всех АКБ, это можно делать периодически, но кому охота всё переподключать чтобы зарядить АКБ в параллели. Но сильный дисбаланс наступает когда в сборках используются старые АКБ с новыми, АКБ разной ёмкости. В итоге АКБ с меньшей емкостью перезаряжаются до 15-16 вольт и «кипят», а те что с большей емкостью наоборот недозаряжаются, и первые умирают от перезаряда, а вторые от недозаряда.

Балансиры как я уже упомянул можно купить готовые, а можно сделать самостоятельно, благо схем различных в интернете полно. Но думаю не все хотят платить по 3-4 т.рублей за простой готовый балансир, а сделать такой сами не могут так-как не умеют делать платы, подбирать компоненты и спаять всё это дело в рабочее устройство и настроить. Я предлагаю простой балансир, с которым справится почти любой кто хоть раз держал в руках паяльник. Ниже принципиальная схема, и далее описание.

За основу схемы взят автомобильный реле-регулятор напряжения, стоит он не дорого и есть в любом магазине авто-запчастей. Нужен РР с управлением по минусу, то-есть он должен отключать минус с контакта «Ш», это реле-регуляторы «Газ» «Волга». В автомобиле РР при достижении 14 вольт отключает питание щётки обмотки возбуждения генератора и он перестаёт вырабатывать энергию, и напряжение падает. А как только напряжение упадёт ниже 14 вольт то РР снова подаёт «минус» на щётку и генератор снова даёт энергию. Таким образом в бортовой сети держится напряжение 14 вольт, а РР очень быстро переключается и импульсно подаёт питание к «якорю» генератора.

Но нам надо что-бы было наоборот, чтобы пока напряжение ниже 14 вольт РР ничего не подавало, а как только наступит 14 вольт то сразу включение нагрузки чтобы АКБ не перезаряжался пока другие ещё не зарядились. Это можно сделать добавив полевой N-канальный транзистор.

Транзистор работает так, «минусом» закрывается, а «плюсом» открывается. А у нас как-раз когда напряжение ниже 14 вольт то РР подаёт минус с контакта «Ш», и транзистор будет закрыт, а как только напряжение поднимется выше 14 вольт то «минус» пропадёт и транзистор откроется, и через него потечёт ток на лампочку, которая в качестве нагрузки. А «плюс» к затвору транзистора подаётся через резистор, по этому когда пропадает «минус» транзистор мгновенно открывается «плюсом» через резистор, и так работает очень быстро включаясь и отключаясь сжигая лишнюю энергию с АКБ.

Для изготовления балансира понадобятся:
1. Реле-регулятор с управлением по «минусу» (Газ, Волга) стоит от 50 руб
2.Полевой транзистор любой на ток 10-20А ( с запасом по мощности) примерно 10руб
3. Резистор 220-570кОм со светодиодном 3мм, можно выпаять из электроники

Так-же я снял видео с изготовлением балансира что-бы показать как работает. Я делал всё только что-бы показать, по-этому об эстетике устройства не думал. А вы можете установить балансиры в какой-то корпус, или аккуратно разместить транзистор на корпусе. Вместо лампочки можно использовать резистор. Схему можно регулировать, добавляя диод шоттки по питанию РР вы можете на 0,3 вольта увеличить порог срабатывания. С одним диодом порог срабатывания будет при 14,5 вольт, с двумя при 14,9 вольт, и так-далее. Так-же можно в разрыв делителя напряжения на плате РР впаять переменный резистор и выставлять свои пороги срабатывания. Но на практике настройка не нужна и 14,2 вольта вполне достаточно.

Эта-же схема использовалась мной для создания балластного регулятора для ветряка, чтобы лишнюю энергию сжигать и аккумуляторы не перезаряжались, об этом смотрите в разделе на сайте. Если есть вопросы то оставляйте комментарии под статьёй.

Источник

Как на транзисторах сделать блок балансировки на любое количество литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы крайне чувствительны к перезарядке. И стоит только немного перезарядить батарею, как она тут же выходит из строя. Чтобы аккумуляторы равномерно заряжались в последовательной цепи, применяют схемы балансовой защиты, исключающие перезарядку.

Собрать такой контроллер самому на транзисторах довольно не сложно.

Понадобится

Схема и работа контроллера BMS на примере одной ячейки

Схема подключается паралельно аккумулятору и контролирует напряжение на нем. При достижения, во время зарядки, напряжения выше 4,2 В блокирует дальнейшее повышение.

В основе стоит микросхема регулируемого стабилизатора TL431. Которая управляет ключом на транзисторе. Транзистор через цепочку диодов блокирует превышение напряжения путем открывания и пропускания лишнего тока через себя. Светодиод служит для индикации и при загорании свидетельствует о полной зарядке батареи.

Если использовать данную схему для каждого элемента, то заряжать их можно последовательно в неограниченном количестве, без перезарядки

Схема на 3 элемента

Пример использования батареи из трех АКБ. Паралельно каждому аккумулятору подключен свой контроллер. В результате чего при отклонении параметров и неравномерной зарядке в последовательном соединении, контроллеры не дадут ни одному элементы выйти из строя.

Изготовление BMS платы

Если планируется использовать 3 батареи в одной цепи, то все контроллеры для каждого АКБ можно собрать на одной плате.

Изготавливаем плату и готовим все элементы.

Устанавливаем все детали и припаиваем. Вывода откусываем.

Настройка BMS платы

Перед подключением аккумуляторов в схему каждый контроллер необходимо отрегулировать.

Устанавливаем на блоке питания напряжение 4,2 В и подключаемся к первому контроллеру.

Вращением переменного резистора добиваемся начального свечения светодиодов.

Далее подобным образом настраиваем два последующих контроллера.

Припаиваем провода к плате и подключаем к каждому АКБ.

Схема зарядки

Данные контроллеры отслеживают превышение напряжения, но для регулировки тока зарядки нужно собрать еще небольшую схему из двух стабилизаторов, контролирующих ток и напряжение.

Заряжать линейку из трех АКБ будем от блока питания ноутбука 19 В. Первый стабилизатор на LM317 ограничивает напряжение до 14 В, второй ограничивает ток до 600 мА.

В принципе под все задачи можно было бы использовать одну микросхему LM317, но в данном примере мощности бы ее не хватило, поэтому разбивка была на две микросхемы.

Подключаем схему и производим зарядку АКБ.

Свечение всех светодиодов указывает на завершение зарядки и полном заряде всех элементов.

Вот такая несложная схема поможет быстро и сразу зарядить множество литий-ионных аккумуляторов.

Смотрите видео

Источник

Балансир для Li-Ion аккумуляторов — что это такое

Общее свойство литиевых аккумуляторов – они не терпят перезаряда и глубокую посадку напряжения. Литий-ионных АКБ более 10 разновидностей, и в них используются разные активные составляющие. У каждой свой рабочий диапазон по напряжению, и эти границы должны соблюдаться. Плата балансировки литиевых аккумуляторов – это электрическая схема в цепи, поддерживающая нужные параметры, и отключающая батарею, если та неисправна. Зарядка, контроль уровня разряда и защита АКБ реализована посредством отдельных плат, но бывают и совмещенные схемы.

Балансир для Li-Ion аккумуляторов служит для поддержки нужных параметров.

Что такое плата балансировки, ее функции

Балансир для аккумуляторов 18650 (BMS – Battery Monitoring System) – система, отслеживающая состояние батареи.

Любой качественный литий ионный источник питания имеет в своей конструкции такой балансир. Сразу стоит обозначить, что большинство неприятностей, связанных с повреждениями батареи, вызваны неправильной эксплуатацией. Вот минимальные требования, необходимые литию: не заряжать и не разряжать выше-ниже определенных значений, не использовать токи, выходящие за пределы рекомендуемых производителем. Плата BMS и нужна, чтобы контролировать все эти моменты.

• защита от превышения отдаваемого тока. Подбирая плату, смотрят, какой максимальный ток выдерживает АКБ. Если ток срабатывания защитной платы превышает значение – смысла в покупке нет. Если в аккумуляторе «банки» включаются параллельно, ток срабатывания нужен не более чем в два раза больше предельного тока для одной «банки». Когда отдаваемый ток выйдет за пределы нормы, батарея отключится от нагрузки;
• защита от перезаряда. Балансир измеряет напряжение в каждой «банке». Включается балансировка – секции заряжаются до предела – батарея отключается от зарядки;
• защита от переразряда. Даже если одна «банка» разрядится до минимальных значений, АКБ отключится от нагрузки;
• защита от перегрева. Плата подразумевает наличие термодатчика, измеряющего нагрев аккумулятора. Чтобы датчик работал, требуется тепловой контакт между ним и хотя бы одной «банкой». Если BMS обнаруживает перегрев, то отключит АКБ от нагрузки или зарядного устройства;
• балансировка. Если последовательно соединить аккумуляторные батареи, то заряжаться и разряжаться в одно время они будут только при одном условии – у каждой будет одинаковая емкость и внутреннее сопротивление. Но встречается это редко, а даже небольшие отклонения в параметрах со временем приведут к тому, что в каждой «банке» будет разное напряжение. Балансировка и нужна, чтобы выровнять напряжение.

Выделяют пассивную и активную балансировку. Схема проще у первой – устройство включается в работу только под конец зарядки. Те «банки», у которых напряжение достигнуто максимума, отдают часть тока в виде тепла на резисторы. Оставшиеся секции в это время продолжают получать заряд. И так до тех пор, пока каждая «банка» не наберет 100%. По окончании заряда АКБ будет отключена.

Подключение платы балансировки.

Активная балансировка сложнее, да и устройство дороже. Но ее особенность – она начинает работать не под конец зарядки, а сразу. Если у секции много напряжения, она делится им с «банками», где его недостает. До конца АКБ в этом случае заряжать не обязательно.

В каких случаях применяют балансировку

Балансиры, применяемые для зарядки Li-Ion АКБ, обеспечивают безопасность процесса. Благодаря этому устройству достигается одинаковое значение напряжения в «банках» батареи, а это один из ключевых факторов для ее стабильной работы.

Схемы балансира литиевого аккумулятора

Каждая батарея, будь то самодельная или фабричного производства, должна иметь защиту. Литиевые аккумуляторы заряжают с применением специальных балансировочных плат. Одни делают их своими руками, другие заказывают с китайских площадок, например, AliExpress, TaoBao.

• LM317. Простое устройство, стабилизирующее ток. В ходе настройки подает на батарею напряжение 4.2 В. Предусмотрены регулировочные сопротивления и светодиодный индикатор – во время зарядки горит красным. Устройство подключается посредством внешнего блока питания. Запитка от USB не предусмотрена – в этом недостаток; Схема TP4056.
• TP4056. Китайское устройство, оснащенное защитой от переполюсовки. Им можно регулировать параметры зарядки, а сама схема предполагает подключение по USB. Контроль зарядки – автоматический. Сила зарядного тока плавно снизится, когда будет достигнута нужная емкость. В устройстве есть штекер, куда устанавливается дополнительный температурный сенсор;
• NCP1835. Компактная и универсальная схема, используемая в паре с АКБ, имеющими различные эксплуатационные параметры. Этим балансиром можно заряжать сильно разряженные батареи – подается ток малой силы. Также в модуле регулируется время зарядки. Если АКБ незаряжаемая – плата подаст соответствующий сигнал;
• S8254AA – контроллер заряда с балансиром. Есть защита от перезарядки и переразрядки, контроль над коротким замыканием. Ламп-индикаторов нет, поэтому статус зарядки узнать нельзя. В продаже встречается такой же блок, но без балансира – с гетинаксом красного цвета.

Если делают балансир своими руками, обычно используют стабилитрон TL431A и транзистор BD140.

Плата балансировки – элемент, отслеживающий состояние аккумуляторной батареи во время зарядки и обеспечивающий безопасность процесса. Он характерен компактными размерами и без проблем крепится к общей пластине.

Источник