Circuit d'équilibrage de batterie


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Je suis confronté au problème suivant. J'ai besoin d'alimenter mon appareil (avion RC) avec 2 batteries distinctes de 12 V chacune afin d'étendre la capacité. Les connecter en série ne fonctionnera pas, car l'étage de puissance n'est pas préparé pour cela. Lorsque je connecte 2 batteries en parallèle, et qu'il y a une différence de tension, elles se chargent mutuellement, donc un courant important circule, les faisant exploser même. J'ai pensé à une solution simple pour cela, elle est visible dans les schémas ci-dessous:

schématique

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Avec ces 2 diodes, je perds de l'énergie à mesure que la tension baisse, mais il n'y a pas de courant circulant entre les batteries. Et si je voulais ajouter un circuit d'équilibrage "tension" entre eux? Disons que si une batterie a une tension de seulement 9 V, car elle est un peu déchargée, alors le 12 V devrait la charger avec un courant réglé par moi, c'est-à-dire 2 A max. On pourrait concevoir un circuit pour ça mais ça prendrait du temps et ça ne vaut pas pour cette application je crois. Au lieu de cela, je me demande s'il existe de tels circuits intégrés facilement disponibles? Chargeurs bidirectionnels en quelque sorte? Je n'ai rien trouvé moi-même, mais peut-être que je ne sais pas comment les nommer? J'apprécierais toute aide concernant ce problème.


J'ai piloté des avions RC et je n'ai jamais vu votre configuration. De plus, 12 V est une tension nominale impaire pour une batterie LiPo ... De quels courants parlons-nous?
Vladimir Cravero

Le 12 V n'est qu'un exemple, c'est un pack 3S 3,6V. Nous parlons de courants de pointe de 25A.
Łukasz Przeniosło

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"perdre un peu de puissance" dans le contexte d'un vol électrique et de courants 25A est assez désastreux. Vous feriez mieux de peser les paquets et d'acheter un seul plus gros environ le même poids.
Brian Drummond

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La meilleure solution à ce problème est d'avoir deux packs identiques, de les charger à la même tension, de les connecter en parallèle, de ne jamais charger séparément.
Vladimir Cravero

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@Bremen Uniquement si les batteries sont réellement déséquilibrées, ce que le schéma de diodes minimisera.
David Schwartz

Réponses:


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Il vaut mieux faire des diodes idéales à l'aide de MOSFET

entrez la description de l'image ici

  • Remplace une diode Schottky de puissance
  • MOSFET interne à canal N de 20 mΩ
  • 0,5 μs Temps de coupure limite le courant de défaut de crête
  • Plage de tension de fonctionnement: 9 V à 26,5 V
  • Passage en douceur sans oscillation
  • Pas de courant continu inversé

Mais la solution la plus simple est un meilleur réseau de diodes Schottky à 6 $ avec un dissipateur thermique entrez la description de l'image ici

Ce sont des cathodes courantes. entrez la description de l'image ici


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+1 mais la note actuelle doit être beaucoup plus élevée. L'OP a mentionné des courants de pointe pouvant atteindre 25 A.
tangrs

Le pont MOSFET n'est pas trivial pour assurer un transfert en douceur sans oscillation, mais donne la chute de tension la plus faible. Un comparateur et un temporisateur sont utilisés pour déterminer quels commutateurs doivent être actifs pendant que les alimentations et la charge sont très dynamiques. Mais avec soin, vous pouvez rentrer à la maison avec des batteries de secours. Les cellules primaires ne doivent pas être vidangées en dessous de 9V pref. 10V
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75

@tangrs en fait, il n'est pas clair d'après les commentaires du PO si 25A est le courant de pointe de la durée de fonctionnement ou le courant de batterie court-circuité.
Trevor_G

@Trevor de son expérience personnelle dans la création de multicoptères, il n'est pas inhabituel d'avoir un courant continu de dizaines d'amplis. Ces moteurs sans balais peuvent tirer un crapload de courant ...
tangrs

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@tangrs ya Je n'ai aucune expérience dans le domaine, mais l'OP pourrait être plus concis. Quoi qu'il en soit, le dispositif LTC illustré ici ne fonctionnera pas au niveau de la batterie 3,5 V, a-t-il ajouté plus tard ... La question souffre du syndrome des exigences rampantes ......
Trevor_G

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Charger une batterie de l'autre entraînera une baisse globale de l'efficacité et de la durée de fonctionnement. Considérez que l'énergie sera perdue dans le circuit de charge et dans les pertes de chaleur de la batterie alimentant le chargeur et de la batterie en charge.

Le plus efficace est de prendre le pouvoir de la «bonne» batterie. Lorsque sa tension chute au niveau de la batterie avec une tension inférieure, ils supportent tous les deux la charge.

Lorsque les deux sont chargés, votre arrangement de diodes fonctionnera et sera la solution la plus simple. Avec cet agencement, les tensions de batterie chuteront au même rythme.


Soyez juste conscient de la quantité d'énergie dissipée à travers la diode. Il n'est pas rare d'avoir des dizaines d'amplis tirés de la batterie dans les applications RC.
tangrs

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Vous dites que la série est sortie ... mais peut avoir rejeté cela trop rapidement.

Vous n'avez pas vraiment détaillé ce que l'étage de puissance nécessite, mais je suppose que dans cette réponse, il attend une tension de batterie. Vous avez également laissé entendre que la double augmentation devait prolonger la durée et non augmenter le courant disponible.

En tant que tel, vous pouvez envisager de mettre les batteries en série et d'ajouter un inverseur buck-boost pour réguler la sortie à votre tension requise. Ceux-ci peuvent être assez efficaces et vous fourniront la tension requise même lorsque les batteries sont tombées considérablement en dessous de la tension de sortie requise. La puissance acquise de ce dernier peut être suffisante pour compenser les pertes dans le régulateur.


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Cela pourrait fonctionner en fait (connexion en série), en supposant que le contrôleur de vol (dans cette situation, les pilotes ESC génériques Pixhawk +) remarqueront que la tension est plus élevée et réduira le contrôleur PWM pour les BLDC en conséquence. Un convertisseur DC-DC n'est pas une bonne idée car les courants peuvent être très élevés et dans ce cas, la taille des circuits DC-DC sera grande en raison des condensateurs et de la taille des inductros.
Łukasz Przeniosło

@Bremen yup évidemment la taille et surtout le poids est critique dans cette application.
Trevor_G

Avec les batteries en série, la batterie faible peut être soumise à des tensions inverses et subir des dommages. Cependant, un convertisseur DC-DC n'a pas besoin d'être lourd s'il fonctionne à haute fréquence où le transformateur peut être léger.
richard1941

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Dans votre cas, en supposant que les deux packs sont identiques, je vous suggère d'envisager de mettre les packs en parallèle, en permanence, pour en faire un pack. Oui, cela peut être dangereux, mais je pense que c'est la seule solution qui va fonctionner pour vous.

Il vous suffit de vous assurer que les deux packs ont la même tension lorsque vous les mettez en parallèle. La façon la plus simple de le faire sera de les charger tous les deux complètement, un à la fois, puis de mesurer la tension pour la confirmation finale et de les mettre en parallèle. Si les tensions sont différentes de 0,01 V, ce n'est pas grave.

Il est assez courant avec les batteries RC d'accepter un peu plus de risques que ce ne serait acceptable dans d'autres domaines (comme les outils électriques). Sachez donc que votre pack manque quelque peu de fonctionnalités de sécurité. Traitez-le avec soin et essayez de toujours être prêt à l'éventer ou à prendre feu. Utilisez des techniques de stockage et de charge sûres, etc.

Ces conseils ne s'appliqueraient pas en tant que conseils professionnels de conception à d'autres batteries (telles que les batteries utilisées pour les produits de consommation courante). Ceux-ci ont besoin de beaucoup plus de fonctions de sécurité.

Vol heureux.


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Si vous utilisez des blocs d'alimentation identiques , votre solution (deux diodes shotky) est une solution simple et efficace.
Dans votre diagramme, vous montrez des batteries 12V et 9V, la différence 3V n'est PAS "petite". Si vous avez, en fait, différentes batteries comme indiqué, ce qui se passe, c'est que seule la batterie 12V alimentera votre appareil jusqu'à ce que sa tension tombe à 9V. Ensuite, la batterie 9V commence également à alimenter la charge. Cependant, si votre hélicoptère cesse de fonctionner à 10V, la batterie supplémentaire ne sert à rien, elle n'a fait qu'ajouter un poids supplémentaire à votre hélicoptère!

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