¿Qué electrónica adicional se requiere para la construcción y el uso de un paquete de baterías Ni-MH de 240 celdas?

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El robot (R2-D2) que estoy construyendo requiere una batería MASIVA. 800 Wh, para ser precisos. El costo es el principal impulsor, segundo a peso y volumen. Esto, en combinación con el alto costo de cualquier batería prefabricada (sin plomo) de esta capacidad, me ha llevado a considerar el diseño de un paquete casero de celdas AA individuales. La configuración en mente requiere el uso de 240 (1.2 voltios, 2.8 Ah) en un arreglo 10S-24P (12 voltios, 67.2 Ah). Esta batería normalmente se puede drenar a (o cerca de) cero. Esta consulta tiene 3 partes.

EQUILIBRIO. Entiendo que los paquetes normales de Ni-MH (4.8, 7.2, 9.6, 19.2) no requieren balanceo. Sólo tienen que estar unidos en serie. Sin embargo, debería considerar esto lejos de lo normal. Durante toda la vida útil de este droide (~ 2 años), ¿sería ideal un circuito de equilibrio? Si es así, ¿qué proveedores existen para una sola placa capaz de una corriente de 12 voltios y 40 amperios (pico)?

CARGANDO. Una serie de funcionalidades en droid requieren una operación continua y deben permanecer encendidas durante la carga de la batería. Además, este droide se usará a diario y se debe recargar completamente en 8 horas. ¿Existe algún circuito regulador específico, capaz de proporcionar estas características para un paquete de Ni-MH de tal tamaño? ¿Se requiere un convertidor especial de regulador para evitar la sobrecarga?

SEGURIDAD. Si no se requiere equipo adicional para equilibrar, cargar o regular, ¿cuáles son las buenas prácticas? ¿Qué es mejor para la protección contra sobrecalentamiento, cortocircuito y sobrecorriente (fusibles, limitadores, reguladores, etc.)?

    
pregunta Derek Smith

1 respuesta

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Dudo que necesites hacer un balance. Los NiMH son algo tolerantes a la sobrecarga, por lo que tienden a auto-equilibrio durante el proceso de carga normal.

Sería una buena idea controlar la temperatura para que pueda detener la carga y la descarga si alguna de las celdas se calienta demasiado. Si hay una celda defectuosa en cualquier parte del paquete a medida que envejece, esa celda podría calentarse mucho durante la carga. Definitivamente, el cargador debe estar diseñado para detectar condiciones de falla tales como la falta de carga, la falta de terminación de la carga en un período de tiempo razonable, etc.

Si desea evitar la complejidad de monitorear la temperatura para 240 celdas, un PTC cuidadosamente elegido en cada celda podría ser una solución simple para el problema de sobrecalentamiento. Los PTC responden tanto al calor como al flujo de corriente. A medida que se calientan, su capacidad de pasar corriente sin tropezar disminuye cada vez más. Por lo tanto, si una celda se sobrecalienta durante la carga, el PTC puede dispararse muy bien antes de que haya peligro de incendio. Tendrá que sobrecargar deliberadamente un paquete para probar esto y asegurarse de que sea seguro. Algunos PTC están disponibles para actuar como correas que se sueldan a la batería en lugar de una pestaña de metal sólido. Esto los pone en excelente contacto térmico con la célula, y es probablemente la mejor manera de hacerlo.

También hay interruptores térmicos muy pequeños que se pueden unir a cada celda, similares a los PTC, pero no tienen ninguna función de protección contra sobrecargas. Solo mencionando eso en caso de que estés interesado.

A nivel de paquete, necesitas un fusible robusto. Esto podría ser externo al paquete. Pero debe colocarse de modo que sea muy poco probable que ocurra un cortocircuito que evite el fusible. NO QUIERES estar cerca si este paquete está en cortocircuito.

La corriente de interrupción máxima del fusible debe ser muy alta, ya que la corriente de cortocircuito de un paquete de 24M NiMH será muy alta (quizás 500 o incluso 1000 amperios). Deberías estar mirando grandes fusibles marinos. Tenga en cuenta que la clasificación de interrupción especifica la corriente de falla más grande que el fusible puede interrumpir de manera segura cuando explota. Si corre más corriente a través de él, básicamente puede explotar cuando explota, lanzando fragmentos calientes en todas las direcciones. Por eso necesita un fusible grande y robusto.

No creo que se requiera una coincidencia inusualmente precisa para celdas en paralelo, pero DEBE suministrarse alguna forma de protección contra sobrecorriente para cada celda en paralelo. Si utiliza un PTC, como se mencionó anteriormente, esto puede proporcionar la protección contra sobrecorriente.

Hay muchas cosas que pueden salir mal con cualquier sistema de energía almacenada, y los paquetes de baterías grandes no son una excepción. Pueden causar mucho daño. Principalmente a través de incendios. He intentado compartir mis pensamientos sobre tu pregunta, pero toda la responsabilidad de asegurarte de que sea segura depende de ti, no de mí. Definitivamente creo que NiMH es más fácil de hacer seguro que LiIon, pero hay muchas más piezas disponibles para LiIon. Por lo tanto, si no puede tener éxito con un simple NiMH, considere una solución LiIon en su lugar.

Tenga en cuenta que probablemente necesitará un cargador personalizado para NiMH, ya que el método de terminación de carga es diferente a otros químicos.

    
respondido por el mkeith

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