Ограничитель разряда аккумулятора: Ограничитель разряда аккумулятора 12-24V купить недорого цены со скидкой, звоните ☎

Все своими руками Ограничитель разрядки аккумуляторной батареи

Опубликовал admin | Дата 20 сентября, 2014

     Всем известно, что глубокая разрядка аккумуляторных батарей резко уменьшает срок эксплуатации последних. Для того чтобы исключить такой режим работы аккумуляторов применяют различные схемы – ограничители разрядки. С появлением микросхем и мощных полевых переключательных транзисторов такие схемы стали иметь небольшие габариты, стали более экономичными.

     Схема ограничителя, ставшая уже классической, показана на рисунке 1, ее можно встретить во многих схемах радиолюбителей. Устройство предназначено для работы в составе бесперебойного источника питании домашнего инкубатора. Полевой транзистор VT1 – IRF4905 в данной схеме выполняет функцию ключа, а микросхема КР142ЕН19 является компаратором напряжения.

     При замыкании контактов К1, это контакты реле, которые подключают аккумулятор при отсутствии напряжения сети 220В, на схему подается напряжение с аккумуляторной батареи GB1, но так как сам по себе транзисторный ключ открыться не может, то для его запуска введены два дополнительных элемента – С1 и R2.

И так, при появлении напряжения на входе, начинает заряжать конденсатор С1. В первый момент начала его заряда затвор транзистора оказывается зашунтирован этим конденсатором на общий провод схемы. Транзистор открывается и если напряжение на аккумуляторной батарее находится выше установленного на компараторе порога, он остается открытым и далее, если же напряжение ниже…, то транзистор сразу же закрывается. Порог отключения аккумулятора от нагрузки устанавливается резистором R3. Компаратор работает следующим образом. По мере разряда аккумуляторной батареи напряжение на выводе 1 микросхемы DA1 КР142ЕН19 будет уменьшаться и как только оно приблизится к опорному напряжению данной микросхемы -2,5В, начнет увеличиваться напряжение на ее выводе 3, что соответствует уменьшению напряжения на участке исток-затвор транзистора VT1. Транзистор начнет закрываться, что приведет к еще большему уменьшению напряжению на выводе 1 DA1. Возникает лавинообразный процесс закрывания VT1. В результате этого нагрузка будет отсоединена от аккумулятора. Ток нагрузки, коммутируемый данным транзистором, может быть увеличен в разы при условии соблюдения теплового режима транзистора. Я имею в виду установку его на радиатор, но не забывайте, что при температуре кристалла 100°С, максимальный ток стока уменьшается до 52А. Мощность стока транзистора 200Вт дана в справочнике для температуры 25°С.

     Резистор R1 нужен для создания необходимого тока через микросхему, который должен быть не менее одного миллиампера. Конденсаторы С1 и С3 блокировочные. R4 это сопротивление нагрузки. Если последовательно с нагрузкой включить диод, лучше с барьером Шоттки, то можно ввести в данную схему индикатор перехода работы на аккумуляторную батарею – светодиод HL1. Для экономии энергии батареи в качестве индикатора лучше взять сверхъяркий светодиод и подобрать номинал резистора R по нужной яркости.

Рисунок печатной платы ограничителя разряда аккумулятора скачать можно здесь.

Скачать “Ограничитель разрядки аккумуляторной батареи” Ogran-zaryda-akkum. rar – Загружено 1028 раз – 6 КБ

Обсудить эту статью на — форуме «Радиоэлектроника, вопросы и ответы».

Просмотров:11 625

Защита аккумулятора 12 В от глубокого разряда — volstr.ru

Возникла у меня необходимость защиты аккумулятора от глубокого разряда. И основное требование к схеме защиты, что бы после разряда аккумулятора, она отключила нагрузку, и не смогла ее самостоятельно включить, после того как аккумулятор немного наберет напряжение на клеммах, без нагрузки.

Схема:

За основу схемы здесь взят 555-й таймер, включенный в качестве генератора одиночного импульса, который после достижения минимального порогового напряжения, закроет затвор транзистора VT1 и отключит нагрузку. Схема сможет включить нагрузку только после отключения, и повторного подключения питания.

Плата (Зеркалить не нужно):

Плата SMD (Нужно зеркалить):

Все SMD резисторы — 0805. Корпус MOSFET — D2PAK, но можно и DPAK.

При сборке, стоит обратить внимание на то, что под микросхемой (в плате на DIP компонентах) есть перемычка и про нее главное не забыть!

Настраивается схема следующим образом: резистор R5 выставляется в верхнее по схеме положение, далее подключаем ее к источнику питания с выставленным на нем напряжением, при котором она должна отключить нагрузку. Если верить википедии, то напряжение полностью разряженного 12-и Вольтового аккумулятора соответствует 10,5 Вольт, это и будет нашим напряжением отключения нагрузки. Далее вращаем регулятор R5 до тех пор, пока нагрузка не отключится. Вместо транзистора IRFZ44 можно использовать практически любой мощный низковольтный MOSFET, необходимо только учитывать, что он должен быть рассчитан на ток, раза в 2 больше, чем будет максимальный ток нагрузки, а напряжение затвора должно быть в пределах напряжения питания.

При желании, подстроечный резистор можно заменить на постоянный, номиналом 240 кОм и при этом резистор R4 необходимо заменить на 680 кОм. При условии, что порог у TL431 2,5 Вольта.

Потребляемый ток платой — около 6-7 mA.

Ссылка на скачивание архива: Схема и плата

Ссылки на покупку компонентов:
NE555 DIP-8 — http://ali.pub/quc7w
NE555 SMD — http://ali.pub/0bvoe
IRFZ44 — http://ali.pub/wv9yu
50N06 SMD — http://ali.pub/brcmx
Резисторы 3296W 1М — http://ali.pub/9mufl
Набор SMD резисторов 0805 — http://ali.pub/dbwo9
TL431 TO-92 — http://ali.pub/9d1sa
TL431 SOT-23 — http://ali.pub/36zsk
1N4148 DO-35 — http://ali.pub/w7hoq
1N4148 SMD — http://ali.pub/lyjgo
Колодка 5 мм Шаг G — http://ali.pub/y46oi
Готовая плата — http://ali.pub/1fvi8

ОГРАНИЧИТЕЛИ РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

ОГРАНИЧИТЕЛИ РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ На главную

Для питания портативных приемников часто используются миниатюрные кадмиево-никелевые аккумуляторы.

Преимущества их перед гальваническими батареями очевидны. Однако реальный срок службы указанных аккумуляторов заметно сокращается, если разряд их осуществляется до напряжения, меньшего чем допустимое значение. Поэтому в отечественной и зарубежной радиолюбительской литературе за последние годы участились описания приставок, призванных автоматически предотвращать глубокий разряд аккумуляторов.

Рис. 59. Схема ограничителя разряда аккумуляторов на двух транзисторах

 

На рис. 59 приведена принципиальная схема устройства, ограничивающего разряд аккумуляторов 7Д-0.1. Оно работает следующим образом. После включения приемника выключателем В1 происходит заряд конденсатора С1

от батареи по цепи: + Б1, Bl, C1, параллельно включенные резистор R4 и переход эмиттер — база транзистора Т2, -Б1. Переходной процесс заряда конденсатора С1 приводит к открыванию транзистора Т2 вследствие кратковременного импульса тока через его переход эмиттер — база. Тогда падение напряжения на резисторе R1, включенном в коллекторную цепь транзистора Т2, открывает транзистор Т1 до насыщения. При этом напряжение источника питания — батареи Б1 — через малое сопротивление насыщенного транзистора Т1 поступает в приемник и одновременно открывает стабилитрон Д1, если напряжение батареи аккумуляторов Б1 превышает его напряжение стабилизации. Падение напряжения на резисторе R4, создаваемое током стабилитрона Д1, поддерживает транзистор Т2, а следовательно, и транзистор Т1 в открытом состоянии. Таким образом, напряжение питания остается подключенным к приемнику и цепи стабилитрона не только во время заряда конденсатора С1, но и по окончании этого переходного процесса.

Если же напряжение батареи аккумуляторов упадет ниже напряжения стабилизации стабилитрона Д1, он закроется, и ток через резистор R4 практически прекратится, вызывая тем самым закрывание транзистора Т2. Закроется, следовательно, и проходной транзистор 77, который отключит от батареи Б1 нагрузку (приемник). После подзарядки батареи аккумуляторов, когда ее напряжение достигнет номинального значения, устройство на рис. 59 снова осуществляет контроль за разрядом батареи.

При повторении устройства тип стабилитрона выбирают из условия допустимого напряжения разряда. В частности, аккумуляторы 7Д-0,1 не должны разряжаться до напряжения, меньшего чем 5 — 6 В, что и определило выбор стабилитронов Д1 — КС156А с напряжением стабилизации 5,6±0,6 В. Налаживание устройства сводится к подбору сопротивления резистора R3. Его сопротивление должно быть таким, чтобы ограничитель надежно работал.

Этот ограничитель монтируют на гетинаксовой плате, которую желательно расположить внутри приемника. Конфигурация платы и ее размеры определяются типом приемника, с которым используется устройство.

На рис. 60 изображена принципиальная схема ограничителя разряда аккумуляторов 7Д-0.1, предложенного радиолюбителем Б. Богомоловым. Это устройство автоматически отключает приемник при уменьшении напряжения аккумуляторной батареи до значения 6 В.

Рис. 60. Схема ограничителя разряда аккумуляторов на трех транзисторах

Основным узлом ограничителя является триггер Шмитта, выполненный на транзисторах 77 и Т2, Выход триггера гальванически связан с базой транзистора ТЗ, работающего в ключевом режиме.

При напряжении аккумулятора, превышающем 6 В, через стабилитрон Д1 протекает небольшой ток, и падение напряжения на резисторе R4 открывает транзистор 77. Транзистор Т2 при этом закрывается действующим на его базе коллекторным напряжением транзистора 77. В результате этого возрастает положительное напряжение на коллекторе Т2 и базе ТЗ. Транзистор ТЗ поэтому открывается, замыкая цепь питания приемника. Отметим, что описанные процессы происходят в устройстве лавинообразно.

При уменьшении напряжения батареи аккумуляторов до 6 В ток через стабилитрон Д1 прекращается. Тогда транзистор 77 закрывается, а Т2 — открывается, закрывая в свою очередь транзистор ТЗ. Закрытый транзистор ТЗ имеет большое сопротивление участка «коллектор — эмиттер», поэтому он, по существу, отключает приемник от аккумуляторной батареи, предотвращая тем самым ее дальнейший разряд.

Рис. 61. Схема экономичного ограничителя разряда аккумулятора

Конструктивно описанный ограничитель разряда был выполнен автором в виде объемного модуля размером 18X25X18 мм на базе двух печатных плат. Верхняя и нижняя печатные платы модуля изготовлены из стеклотекстолита. Между платами расположены электрорадиоэлементы. Такая конструкция была разработана с целью размещения ограничителя в карманном приемнике Естественно, что для других типов приемников конструкция устройства может быть другой.

Налаживание ус-тройства по рис. 60 сводится к подбору стабилитрона, обеспечивающего отключение приемника при заданном минимальном напряжении аккумулятора, а также к уточнению сопротивления резистора R1, обеспечивающего надежное срабатывание триггера.

На рис. 61 приведена еще одна схема ограничителя разрядки аккумулятора 7Д-0.1, предложенная радиолюбителем В. Обоевым. Этот ограничитель по сравнению с предыдущими отличается малым собственным потреблением энергии — 7 мВт при токе нагрузки 20~мА. Ограничитель отключает нагрузку от аккумулятора автоматически при снижении выходного напряжения ниже 7 В, максимальный ток нагрузки 100 мА.

Работает ограничитель следующим образом. При входном напряжении более 7 В через стабилитрон Д1 и резисторы R1, R2 протекает ток. Падением напряжения на резисторе R2 открывается транзистор Т2. При этом коллекторный ток транзистора Т2, ограниченный резистором R3, протекает через эмиттерно-базовый переход транзистора Т1, и последний открывается. Через транзистор ТЗ проходит весь ток нагрузки аккумулятора.

Когда напряжение аккумулятора уменьшается до значения U_ст + 1 В, где U_ct — напряжение стабилизации стабилитрона Д1, транзистор Т2, а следовательно, и 77, закроется, и нагрузка аккумулятора окажется отключенной.

Конденсатор С1 предотвращает отключение нагрузки при кратковременных бросках тока нагрузки, когда напряжение аккумулятора может оказаться ниже указанного значения. Резистор R1 ограничивает ток через стабилитрон Д1.

Напряжение отключения нагрузки от аккумулятора можно регулировать подбором сопротивления резистора R2.

 

И.И.Андрианов

Сайт создан в системе uCoz
Сайт создан в системе uCoz

СХЕМА ЗАЩИТЫ АККУМУЛЯТОРА ОТ РАЗРЯДА

   Всем привет. Недавно собрал электронный ключ на полевом транзисторе, автоматически отключающий аккумулятор при разрядке до заданного напряжения. То есть это устройство способно отслеживать уменьшение напряжения на аккумуляторе, и вовремя отключать его от нагрузки, чтоб он не сел в ноль и не испортился. Например, если вы забыли выключить фонарь.

Схема устройства для защиты АКБ

   Для свинцовых аккумуляторов с напряжением 12 В минимально допустимое напряжение при разрядке составляет примерно 9 В. Именно при таком напряжении нужно отключать нагрузку от аккумулятора, чтобы не допустить его глубокой разрядки. Контроль напряжения аккумулятора удобно осуществлять с помощью микросхемы параллельного стабилизатора TL431. Эта микросхема содержит встроенный усилитель ошибки и прецизионный источник опорного напряжения. Для коммутации нагрузки рекомендуется использовать транзистор MOSFET, который может обеспечить очень малое падение напряжение в открытом состоянии. Схема предельно проста, сам ей пользовался несколько лет, собрав навесным монтажом, и только недавно сделал «коробочный» вариант:

   В данном варианте переключатель — на батареи 6/12В, подбираются Р1 и потом заменяются на постоянные. Для 6 В — порог 4,8..5 В; для 12 В — 9,6..10 В соответственно. Можете P1 выставить свой по желанию и под другие напряжения отсечки. Для удобства добавил индикатор — светодиод. 

   В виду дефицита мощных П-канальных полевых транзисторов, да еще и «Logic Level», схему можно переделать на Н-канальный, вместо П-канального поставив маломощный П-Н-П-транзистор типа КТ316, и им уже коммутировать мощный Н-канальный ключ. Но в этом случае отключаться будет не «плюс», а «минус» нагрузки.

   Радиатор не требуется при токах нагрузки до единиц ампер — это точно, проверено. А вообще, для установки в автомобиль, где токи достигают десятков ампер — все легко посчитать. Сопротивление открытого полевика умножаем на ток в квадрате.

   И хотя транзистор не греется вообще, все-таки установил его на небольшой радиатор, для перестраховки. Просто однажды был случай, когда в процессе доразряда батареи коснулся полевика — он был заметно горячим. Разбираясь, в чем дело, выяснил, что вышел со строя 431-й стабилизатор, и ключ «завис» в линейном режиме, так до конца и не открывшись — от чего и грелся. Отчего сгорел стабилизатор — осталось загадкой, он паяный был, может что уже до этого было. Все остальные элементы схемы остались целыми.

   Так как деталей всего меньше десятка, собрал устройство навесным монтажом. Этот блок можно установить куда угодно. Интегрируется он, как видите, очень просто. Специально для сайта Elwo.ru — Barmaley5229.

   Форум по АКБ

SDC0009 Контроллер разряда аккумулятора

Известно, что переразряд сильно сказывается на сроке службы и качественных параметрах аккумуляторов, а глубокий переразряд — и вовсе губителен! Контроллер SDC0009 позволяет защитить аккумулятор от переразряда.

Джамперами на плате устанавливается параметр U_ON, задающий порог включения контроллером нагрузки, в диапазоне от 4 до 25,5 В с дискретностью 0,1 В. Так же джамперами устанавливается и смещение для отключения нагрузки контроллером — Hysteresis, задаваемый в диапазоне 0,0 до 6,2 В, с дискретностью 0,2 В. Отключение нагрузки будет происходить при напряжении, вычисляемом по формуле:

U_OFF = U_ON — Hysteresis

Необходимо помнить, что при отключении нагрузки напряжение на аккумуляторе увеличится, поэтому важно правильно задать параметр Hysteresis, таким образом, чтобы при отключении нагрузки контроллером, напряжение не поднялось сразу до уровня U_ON. В противном случае контроллер будет циклически включать и выключать нагрузку с частотой 1 раз в секунду.

Технические характеристики

Диапазон рабочих напряжений

Потребляемый ток

Программируемое напряжение включения (U_ON)

Гистерезис (Hysteresis)

Погрешность U_ON и Hysteresis не более

Коммутируемая нагрузка при питании 6. .30В

Коммутируемая нагрузка при питании 4..6В

Сопротивление коммутации при питании 6..30В, не более

Диапазон рабочих температур

Данный контроллер, может быть использован для аккумуляторов любых типов. Контроллер, при напряжении питания контроллера в диапазоне 6..30 В позволяет коммутировать нагрузку до 15 А, и в диапазоне питаний 4..6 В не более 5 А. Сопротивление контроллера на контактах коммутирующих нагрузку, во включенном режиме, не более 0,004 Ом. Контроллер питается от контролируемого аккумулятора и потребляет около 8 мА. При эксплуатации контроллера, внешняя коммутация системы (аккумулятор + контроллер) должна происходить между аккумулятором и контроллером (рис. 1). Это позволит избежать разряд аккумулятора контроллером, когда нагрузка отключена. Контроллер работает полностью в автоматическом режиме, т.е. включение и отключение нагрузки происходит автоматически в зависимости от напряжения аккумулятора, и не требует какого либо сброса после отключения нагрузки. Сам аккумулятор может быть подключен одновременно как к нагрузке, так и к схеме заряда. Минимальное напряжение питания контроллера 4 В, при меньшем напряжении нагрузка автоматически отключатся.

Рекомендуется установить предохранитель между аккумулятором и входом контроллера.

Рис 1. Подключение контроллера

Джампера могут быть переустановлены как до включения, так и во время работы контроллера, установленные джамперами параметры будут применены немедленно.

В секции U_ON устанавливается напряжение включения. Секция имеет 8 джамепров, каждый из которых должен быть установлен в правое или левое положение по аналогии с примером на рис 2. Отсутствие установленного джампера/джамперов приведет к некорректной работе контроллера.

На рис.2 приведен пример установки джамперов для 12 В аккумулятора, где включение контроллера должно происходить при напряжении более 11,4 В, а отключение при напряжении менее 10,2 В см. Рис.3. В данном случае установленное джамперами U_ON = 11,4 В, а Hysteresis = 1,2 В, т. е. U_ON — U_OFF = Hysteresis 11,4 В — 10,2 В=1,2 В.

В секции Hysteresis устанавливается напряжение смещения. Секция имеет 5 джамперов, каждый из которых должен быть установлен в правое или левое положение по аналогии с примером на рис 3. Отсутствие установленного джампера/джамперов приведет к некорректной работе контроллера.

Внимание! Не допускается установка джамперов Hysteresis в положение 00000. Это технологическая комбинация.

Простой ограничитель разряда | Tool Electric

  Как сделать так, чтобы аккумулятор избежал глубокого разряда, причём сделать так, чтобы он не разрядился ниже определённого уровня напряжения?
  Очень просто.В этом нам поможет простая схема ограничителя разряда аккумулятора, которая изображена на рисунке вверху. Схема очень простая и лёгкая в повторении, но очень полезная, особенно для обладателей литиевых аккумуляторов. Работает она следующим образом. При подключении устройства к аккумулятору подключаем питание устройства нажатием кнопки SA1. Полевой транзистор заперт при помощи сопротивления R1, но в цепь его затвора подключен конденсатор C1, он необходим для кратковременного замыкания затвора на отрицательную полярность, чтобы транзистор открылся и на его выходе появилось напряжение (транзистор p-канальный). Напряжение с выхода через делитель напряжения на сопротивлениях R2 и R3 поступает на регулируемый стабилитрон типа TL431, он открывается и уже сам держит открытым полевой транзистор, замыкая затвор полевого транзистора на отрицательную полярность питания.При снижении напряжения питания ниже определённого уровня, в данном случае он установлен 10 вольт, регулируемый стабилитрон TL431 запрётся, следом за ним запрётся полевой транзистор при помощи R1. Схема будет корректно работать с 2S,3S,4S литиевыми аккумуляторами, а так же со свинцово-кислотными и щелочными аккумуляторами с напряжением 12 вольт. Это связано с тем, что напряжение на затворе для отпирания полевого транзистора составляет у мощных полевиков около 4-6 вольт. Если использовать полевой транзистор с напряжением отпирания на затворе с 1-2 вольт, то схему можно использовать и для одной литиевой банки с напряжением 3,7 вольт. После того, как всё правильно собрали и спаяли, начинаем налаживать. Налаживание сводится к подключению устройства к регулируемому источнику питания, устанавливаем требуемое напряжение выключения на нём, подключаем к выходу вольтметр и регулировкой сопротивления R3 добиваемся корректного запирания полевого транзистора. Наладка окончена. Устройство так же сработает при коротком замыкании на выходе, оно обесточит нагрузку с некоторой задержкой, обусловленной элементами R1 и C1. После устранения причин короткого замыкания выключаем и включаем устройство при помощи SA1.

Устройство защиты автомобильного аккумулятора от разряда при питании гаджетов от гнезда прикуривателя

На приборной панели большинства автомобилей есть гнездо прикуривателя. Прикуриватель работает как источник тепла для поджигания сигарет. Такое гнездо может работать также как источник электропитания для различных гаджетов вроде мобильных телефонов, планшетов, mp3 проигрывателей, ноутбуков и т.д. Некоторые из таких устройств могут быть напрямую подключены в гнездо прикуривателя, в то время как другим требуется использование инвертора (DC-AC конвертор).

Однако есть одна проблема. Если использовать гнездо прикуривателя для питания гаджетов с заглушенным двигателем автомобиля, есть риск полностью разрядить его аккумулятор. Предлагаемое электронное устройство позволяет питать гаджеты от бортовой электросети автомобиля не рискуя полностью разрядить аккумулятор.

Приставка обеспечивает электропитание подключенного электронного устройства с применением механизма защиты от пониженного напряжения. Устройство представляет собой доработанный кабель питания от прикуривателя (см. рис 3). Таким образом нам понадобится такой кабель. Разрезаем кабель на две части. Входную часть кабеля припаеваем на вход платы устройства защиты (порт J1 INPUT). Питание 12в поступает через диод D1, который защищает схему от подключения с неправильной полярностью.

Принципиальня схема устройства защиты аккумулятора

Сердцем устройства является микросхема TL431. Микросхема представляет собой регулятор напряжения, включенный как компаратор. Когда напряжение на управляющем контакте TL431 превысит порог 2.5в на катоде (К) микросхемы появится низкий уровень, что изменит режим работы транзистора Т1, который в свою очередь, включит MOSFET транзистор Т2. Таким образом нагрузка (заряжаемый или питаемый гаджет) будет подключен к источнику напряжения (аккумулятору). Нагрузка подключается к контакту J2, а аккумулятор (гнездо прикуривателя) – к J1.

Цоколевка транзисторов и микросхемы

Однако, если напряжение автомобильного аккумулятора упадет ниже 10 вольт, то напряжение на управляющем электроде TL431 станет ниже 2,5 в. На катоде микросхемы появится высокий уровень напряжения и транзистор Т1 закроет транзистор Т2. Цепь питания разорвется и наш гаджет будет отключен от автомобильного аккумулятора для предотвращения его глубокого разряда. Светодиод LED1 используется как простейший индикатор состояния устройства. Выключатель S1 – это выключатель питания.

Проверка и настройка устройства защиты

Для проверки приставки подайте на контакт J1 напряжение 12 вольт от лабораторного истрчн ка питания. Подстройкой триммера VR1 добейтесь свечения светодиода LED1 и появления на выходе устройства напряжения 12в. Теперь уменьшитевыходное напряжение лабораторного источника питания. Убедитесь, что светодиод гаснет при напряжении менее 10 вольт. При этом также должно пропадать напряжение на выходе приставки (J2).

Микросхема IC1 это трехвыводной настраиваемый шунт-регулятор. Его выходное напряжение может быть выбрано любым в диапазоне от 2.5 до 3.6 в. Изменением номиналов резисторов R1 и R2. Эти два резистора представляют собой обычный делитель напряжения. Транзистор Т2 это n-канальный MOSFET транзистор общего применения. Этот транзистор можно заменить на любой, с параметрами близкими к тому, что указан на схеме. Транзистор Т2 нужно установить на радиаторе для лучшего отвода тепла.

Внешний вид устройства.

После сборки печатную плату нужно установить в небольшой пластмассовый или металлический корпус с отверстиями под выключатель питания и светодиод. В наше время идеальным вариантом можно считать корпус, напечатанный на 3d принтере.

Схема защиты литий-ионной батареи 4,5 мкА

На рис. 1 показана прецизионная схема блокировки при пониженном напряжении со сверхнизким энергопотреблением. Схема контролирует напряжение литий-ионной батареи и отключает нагрузку, чтобы защитить батарею от глубокого разряда, когда напряжение батареи падает ниже порога блокировки. Хранение продукта с батарейным питанием в разряженном состоянии подвергает батарею риску полной разрядки. В разряженном состоянии ток в схеме защиты непрерывно разряжает аккумулятор.Если батарея разряжается ниже рекомендуемого напряжения в конце разряда, общая производительность батареи ухудшается, срок службы сокращается, и батарея может выйти из строя преждевременно. Напротив, если напряжение блокировки установлено слишком высоким, максимальная емкость батареи не достигается.

Рисунок 1. Схема блокировки пониженного напряжения

Режим работы с низким уровнем заряда батареи отображается, когда, например, сотовый телефон автоматически отключается после того, как индикатор разряда батареи мигает в течение некоторого времени.Если телефон окажется в таком состоянии неуместным и найден через несколько месяцев, схема защиты, показанная на рисунке 1, не приведет к чрезмерному разряду и повреждению аккумулятора, поскольку схема защиты потребляет ток менее 4,5 мкА. При таком низком токе время, необходимое литий-ионной батарее для достижения конечного напряжения разряда, значительно увеличивается. Для других схем защиты, которые обычно требуют более высокого тока, скорость разряда выше, что позволяет напряжению батареи упасть ниже безопасного предела за более короткое время.Обратите внимание, что если позволить батарее разрядиться ниже безопасного предела, произойдет безвозвратная потеря емкости.

LT1389 — это не просто еще один источник опорного напряжения. Его очень низкое потребление тока делает его идеальным выбором для приложений, требующих максимального времени автономной работы и высокой точности. Он требует тока всего 800 нА и обеспечивает точность начального напряжения 0,05% и максимальный температурный дрейф 20 ppm / ° C, что соответствует абсолютной точности 0,19% в промышленном температурном диапазоне и 0.3% в промышленном температурном диапазоне. LT1389 работает на уровне одной пятнадцатой от тока, требуемого для стандартных эталонов, с сопоставимой точностью, что делает его самым низким эталонным напряжением, доступным на сегодняшний день. Прецизионный шунтирующий источник опорного напряжения LT1389 доступен в четырех версиях с фиксированным напряжением: 1,25 В, 2,5 В, 4,096 В и 5,0 В. Он доступен в корпусе SO с 8 выводами, в коммерческом и промышленном температурных классах.

Низкое энергопотребление (I _S <1,5 мкА) и прецизионные характеристики делают операционный усилитель ввода-вывода LT1495 Rail-to-Rail идеальным компаньоном для LT1389. Чрезвычайно низкий ток питания сочетается с превосходными характеристиками усилителя: входное напряжение смещения составляет максимум 375 мкВ с типичным дрейфом всего 0,4 мкВ / ° C, входной ток смещения составляет максимум 100 пА, а входной ток смещения составляет максимум 1 нА. Характеристики устройства мало меняются в диапазоне питания от 2,2 В до ± 15 В. Низкие токи смещения и ток смещения усилителя позволяют использовать резисторы источника мегаомного уровня без внесения значительных ошибок. LT1495 выпускается в пластиковых 8-контактных корпусах PDIP и SO-8 со стандартной распиновкой для двух операционных усилителей.

Практически не потребляя тока, LT1389 и LT1495 являются идеальным выбором для схемы UVLO и многих других аккумуляторных приложений.

Схема настроена для одноэлементной литий-ионной батареи, где напряжение блокировки — напряжение, когда схема защиты отключает нагрузку от батареи — составляет 3,0 В. Это напряжение, установленное соотношением R1 и R2, воспринимается в узле A. Когда напряжение батареи падает ниже 3,0 В, узел A падает ниже порогового значения в узле B, которое определяется как:

Затем выходной сигнал U1 будет иметь высокий уровень, выключая SW1 и отсоединяя нагрузку от батареи.Однако, как только нагрузка снимается, напряжение батареи восстанавливается и заставляет узел А подниматься выше опорного напряжения. Затем выход U1 переключится на низкий уровень, снова подключив нагрузку к батарее, и напряжение батареи снова упадет ниже 3,0 В. Цикл повторяется, и возникает колебание.

Чтобы избежать этого условия, добавлен R5, чтобы обеспечить некоторый гистерезис вокруг точки срабатывания. Когда выходной сигнал U1 достигает высокого уровня, чтобы выключить SW1, узел B поднимается на 42 мВ выше узла A, предотвращая колебания вокруг точки срабатывания.Используя приведенную ниже формулу, величина гистерезиса для цепи рассчитывается как 92 мВ. Следовательно, V _BATT должен снова подняться выше 3,092 В, прежде чем батарея будет подключена.

Проконсультируйтесь с производителем батареи относительно максимального значения ESR при максимальном рекомендуемом токе разряда. Умножьте два значения, чтобы получить минимальный требуемый гистерезис.

Наихудший случай погрешности монитора напряжения лучше 0,4%. Интересно, что долговечность и емкость аккумулятора напрямую связаны с глубиной разряда.Больше циклов можно получить, частично, а не полностью разрядив литий-ионную батарею, и, наоборот, большее время использования можно получить, полностью разрядив литий-ионную батарею. Отключение нагрузки при идеальном напряжении в конце разряда в идеале приведет к наилучшему из обоих случаев. Для выполнения этой задачи требуется точная общая система. Например, если оптимальное напряжение блокировки должно быть установлено на уровне 3,1 В, система с общей точностью 5% выдаст ± 155 мВ с отключением при 2,945 В или 3,255 В.При напряжении блокировки 3,255 В максимальная емкость не достигается. Кроме того, сокращается рабочий диапазон, при полностью заряженном аккумуляторе напряжение составляет 4,1 В. Для системы с общей точностью 0,4% напряжение блокировки будет на уровне 3,088 В или 3,112 В, что более чем в двенадцать раз превышает точность и оптимально обеспечивает максимальную пропускную способность. Кроме того, нагрузка остается отключенной с током всего 4,5 мкА на схему защиты. Таким образом, схема защиты работает, предотвращая глубокую разрядку аккумулятора.

Рисунок 2. V _BATT и V _A с гистерезисом

Нет необходимости выбирать между производительностью и потребляемым током. Прецизионный шунтирующий источник опорного напряжения наномощности LT1389 и прецизионный операционный усилитель ввода / вывода LT1495 1,5 мкА обеспечивают высочайшую производительность при практически нулевом потреблении тока.

Предел тока разряда батареи — Victron Community

Привет, @Lukas, @ Daniël Boekel (Victron Energy Staff) и все остальные,

@ Лукас

Я думаю, вы указали не в том направлении. Я понимаю вашу заботу о максимальном потреблении фотоэлектрических модулей и ограничении потребления батареи в автономном режиме; для этого нужно найти решение. Но это не может быть сделано путем ограничения мощности разряда батареи, когда сеть / генератор или другие надежные источники отключены, а скорее с помощью управления питанием и системной архитектуры. Независимо от того, в сети или вне сети, подключенные источники питания (нагрузки) будут потреблять мощность по их запросу, вы можете остановить их только на уровне подключения нагрузки или снизить их потребление с помощью мер по энергоэффективности.Но пока они подключены к вашему Multiplus или Quattro и есть потребность в нагрузке, они будут запрашивать питание. В случае, если вы ограничиваете мощность на уровне батареи, теоретически говоря, у продуктов VE нет другого выбора, кроме как полностью отключиться, чтобы защитить батарею в соответствии с вашими настройками. Это похоже на функцию динамического отключения низкого напряжения в VEConfig; Multi / Quattro может отключиться не потому, что батареи полностью разряжены, а потому, что вы настроили параметры низкого напряжения, чтобы включить выключение при пользовательских настройках.

Представьте, например, что вы ограничиваете разряд батареи до 1 кВт, а фотоэлектрическая энергия обеспечивает 2 кВт, а ваша нагрузка составляет 2 кВт. Пока без проблем. Внезапно происходит увеличение нагрузки, теперь 3,5 кВт, но фотоэлектрическая мощность остается той же (или, что еще хуже, падает из-за прохождения облаков), поэтому у вас есть 0,5 кВт нагрузки, которую вы не можете взять ниоткуда. Технически и практически этого не может быть. Это как если бы требовалось, чтобы силовой кабель не нагревался, не загорелся, не защищая его автоматическим выключателем. Решением для такого случая было бы отключение / эффективное использование некоторых нагрузок для предотвращения быстрой разрядки или продолжение использования энергии батареи до тех пор, пока не будет достигнуто минимальное значение SOC, в этот момент запустить резервный генератор или выключить систему при низком динамическом отключении. пределы напряжения.

Короче говоря, если вы хотите защитить батарею от глубоких или быстрых разрядов и одновременно максимизировать потребление фотоэлектрической энергии, вы можете выбрать соединение выхода переменного тока с сетевыми фотоэлектрическими инверторами и подключить вторичные нагрузки (без приоритета) к выходу AC-out 2 Multi / Quattro и запрограммируйте VEconfig, чтобы отключить AC-out 2 при желаемых условиях. Другой вариант — использовать несколько реле на Multi / Quanttros для управления внешним питанием. Это станет проблемой управления питанием на стороне нагрузки.При подключении фотоэлектрических модулей к выходу переменного тока, если вы «ограничиваете мощность инвертора». затем, когда есть сеть, он будет использоваться для фотоэлектрических, а затем для батарей с ограничением только для батарей, но когда сеть отключена, у вас есть только возможность отключить, чтобы предотвратить глубокие разряды, до тех пор, пока фотоэлектрическое или сетевое питание не вернется для зарядки батарейки обратно.

@ Даниэль Бёкель (Victron Energy Staff)

В моем предложенном решении единственная проблема — это активный контроль мощности сетевых фотоэлектрических инверторов, соединенных по переменному току с продуктами VE на аккумуляторной основе для защиты аккумуляторов от перезарядки.Продукты VE управляют инверторами Fronius со сдвигом частоты, но это еще никогда не было сделано так хорошо, батареи в таких случаях не заряжаются должным образом, а мощность инвертора иногда снижается больше, чем необходимо. Процесс его оптимизации сложен, стоит упомянуть проблему мерцания и проблемы регулирования напряжения, которые возникают в сетевых инверторах при таких мерах управления мощностью. Вот почему во многих случаях лучше использовать зарядные устройства MPPT со связью по постоянному току для улучшения фотоэлектрической мощности и контроля заряда батареи.Таким образом, в таких случаях, как и в случае с запросом Лукаса, но только когда он подключен к сети (я объяснил выше, что происходит в автономных сценариях), можно ли отправлять отдельные команды зарядным устройствам Blue / SmartSolar MPPT, чтобы не ограничивать их если включен параметр «Ограничить мощность инвертора»? Если это невозможно, может быть, второй вход постоянного тока на Multis / Quattros решит эту проблему (хотя следует учитывать финансовую осуществимость его разработки и долю рынка)!

Источник питания

— Скорость разряда батареи и ограничение тока

Боюсь, вы неправильно понимаете, как работают батареи и / или CVCC.

В спецификации аккумулятора указано 1300 мАч, 10C, чтобы сообщить вам, что его энергоемкость составляет примерно 1,3 Ач, обычно это измеряется в течение нескольких часов. Например, 10 часов, поэтому они означают, что если вы возьмете 130 мА, батарея будет обеспечивать его максимум на 10 часов.

Когда вы снимаете более высокие токи, чем этот, он будет эффективно обеспечивать только меньший ток. (например, если вы потребляете вдвое больше, то общая энергия, которую он может предоставить, может составить всего 1200 мАч).

10C означает, что максимально допустимый ток в 10 раз превышает его допустимую мощность, т.е.е. 13А, о котором вы говорите. Как уже говорилось, это, вероятно, не продлится столько, сколько 0,1 часа, но батареи LiPo с высоким разрядом обычно указываются при разряде 1C в течение 1 часа, так что это может быть не намного меньше.

Скорость разряда батареи определяется тем, сколько тока потребляет ваше устройство.

CVCC, на который вы ссылаетесь, — это переключающий преобразователь постоянного тока в постоянный, если я правильно понимаю. Это означает, что как напряжение, так и ток на входе могут отличаться от выходных, если мощность соответствует с обеих сторон.

Например, если вы получаете 5 В на 1 А, это 5 Вт. Если КПД устройства составляет 80%, это означает, что ваша входная мощность составляет: Pin = 5 / 0,8 = 6,25 Вт. Теперь, если ваша батарея в данный момент заряжена или разряжена до 12,5 В, это означает, что CVCC запрашивает у батареи 6,25 Вт / 12,5 В = 0,5 А.

0,5 А от батареи будет работать, потому что это значительно меньше максимального тока, и это будет означать, что его хватит примерно на 1,3 Ач / 0,5 А = 2,6 часа.

---

Edit: Конечно, последний расчетный расчет неточен, так как, когда напряжение батареи падает, ток будет увеличиваться, чтобы поддерживать постоянную доступную выходную мощность.Часто при такой оценке вы либо используете полную характеристическую кривую батареи для наивысшей точности (много работы), либо берете среднее рабочее напряжение батареи для расчета среднего тока и позволяете себе 10% маржу (проще, но с риском немного не в себе)

Моя схема защиты: 5 ступеней

Конструкция: Моя главная забота заключалась в том, чтобы не дать батареям 18650 разряжаться ниже 6 или 3 В постоянного тока каждая.

************* ВНИМАНИЕ ****************************** ************************************************ *******

Итак, я пробовал эту схему с экспериментальным усилителем звука и, как и ожидалось, забыл и оставил ее подключенной.Что ж, что-то случилось, и моя микросхема усилителя перегорела и закоротила.
Хорошая новость в том, что моя схема отключила батареи, когда они упали до 6 В постоянного тока.
Плохая новость в том, что батареи разряжаются неравномерно. Одна батарея была около 3,7 В постоянного тока, а другая — около 2,2 В постоянного тока. Это ниже рекомендуемого предела сброса.
Неплохая новость в том, что обе батареи вроде правильно заряжались.
Теперь я считаю, что этот неравномерный разряд был вызван закороченным усилителем, потребляющим слишком большой ток (неравномерно).
Но это ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ, что такая конструкция может неправильно защитить ваши батареи. Я переработал эту схему и жду стабилитронов 1,8 В для тестирования и доработки Design2. Как только он заработает, я добавлю его в эту инструкцию.
************* ВНИМАНИЕ ********************************** ************************************************* ***

Простое решение: Я мог просто следить за ними и часто заряжать их. Литий-ионные аккумуляторы обычно не повреждаются при слишком частой зарядке.Но я старый и могу забыть и оставить их связанными.

Мое решение: Итак, я решил разработать компаратор, который отключал бы напряжение на Arduino, когда оно упало примерно до 6 В постоянного тока. Поэтому я использую компаратор для отключения питания от Arduino.

Для пуристов: Да, я понимаю, что большинство Arduinos имеют регуляторы на 5 В, многие используют 7805, которые предполагают, что входное напряжение составляет минимум 7 В постоянного тока. Что ж, я хорошо знаком с Arduinos, и большинство из них работают при напряжении около 4 В постоянного тока.У вас может возникнуть одно беспокойство: если вы измеряете аналоговое напряжение и используете 5 В постоянного тока в качестве эталона, ваши измерения будут отключены. Что ж, для всех моих аналоговых схем я использовал 3,3 В постоянного тока в качестве Aref. Одна из причин заключается в том, что при использовании USB в качестве источника питания большинство USB-портов компьютера не имеют напряжения 5 В постоянного тока, но в любом случае могут быть около 4,7 В постоянного тока.

Альтернатива: Моя схема может быть изменена так, чтобы она отключалась при 7 В постоянного тока и гарантировала 5 В постоянного тока.

Теория работы: Изначально я хотел спроектировать схему так, чтобы компаратор также отключался при слишком низком напряжении.Ну, я не мог заставить это работать. Так что я оставил компаратор все время подключенным.

См. Схему. Z1 — стабилитрон с напряжением 5,1 В. R1 обеспечивает ток, достаточный для смещения диода. Таким образом, на выводе 2 аналогового компаратора LM393 будет 5,1 В постоянного тока. R2 и R3 образуют делитель напряжения. Когда напряжение батареи выше 6 В постоянного тока, тогда контакт 3 будет выше 5,1 В постоянного тока, а выход компаратора будет высоким. Это включит полевой транзистор Q1 и BS170, который обеспечит заземление для выхода, идущего на Arduino.Положительное напряжение передается напрямую от аккумуляторов.

R5 и D1 активны при наличии питания, поэтому светодиодный индикатор будет указывать на то, что питание поступает на Arduino.

Между прочим, высокое и низкое напряжения на контактах 6 и 5 таковы, что эти входы не являются плавающими. Я предпочитаю не оставлять неиспользуемые входы плавающими. Теоретически плавающие входы могут вызвать колебания, которые потребляют много энергии и быстрее разряжают батареи.

Альтернативы: Светодиод не обязательно должен быть в цепи для уменьшения разряда батареи (~ 20 мА)

Для другой точки срабатывания можно изменить R2 и R3.

Для другого источника батареи можно изменить Z1, R2 и R3.

Для моей схемы я фактически сделал несколько печатных плат с использованием переноса тонера, но сохраню детали для другого руководства.

Список деталей протектора

Цены:

http://www. taydaelectronics.com/

S&H не входит в комплект

PCB

LM393 0,13 $

8-контактный разъем IC $ 0,02

1N4733

1N4733

$ / 4W металлическая пленка

1.2K

2,7K

1M

2,4K

13K Приблизительно 0,02 доллара США при

LED 3 мм 0,02 доллара США

FET BS170 0,26 доллара США

Вилка питания 2,1 мм 0,20 доллара США

Общая стоимость менее 0,70 доллара США. Я понимаю, что стоимость доставки не включена. Если заказывать все вместе, это, вероятно, дополнительные 3,99 доллара США. Я заказываю много запчастей у Tayda на ebay, например, часто около 50 резисторов за 0,99 доллара с доставкой. Для больших смешанных заказов, вероятно, дешевле покупать напрямую у TaydaElectronics.com.

(PDF) Оптимизация скорости заряда / разряда батареи с помощью двухступенчатого ограничения скорости

батареи быстро уменьшается, а количество жизненных циклов уменьшается относительно

.

Из приведенных выше результатов видно, что предложенная схема управления

относительно уменьшила скорость заряда / разряда

и энергию, запасенную / разряженную батареей. Кроме того,

скорости заряда / разряда и изменение энергии батареи еще

уменьшаются с увеличением времени установления.Поскольку текущие скорости заряда / разряда батареи

в предложенной схеме

низкие, это, как ожидается, приведет к снижению токовых напряжений

и увеличению срока службы батареи.

VI. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Переменное двухступенчатое управление ограничением скорости было предложено

для оптимизации скорости заряда / разряда и энергии

, накопленной / разряженной аккумулятором. Два различных предела скорости

предназначены для зарядки / разрядки аккумулятора

в зависимости от требуемой нагрузки и времени установления.

Чтобы проверить эффективность схемы управления,

применяется к автономной фотоэлектрической системе с HESS с помощью формы

в контурном аппаратном управлении (CHIL) с использованием OPAL-RT и

dSPACE. Результаты сравниваются с традиционной схемой управления

, и наблюдается, что скорости заряда / разряда

и энергия, запасенная / разряженная аккумулятором, оптимизированы в течение переходного периода

по сравнению с традиционной схемой. Поскольку скорость заряда / разряда

оптимизирована, уровни нагрузки на батарею

также оптимизированы, тем самым сводя к минимуму эффекты ограничения срока службы из-за высокой скорости заряда / разряда.Кроме того,

, поскольку энергия, запасенная / разряженная аккумулятором, оптимизируется, состояние заряда батареи поддерживается в пределах

в течение более длительного времени, что приводит к снижению более чем на

заряда / разряда батареи. аккумулятор. Поскольку предложенная схема управления

сохраняет черты традиционной схемы управления,

баланс мощности остается неизменным в установившемся режиме работы

с помощью суперконденсатора.

VII. ACKN OWLE DG EM EN T

Эта работа была поддержана Energy Innovation Pro-

gram Office (EIPO) через Национальный исследовательский фонд

и Совет по экономическому развитию Сингапура.

ССЫЛКИ

[1] А. Халиг и З. Ли, «Аккумуляторные батареи, ультраконденсаторы, топливные элементы и гибридные системы хранения энергии

для электрических, гибридных электрических, топливных элементов и гибридных электромобилей

: Современное состояние », — IEEE Trans.по автомобильной технике,

т. 59, нет. 6, pp. 2806–2814, июль 2010.

[2] Д.П. Дубал, О. Айяд, В. Руис и П. Гомес-Ромеро, «Гибридная энергетическая память

: объединение химического состава батареи и суперконденсатора», Chem.

Soc. Rev., т. 44, стр. 1777–1790, 2015.

[3] Т. Кристен и М. В. Карлен, «Теория сюжетов рэгона», Journal of Power

Sources, vol. 91, нет. 2, pp. 210 — 216, 2000. [Online].

[4] Дж. Симидзукава, К. Иба, Ю.Хида и Р. Йокояма, «Смягчение перемежаемости

ветроэнергетики с использованием аккумуляторной системы хранения энергии

», Proc. конференции 45-й Международной конференции университетов Power Engineering

(UPEC) 2010, стр. 1–4.

[5] И. Сербан и К. Маринеску, «Аккумуляторная система накопления энергии для частоты

, поддержка

в микросетях и с расширенными функциями управления для бесперебойного питания местных нагрузок», Международный журнал электроэнергетики и

Энергетические системы, т.54, pp. 432–441, 2014.

[6] W. Li и G. Joos, «Силовой электронный интерфейс для аккумуляторной гибридной системы накопления энергии с конденсатором

для ветроэнергетики», in Proc.

2008 Конференция специалистов по энергетической электронике IEEEP, стр. 1–4.

[7] Й. Цзя, Р. Шибата, Н. Ямамура и М. Исида, «Характеристики топологии сглаженной выходной мощности

автономной системы возобновляемой энергии

с использованием EDLC», в Proc. 37-й конференции IEEE Power Electronics Specialists

PESC 2006, стр.1–7.

[8] М. Дин, Б. Ван, З. Чен, З. Чен, Ю. Луо и Г. Чжэн, «Стабилизация стратегии управления

дополнительного накопления энергии в системе возобновляемых источников энергии

», в Proc. . IEEE Innovative Smart Grid Technologies — Asia

(ISGT Asia) 2012, стр. 1–5.

[9] С. Васкес, С. М. Лукич, Э. Гальван, Л. Г. Франкело и Дж. М. Карраско,

«Системы накопления энергии для транспортных и сетевых приложений», IEEE Trans.

Ind. Electron, т.57, нет. 12, pp. 3881–3895, декабрь 2010 г.

[10] М. Главин, П. Чан, С. Армстронг и У. Херли, «Автономная гибридная система накопления энергии на фотоэлектрических суперконденсаторных батареях

», в

Proc. 2008 13-я конференция IEEE по силовой электронике и управлению движением,

стр. 16881695.

[11] Т. Патрик и Мозли, «Накопление энергии в системах электроснабжения удаленных районов

(raps)», Journal of Power Sources, vol. 155, pp. 83–87, Dec.

2006.

[12] N.Мендис, К. Муттаки и С. Перера, «Управление батареей-

, суперконденсатор, гибридный накопитель энергии

и синхронный конденсатор для

изолированной работы ветряной турбины с регулируемой скоростью на основе pmsg, генерирующей системы

», IEEE Trans. по Smart Grid, т. 5, вып. 2, pp. 944–953, March

2014.

[13] Х. Чжоу, Т. Бхаттачарья, Д. Тран, Т. Сью и А. Хамбадконе,

«Комбинированная система накопления энергии, включающая аккумулятор и ультраконденсатор.

с динамическим управлением энергопотреблением в приложениях микросети », IEEE

Trans.на Power Electron, т. 26, вып. 3, стр. 923–930, март 2011 г.

[14] О. Лалдин, М. Моширвазири и О. Трескейс, «Прогнозирующий алгоритм для

, оптимизирующий поток энергии в гибридных системах хранения ультраконденсатор / аккумулятор

для света электромобили », IEEE Trans. на Pow. Электрон., Т. 28, вып. 8,

pp. 3882–3895, август 2013 г.

[15] Н. Мендис, К. М. Муттаки и С. Перера, «Активное управление мощностью

гибридной системы накопления энергии суперконденсатор-батарея для автономной работы

. ветряных турбин на базе графических изображений », в Proc.2012 IEEE Industry

Ежегодное собрание Общества приложений (IAS), стр. 1–8.

[16] Л. Вэй, Дж. Джоос и Б. Л., «Моделирование в реальном времени генератора ветряной турбины

, соединенного с аккумуляторной суперконденсаторной системой хранения энергии»,

IEEE Trans. Power Electron, т. 57, нет. 4, стр. 1137–1145, апрель 2010 г.

[17] А. Лахьяни, П. Венет, А. Гермази и А. Труди, «Bat-

Комбинация терри / суперконденсаторов в источниках бесперебойного питания (ИБП). , ”

IEEE Trans.Power Electron, т. 28, вып. 4, pp. 1509–1522, Apr. 2013.

[18] AM Gee, FVP Robinson и RW Dunn, «Анализ продления срока службы батареи

в маломасштабной ветроэнергетической системе с использованием компрессоров superca-

» , ”IEEE Trans. Energy Convers., Т. 28, вып. 1, pp. 24–33, Mar.

2013.

[19] AM Gee и RW Dunn, «Новая гибридная батарея / суперконденсатор

Стратегия управления накоплением энергии

для продления срока службы батареи в изолированных ветряных

системах преобразования энергии. ”В Proc.2010 45-я Международная конференция университетов

Энергетика (UPEC), стр. 1–6.

[20] Х. Чжан, Ф. Моллет, К. Содемон и Б. Робинс, «Экспериментальная проверка стратегии управления системой накопления энергии

для локальной системы распределения постоянного тока

большего количества электрических самолетов», IEEE Trans. Ind. Electron,

т. 57, нет. 12, pp. 3905–3916, декабрь 2010 г.

[21] Д. Ву, Р. Тодд и А. Форсайт, «Адаптивное управление ограничением скорости для систем хранения энергии

», IEEE Trans.Ind. Electron, т. 62, нет. 7, pp. 4231–

4240, июль 2015 г.

[22] А. Мохамед, В. Салехи и О. Мохаммед, «Энергетический менеджмент в реальном времени —

алгоритм управления для уменьшения импульсных нагрузок в гибридных микросетях , ”

IEEE Trans. по Smart Grid, т. 3, вып. 4, стр. 1911–1922, декабрь 2012 г.

[23] Х. Чжэн, С. Ли, Ч. Занг и В. Чжэн, «Скоординированное управление сетью

, интеграция фотоэлементов, аккумуляторов и суперконденсатор », в Proc. of

Общее собрание IEEE Power and Energy Society (PES) 2013, стр.1–5.

[24] Z. Zheng, X. Wang и Y. Li, «Метод управления для сетевых фотоэлектрических систем

с гибридными накопителями энергии», в Proc. 4-й Международной конференции

по дерегулированию и реструктуризации электроэнергетики —

Тьюринг и энергетические технологии (DRPT) 2011, стр. 1437–1440.

[25] Н. Мендис, К. Муттаки и С. Перера, «Управление низко- и высокочастотными компонентами мощности

при колебаниях спроса и предложения в системе рэп-рапса на основе dfg-

с преобладанием ветра с использованием гибридного накопитель энергии », IEEE

Trans.на Inds. Приложение ,, т. 50, нет. 3, стр. 2258–2268, май 2014 г.

[26] Л. Гао, Р. Дугал и С. Лю, «Повышение мощности гибрида активно управляемой батареи и ультраконденсатора

», IEEE Trans. по Power Electron.,

т. 20, нет. 1, pp. 236–243, Jan. 2005.

Общая модель батареи — Simulink

Извлечение параметров батареи из таблиц данных

На этом рисунке показаны подробные параметры, извлеченные из данных Panasonic. Паспорт батареи NiMH-HHR650D.

Номинальную емкость и внутреннее сопротивление можно узнать из таблицы спецификаций. Остальные подробные параметры взяты из Типичного График характеристик разряда.

67

67

3 A

Параметр	Значение
Номинальная внутренняя емкость	6,5 Ач 904 904 6,5 А · ч 904 904 9702
Номинальное напряжение (a)	1.18 В
Номинальная мощность	6,5 Ач
Максимальная мощность (б)	7 Ач ( * 8 5,3 1,3 A)
Напряжение полного заряда (в)	1,39 В
Номинальный ток разряда (г)
Емкость при номинальном напряжении (a)	6,25 Ah
Экспоненциальное напряжение (e)	74704 9046	Емкость (е)	1,3 Ач

Эти параметры являются приблизительными и зависят от точности точек полученный из разряда изгиб.

Кривые расхода, полученные на основе этих параметров, отмеченных значком пунктирные линии на следующих рисунках аналогичны паспорту кривые.

Чтобы представить температурные эффекты литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов, дополнительная кривая нагнетания при температуре окружающей среды, отличная от номинальная температура и параметры теплового отклика.Дополнительные кривые расхода обычно не приводятся в технических данных и могут требуют проведения простых экспериментов. Следующие примеры показывают параметры, извлеченные из литий-железо-фосфата A123 ANR26650M1 и Паспорта литий-кобальто-оксидных батарей Panasonic CGR 18 650 AF.

Технические характеристики A123 ANR26650M1 включают требуемый сброс точки кривой и другие необходимые параметры.

Эти параметры взяты из таблицы данных литий-ионного аккумулятора A123. температурно-зависимая модель батареи.

4704 9679

3

[]4 В, 0,23 Ач]

макс. (h)

Параметр	Значение
Номинальное напряжение (c)	3,22	3,22 V
Максимальная вместимость (d)	2.3 Ач
Напряжение полного заряда (а)	3,7 В
Номинальный ток разряда	2,3 70	2,3 70	10 мОм
Емкость при номинальном напряжении (c)	2,07 Ач
Экспоненциальная зона (b) 73
Номинальная температура окружающей среды	25 ° C
Вторая температура окружающей среды	0 ° C	2.208 Ah
Начальное напряжение разряда при 0 ° C (e)	3.45 В
Напряжение при максимальной мощности 90% при 0 ° C (g)	2,8 V
Экспоненциальная зона при 0 ° C (f)	[ 3,22 V, 0,23 Ач]
Тепловое сопротивление, ячейка-окружающая среда (оценка)	0.6
Тепловая постоянная времени, от ячейки к окружающей среде (оценка)	1000

На рисунке пунктирными линиями показаны кривые разряда, полученные из моделирование при различных температурах окружающей среды. Исполнение модели очень близко к результатам таблицы данных.

Тот же подход для извлечения параметров применяется к Panasonic Литий-ионный CGR18650AF с этими характеристиками.

Эти параметры извлечены для модели батареи.

3,3 V

3

3

Параметр	Значение
Номинальное напряжение (c)	3,3 V
Максимальная емкость (d)	2 Ah
Напряжение полного заряда (a)	4.2 В
Номинальный ток разряда	1,95 A
Внутреннее сопротивление (расчетное)	16,5 мОм 9046 16,5 мОм c)	1,81 Ач
Экспоненциальная зона (b)	[ 3,71 В, 0,6 Ач]
02 ° C
Вторая температура окружающей среды	0 ° C
Максимальная производительность при 0 ° C (ч)	1.78 Ач
Начальное напряжение разряда при 0 ° C (e)	4 В
Напряжение при максимальной емкости 90% при 0 ° C (g)	3,11 V
Экспоненциальная зона при 0 ° C (f)	[ 3,8 V, 0,2 Ач]
Тепловое сопротивление, ячейка-окружающая среда (оценка)	0.06
Тепловая постоянная времени, от ячейки к окружающей среде (оценка)	1000

На рисунке показано хорошее совпадение смоделированных кривых расхода (представлены пунктирными линиями) и кривые таблицы данных. Точность модель зависит от того, насколько точны выбранные точки из техпаспорта разряда кривые есть.

Последовательное и / или параллельное моделирование ячеек

Для моделирования последовательной и / или параллельной комбинации ячеек на основе параметров одной ячейки используйте преобразование параметра, показанное в следующей таблице может быть использован. Переменная Nb_ser соответствует количеству ячеек последовательно, а Nb_par соответствует количеству ячеек параллельно.

0

Параметр	Значение
Номинальное напряжение	1.18 * Nb_ser
Номинальная мощность	6,5 * Nb_par
Максимальная емкость	7 * Nb_par	7 * Nb_par
Номинальный ток разряда	1,3 * Nb_par
Внутреннее сопротивление	0.002 * Nb_ser / Nb_par
Пропускная способность при номинальном напряжении	6,25 * Nb_par
Экспоненциальная зона	9_ser4, 1,3 * Nb Насадки для удлинения срок службы литий-ионных батарей ANN ARBOR - Литий-ионные батареи в наши дни используются повсюду, от мобильных телефонов и ноутбуков до беспроводных электроинструментов и электромобилей. И хотя они являются наиболее широко применяемой технологией для мобильного накопления энергии, пользователи не понимают, как лучше всего продлить срок службы литий-ионных батарей. Чтобы прояснить ситуацию, исследователи из Мичиганского университета просмотрели множество научных статей и руководств производителей, а также информацию на веб-сайтах поддержки клиентов, чтобы составить список из девяти передовых методов продления срока службы литий-ионных аккумуляторов. Девять ключей к увеличению срока службы литий-ионных батарей.Изображение предоставлено Центром устойчивых систем при UM School for Environment and Sustainability. «За счет сведения к минимуму воздействия условий, ускоряющих деградацию, батареи могут работать дольше. И это положительно сказывается на окружающей среде, поскольку производство аккумуляторов является источником выбросов парниковых газов и многих других загрязняющих веществ », - сказал старший автор исследования Грег Кеолиан, директор Центра устойчивых систем Университета штата Вашингтон при Школе окружающей среды и устойчивого развития. «Кроме того, существуют значительные финансовые стимулы для пользователей избегать неблагоприятных условий, поскольку стоимость литий-ионных батарей может составлять от 5% до более 50% стоимости продукта.” Выводы команды UM были опубликованы 15 февраля в Journal of Energy Storage. Многие из рекомендуемых действий связаны с тремя основными переменными, влияющими на состояние аккумулятора: температурой, состоянием заряда и током. Вот некоторые общие рекомендации исследователей U-M по увеличению срока службы литий-ионных батарей, а также несколько конкретных рекомендаций от производителей: Избегайте экстремальных температур, как высоких, так и низких, при использовании или хранении литий-ионных батарей.Повышенные температуры могут ускорить разрушение почти каждого компонента батареи и могут привести к значительным рискам безопасности, включая возгорание или взрыв. Если ноутбук или мобильный телефон заметно нагреваются во время зарядки, отключите его. Сведите к минимуму воздействие низких температур, особенно при зарядке. Что касается электромобилей, то почти все производители включают предупреждения о высоких температурах в свои руководства по эксплуатации. Некоторые из них советуют парковаться в тени и держать автомобиль включенным в жаркую погоду, тем самым позволяя системе охлаждения аккумулятора работать по мере необходимости.Подключение автомобиля к сети также рекомендуется в холодную погоду, чтобы система обогрева батареи могла работать от электросети. Сведите к минимуму время, в течение которого аккумулятор работает при 100% или 0% заряде. Аккумуляторы с очень высоким и низким «уровнем заряда» нагружают батареи. Рассмотрите возможность использования частичной зарядки, которая восстанавливает батарею до 80% SoC вместо 100%. Если это невозможно, отключите устройство, как только оно достигнет 100%. Samsung и LG предлагают заряжать их телефоны, когда они достигают уровня заряда 20%.Nokia и Sony упоминают о потенциальном повреждении своих телефонов, если оставить устройство заряженным после достижения 100%. Советы по продлению срока службы литий-ионных аккумуляторов портативных компьютеров. Изображение предоставлено Центром устойчивых систем при UM School for Environment and Sustainability. В большинстве ноутбуков внутренняя система управления батареей прекращает зарядку, как только устройство достигнет 100% уровня заряда, и не возобновляет зарядку, пока ноутбук не достигнет 95% SoC.Тем не менее, многие производители ноутбуков предостерегают от того, чтобы оставлять компьютер включенным после завершения зарядки. Использование «быстрых зарядных устройств» удобно, но литий-ионный аккумулятор разлагается быстрее, чем при стандартной зарядке. Слишком быстрая разрядка аккумулятора также приводит к его ухудшению из-за многих из тех же механизмов. Для мобильных телефонов и ноутбуков снижение яркости экрана, отключение служб определения местоположения и выход из приложений с высоким энергопотреблением могут помочь снизить скорость разряда. Некоторые производители аккумуляторных электроинструментов советуют пользователям не хранить аккумуляторы в зарядном устройстве, в то время как другие предостерегают от полного разряда аккумулятора. Некоторые рекомендуют при зарядке аккумулятора минимальную температуру окружающей среды 32 F и максимальную 104 градуса. Избегайте использования и хранения литий-ионных батарей в среде с высокой влажностью и избегайте механических повреждений, таких как проколы. Элемент батареи состоит из положительного электрода (катода), отрицательного электрода (анода) и электролита, который вступает в реакцию с каждым электродом.Литий-ионные батареи со временем неизбежно выходят из строя. Это затрагивает почти все компоненты, включая анод, катод, электролит, сепаратор и токосъемники. Существует две основных формы деградации батареи: уменьшение емкости и уменьшение мощности. Исчезновение емкости - это уменьшение количества энергии, которое может накапливать батарея, а затухание мощности - это уменьшение количества энергии, которую она обеспечивает. Увеличение срока службы батарей снижает затраты и снижает нагрузку на окружающую среду, связанную с производством новых батарей, включая потребление материалов, воздействие горнодобывающей промышленности и выбросы парниковых газов, а также утилизацию использованных батарей. «Поскольку промышленность мобильной электроники и электромобилей продолжает расти, даже небольшие улучшения в продлении срока службы будут иметь значительные экологические преимущества», - пишут авторы статьи в Journal of Energy Storage. Помимо изученной академической литературы, исследователи изучили общедоступную информацию от производителей в поисках инструкций, рекомендаций, предупреждений или советов относительно использования и обслуживания литий-ионных батарей. Эти компании включают 10 производителей мобильных телефонов (Apple, Google, HTC, Huawei, LG, Motorola, Nokia, Samsung, Sony и ZTE), 10 производителей ноутбуков (Acer, Apple, ASUS, Dell, HP, Lenovo, LG, Microsoft, Samsung). и Toshiba), четырех производителей электроинструментов (Bosch, DeWalt, Makita и Milwaukee Tool) и 10 производителей электромобилей (BMW, Chevrolet, Ford, Fiat, Honda, Hyundai, Kia, Mercedes-Benz, Nissan и Tesla). Авторами статьи в Journal of Energy Storage, помимо Кеолиана, являются Максвелл Вуди, Марьям Арбабзаде и Джеффри Льюис из Центра устойчивых систем UM и Анна Стефанопулу из Института энергетики U-M. Работа была поддержана Coalition Responsible Battery Coalition, коалицией компаний, ученых и организаций, приверженных ответственному управлению батареями сегодня и завтра. «По мере того, как страна и мир переходят к экономике, работающей на батареях, крайне важно продлить срок службы всех типов батарей, особенно в наших легковых и грузовых автомобилях», - сказал Стив Кристенсен, исполнительный директор Responsible Battery Coalition. «Эта работа такого уважаемого исследовательского института, как Мичиганский университет, является важным первым шагом на пути к смене поколений в том, как потребители используют батареи и относятся к ним». Дополнительная информация: . Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт