Как создать дешевый и эффективный контроллер заряда аккумулятора от солнечной батареи

Балансировочная плата для li-ion аккумулятора 18650

Какую функцию выполняет балансир в литийных аккумуляторах? Если последовательно соединять несколько банок, их напряжение складывается в общую сумму, а емкость батареи равняется самой низкой из всех элементов.

Чтобы предотвратить перезаряд самой «ленивой» части, ее отключают от питания, что позволяет оставшимся частям продолжать заряжаться. Балансир контролирует равномерно распределяющийся заряд, поэтому его включают в цепи с последовательным соединением элементов. При параллельном соединении в балансировке нет необходимости: здесь равномерное распределение заряда. Балансировочная плата обычно входит в общий защитный корпус MBS и носит название «балансировочный шлейф».

↑ Конструкция устройства

Так как я любитель упаковывать все детали в как можно меньший корпус, мне пришла на ум идея опробовать «буржуйский» способ производства корпусов из текстолита Алексея (AlexD). :yahoo:

Процесс производства мне показался несколько утомительным, однако результат впечатляет. После покраски корпус стал прям как заводской! Но, пожалуй, я буду использовать данный метод только для маленьких корпусов, всё-таки цена на текстолит кусается. Не обращайте внимания на особые текстуры моих стен, у меня идёт ремонт!

Почему падает заряд

У всех АКБ есть определённая ёмкость, прописанная в Ач. На легковых авто чаще всего встречаются батареи на 60-80 Ач. То есть при 60 Ач устройство может в течение 60 часов выдавать ток, сила которого составит 1 Ампер. Но это в теории.

На практике всё иначе. Как только происходит запуск мотора, заряд сильно падает. Но он компенсируется за счёт работы генератора. Не все водители ездят много и часто, а потому генератор попросту не успевает восполнить весь заряд. Доказано, что в большинстве случаев авто эксплуатируются с постоянным недозарядом.

Ёмкость может уменьшаться под воздействием разных факторов:

• плохое крепление, механические повреждения;
• проблемы в электрооборудовании;
• нарушение целостности электропроводки;
• процессы сульфатации;
• езда по городу короткими поездками;
• низкая температура окружающей среды и пр.

Поскольку большинство водителей ездят именно в таких условиях, периодически проверять состояние и заряд АКБ нужно обязательно.

Порядок заряда АКБ 18650

Аккумулятор 18650

Известные производители ЗУ используют в них двухэтапный способ заряда батарей.

Двухэтапный способ заряда включает в себя:

1. Задача ЗУ на первой стадии сводится к зарядке стабилизированным током. Сила тока при зарядке определяется номинальной емкостью АКБ с коэффициентом порядка от 0,2 до 0,5. В процессе зарядки для поддержания стабильного тока происходит автоматическое повышение напряжения. При величине напряжения 4,2В процесс зарядки на данном этапе прекращается. К этому моменту аккумулятор успевает пополнить свою емкость на 70-80%. С целью сокращения времени заряда для литиевых аккумуляторов применяется процесс ускоренного заряда. В таком случае зарядный ток берется с коэффициентом 0,5-1,0;
2. Зарядка 18650 во втором этапе проходит с постоянным напряжением. Плата зарядки 18650 поддерживает Uзар.~4,15-4,25В и контролирует величину тока. Значение тока в процессе зарядки плавно уменьшается до величины 0,05-0,01 от емкости аккумулятора. Соответственно, процесс заряда считается законченным.

Помимо вышеупомянутых стадий заряда, для 18650 li -ion аккумуляторов применим подготовительный заряд АКБ. Заряжание производится пониженным током до момента, пока напряжение на аккумуляторе не достигнет величины 2,8В.

Поведение тока и напряжения при зарядке

При всей незаменимости двухэтапная система зарядки имеет некоторые недостатки. Поскольку напряжение на АКБ замеряется во время прохождения через него большого зарядного тока, то, в зависимости от внутреннего сопротивления аккумулятора, такие замеры могут разниться. В связи с этим напряжение может достигать величины 4,3-4,4В, что крайне негативно сказывается на батарее. На практике лучше прибегнуть к использованию зарядных устройств с импульсами тока при наличии промежутков между ними. Во время этих промежутков замеряется величина напряжения на аккумуляторе. Чем ближе напряжение к величине полностью заряженного аккумулятора, тем короче импульс выдает зарядное устройство. Соответственно, при достижении замеряемого напряжения величины 4,15В подача импульсов прекратится.

Этапы импульсного заряда АК

Схема простого зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Формула нормального заряда простая, как 5 копеек – базовая емкость батареи, деленная на 10. Напряжение заряда должно быть немногим более 14 вольт (речь идет о стандартной стартерной батарее 12 вольт).

Простая принципиальная электрическая схема зарядного устройства для автомобиля состоит из трех компонентов: блок питания, регулятор, индикатор.

Классика — резисторный зарядник

Проволочный реостат необходим для противостояния главной проблеме такой схемы – избыточная мощность выделяется в виде тепла. Причем происходит это очень интенсивно.

Разумеется, КПД такого прибора стремится к нулю, а ресурс его компонентов очень низкий (особенно реостата). Тем не менее, схема существует, и она вполне работоспособна. Для аварийной зарядки, если под рукой нет готового оборудования, собрать ее можно буквально «на коленке». Есть и ограничения – ток более 5 ампер является предельным для подобной схемы. Стало быть, заряжать можно АКБ емкостью не более 45 Ач.

Зарядное устройство своими руками, подробности, схемы — видео

Гасящий конденсатор

Принцип работы изображен на схеме.

Благодаря реактивному сопротивлению конденсатора, включенного в цепь первичной обмотки, можно регулировать зарядный ток. Реализация состоит из тех же трех компонентов – блок питания, регулятор, индикатор (при необходимости). Схему можно настроить под заряд одного типа АКБ, и тогда индикатор будет не нужен.

Изюминка зарядного устройства – конденсаторная батарея. Особенность схем с гасящим конденсатором – добавляя или уменьшая емкость (просто подключая или убирая дополнительные элементы) вы можете регулировать выходной ток. Подобрав 4 конденсатора для токов 1А, 2А, 4А и 8А, и коммутируя их обычными выключателями в различных комбинациях, вы можете регулировать ток заряда от 1 до 15 А с шагом в 1 А.

При этом никакого паразитного нагрева (кроме естественного, выделяющегося на диодах моста), коэффициент полезного действия зарядника высокий.

Литиевые аккумуляторы для шуруповертов своими руками

Владельцам качественных ручных инструментов на никель-кадмиевых аккумуляторах после выработки ресурса советуем перевести прибор на литий-ионные элементы. Если есть навыки по чтению схем, пайке тонких проводов, своими руками можно сделать новую литиевую батарею из высокотоковых аккумуляторов, . Необходимо четко следовать пошаговой инструкции, как при монтаже, так и в подборе комплектующих.

Сборка в корпус и проверка

Корпус подбирается индивидуально. Его можно склеить самостоятельно из пластика, или купить что-то более-менее подходящее. Места для вывода светодиодов и кнопок ручного управления определяют после фиксации платы. При желании, можно сделать отверстие для подстроечного резистора.

Не старайтесь сразу брать очень маленький корпус.

Для проверки контроллера заряда аккумулятора потребуется регулируемый преобразователь DC\DC, которым будет имитироваться напряжение на клеммах АКБ.

Нормально разомкнутый вывод реле, подключается к мультиметру в режиме прозвонки.

Когда аккумулятора заряжен, и нагрузка к нему подключена, то мультиметр подаёт непрерывный сигнал, а на контроллер горит синий светодиод.

Как только напряжение упадёт ниже выставленного предела, то включается зарядка. На контроллере заряда загорается красный светодиод, а на табло мультиметра меняется индикация.

Всё, контроллер заряда аккумулятора готов, можно пользоваться.

Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:

Спасибо, что дочитали до конца! Также Не забывайте , Если статья Вам понравилась!

Следите за нами в твиттере:

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

ALTER220 Портал о альтернативную энергию

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!

Выводы и полезное видео по теме

Желание сделать оборудование для домашнего применения своими руками иногда сильнее более простого решения — покупки недорогого устройства. Что из этого получилось, смотрите в видеоролике:

Оценивая перспективы изготовления электроники собственными силами независимо от её назначения, приходится столкнуться с мыслью, что век «самоделкиных» завершается.

Рынок перенасыщен готовыми электронными устройствами и модульными комплектующими практически под каждый бытовой продукт. Электронщикам-любителям теперь остаётся единственное дело – заниматься сборкой домашних конструкторов.

Есть, что дополнить, или возникли вопросы по теме сборки и использования контроллеров для ветрогенератора? Можете оставлять комментарии, задавать вопросы и добавлять фотографии своих самоделок — форма для связи находится в нижнем блоке.

Обозначение символов на дисплее

• V -измеренное напряжение на АБ
• Vs(max) -напряжение до какого будет произведен заряд
• Vmin(m) -минимальное напряжение на АБ при котором разряд будет отключен
• I -измеренный ток заряда
• Is -установленный ток заряда
• Id — измеренный ток разряда
• Ii -установленный в меню ток разряда(стабилизация тока разряда)
• Imin -минимальный ток при котором заряд будет окончен
• H -время таймера. Для вех режимов.
• Hi -оставшееся время до отключения по таймеру
• P -емкость АБ-Аh
• LED -подсветка

1.При подключении к сети устройства вывести на дисплей информацию-если АБ подключена

1.1.Напряжение до какого будет произведен заряд. По умолчанию Vs=14.2 (Диапазон выбора в меню 1-30 вольт.)

1.2.Установленный ток заряда. По умолчанию Is=0.5А.( диапазон выбора в меню 0.5 -10А.дискретность 0.5А.)

1.3.Реальное напряжение на АБ. Например-V=13.7

1.4.Режим по умолчанию — зарядка (режим можно изменить в меню. Названия режимов. заряд . разряд. ктц акб.)

РЕЖИМ 1.заряд

Если АБ не подключена-вместо напряжения на АБ вывести надпись — no bat.Все остальное как и при подключённой АБ.

Пример 1.0. батарея не подключена

Vs=14.2 Is=0.5A ? АКБ Заряд

При нажатии кнопки start — запустить установленный режим. При повторном нажатии — остановить. при запущенном режиме — название выбранного режима мигает. при остановленном — горит постоянно.

Пример 1.1. батарея подключена.

Vs=14.2 Is=0.5A V=13.7 Заряд

При запущенном режиме вместо установленного напряжения до которого будет произведен заряд отображать реальный ток заряда. Пример I = 3.6 A

Пример 1.2. идет заряд.

I=3.6A Is=0.5A V=13.7 заряд

После окончания заряда (по таймеру или по достижению установленного напряжения на АБ или ток заряда снизится до I=min) отключить заряд и вывести – заряд выкл.

Если ток заряда превышает установленный в меню. А также напряжение на АБ превысило установленное в меню-отключить заряд и вывести надпись — ERROR.

РЕЖИМ 2. разряд

2.При выборе режима- разряд (при запуске этого режима автоматически зарядить АБ до установленного напряжения и затем начать разряд.

Пример 2.0. Индикация в основном окне режима. Если режим не запущен-название режима (разряд) не мигает. При запущенном режиме, название режима используемого в данный момент (заряд или разряд) мигает.

Если режим запущен. АБ не заряжена. Идет автоматический заряд, после которого начнется разряд.

I=0.5A заряд P=0Ah

2.1 Ток разряда по умолчанию Id = 0.5 A. Диапазон выбора в меню 0.5-10 А. дискретность 0.5 А.

2.2. Hi — Время оставшееся до конца разряда после истечения которого разряд будет отключен по умолчанию.

2.3. Измеренная емкость батареи P=????Ah (пример Р = 45.4Ah). Пример 2.1. окно в процессе разряда

Id=0.5A Hi=10 P=45.4Ah разряд

После окончания разряда подать сигнал с паузой 1 секунду. И так пока не будет включен другой режим. Сигнал подать на вывод 4 МК. Светодиод out. На дисплей вывести надпись верху — P=????Ah. Vm=11.0 внизу — разряд OFF.

Пример 2.2. разряд окончен

P=100.3Ah Vm=11.0 Разряд выкл

РЕЖИМ 3. Ктц акб. Десульфатация.

В основном окне режима, если режим запущен, название режима (КТЦ) мигает. Если не запущен — не мигает.

3.1. Ток заряда по умолчанию Is = 5А. Диапазон 0.5-10 А

3.2. Ток разряда Id = 0.5А. Диапазон 0.5-10 А.

3.3. Напряжение на АБ. Частота 1 Гц.

Пример 3.0. идет десульфатация.

I=5.0A Id=0,5A V=14.2 КТЦ-АКБ

После окончания заряда(по таймеру или при достижении установленного напряжения, режим отключить) вывести надпись — КТЦ ВЫКЛ. И напряжение на АБ.

Пример 3.1.конец работы.

V=14.7 КТЦ ВЫКЛ

Обсудить статью ЗАРЯДНОЕ ДЛЯ АВТО НА КОНТРОЛЛЕРЕ

RoboCraft

Небольшое вступление. 1- Заранее предчувствуя высказывания и «советы» типа, “а на кой это нужно”, «Проще кабель проложить”, “купи готовое и не парься”, скажу сразу, весь этот проект носит скорее академический интерес, а не экономический.

2 — Читать данный «опус» можно «по диагонали», т.е., перейти непосредственно к практическим частям. А именно «Переделка UPS в инвертор 220 Вольт» и «Самостоятельное изготовление PWM контроллера заряда аккумулятора». Дело в том, что я не хотел разрушать целостность повествования, и мне было интересно!

Лето. Период дачного сезона в полном разгаре. Всякие посадки и крупные работы сделаны, теперь тупо шашлыки, отдых и ожидание сбора урожая :). И моя очередная попытка совместить полезное с приятным. А именно, захотелось мне попробовать свои силы в организации энергоснабжения второго этажа дачи (пока его там нету в принципе, только с помощью удлинителя).

Немного погуглив, и почитав соответствующие ресурсы я обозначил “кубики” будущего проекта. Типовая блок-схема организации “солнечного электроснабжения”.

Как говорят, “Большому кораблю — большое плавание”, так и “К серьезному проекту — научный и тщательный расчет!”