 |
Вытекающие лабораторные работы
|
|
|
|
Балансировка Li-on батарей
Ст. гр. ИТМ-21 Пастухов А.Е.
Оглавление
Введение. 3
Пассивная балансировка. 5
Активная балансировка. 7
Предлагаемая схема. 8
Исследовательская часть. 9
Вытекающие лабораторные работы.. 10
Введение
Существуют несколько типов химических источников питания (ИП), о плюсах и минусах можно посмотреть здесь, здесь, здесь и т.д.
Дальше речь пойдет об литий-ионной аккумуляторной батареи (АКБ).
Современная технология производства литий-ионных ИП не позволяет создать «цельный» элемент питания со сколь угодным выходным напряжением, например 12В, 24В и т.д. Для достижения заданного напряжения создаются так называемые батареи (последовательное включение ячеек). Пример батареи представлен на рис.1.
Рисунок 1 "Структура АКБ"
Во время эксплуатации АКБ неизбежно происходит «разбаланс» ячеек. Происходит он из-за неравномерного заряда/разряда ячеек. Это явление приводит к ускоренному износу всей АКБ, работоспособность которой определяется по наименее надежной ячейке [это проблема].
Всвязи с этим во время заряда АКБ производят так называемую балансировку АКБ, иными словами выравнивание заряда каждой ячейки.
Основных способа два!
Пассивная балансировка
Структурная схема пассивной балансировки представлена на рис. 2.
Рисунок 2"Структурная схема пассивной балансировки"
На рис.2 изображена структурная схема пассивной балансировки. Суть ее заключается в следующем. Устройство измеряет напряжение на каждой ячейке. Определяет максимум и минимум. Далее «балансир» разряжает наиболее заряженные ячейки, тем самым уравнивая заряд до наименее заряженной.
|
|
|
Плюсы:
1. Простота исполнения
Минусы:
1. Выравнивание по наименее заряженной ячейке.
2. Необходимо решать задачу по теплоотводу (т.к. нагрузка – это печка)
3. Увеличенный расход электроэнергии.
Стоит так же отметить, что в данной схеме не отображается система измерения напряжений на ячейках. Но подразумевается, что она есть.
Наиболее распространенный тип балансировки.
Активная балансировка
Схема активной балансировки представлена на рис. 3.
Рисунок 3 "Схема активной балансировки"
Данная схема более сложная в исполнении, но она позволяет выравнивать заряды по наиболее заряженной ячейке.
Плюсы:
1. Выравнивание по наиболее заряженной или номинальной ячейке.
2. Токи направляются непосредственно в разряженные ячейки.
3. Меньше энергетических потерь (меньше тепловыделения)
Минусы:
1. Управление ключами и нагрузкой подразумевает сложную схему.
2. Снижение надежности.
Предлагаемая схема
Рисунок 4 "Предлагаемая схема балансировки"
В предлагаемой схеме подразумевается рекуперация энергии, с минимальными растратами «попросту».
Плюсы:
1. Относительно простая в исполнении система (нет «умной» электроники).
2. Практически нет энергетических потерь.
Минусы:
1. Трансформатор (объем).
Суть данной схемы:
При замыкании ключа S1 в первичной обмотке трансформатора будет запасаться магнитная энергия, при размыкании, магнитная энергия переходит в электрическую через вторичные обмотки. По замыслу, первым откроется тот диод, который приложен к наименее заряженной ячейке. Таким образом ячейки гальванически развязаны между собой, а источник ЭДС «появляется» именно в наименее разряженной ячейке.
Исследовательская часть
Исследовательская часть включает в себя компьютерную модель этой схемы (теоретически схема состоятельна). Далее результаты компьютерной модели необходимо подтвердить практически.
|
|
|
1. Подтвердить / опровергнуть работоспособность схемы.
2. Т.к. схема с обратной связью, могут ли возникать резонансные электрические колебания?
3. Повторяемость вторичных обмоток сложно обеспечить, как поведет себя схема при «перекосе» во вторичных обмотках?.
4. Диоды неидеальны, а их характеристики могут «расходится», какие дополнительные регуляторы могут быть введены в схему?.
5. Какого влияние частоты работы ключа на зарядные токи, можно ли управляя частотой срабатывания ключа нивелировать расхождения диодов?.
6. В случае случайного отсоединения батареи, поведения трансформатора на первичных обмотках.
7. И возможные другие вопросы …
Вытекающие лабораторные работы
|
|
|
