Re: Aktivní balancery v koloběžkách?

Jaroslav Buchta jaroslav.buchta na hascomp.cz
Neděle Duben 2 21:54:49 CEST 2023 

Tak chce to asi nejakou vyssi uroven rizeni a balancer zapinat jen 
tehdy, pokud je to potreba.

Dne 02.04.2023 v 19:30 Martin Záruba napsal(a):
>
> Dík, snad jsem to všechno pochopil. Pokud by byly všechny články 
> stejně nabité, stal se z toho v podstatě step-up měnič s 
> transformátorem, čímž jeho činnost pozbyla smyslu, protože co 
> jednotlivé články dodají do jádra, vrátí se do celé baterie.. 
> Pravděpodobně na stejném principu pracuje i Nabíječka 
> lithium-iontového balanceru | Nabíječky baterií Příslušenství - 
> Příslušenství k bateriím a nabíječkám - Aliexpress 
> <https://www.aliexpress.com/item/1005003132170432.html> kde je ale 
> nějaká inteligence, která nejspíš spíná jen některé mosfety a která 
> vše vypne, pokud nemá smysl něco balalncovat.
>
> Martin Záruba
> Dne 2.4.2023 v 17:15 Pavel Hudeček napsal(a):
>> L1 a diodu u ní vynechat nelze. Ta slouží k vracení energie uložené v 
>> indukčnosti. Ale pozor, vinutí L1 musí být pólováno obráceně.
>>
>> Provozujeme trafo v propustném režimu, tedy přenos energie nastává v 
>> sepnutém stavu. Aktivními vinutími prochází 2 složky proudu:
>> 1. Pracovní proud, v našem případě náhodným směrem. Velikost proudu 
>> je dána rozdílem napětí, velikostmi všech odporů v cestě a rychlost 
>> jeho růstu je omezena rozptyplovou indukčností trafa a všemi dalšími 
>> parazitními indukčnostmi v cestě (to je zároveň k otázve 2).
>> 2. Magnetizační proud, daný indukčností vinutí, ten se vždy nabíjí s 
>> polaritou od + k -. Velikost volíme při návrhu trafa počtem závitů 
>> primáru tak, aby konečná hodnota byla přiměřeně pod hranicí nasycení 
>> jádra. Snaha o velké snížení vede k velkému počtu závitů a tedy 
>> velkému odporu drátu, k velkému trafu,nebo obojí najednou. Běžně bývá 
>> 10 % pracovního proudu. V propustném režimu nutné zlo, tedy energii 
>> nepřenáší užitečným způsobem, jen hromadí, ale její přenos někam 
>> zajistit musíme, jinak bude ohřívat spínací prvky. Tzn. po vypnutí 
>> musíme zařídit, aby proud mohl někde procházet původním směrem, dokud 
>> nezanikne, aby to trvalo přijatelnou dobu a aby ta energie pokud 
>> možno nebyla ztracena. Procházení původním směrem znamená, že vinutí 
>> se po rozepnutí stává proudovým zdrojem s polaritou napětí obrácenou 
>> proti nabíjecímu U.
>>
>> Poznámka: Magnetizační proud je jeden pro celé trafo, takže když 
>> vyjde třeba 10 A, neznamená to, že půjde 10 A z každého článku, ale 
>> bude společný pro všechny a taky se nějak rozdělí podle napětí a odporů.
>>
>> Příklady:
>> a) Rekuperační vinutí bude mít pro N článků Nkrát víc závitů: Doba 
>> rekuperace magnetizačního proudu se shoduje s dobou sepnutí. Doba 
>> sepnutí musí být pod 50 %. Indukované napětí je shodné s budícím, 
>> spínací prvky tedy rozpínají dvojnásobky.
>> b) N/2: Doba rekuperace je poloviční, doba sepnutí musí být pod 2/3. 
>> Ale po rozepnutí bude na všech vinutích dvojnásobné obrácené napětí, 
>> spínací prvky rozpínají trojnásobky.
>>
>> Takže k otázce 1: Velikost trafa vyjde z rozumné magnetizace a 
>> magnetizačních ztrát v jádře. Jde tedy o to, aby jádro nebylo 
>> přebuzeno a nepřehřívalo se prostě jen kvůli vysoké frekvenci. Takže 
>> např. na 10 článků, když chcete proud do 30 A, tak předpokládám, že 
>> nejvyšší výkon bude přenos z 5 článků na druhých 5, tedy 18V*30A = 
>> 540W. je tedy potřeba trafo parametrama vhodné pro 540 W v 
>> jednočinném propustném režimu.
>>
>> Poznámka: Transferovaný výkon můžete řídit dřívějším vypínáním všech, 
>> nebo některých tranzistorů, ale asi z toho poplynou nějaké 
>> složitosti, nebo ho řídit nemusíte a pak prostě ňákej bude a ňák to 
>> bude fingovat:-)
>>
>> Při návrhu trafa je pak užitečné, kromě textu o mag. proudu:
>> B = L*I / N*S
>> L = √(L/Al)
>> A datasheet od jádra, kde je S, Al, max.f a pod.
>>
>> PH
>>
>> Dne 02.04.2023 v 13:23 Martin Záruba napsal(a):
>>>
>>> Takže když vynecháte všechny D vpravo a také T1 L1 a diodu vlevo, 
>>> uzavře se proud, vzniklý z energie nahromaděné v jádře, při 
>>> rozepnutí přes substrátovou diodu toho tranzistoru, kde je článek s 
>>> nejmenším napětím. Je to tak?
>>>
>>> 1) Proč ale musí být trafo velké (při dostatečně vysoké frekvenci 
>>> jsem si to představoval jako toroid s pár závity pro každý článek)
>>>
>>> 2) Jak spočítat jak velký proud poteče mezi články, když jsou jakoby 
>>> paralelně? Zde asi bude zásadní zdánlivý odpor způsobený 
>>> rozptylovými indukčnostmi. Ale jak jej spočítat?
>>>
>>> Martin Záruba
>>> Dne 2.4.2023 v 13:11 Pavel Hudeček napsal(a):
>>>> No to je ta klasická metoda s trafem, o které byla v tomhle tématu 
>>>> taky řeč, nebo možná v tom co mě k jeho zahájení inspirovalo. Jen 
>>>> je tam navíc ten T1. Když se sepnou všechny ostatní, začne se 
>>>> energie přenášet všemi směry, jako kdyby byly všechny články chvíli 
>>>> paralelně. To funguje při nabíjení i vybíjení.
>>>> Kdybych to dělal, vynechal bych T1 a všechny D vpravo. A asi bych 
>>>> ty T dával spíš dolů, ovládání bude jednodušší. Nebo pokud nahoru, 
>>>> tak P.
>>>>
>>>> Ale mě se na tom nelíbí potřeba relativně velkého trafa, ke kterému 
>>>> navíc povedou dráty ode všech článků. Já chci malé desky, které se 
>>>> dají přímo k článkům a mimo pack už nepovede nic, nebo jen 
>>>> komunikace. Tu bych vyved do místa skládání řídítek a tam bude 
>>>> držák s microSD, abych se pak mohl podívat, jak to v delším období 
>>>> pracovalo.
>>>>
>>>> PH
>>>>
>>>> Dne 02.04.2023 v 12:19 Martin Záruba napsal(a):
>>>>>
>>>>> No to asi bude fungovat a můžete přelévat cokoli kamkoli, ale je 
>>>>> to složité a na každý článek jsou potřeba dva mosfety. NApadlo mě 
>>>>> toto zapojení:
>>>>>
>>>>> Všechny cívky jsou na jednom jádře a cívka L1 má cca 80% závitů, 
>>>>> jako ostatní dohromady. Buzení je do všech mosfetů současně, mimo 
>>>>> T1. Vzhledem k magnetické vazbě poteče při sepnutí všech pravých 
>>>>> tranzistorů proud především z článku o nejvyšším napětí.
>>>>>
>>>>> Pak se všechny zavřou a  energie z jádra se přelije přes diodu do 
>>>>> celé baterie. Tak se balancuje při téměř úplném nabití, kdy hrozí 
>>>>> přebití jednoho článku. Při vybití naopak sepne tranzistor T1 a po 
>>>>> určité době rozepne a energie z jádra se přelije především do 
>>>>> článku s nejmenším napětím. Ještě je otázka, zda by tam ty diody 
>>>>> vůbec musely být, zda by stejnou službu nezajistila substrátová 
>>>>> dioda v mosfetu.
>>>>>
>>>>> Je to velký nesmysl?
>>>>>
>>>>> Martin Záruba
>>>>> Dne 2.4.2023 v 10:59 Pavel Hudeček napsal(a):
>>>>>> Trochu počítání:
>>>>>>
>>>>>> Q = C * dU
>>>>>> I = Q * f = C * dU * f
>>>>>> f = I/(C * dU)
>>>>>>
>>>>>> Takže když I bude 10 A, dU 100 mV a C 100 µF, aby se to 
>>>>>> poskládalo z rozumných keramik, f vyjde 1 MHz, nebo třeba 2 MHz 
>>>>>> pro 50 mV.
>>>>>>
>>>>>> To by mi přišlo celkem OK.
>>>>>> Jenže co když bude potřeba pomoct více článkům?
>>>>>> Na to mi ty kapacitní metody přijdou moc komplikovaný.
>>>>>>
>>>>>> Naproti tomu s indukčností stačí tahat výkon z článků co maj víc 
>>>>>> přímo ven a tím snižovat I přes celou sérii, přičemž tohle můžou 
>>>>>> jednotlivé sekce dělat zcela paralelně. Tedy je jedno, jestli se 
>>>>>> to děje s 1 nejsilnějším článkem, nebo 9 z 10. Při nabíjení zas 
>>>>>> obráceně, přebytečný náboj od nejslabších se tahá ven a zvyšuje 
>>>>>> celkový nabíjecí proud pro ostatní.
>>>>>>
>>>>>> Zatím uvažuju o tomhle:
>>>>>>
>>>>>> Řídit by to mělo ňáký ATtiny z novější řady co má DAC a CCL, aby 
>>>>>> to mohlo běžet jako step-up v proudovém režimu. Tedy timer nahodí 
>>>>>> výstup a po dosažení nastaveného napětí D-S dolního tranzistoru 
>>>>>> ho komparátor zas vypne.
>>>>>> Teda aspoň doufám že to tak půjde, s CCL/LUT jsem zatím nic nedělal.
>>>>>>
>>>>>> PH
>>>>>>
>>>>>> Dne 02.04.2023 v 8:41 Martin Záruba napsal(a):
>>>>>>>
>>>>>>> Máte pravdu. Takže jste toho názoru, že balancer bez indukčnosti 
>>>>>>> by šel udělat rozumně i kdyby balancoval proudy velikosti 10 - 30 A?
>>>>>>>
>>>>>>> Martin Záruba
>>>>>>> Dne 1.4.2023 v 18:11 Pavel Hudeček napsal(a):
>>>>>>>> Dejme tomu, že transfer je zahájen při překročení rozdílu 40 
>>>>>>>> mV. Probíhá nabíjení, napětí se rozlejzají a náhodou zrovna při 
>>>>>>>> 4 V rozdíl překročí hranici. Jeden článek má 4,02 a jeden 3,98 
>>>>>>>> V. Rozdíl tedy činí 1 %.
>>>>>>>> To znamená, že při přenosu se ztratí 1 % energie.
>>>>>>>> Účinnost je tedy 99 %.
>>>>>>>> A když se to stane při vybíjení a náhodou až při 3 V, 40 mV je 
>>>>>>>> 1,333 %, účinnost bude 98,666 %.
>>>>>>>> Kdyby došlo na extrém, že balancer těžce nebude stíhat a 
>>>>>>>> nejhorší článek bude mít už 3 a nejlepší ještě 4, účinnost bude 
>>>>>>>> 3/4, tedy 75 %.
>>>>>>>>
>>>>>>>> PH
>>>>>>>>
>>>>>>>>
>>>>>>>> Dne 01.04.2023 v 14:18 Martin Záruba napsal(a):
>>>>>>>>>
>>>>>>>>> Asi jsem natvrdlý, chápu princip s indukčností, ale pokud tam 
>>>>>>>>> není, tak jestliže chci z většího napětí, (třeba v tom 
>>>>>>>>> supercapu) dobít ten slabší článek, tak jediným, co omezuje 
>>>>>>>>> proud jsou odpory v celé cestě, ať jsou realizované čímkoli. 
>>>>>>>>> No a na těch se ten rozdíl musí přeměnit na teplo. Je to 
>>>>>>>>> nevýznamné nebo ta účinnost je pak bídná?
>>>>>>>>>
>>>>>>>>> Martin Záruba
>>>>>>>>> Dne 1.4.2023 v 13:15 Jaroslav Lukeš napsal(a):
>>>>>>>>>> Vydrží mnohem déle, ikdyž balancovací proud je 1% odběru. Ony 
>>>>>>>>>> ty aku mají rozptyl kapacit kolem 5%, velká zátěž taky není 
>>>>>>>>>> pořád, takže vydrží ne jen o rok, ale řádově déle.
>>>>>>>>>>
>>>>>>>>>> Ale je potřeba nikoli kýblovou brigádu a je jedno jestli do 
>>>>>>>>>> cívek nebo do kondů, to ale taky funguje, je to levný, malý, 
>>>>>>>>>> ale balancování trvá tak o 2 řády dýl (mimochodem - používám 
>>>>>>>>>> to taky, je to levný a dá se to dát všude, co je zapnutý je 
>>>>>>>>>> občas)
>>>>>>>>>> https://www.aliexpress.com/item/4000467536147.html
>>>>>>>>>> https://www.aliexpress.com/item/4001340590317.html
>>>>>>>>>>
>>>>>>>>>> ale co má velkou zátěž, nebo jede často, tak bude lepší ten s 
>>>>>>>>>> toroidem nebo supercapem, toroid už jsem sem dával tak 
>>>>>>>>>> supercap, ale ty hodně lezou do peněz
>>>>>>>>>> https://www.aliexpress.com/item/4000841655633.html
>>>>>>>>>> https://www.aliexpress.com/item/33036949073.html
>>>>>>>>>>
>>>>>>>>>>
>>>>>>>>>> Jan Kuba napsal(a):
>>>>>>>>>>> Slaboučký článek pak slouží jako propojka.  Kdyby se to 
>>>>>>>>>>> balancovalo i při tom odběru tak podle mě ta baterie vydrží 
>>>>>>>>>>> mnohem déle. 
>>
>> _______________________________________________
>> HW-list mailing list  -  sponsored bywww.HW.cz
>> Hw-list na list.hw.cz
>> http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list
>
> _______________________________________________
> HW-list mailing list  -  sponsored bywww.HW.cz
> Hw-list na list.hw.cz
> http://list.hw.cz/mailman/listinfo/hw-list

------------- další část ---------------
HTML příloha byla odstraněna...
URL: <http://list.hw.cz/pipermail/hw-list/attachments/20230402/830bd22e/attachment-0001.htm>
------------- další část ---------------
A non-text attachment was scrubbed...
Name: 6meA5Yq7nW5TkYCz.png
Type: image/png
Size: 6507 bytes
Desc: [žádný popis není k dispozici]
URL: <http://list.hw.cz/pipermail/hw-list/attachments/20230402/830bd22e/attachment-0002.png>
------------- další část ---------------
A non-text attachment was scrubbed...
Name: v0EOaD5L47wbRNjE.png
Type: image/png
Size: 8827 bytes
Desc: [žádný popis není k dispozici]
URL: <http://list.hw.cz/pipermail/hw-list/attachments/20230402/830bd22e/attachment-0003.png>

Další informace o konferenci Hw-list