¿Cómo funciona el equilibrio de la batería y el circuito de protección?

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Estoy construyendo un paquete de baterías 4S LiPo que me gustaría incorporar en un proyecto de parlantes portátiles y necesito asegurarme de que las baterías nunca requerirán mantenimiento, además de reemplazarlas por completo en aproximadamente 5 años. Las baterías que estoy usando son NCR18650B, por lo que deberían ser bastante decentes.

Estoy usando la siguiente placa BMS que usa Seiko cargando IC :

Paraprobarqueestofuncionacorrectamente,desequilibréintencionalmenteunaceldaalcargarlahasta4Vydejélasotras3celdasalmismovoltajede3.85V.

Lafuentedealimentacióndelbancoseestableceen16.8Vparalacargaysepuedenobservarlassiguientescosas:

  1. Tanprontocomolaprimerabateríasecargaa4.25V,elpaquetesedesconectadelafuentedealimentación.Enestecasoparticular,laenergíatotalenelpaqueteesbastantebajaporquelasbateríasestabansignificativamentedesequilibradas.¿Porquénodesconectarsololaceldamáscargada?
  2. Nopuedodetectarelequilibrioconlafuentedealimentaciónencendidaoapagada,despuésdequeelBMSdecidaqueserealizalacarga.Nofluyecorrientedesdelaceldamáscargada.
  3. Probéunatabladebalanceoalternativayestecomportamientopareceserconsistente.¿TodoslosPCBdeequilibriocomercial"funcionan" de la misma manera?

¿Cómo funciona realmente todo este equilibrio? ¿Cuál sería la mejor opción para mi situación en la que necesito un paquete 4S del cual la carga dibujará picos de ~ 1A durante cortos períodos de tiempo?

    
pregunta Bogdan

1 respuesta

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He leído un capítulo de un muy buen book que lo responde todo.

Recomiendo encarecidamente leer ese capítulo o el libro, pero si quieres una historia muy breve, las cosas son así.

  • Normalmente, se supone que un paquete se ensambla con celdas balanceadas, por lo tanto, un BMS regular no está diseñado para equilibrar grandes diferencias.
  • Normalmente, las celdas de litio tienen una muy baja tasa de autodescarga y son bastante uniformes, por lo que solo se requiere un balance menor para mantener el paquete en buen estado de funcionamiento.
  • La mayoría de las placas BMS que tienen equilibrio solo pasan una corriente muy pequeña desde la celda más cargada hasta una resistencia de derivación, por lo que efectivamente desperdician la carga hasta que las otras celdas alcanzan el mismo nivel.
  • La mayoría de los circuitos de balanceo no pasan la corriente de una celda a otra (balanceo activo) porque es más caro hacerlo.
  • Dependiendo del circuito de carga, el balanceo no está activo todo el tiempo, pero puede estar activo solo durante la carga y la carga. Como no debería ocurrir un gran desequilibrio, sería estúpido desperdiciar energía de una celda más cargada cuando el paquete se desconecta de la fuente de alimentación.
  • Se necesitan muchos ciclos para equilibrar las células. Por supuesto, dependiendo del circuito, las cosas pueden variar, pero puede esperar equilibrar una diferencia del 10% en 30 ciclos de carga aproximadamente.
  • El desequilibrio por ciclo de células LiPo correctamente emparejadas suele ser inferior al 0,1%

Esta técnica de equilibrio simple que probablemente se implementa en tableros BMS comunes funciona así:

  

El P-MOSFET de balanceo interno para una celda en particular, que necesita   estar equilibrado, se enciende primero.   Esto crea una corriente de polarización de bajo nivel a través de la resistencia externa   Divisores, que conectan los terminales celulares a la batería.   controlador de balance celular IC. El voltaje de puerta a fuente es por lo tanto   establecido en R2, y el MOSFET externo está activado. los   La resistencia del MOSFET externo es despreciable   en comparación con la resistencia del balance celular externo y   La corriente de compensación externa, I BAL, viene dada por I BAL = V CELL   / R BAL. Seleccionando correctamente el valor de resistencia R BAL, podemos   obtener la corriente de equilibrio celular deseable, que podría ser mucho mayor   que la corriente interna de equilibrio celular y puede acelerar la   proceso de equilibrio celular. El inconveniente de este método es que el equilibrio   no se puede lograr en celdas adyacentes al mismo tiempo.

    
respondido por el Bogdan

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