ROWERY I INNE POJAZDY ELEKTRYCZNE - FORUM ARBITER

[wojciechsikora]

Witam
Ciachałbym przejść z 48V na 60V, posiadam ładowarkę na 48V (54,6V) i zasilacz laptopowy 19,5V.
Czy mogę połączyć moją ładowarkę i zasilacz szeregowo aby zwiększyć napięcie ?
Czy BMS po podaniu 74,1V nie ogłupieje i czy bezpiecznie odetnie zasilanie po naładowaniu akumulatora ?
Czy będzie potrzebne obniżenie napięcia do 67,2V ?

[WojtekErnest]

Zdecydowanie tego nie rób. Za wysokie napiecie koncowe i nieokreślony efekt przy OBCIAZENIU TYCH zasilaczy tak niskim napieciem aku. A jesli BMS jest na 13S, to przy napięciu większym o 20 V nie tylko zglupieje ale i być może wystrzela kondensatory, mosfety lub inne elementy. To nie z gumy, to elektronika...

[W.P.]

[wojciechsikora]

BMS jest na 16s.
Znalazłem informacje na stronie "https://abc-rc.pl/BMS-Li-ion-Co-To-Jest-i-co-trzeba-wiedziec-o-modulach-i-ogniwach-litowych-blog-pol-1540976010.html" co prawda mówi on o BMS modelarskich i nie wiem jak się to ma do naszych BMS...

"Co do napięcia zasilania / ładowania gotowego pakietu musi ono być równe, lub wyższe sumie napięć w pełni naładowanych ogniw, czyli dla pakietu 3S czyli 3*4,2V= 12,6V należy ładować ładowarką o napięciu 13V wzwyż"

[W.P.]

Wiem, ze BMS-y są bardzo różne jeśli przyjrzeć się ich funkcjom. Nie chcę się na ten temat wypowiadać, gdyż moja wiedza jest tu bardzo uboga.
By móc cokolwiek powiedzieć musiałbym móc go podłączyć i wykonać potrzebne pomiary.

Ogólnie jest to moduł elektroniczny złożony z szeregu komparatorów okienkowych, które mają za zadanie pilnować dopuszczalnego zakresu pracy ogniw.

Wyposażone są w elektroniczny wyłącznik rozłączający ładowanie po stwierdzeniu, że któreś z ogniw ładuje się ponad dopuszczalną wartość, lub rozłączający obciążenie jeśli napięcie dowolnego segmentu spadnie poniżej dopuszczalnej wartości.

Dodatkowo prowadzona jest kontrola prądu obciążenia wobec czego ewentualne zwarcie pakietu nie wymaga gorączkowego rozglądania się za gaśnicą.

To bardzo ogólny zarys.

Czytałem gdzieś na forum o BMS-ach wyposażonych w mikrokontroler wyrównujący napięcia ogniw.
Działanie dość logiczne - jeśli doszło do przesadnego naładowania jednego z ogniw np. do 4,25V to następowało rozłączenie ładowania i obciążenia nadgorliwego ogniwa przygotowanym na płytce rezystorem tak, by nastąpiło zmniejszenie napięcia na nim.
Po tym zabiegu proces ładowania wznawiał się.

To wszystko to ogólniki. Konkretów trzeba doszukiwać się bądź w miarodajnych (nie handlowych) opisach czyli w notach technicznych jeśli takie są. Najlepiej jednak wziąć miernik do ręki i samemu pomierzyć.

Co do tych 13V, o których piszesz.
To niewielka i dopuszczalna różnica ponad 12,6V. W końcu nadzorcą jest tu BMS i on ma pilnować prawidłowego ładowania. Byleby nie było mniej niż 12,6V.

[WojtekErnest]

Teoria,teoria.....
Panowie czy biezecie taki ,,drobiazgi pod uwagę że ładowarka do li-ion ma często tryby probkowania, czyli cyklicznie sprawdzą napięcie na wyjsciu i ponownie lub wznawia ładowanie małym prądem. Jak zadziała w takim nieustalonym stanie ? Jak się zachować taki układ w czasie załączenia w różnych warunkach i przy różnej wielkości napięcia i strzał prądowym z kondensatorów itp Proponuje ostrożniej z poradami że sie na pewno da...

[wojciechsikora]

Mam chyba Chiński odpowiednik tej ładowarki "https://nexun.pl/czesci-do-e-bike/ladowarka-13s-35a-191w-lipo-liion" czy ona ma ten tryb "Próbkowania" bo z tego co mi wiadomo ona wyłącza się jeśli prąd spadnie poniżej określonej wartości...
A ze strony drugiego zasilacza nie powinno chyba być problemów...

[W.P.]

[WojtekErnest]

W tym opisie @W.P. czy raczej probie logicznej analizy stabilnych i przewidywalnych stanów łączenia dwóch zasilaczy, brak jest odniesienia do wlaśnie stanów nieustalonych, które w praktyce powodują że urządzenie powinno działać ale 'z niewiadomych' przyczyn sie blokuje lub uszkadza.
Czyli akumulator ma np 80V, a jeden zasilacz ma 12V, a drugi jeszcze NIC czyli JEGO elektronika jest podłączona ale np kondensatory są rozladowane.
Dopisz zatem do tej analizy co sie MOZE stać, gdy chwilowo te 80 V z aku pojawi się de facto na wyjsciu zasilacza 12V ??? Jak zareaguja na to kondensatory, tranzystory które są np na 25V czy 30V jak zareagują na to ich uklady sprzężenia zwrotnego ?

To jeden z przykładów bo takich dziwnych przypadkow, będzie wiecej, gdy ladowarka do li-ion, na moment w czasie ladowania 'odlaczy' w celu probkowania swoje zasilanie, ale pozostawi swój uklad sprzężenia zwrotnego, uklady komparatorow projektowane do stabilnego zakresu napiec dla 13S.
Zatem, to są czynniki które każdy konstruktor ukladow elektronicznych, musi brać pod uwagę.
I tylko to mialem na myśli pisząc o teorii vs praktyka.
Bo gdy mamy na myśli szeregowe łączenie idealnych źródeł zasilania, np prostych baterii no to problemu nie ma

[W.P.]

Ależ pisałem właśnie w odniesieniu do stanów nieustalonych.
Za stan nieustalony przyjmuje się zespół zjawisk zachodzących w układzie, od chwili włączenia (bądź wyłączenia) do momentu ustania zjawisk dynamicznych będącym bezpośrednim następstwem tej zmiany.
Jest więc to przedział czasu, w którym ładują się, bądź rozładowują kondensatory bądź obwody magnetyczne (np. dławiki). Wobec małych rezystancji w obwodzie zasilacz-akumulator stała czasowa to zwykle kilka, kilkanaście ms.

Zwykle czas trwania stanu nieustalonego określany jako 5 stałych czasowych.

Jeśli mam rozważyć włączenie akumulatora 80V do szeregowo połączonych zasilaczy 12V i dodatkowego (ładowarki Li-Ion) to muszę przyjąć pewne ustalenia.
Rozpatruję więc ładowarkę do pakietu 16S o napięciu 67,2V współpracującą z zasilaczem CV 12,6V (razem ok. 80V).
Dodatkowym warunkiem wstępnym jest działający zasilacz 12V i nie włączony jeszcze do sieci zasilacz pakietu 16S.

W dużym uproszczeniu połączenie ilustruje powyższy schemat. Z oczywistych względów pominąłem nieistotne elementy zasilaczy umieszczając je w postaci bloków.

Kondensator C1 naładowany jest do 12,6V, C2 rozładowany. W chwili połączenia złącza S1 popłynie prąd I inicjując stan nieustalony.
Płynąc przez C1 doładuje go podwyższając napięcie na nim do napięcia nominalnego, na jakie został wykonany (zwykle w zasilaczu 12V kondensator jest na 16V). Prąd I zaczyna ładować C2.
Dotąd nic szczególnego nie dzieje się, poza tym, że zasilacz 12V wyłączy się wskutek działania sprzężenia zwrotnego.

Kondensator elektrolityczny po przekroczeniu już o ok. 15% napięcia na jakie został wykonany zaczyna pobierać duży prąd ze źródła.
Zaczyna przedstawiać sobą równoległe połączenie rezystancji i pojemności a wewnątrz zaczynają zachodzić procesy egzotermiczne. Prąd I zaczyna gwałtownie rosnąć, gdyż C1 nie pozwala naładować się wyżej niż do 18-20V.

Ten wzrost prądu umożliwia szybsze doładowanie C2, a to z kolei zmniejsza chwilowy prąd ładowania obu kondensatorów. Po chwili napięcia na kondensatorach ustalają się i kończy stan nieustalony.
Ten proces trwa ułamek sekundy i skutkuje powstaniem łuku na złączu S1.

Tyle o przypadku ogólnym. Dalsze rozważania można snuć znając konkretne wartości rezystorów R1 i R2. To rezystory o niewielkim znaczeniu dla pracy zasilacza. Czasem zależnie od konstrukcji stanowią tzw. obciążenie wstępne by nieobciążony zasilacz nie wpadał w tryb pracy niestabilnej (nie jest to groźne ale wygląda nieprofesjonalnie - zasilacz z falującym napięciem).
Ich rolą jest też rozładowania kondensatorów filtru po wyłączeniu zasilacza. Są więc zawsze.

Jeśli więc szczegółowo rozpatrujemy przypadek szeregowego połączenia jak na powyższym schemacie, a pomaga w tym konieczność przebywania w domu , To warto zastanowić się co stanie się w układzie, gdy R1 będzie na tyle duży w stosunku do R2, że napięcie na R1, C1 będzie wyższe od 12,6V.

Jeśli będzie to np. 16V to przez C1 nie będzie płynął prąd a zasilacz 12V dalej nie będzie pracował.
Jeśli z proporcji R1 i R2 wynikałoby np. napięcie 20V to na C1 będzie ono pomału (bezpiecznie bo prąd ograniczony jest przez R2) rosło do 20V a kondensator C1 będzie się formował. Zwykle taki proces trwa kilkanaście minut.

Teraz przypadek drugi, kiedy z proporcji R1 do R2 wynika, że gdyby je podłączyć szeregowo do akumulatora to na R1 odłożyłoby się mniej niż 12V.

W takim przypadku C1 tuż po włączeniu S1 wykaże wzrost napięcia ponad 12,6V do wartości na jaką pozwoli proces formowania. Przez ułamek sekundy jego elektrolit nie zdąży się podgrzać do niebezpiecznej temperatury. Po chwili naładuje się C2 kończąc stan nieustalony.

Napięcie na C1 zacznie pomału wracać (dzięki R1) do wartości 12,6V. Od tej wartości informacja przekazana przez transoptor na stronę pierwotną uruchomi zasilacz.
Od tego momentu napięcie na C2 pozostanie na poziomie 79,8V - 12,6V czyli 67,2V.

Celowo w poprzednim wpisie pominąłem ten przypadek jako wymagający szczególnego potraktowania.

Warto tu dodać, że w filtrach zasilaczy stosowane są kondensatory o podwyższonych parametrach, zwłaszcza w zakresie rezystancji szeregowej, tzw Low_ESR. Szczegóły konstrukcyjne znają technolodzy. Ogólnie chodzi o to, by kondensator podczas pracy (duże prądy ładowania i rozładowania) nie ulegał nagrzewaniu, gdyż prowadzi to do rozszczelnienia i utraty pojemności. Chwilowy (ułamek sekundy) prąd płynący przez kondensator nie działa destrukcyjnie.
Oczywiście wszystko zależy od wartości. W tym akurat układzie nic złego się nie dzieje.

Powyższy opis dotyczy sytuacji, gdy podłączamy akumulator do odpowiednio przygotowanej pary zasilaczy. Odpowiednio tzn. 79,8V do pakietu 19S.

Proszę mnie zwolnić z rozważań nt sytuacji podłączenia pakietu większego niż 19S bądź mniejszego, np. 17S do w/w układu zasilającego.

W podsumowaniu należy dodać, że po włączeniu dolnego zasilacza prąd I zmieni kierunek.

[wojciechsikora]

Jak będę miał dostęp do akumulatora to przetestuję

[WojtekErnest]

Proszę pamiętać jeszcze o jednym, że musimy mieć wtedy precyzyjną kontrolę napięcia końcowego, bo jego zmiana (np o 1V) gdy aku mają napięcie w pobliżu 66V (dla 16S) spowoduje skoki prądu np o 2-3A.
Z koleji zmiana w ladowarce do li-ion napięcia (wewnatrz PR które sa najczesciej 3szt) pociąga za sobą konieczność korekt dwóch pozostalych od prądu i i od progu.

[W.P.]

[wojciechsikora]

Zrobiłem parę prób z prostownikiem który ma regulowane napięcie od 13,5-17 V bez obciążenia.
- podłączyłem moją ładowarkę i prostownik szeregowo napięcie uzyskałem wyższe niż 67,2V a po podłączeniu żarówki ona się zapaliła nic nie wybuchło ani nie przepaliło bezpiecznika więc chyba jest dobrze
- podłączyłem mały pakiecik 3s3p z bms do 15 V i bms bezpiecznie naładował pakiecik.

Po dłuższym zastanowieniu chyba ostatecznie wyasygnuje te 100 zł i od skośno ocznych przyjaciół ściągnę ładowarkę 16s.