0 / 0 / 0
Регистрация: 12.05.2012
Сообщений: 33
1

Плоские аккумуляторы для крупногабаритного устройства

13.12.2016, 16:45. Показов 3850. Ответов 17
Метки нет (Все метки)

Есть один потребитель, который хотелось бы сделать портативным. Потребляет он обычно 5V 10A, но в теории пик может быть 5V 80A.
Цель — работа без подзарядки в течение 10 часов, но для начала пары часов будет достаточно.

Ограничения: по высоте примерно 40мм, масса не более 8кг и условия работы могут быть не из приятных (температура от +25 до -40°C).

Мой план использовать аккумуляторы для UPS HR-серии и заменять их раз в год разбился о ограничения по высоте, массе и рабочей температуре.

Пока самое лучшее, что я придумал — использовать 100шт 18650. Разместив их в два слоя я получаю массив аккумуляторов размером примерно 280?240?40мм и весом 4,5кг, так что в теории аккумуляторов можно добавить и ещё, если их ёмкости не будет хватать. Думаю, для начала можно взять Sony US18650VTC5, они не такие дорогие (а делаю я это всё за свой счёт). Потом можно уже смотреть на 3500 mAh LG MJ1.

Остаётся только проблема поддержания плюсовой температуры внутри. Сделаем вокруг аккумуляторов хороший герметичный корпус и с одной стороны которого можно поставить PTC-воздухонагреватели и несколько 40мм вентиляторов, чтобы равномерно распределять тёплый воздух. Я никогда не видел систем с подогревом аккумуляторов, но похоже, это именно то, что нужно в данном случае. Ещё нужно измерить, будет ли греться само целевое устройство, я уверен, от него тоже можно получить немного тепла.

Вообще я никогда не собирал батарею из 18650, потому не знаю, стоит ли соединять их последовательно или параллельно. Возможно стоит соединять их попарно последовательно, а пары параллельно. Нарисовал все три случая:

http://pic4a.ru/612/Vr_scale_150x150.jpg

В первом случае придётся понижать 370V до 5V, во втором случае 7.4V до 5V (мне это кажется лучшим вариантом), в третьем — повышать 3.7V до 5V.

Хотелось бы, конечно, мониторить отдельно напряжение на каждой банке (возможно и заряжать каждую банку отдельно и добавить индивидуальную защиту каждой банке). Поставить туда контроллер (может даже с GSM-модулем), который будет сообщать о здоровье аккумуляторов, следить за соблюдением температурного режима не только при использовании, но и при хранении.

Насколько фантастичной кажется такая затея? Есть ли какие-то фатальные недостатки, сразу бросающиеся в глаза?
__________________
Помощь в написании контрольных, курсовых и дипломных работ здесь
0
Programming
Эксперт
94731 / 64177 / 26122
Регистрация: 12.04.2006
Сообщений: 116,782
13.12.2016, 16:45
Ответы с готовыми решениями:

Какие самые лучшие аккумуляторы для фотоаппарата(АА)?
Парни, подскажите, пожалуйста. Какие самые лучшие аккумуляторы для фотоаппарата? Форм-фактор АА....

На чем писать ОС для мобильного устройства или любого эл. устройства
На чем писать ядро системы? ЧТо нужно знать? Assembler ? Дискретная математика. А что еще?

Плоские и планарные графы
Можете сказать является ли граф G планарным или непланарным, используя критерий...

Плоские конденсаторы и частица
По каким формулам можно решить подобную задачу? Подскажите, пожалуйста!!! Буду очень признательна) ...

17
0 / 0 / 0
Регистрация: 07.08.2016
Сообщений: 432
13.12.2016, 17:09 2
Что-то между 1 и 2 случаем будет оптимально (только во 2 случае надо соединять ещё средние точки). Если не требуется быстрая зарядка такой батареи, то можно собрать на BQ40Z60 (Ток заряда: до 4А / Количество ячеек: до 4х / Емкость ячеек: до 65А*ч).
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 04.09.2011
Сообщений: 1,023
13.12.2016, 17:39 3
Начать нужно с поиска видео как горят автомобили Тесла, которые питаются подобными батарейками.
Это почти ядреная бомба, потушить невозможно.

Как пить дать решение крайне далеко от оптимального, особенно с учетом минусовых температур. Тратить ограниченный запас энергии батареи на подогрев себя самой, как бы помягче сказать...

Если вопрос массы стоит очень остро, имеет смысл смотреть в сторону литий-железо-фосфатных ячеек, рабочее напряжение 3,2V. У них и нагрузочная способность в разы выше, и на разряд могут вполне работать при минусовых температурах, и циклов гораздо больше, и безопаснее они гораздо. Кроме того доступны плоские пакеты, из которых можно скомпоновать очень компактный блок, не будет потерь объема на пустоты между круглых корпусов.

Но чует мой нос, есть гораздо лучший выбор, но для этого нужно техзадание раскрыть более подробно.

В любом случае все ячейки соединять параллельно, а потом уже из этих параллельных блоков набирать последовательные цепи для достижения нужного напряжения, тогда будет проще контролировать батарею. Без автоматического контроля такие батареи вообще нельзя эксплуатировать, ни заряжать, ни разряжать. Если не взорвется, то сдохнет раньше времени, а ценник на них не мусорный.
Тема сложная, нюансов много, цена ошибки высокая.
Прямая дорога на форум электровелосипедистов.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 07.02.2106
Сообщений: 3,113
13.12.2016, 17:40 4
80А? Тогда все варианты с Boost можете сразу опустить. При разряде, особенно большим током, напряжение аккумуляторов разряжается до 2.5В (см. спецификации). Т.е., даже 2 банки последовательно могут не дать искомых 5В.
Аккумуляторы бывают обычные, а бывают высокотоковые. Вторые дороже и СУЩЕСТВЕННО. Поэтому, набирать 80А лучше из бОльшего кол-ва банок.
Что до инвертора, то можно попробовать проштудировать DC/DC инверторы то ATX блоков питания. 80А там не будет, но 30А вполне можно найти. Если действительно надо именно 80А, то ... знаете, стоимость аккумуляторов уже вас вряд-ли будет заботить. Сделать 100А buck с падением по высокой части не более 0.3В (=общее= сопротивление потерь 3-4 мОм) - весьма нетривиальная задача.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 30.01.2015
Сообщений: 24
13.12.2016, 19:41 5
Оптимальный вариант 2, но мониторить и заряжать отдельно каждую банку не получится.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 12.05.2012
Сообщений: 33
13.12.2016, 19:46 6
Цитата Сообщение от u37
Поэтому, набирать 80А лучше из бОльшего кол-ва банок.
Я и так беру минимум 100 банок, а по даташиту каждая из них может давать 30А. Если есть доступные низкотоковые 18650, можно взять и их.
Насколько я знаю, если напряжение просядет ниже 2.5V, банку можно считать мёртвой. Потому и ставят специальную защиту (например, DW01).
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 12.05.2012
Сообщений: 33
13.12.2016, 19:50 7
Цитата Сообщение от vtrot
имеет смысл смотреть в сторону литий-железо-фосфатных ячеек, рабочее напряжение 3,2V. У них и нагрузочная способность в разы выше, и на разряд могут вполне работать при минусовых температурах, и циклов гораздо больше, и безопаснее они гораздо. Кроме того доступны плоские пакеты, из которых можно скомпоновать очень компактный блок, не будет потерь объема на пустоты между круглых корпусов.
Вот это очень интересно, так как решает проблемы и с массой, и с объёмом, и с температурой. Где такие ячейки можно приобрести?
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 21.10.2013
Сообщений: 1,520
13.12.2016, 20:05 8
Последовательно соединенные аккумы нужно заряжать зарядным с балансировкой.
Иначе - долго не проживет батарея.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 12.08.2012
Сообщений: 1,217
13.12.2016, 21:14 9
Да, это ещё один довод в пользу LiFePO4 аккумуляторов, т.к. балансировка для них необязательна в отличии от литий-ионных и полимерных.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 04.09.2011
Сообщений: 1,023
14.12.2016, 03:45 10
Балансировка обязательна всем литиевым системам. Велосипедисты давно уже в этом убедились.

Миф о том, что желзо-фосфат и титанат якобы не нуждаются в балансировке связан всего лишь с тем, что ячейка скорее всего не взорвется при перезаряде. Однако умрет даже быстрее, чем литий на основе кобальта.
У ячеек железо-фосфат даже невозможно оценить остаточную емкость по напряжению, полка напряжения почти горизонтальная, одному напряжению может соответствовать и 90%, и 10% заряда.
Эти элементы даже требуют обязательной процедуры ввода в эксплуатацию, именно по этой причине. Необходим выравнивающий полный заряд соединенных параллельно всех ячеек будущей батареи, долгая и нудная процедура.

Потому и говорю, нюансов много, цена ошибки высокая.
А купить их можно где угодно, они уже начинают вытеснять кобальтовые системы из серьезных приложений. Ориентир именно напряжение. Для кобальтовых систем номинал 3,7; для железо-фосфата 3,2; для титаната вообще 2,3-2,4.

Недавно обнаружил, что железо-фосфатные ячейки например уже активно пихают в электроинструмент, особо это не афишируя. Например был шуруповерт с литиевым аккумуялтором на 12,6 вольт, а стал на 10,8 и дороже. Внешних различий нет. Делим 12,6/3=4,2 - кобальт. Делим 10,8/3=3,6 - железо-фосфат. И железо выигрывает на голову, т.к. сама система изначально допускает гораздо более высокие плотности тока, что для электроинструмента жизненно необходимо.

Я для себя уже принял решение полностью отказаться от свинца. Но применять в основном буду литий-титанат. Хотя для устройств, не выходящих для работы за пределы жилого помещения, возможно применю железо-фосфат, таки по деньгам он менее напряжный пока.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 12.08.2012
Сообщений: 1,217
14.12.2016, 12:04 11
Видел батарею LiFePO 4S6P у которой из корпуса наружу выведены только две клеммы, внутри только защита, без балансировки, имеет сертификат безопасности. В шуруповёрте 3S и тоже нет балансировки, только обычная защита, за три года ни в одной батарее ничего не разбалансировалось.
В фотоаппарате 2S и тоже без балансировки, фотоаппарату и родному аккумулятору 4 года, ёмкость упала, но заметно это только на холоде.
И только в баофенге была разбалансировка, причём он такой из китая изначально пришёл, пришлось разбирать, т.к. средняя точка не выведена и балансировать, после чего уже года полтора работает нормально.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 04.09.2011
Сообщений: 1,023
14.12.2016, 12:41 12
В моем шуруповерте тоже нет балансировки. Крайне удивлен этим фактом.
В прошлые выходные целый день убил на ручную балансировку ячеек. Две в каждом аккумуляторе были почти полностью заряжены, а одна наоборот, почти полностью разряжена. В итоге защита вырубает шурик и при попытке работать, и при попытке заряжать. Для обычного потребителя аккумуляторы выглядят полностью убитыми, их два в комплекте.
Ячейки не сдохли конечно, защита их спасла, но сколько, в процентах, потребителей способны разобрать литиевый аккумулятор, найти и устранить дисбаланс?

А еще ведь есть и ноутбуки. В них ведь тоже может не быть балансировщиков.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 07.02.2106
Сообщений: 3,113
14.12.2016, 12:54 13
Балансировка не требуется тем девайсам, которые могут абсорбировать небольшой ток постоянно. А это, увы, только никель.
Так что, спор-то, не о чем.

Я догадываюсь, почему не делают балансировки. Недавно получил 8 банок Sony и хотел сделать разбраковку на пары (надо 16В). После второго цикла понял безыдейность данной затеи - все напряжения с допуском +/-1 в младшем разряде вольтметра (предел 20.000).
Просто они одинаковые. А когда вылезет неодинаковость, тогда и ресурс закончится. IMHO.
0
1 / 1 / 0
Регистрация: 05.10.2017
Сообщений: 2,048
14.12.2016, 12:57 14
В ноутах почти везде конфигурация 3S2P, балансир есть.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 07.02.2106
Сообщений: 3,113
14.12.2016, 13:32 15
Подумал тут об инверторе... Две банки мало, из 5.5 В не сделать 5 В. Надо 3 банки, т.е. 12В. Здесь и схемы/контроллеры обычные. Да и 100 А выдать проще.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 12.08.2012
Сообщений: 1,217
14.12.2016, 15:03 16
Цитата Сообщение от u37
Балансировка не требуется тем девайсам, которые могут абсорбировать небольшой ток постоянно. А это, увы, только никель.
А как же литий-марганцевые? Да и железофосфатные это тоже умеют, правда ток небольшой, но для исправной батареи его хватает.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 04.09.2011
Сообщений: 1,023
15.12.2016, 05:41 17
Исправность - понятие относительное.
Совершенно одинаковых по параметрам ячеек не существует.
В процессе активной эксплуатации, без балансировки, быстрее разбегаются ячейки с различающимся внутренним сопротивлением.
При редкой эксплуатации быстрее разбегаются ячейки с разным током саморазряда.
Тем не менее все эти ячейки совершенно исправны, укладываются в параметры.
На заводах никто не занимается селекцией ячеек для батарей. Разве что для Тэслы этим наверняка занимаются, ценовая категория обязывает. И даже в этом случае батареи Тэслы бракуются в эксплуатации и продаются потом как некондиция. Те же электровелосипедисты их покупают и дербанят на составляющие.

Еще раз попытаюсь донести ключевые слова: электровелосипедисты уже убедились, что без балансировки батареи умирают очень быстро.
Дерзкие были, которые считали иначе. Но все они в итоге вынуждены были покупать новые ячейки для реанимации своих батарей и устанавливали какой либо вариант балансировщика.
Электровелосипедисты в активный сезон ежедневно высасывают всю емкость из пакета и заряжают его вновь. У них есть возможность в ускоренном темпе наблюдать последствия разных принятых решений.
Опытные электровелосипедисты делятся на две большие категории:
те, кто никогда не обходился без балансировки литиевых батарей
те, кто больше никогда не будет обходиться без балансировки литиевых батарей

Дерзкие новички конечно появляются, есть любители ходить по собственным граблям. Флаг им в руку, барабан на шею. Это их собственное решение, их собственные деньги и время, которые они выбрасывают в помойку.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 25.05.2014
Сообщений: 190
16.12.2016, 12:21 18
Цитата Сообщение от vtrot
В моем шуруповерте тоже нет балансировки.
...
Для обычного потребителя аккумуляторы выглядят полностью убитыми, их два в комплекте.
Не только "выглядят" - я так заменил сначала один элемент, потом достаточно быстро сдох второй (из трех)... На очереди лежат три "с приваренными хвостиками": менять буду сразу все.
0
IT_Exp
Эксперт
87844 / 49110 / 22898
Регистрация: 17.06.2006
Сообщений: 92,604
16.12.2016, 12:21

Li-Ion аккумуляторы
Кто из спецов подскажет как правильно заряжать Li-Ion аккумулятор для смартфона. В интернете много...

Мелкие аккумуляторы
Доброго времени! Для девайса нужна подобрать мелкий аккумулятор (маленький корпус). А так как...

Li-on Аккумуляторы из нетбуков
Ребята, подскажите, какого формата Li-on аккумуляторы в нетбуке?

Аккумуляторы АА, зарядка
Есть два пальчиковых аккумулятора аа емкостью 2300 mAh. Я так понимаю что чтобы зарядить их нужно...


Искать еще темы с ответами

Или воспользуйтесь поиском по форуму:
18
Ответ Создать тему
Опции темы

КиберФорум - форум программистов, компьютерный форум, программирование
Powered by vBulletin
Copyright ©2000 - 2022, CyberForum.ru