موازن شحن البطارية. تضمن معادلة شحن البطارية مدة تشغيل طويلة وإطالة عمر الخدمة
لماذا نحتاج إلى موازنات لبطاريات 12 فولت؟ عندما يكون لديك نظام 12 فولت، فإن جميع البطاريات، بغض النظر عن عددها، تكون متصلة بالتوازي، ولها دائمًا نفس الجهد. لكن عندما نتحول إلى 24 أو 48 فولت، تظهر مشكلة اختلاف الفولتية على البطاريات المتصلة على التوالي. ولهذا السبب، عند الشحن، تدخل بعض البطاريات في الشحن الزائد وتبدأ في "الغليان"، بينما يكون البعض الآخر أقل من اللازم، ونتيجة لذلك، تفقد سلسلة البطارية بأكملها قدرتها بسرعة وتصبح غير قابلة للاستخدام بشكل عام.
وحتى البطاريات المتطابقة تمامًا لا تزال تختلف في الجهد بمرور الوقت، لذا حتى البطاريات المشتراة من نفس الدفعة لن تنقذك من المشكلة. لحل هذه المشكلة، تم استخدام أجهزة موازنة مختلفة منذ فترة طويلة، وهي إما موازنات منفصلة لكل بطارية، أو وحدات 24 و 48 فولت. يمكن للموازنات إطالة عمر خدمة البطارية بشكل كبير.
في المستقبل القريب، سأتحول بنفسي إلى 24 فولت، لأن التيارات في النظام أصبحت كبيرة بالفعل وسأحتاج أيضًا إلى موازنات. وفي بحثي وجدت عدة خيارات تختلف في الإمكانيات والسعر ومبدأ التشغيل، وفيما يلي سأستعرض أجهزة الموازنة هذه.
موازن بطارية فيكترون
أول ما صادفته هو هؤلاء الموازنون (الصورة أدناه). إذا حكمنا من خلال الوصف، فهذه موازنات نشطة بتيار موازنة يبلغ 0.7 أمبير. تعني كلمة "نشط" أن الطاقة من بطارية مشحونة أكثر تتدفق إلى بطارية أقل شحنًا، ولا يتم حرقها ببساطة عند المقاومة. لكنني لست متأكدًا تمامًا من هذا نظرًا لاختلاف الأوصاف الموجودة على المواقع المختلفة. هذا الموازن مخصص لبطاريتين أي 24 فولت ومع إضافة بطارية يجب زيادة عدد الموازنات. عند 48 فولت، تحتاج بالفعل إلى ثلاثة موازنات من هذا القبيل.لا يمكن تعديل هذا الموازن لأنواع مختلفة من بطاريات الرصاص. يوجد مؤشر تشغيل ومرحل إنذار، يغلق إذا تجاوز فرق الجهد عبر البطارية 0.2 فولت. كان سعر هذا الموازن قاتلاً بكل بساطة؛ وفي وقت كتابة هذا التقرير، كان السعر على الموقع الإلكتروني كذلك 6220 روبل. مقابل 48 فولتًا، تحتاج إلى ثلاثة منها وتحتاج في المجمل إلى دفع 18660 روبل بالإضافة إلى التسليم.
مخطط اتصال هذه الموازنات بالبطارية. مؤشرات LED ومرحلات الإنذار:
الأخضر: يتم تشغيله عندما يتجاوز جهد البطارية 27.3 فولت
برتقالي: يتم تشغيله عندما يكون الانحراف أكبر من 0.1 فولت
الأحمر: إنذار (الانحراف أكثر من 0.2 فولت)
مرحل التنبيه: يتم إغلاق جهة الاتصال المفتوحة عادةً عند تشغيل مؤشر LED الأحمر. يظل جهة الاتصال مغلقة حتى ينخفض الانحراف إلى 0.14 فولت، أو حتى ينخفض جهد البطارية إلى 26.6 فولت. تتم إعادة ضبط مرحل الإنذار باستخدام زر متصل بمحطتين.
>
الجانب السلبي هو أن السعر مرتفع للغاية، وتيار التوازن هو 0.7 أمبير فقط، ولا توجد طريقة لتخصيصه ليناسب نوع البطارية الخاصة بك. هناك نظائرها أفضل بسعر معقول.
جهاز معادلة الشحن ELNI 2/12 لعدد 2 بطارية 12 فولت
لقد وجدت أيضا هذا الموازن. من الواضح أن هذا بالفعل موازن نشط، ويتفوق بشكل واضح على الأول من حيث موازنة التيار؛ هذا لديه تيار 5A مقارنة بـ 0.7A للأول. السعر في الحقيقة ليس صغيرًا أيضًا - 3600-3900 فرك.على مواقع مختلفة.يراقب هذا الموازن باستمرار جهد البطاريات المتصلة على التوالي، ويعادل الجهد عن طريق نقل الطاقة بين البطاريات. وهو يفعل ذلك ليس فقط أثناء الشحن، عندما تكون البطارية مشحونة بالكامل تقريبًا، ولكن بشكل مستمر إذا كان هناك خلل. ويمكن أن يصل تيار التوازن هنا إلى 5A، مما يعني أن الموازن يمكنه التعامل حتى مع الاختلالات الكبيرة في السعة.
>
في هذا الموقع، لم أجد أي شيء أصلي غير متوفر على Aliexpress. هناك، بالطبع، الكثير من الموازنات، ولكن تم شراؤها جميعًا في الصين وبيعها هنا بأسعار باهظة. فلماذا تدفع مبالغ زائدة إذا كان بإمكانك شراء ما يقدمه البائعون لدينا على Aliexpress بنفسك.
موازن نشط لبطارية 12 فولت
لقد وجدت هذا الموازن على Aliexpress. هذا موازن نشط بحد أقصى لتيار التوازن يبلغ 10 أمبير. إنه يراقب الجهد على البطاريات المتصلة بالسلسلة ويعادل الجهد عن طريق نقل الطاقة بين البطاريات بدقة 10 مللي فولت. يتم وضع كل موازن على بطاريته الخاصة، ويتم توصيل الموازنات ببعضها البعض. يمكنك عرض الوصف وشرائه هنا Balancer 12V. السعر في وقت كتابة هذا التقرير هو 1700 روبل، وهذا ليس باهظ الثمن لمثل هذا الموازن النشط القوي.
>
تنتج الشركة المصنعة لهذه الموازنات عدة أنواع مختلفة من الموازنات. هناك موازنات 2 فولت متاحة للبيع لـ "علب" حمض الرصاص الفردية. أيضا موازنات لبطاريات الليثيوم أيون 3.6 و 4.2 فولت. وموازنات لبطاريات 6 و 12 فولت. يمكن الاطلاع على جميع Balvnsirs هنا - كتالوج الموازنات 2/3.6/3.8/4.2/6/12 فولت
موازن بطارية 24 فولت (12*2)
لقد وجدت أيضًا موازنًا شائعًا ورخيصًا للبطاريات. هذا موازن لبطاريتين بقوة 12 فولت، ويمكنك تركيب العديد منها إذا كان النظام 48 فولت أو أعلى. يصل تيار التوازن إلى 5A، وهو أمر جيد جدًا. الشيء الوحيد الذي ما زلت لا أفهمه هو ما إذا كان نشطًا أم سلبيًا، ولكن إذا حكمنا من خلال الحجم وغياب المبرد، فهو موازن نشط. سعر هذا الموازن هو 1760 روبل، يمكنك رؤيته هنا - موازن مزدوج لبطارية 12 فولت
>
السعر جذاب للغاية، وتيار الموازنة هو 5A لائق جدًا، لذا يمكنه التعامل حتى مع وجود اختلاف كبير في السعة والجهد بين البطاريات في النظام.
موازن بطارية (12×4) 48 فولت
إليك موازن نشط ممتاز آخر للبطاريات، وهو مصنوع على شكل وحدة 48 فولت، أي لأربع بطاريات متصلة على التوالي. يصل تيار الموازنة إلى 10 أمبير، وهذا أمر رائع، وسوف يزيل حتى الخلل الكبير. شاهد الوصف الكامل وقم بشرائه أحاديًا باستخدام هذا الرابط على aliexpress - موازن بطارية 48 فولت (12×4)السعر 3960 روبل.
>
حتى الآن هذا هو كل ما تمكنت من العثور عليه، على الرغم من أنه ليس كل شيء بالطبع، ولكن هذا هو الشيء الرئيسي. توجد وحدات تحكم للألواح الشمسية مزودة بموازنات مدمجة، لكنها لا تزال باهظة الثمن. هناك أجهزة شحن ذات موازنة، لكنها غير مناسبة هنا. هناك جميع أنواع الدوائر الإلكترونية التي يمكن صنعها للعمل كموازنات، وهناك خيارات لصنع الموازنات بنفسك.
في الوقت الحاضر تكتسب بطاريات الليثيوم شعبية متزايدة. وخاصة تلك الأصابع، مثل 18650 ، عند 3.7 فولت 3000 مللي أمبير. ليس لدي أدنى شك في أنهم سيحلون محل النيكل والكادميوم بالكامل خلال 3-5 سنوات أخرى. صحيح أن السؤال حول رسومهم يظل مفتوحًا. إذا كان كل شيء واضحا مع البطاريات القديمة - جمعها في البطارية ومن خلال المقاوم إلى أي مصدر طاقة مناسب، فإن هذه الحيلة لا تعمل هنا. ولكن كيف يمكنك إذن شحن عدة قطع مرة واحدة دون استخدام أجهزة شحن موازنة باهظة الثمن ذات علامات تجارية؟
نظرية
لتوصيل البطاريات على التوالي، عادةً ما يتم توصيل الطرف الموجب للبطارية الأولى في السلسلة بالطرف الموجب للدائرة الكهربائية. يتم توصيل الطرف الموجب للبطارية الثانية بالطرف السالب، وما إلى ذلك. يتم توصيل الطرف السالب للبطارية الأخيرة بالطرف السالب للوحدة. تتمتع البطارية الناتجة في التوصيل المتسلسل بنفس سعة بطارية واحدة، والجهد لهذه البطارية يساوي مجموع الفولتية للبطاريات المضمنة فيها. وهذا يعني أنه إذا كانت البطاريات لها نفس الجهد، فإن جهد البطارية يساوي جهد بطارية واحدة مضروبًا في عدد البطاريات الموجودة في البطارية.
الطاقة المتراكمة في البطارية تساوي مجموع طاقات البطاريات الفردية (حاصل ضرب طاقات البطاريات الفردية، إذا كانت البطاريات متماثلة)، بغض النظر عما إذا كانت البطاريات متصلة على التوازي أو على التوالي.
لا يمكن توصيل بطاريات الليثيوم أيون بوحدة إمداد الطاقة ببساطة - يجب موازنة تيارات الشحن في كل عنصر (بنك). يتم إجراء الموازنة عند شحن البطارية، عندما يكون هناك الكثير من الطاقة ولا يمكن توفيرها كثيرًا، وبالتالي، دون أي خسائر كبيرة، يمكنك استخدام التبديد السلبي للكهرباء "الزائدة".
لا تتطلب بطاريات النيكل والكادميوم أنظمة إضافية، حيث أن كل رابط، عند الوصول إلى الحد الأقصى لجهد الشحن، يتوقف عن استقبال الطاقة. علامات الشحن الكامل لـ Ni-Cd هي زيادة الجهد إلى قيمة معينة، ثم انخفاض عدة عشرات من الميليفولت، وزيادة في درجة الحرارة - بحيث تتحول الطاقة الزائدة على الفور إلى حرارة.
والعكس صحيح بالنسبة لبطاريات الليثيوم. يؤدي التفريغ إلى الفولتية المنخفضة إلى تدهور الكيمياء وتلف العنصر بشكل لا يمكن إصلاحه، مع زيادة المقاومة الداخلية. بشكل عام، فهي غير محمية من الشحن الزائد، ويمكنك إهدار الكثير من الطاقة الإضافية، وبالتالي تقليل مدة خدمتها بشكل كبير.
إذا قمنا بتوصيل عدة خلايا ليثيوم على التوالي وقمنا بإطعامها من خلال المشابك على طرفي الكتلة، فلن نتمكن من التحكم في شحن الخلايا الفردية. يكفي أن يتمتع أحدهم بمقاومة أعلى قليلاً أو سعة أقل قليلاً، وسيصل هذا الرابط إلى جهد شحن قدره 4.2 فولت بشكل أسرع بكثير، بينما سيظل الباقي 4.1 فولت. وعندما يكون جهد الحزمة بأكملها يصل جهد الشحن، فمن الممكن أن يتم شحن هذه الروابط الضعيفة إلى 4.3 فولت أو أكثر. مع كل دورة من هذا القبيل، سوف تتدهور المعلمات. بالإضافة إلى ذلك، فإن Li-Ion غير مستقر، وإذا تم تحميله بشكل زائد، يمكن أن يصل إلى درجات حرارة عالية، وبالتالي، ينفجر.
في أغلب الأحيان، يتم تثبيت جهاز يسمى "الموازن" عند مخرج مصدر جهد الشحن. أبسط نوع من الموازن هو محدد الجهد. إنه جهاز مقارنة يقارن الجهد على بنك Li-Ion بقيمة عتبة تبلغ 4.20 فولت. عند الوصول إلى هذه القيمة، يتم فتح مفتاح ترانزستور قوي، متصل بالتوازي مع العنصر، ويمرر معظم تيار الشحن من خلال نفسه و تحويل الطاقة إلى حرارة. في هذه الحالة، تستقبل العلبة نفسها جزءًا صغيرًا للغاية من التيار، مما يؤدي إلى إيقاف شحنها عمليًا، مما يسمح لجيرانها بإعادة الشحن. تحدث معادلة الجهد على خلايا البطارية باستخدام هذا الموازن فقط في نهاية الشحن عندما تصل العناصر إلى قيمة العتبة.
رسم تخطيطي مبسط لموازن البطارية
فيما يلي مخطط دائرة مبسط لموازن التيار المعتمد على TL431. تقوم المقاومات R1 و R2 بضبط الجهد على 4.20 فولت، أو يمكنك اختيار أخرى حسب نوع البطارية. تتم إزالة الجهد المرجعي للمنظم من الترانزستور، وبالفعل عند حدود 4.20 فولت، سيبدأ النظام في فتح الترانزستور قليلاً لمنع تجاوز الجهد المحدد. ستؤدي الزيادة البسيطة في الجهد إلى زيادة تيار الترانزستور بسرعة كبيرة. أثناء الاختبارات، بالفعل عند 4.22 فولت (زيادة قدرها 20 مللي فولت)، كان التيار أكثر من 1 أ.
من حيث المبدأ، فإن أي ترانزستور PNP يعمل في نطاق الفولتية والتيارات التي تهمنا مناسب هنا. إذا كان سيتم شحن البطاريات بتيار 500 مللي أمبير. حساب قوته بسيط: 4.20 فولت × 0.5 أمبير = 2.1 فولت، وهذا هو المقدار الذي يجب أن يخسره الترانزستور، والذي ربما يتطلب بعض التبريد. بالنسبة لتيار شحن يبلغ 1 أمبير أو أكثر، يزداد فقدان الطاقة وفقًا لذلك، وسيصبح التخلص من الحرارة أكثر صعوبة. أثناء الاختبار، تم اختبار العديد من الترانزستورات المختلفة، ولا سيما BD244C، و2N6491، وA1535A - وكلها تتصرف بنفس الطريقة.
يجب اختيار مقسم الجهد R1 وR2 للحصول على جهد التثبيت المطلوب. وللتيسير، إليك بعض القيم، وبعد تطبيقها سنحصل على النتائج التالية:
- R1 + R2 = صوت
- 22 ك + 33 ك = 4.166 فولت
- 15 ك + 22 ك = 4.204 فولت
- 47 ك + 68 ك = 4.227 فولت
- 27 ك + 39 ك = 4.230 فولت
- 39 ك + 56 ك = 4.241 فولت
- 33 ك + 47 ك = 4.255 فولت
هذا هو نظير لثنائي زينر قوي محمّل بحمل منخفض المقاومة، والذي يتم لعب دوره هنا بواسطة الثنائيات D2...D5. تقيس الدائرة الدقيقة D1 الجهد عند موجب وناقص البطارية وإذا ارتفع فوق العتبة، فإنه يفتح ترانزستورًا قويًا، ويمرر كل التيار من الشاحن عبر نفسه. كيف يتم توصيل كل هذا معًا وبمصدر الطاقة - انظر أدناه.
لقد تبين أن الكتل صغيرة جدًا، ويمكنك تثبيتها بأمان مباشرة على العنصر. ما عليك سوى أن تضع في اعتبارك أن إمكانات القطب السالب للبطارية تنشأ على جسم الترانزستور، ويجب أن تكون حذرًا عند تركيب أنظمة الرادياتير المشتركة - يجب عليك استخدام عزل أجسام الترانزستور عن بعضها البعض.
الاختبارات
كانت هناك حاجة على الفور إلى 6 قطع من كتل الموازنة لشحن 6 بطاريات 18650 في نفس الوقت، وتظهر العناصر في الصورة أدناه.
تم شحن جميع العناصر بالضبط إلى 4.20 فولت (تم ضبط الجهد بواسطة مقاييس الجهد)، وأصبحت الترانزستورات ساخنة، على الرغم من عدم وجود تبريد إضافي - الشحن بتيار قدره 500 مللي أمبير. وبالتالي، يمكننا أن نوصي بأمان بهذه الطريقة للشحن المتزامن لعدة بطاريات ليثيوم من مصدر جهد مشترك.
ناقش المقال الشحن المتزامن لعدة بطاريات
لدي مفك براغي قديم، كان في وضع الخمول لفترة طويلة، لذا كانت البطاريات تتمتع بعمر طويل. ومؤخرا كنت في حاجة إليها لتجميع المطبخ. إذا كنت مهتمًا بكيفية إحيائه عن طريق تحويله إلى الليثيوم بأقل من 100 روبل، فمرحبًا بك في القط.
لدي مثقاب مثل هذا - 18 فولت، 9N*m 
من أعلى رأسي كان بإمكاني التفكير في ثلاثة خيارات.
1. شراء مفك براغي جديد غير مكلف مقابل 1500-2500 روبل - بسيط وسريع، لكن هذه ليست طريقتنا، حيث أن المثقاب القديم سيكون مثل الوزن الساكن، ولن تتمكن من التخلص منه،
2. اطلب بطاريات NiCd - حوالي 900-1200 روبل - ما الفائدة إذا كان بإمكانك الحصول على واحدة جديدة مقابل 1500 روبل؟
3. تحويل إلى الليثيوم، ولكن هنا قد تكون الميزانية مختلفة. بعد قراءة السؤال الموجود على القناع، اكتشفت أنه للتحويل إلى الليثيوم، من الناحية المثالية تحتاج إلى:
- لوحة 3S أو 4S أو 5S، حسب حجم البطارية (أحتاج إلى 5 بطاريات لحفر 18 فولت، على التوالي، 5S - حوالي 800 روبل)
- من المرغوب فيه وجود لوحة موازنة (إذا لم يكن لدى لوحة الحماية موازن)، ومن المرغوب فيه بشكل خاص إذا كانت البطاريات ليست جديدة أو من دفعات مختلفة
- بطاريات Li-ion نفسها، ويفضل أن تكون حديثة، مصممة لتيارات التشغيل العالية - من 350 روبل للقطعة الواحدة، لمدة 5 قطع - من 1700 روبل.
نتيجة لذلك، اتضح أن الأمر باهظ الثمن بعض الشيء بالنسبة لتدريباتي القديمة الرخيصة (انظر النقطة 1)، لذلك قررت أن أصنع نسختي ذات الميزانية الفائقة مع موازنة لعبة البلاك جاك.
كانت لدي بطارية كمبيوتر محمول قديمة (لقد تنازلوا عنها مجانًا)، وعندما قمت بتفكيكها وجدت علب سامسونج بداخلها. باستثناء العلبتين، كان الباقي يعمل تمامًا، وقمت بشحن كل واحدة في بنك الطاقة 
لقد قمت بفحصها بعد الشحن لتيار الدائرة القصيرة (لا يزيد عن ثانية واحدة - قد يكون ذلك خطيرًا، حيث أن البنوك بدون حماية). 
كما ترون، البنوك على قيد الحياة تماما - تيار عودة الدائرة القصيرة على المدى القصير هو من 10 إلى 20A.
لقد رسمت مخطط التعديل هذا، وسأفعل ذلك وفقًا له. 
نظرًا لعدم تيار البطاريات، لتسهيل تشغيلها، تقرر وضع بطاريتين على التوازي (مع تيار تشغيل، على سبيل المثال، 10 أمبير، سيكون التيار الذي توفره كل بطارية 10/2 = 5 أمبير). للقيام بذلك، يُنصح باختيار أزواج ذات خصائص إخراج تيار مماثلة. أقوم بإصلاح المخطط: 
من حيث المبدأ، فإن التدريبات الخاصة بي، وفقًا للخصائص، ليست قوية بشكل خاص، لذا من حيث المبدأ سيكون من الممكن تثبيت علبة واحدة في كل مرة، على الرغم من أنها ستستمر على الأرجح لفترة أقل، ولكن بما أن لدي 10 بطاريات، فقد قررت التثبيت الكل 10.
لم ألتقط صورة لعملية التجميع، من حيث المبدأ، لا يوجد شيء مثير للاهتمام هناك، يمكنك لحام البطاريات بالبتلات الملحومة بالفعل دون خوف من ارتفاع درجة الحرارة.
نظرًا لأن جميع البطاريات العشر لم تتناسب مع الوحدة القديمة، فقد تحولت إلى مزرعة جماعية صغيرة 
حسنًا، لا يهم، خذ الشريط الكهربائي الأزرق (مهما كان) وقم بإخفاء كل شيء غير ضروري - 
أفضل بالفعل) 
كما ترون على الجانب، قمت بإزالة موصل الشحن والموازنة، والذي قمت بفكه من بطاقة فيديو مكسورة (أو اللوحة الأم، لا أتذكر). نظرًا لأنني بحاجة إلى 10 جهات اتصال، فقد اضطررت إلى استخدام db15، وإذا كنت قد استخدمت بطاريات أقل لكنت قد استخدمت db9 - فمن الأسهل العثور عليها 
كل ما تبقى هو لحام الشاحن. كمصادر جهد 5 فولت، أخذت 5 أجهزة شحن غير ضرورية من الهواتف المحمولة، لقد وجدت للتو 5 منها، على الرغم من أنها كلها مختلفة، لتيارات مختلفة من 600 إلى 900 مللي أمبير. ومن الناحية المثالية، استخدم نفس البنوك، بحيث يتم تحصيل الرسوم في وقت واحد تقريبًا وسيكون من الممكن تقييم البنوك التي تستغرق وقتًا أطول في تحصيل الرسوم.
مهم! يجب عليك القيام بذلك وفقًا للمخطط تمامًا، وذلك باستخدام كل وحدة تحكم شحن مع مصدر طاقة منفصل خاص بها بجهد 5-8 فولت، أي أنه يجب عزل مصادر الطاقة عن بعضها البعض بشكل جلفاني. لا يمكن استخدام مصدر طاقة قوي واحد لجميع وحدات التحكم - سيكون هناك ماس كهربائى للبطاريات (يحتوي TP4056 على علبة إدخال وإخراج مشتركة - ناقص).
لتقليل حجم الهيكل، قمت بإزالة أجهزة الشحن من العلب. لقد قمت بلصق وحدة التحكم بالشحن TP4056 على الجانب الخلفي بشريط مزدوج الجوانب ووضع الهيكل في علبة منفصلة 
وهذا هو الشكل عند تشغيله على 220 فولت 
تضيء وحدة التحكم بالشحن باللون الأزرق - إشارة إلى أن الحمولة غير متصلة (أو أن البطارية مشحونة)، والأحمر والأخضر - مصابيح LED لشواحن الهواتف المحمولة.
الآن دعونا نقوم بتوصيل البطارية - 
يمكن أن نرى أن 3 بنوك فقط هي التي يتم شحنها (الصمام الثنائي الأحمر قيد التشغيل)، والبنوك المتبقية ليست كذلك (الصمام الثنائي الأزرق قيد التشغيل). وذلك لأنني قمت بشحنها مؤخرًا، وتم تفريغ 3 بطاريات فقط من أصل 5. وبالتالي، فمن الواضح أنه مع كل شحن، تكون البطارية بأكملها متوازنة - وهذه هي الميزة الرئيسية لهذا المخطط، وهذا مهم بشكل خاص عند استخدام هذه البطاريات من بطارية الكمبيوتر المحمول. 
للتوضيح قمت بعمل فيديو ربما فاتني شيء في القصة ثم شاهد الفيديو -
دعونا نلخص.
الايجابيات
1. رخيصة - كنت بحاجة فقط لشراء وحدات تحكم الشحن TP4056، والتي كلفتني 60 روبل مقابل 5 قطع، وكان الباقي متاحًا أو حصلت عليه مجانًا. الآن يتم الدفع مقابل التسليم من هذا البائع فقط، + حوالي دولار واحد إضافي، ربما يمكنك العثور عليه بسعر أرخص.
2. موازنة البطاريات مع كل شحنة.
السلبيات
1. لا توجد حماية حالية، لذلك لا أقوم بضبط قفل ظرف الظرف على القفل (رمز الحفر)، لذا فإن الحماية الحالية ميكانيكية بحتة - ظرف الظرف ينقر ولا يتم حظره عند تثبيته، ولا يحدث تيار دائرة قصر. ومن حيث المبدأ، أعتقد أن هذه الحماية كافية.
2. إذا لم يكن لديك شواحن هواتف محمولة قديمة، فسيكون الأمر أكثر تكلفة قليلاً. ولكن يمكنك أيضًا أن تسأل أصدقائك عنها - فمن المحتمل أن الكثير منهم يجعلونها مستلقية في وضع الخمول.
3. لا توجد حماية من التفريغ الزائد. حسنًا، هنا عليك أن تنظر: إذا انقطعت الطاقة، فانتقل مباشرة إلى الشحن! بشكل عام، هذا هو الليثيوم، لا يتعين عليك الانتظار حتى تنفد البطارية، كما هو الحال مع النيكل، ولكن من الأفضل شحنها عندما يكون ذلك ممكنًا - وبهذه الطريقة ستستمر البطاريات لفترة أطول.
بشكل عام، أنا أعتبر أن هذا المخطط له الحق في الحياة، خاصة بالنسبة لإنعاش مثل هذه المفكات غير المكلفة وغير القوية.
ملاحظة قدموا في التعليقات
تعد بطاريات الليثيوم (Li-Io، Li-Po) أكثر مصادر الطاقة الكهربائية القابلة لإعادة الشحن شيوعًا في الوقت الحالي. تحتوي بطارية الليثيوم على جهد اسمي يبلغ 3.7 فولت، وهو ما هو موضح على العلبة. ومع ذلك، فإن البطارية المشحونة بنسبة 100٪ لها جهد 4.2 فولت، والبطارية المفرغة "إلى الصفر" لها جهد 2.5 فولت. لا فائدة من تفريغ البطارية أقل من 3 فولت، أولاً، سوف تتدهور، وثانيًا، في النطاق من 3 إلى 2.5 فهو يوفر فقط نسبة قليلة من الطاقة للبطارية. وبالتالي، فإن نطاق جهد التشغيل هو 3 – 4.2 فولت. يمكنك مشاهدة مجموعتي المختارة من النصائح حول استخدام بطاريات الليثيوم وتخزينها في هذا الفيديو
هناك خياران لتوصيل البطاريات، السلسلة والمتوازية.
مع التوصيل المتسلسل، يتم جمع الجهد على جميع البطاريات، عند توصيل الحمل، يتدفق تيار من كل بطارية يساوي التيار الإجمالي في الدائرة؛ بشكل عام، تحدد مقاومة الحمل تيار التفريغ. يجب أن تتذكر هذا من المدرسة. الآن يأتي الجزء الممتع، القدرة. إن سعة التجميع مع هذا الاتصال تساوي إلى حد ما سعة البطارية ذات السعة الأصغر. لنتخيل أن جميع البطاريات مشحونة بنسبة 100%. انظر، تيار التفريغ هو نفسه في كل مكان، وسيتم تفريغ البطارية ذات السعة الأصغر أولاً، وهذا منطقي على الأقل. وبمجرد تفريغها، لن يكون من الممكن تحميل هذا التجميع. نعم، البطاريات المتبقية لا تزال مشحونة. ولكن إذا واصلنا إزالة التيار، ستبدأ بطاريتنا الضعيفة في التفريغ الزائد والفشل. أي أنه من الصحيح الافتراض أن سعة المجموعة المتصلة بالسلسلة تساوي سعة أصغر بطارية أو أكثرها تفريغًا. من هنا نستنتج: لتجميع بطارية متسلسلة، أولاً، تحتاج إلى استخدام بطاريات ذات سعة متساوية، وثانيًا، قبل التجميع، يجب شحنها جميعًا بالتساوي، بمعنى آخر، 100٪. يوجد ما يسمى BMS (نظام مراقبة البطارية)، يمكنه مراقبة كل بطارية في البطارية، وبمجرد تفريغ إحداها، يقوم بفصل البطارية بأكملها عن الحمل، سيتم مناقشة هذا أدناه. الآن أما بالنسبة لشحن مثل هذه البطارية. يجب أن تكون مشحونة بجهد يساوي مجموع الحد الأقصى من الفولتية على جميع البطاريات. بالنسبة للليثيوم فهو 4.2 فولت. أي أننا نقوم بشحن بطارية من ثلاثة بجهد 12.6 فولت. انظر ماذا يحدث إذا لم تكن البطاريات هي نفسها. سيتم شحن البطارية ذات السعة الأصغر بشكل أسرع. لكن الباقي لم يتم تحصيل رسومهم بعد. وسوف تحترق بطاريتنا الضعيفة ويتم إعادة شحنها حتى يتم شحن الباقي. اسمحوا لي أن أذكرك أن الليثيوم أيضًا لا يحب التفريغ الزائد ويتدهور. لتجنب ذلك، تذكر الاستنتاج السابق.
دعنا ننتقل إلى الاتصال الموازي. سعة هذه البطارية تساوي مجموع سعات جميع البطاريات الموجودة فيها. تيار التفريغ لكل خلية يساوي إجمالي تيار الحمل مقسومًا على عدد الخلايا. وهذا هو، كلما زاد عدد Akum في مثل هذا التجمع، كلما زاد التيار الذي يمكنه تقديمه. لكن الشيء المثير للاهتمام يحدث مع التوتر. إذا قمنا بجمع البطاريات ذات الفولتية المختلفة، أي، بشكل تقريبي، مشحونة بنسب مختلفة، فبعد توصيلها ستبدأ في تبادل الطاقة حتى يصبح الجهد في جميع الخلايا هو نفسه. نستنتج: قبل التجميع، يجب شحن البطاريات مرة أخرى بالتساوي، وإلا فسوف تتدفق تيارات كبيرة أثناء الاتصال، وسوف تتضرر البطارية الفارغة، وعلى الأرجح قد تشتعل فيها النيران. أثناء عملية التفريغ، تقوم البطاريات أيضًا بتبادل الطاقة، أي إذا كانت إحدى العلب ذات سعة أقل، فلن تسمح لها العلب الأخرى بالتفريغ بشكل أسرع من نفسها، أي أنه في التجميع الموازي يمكنك استخدام بطاريات ذات سعات مختلفة . الاستثناء الوحيد هو العمل في التيارات العالية. في البطاريات المختلفة تحت الحمل، ينخفض الجهد بشكل مختلف، وسيبدأ التيار بالتدفق بين البطاريات "القوية" و"الضعيفة"، ونحن لسنا بحاجة إلى هذا على الإطلاق. وينطبق الشيء نفسه على الشحن. يمكنك شحن البطاريات ذات السعات المختلفة بشكل متوازٍ بأمان تام، أي أنه ليست هناك حاجة إلى الموازنة، وسوف يوازن التجميع نفسه.
وفي كلتا الحالتين يجب مراعاة تيار الشحن وتيار التفريغ. يجب ألا يتجاوز تيار الشحن لـ Li-Io نصف سعة البطارية بالأمبير (بطارية 1000 مللي أمبير - شحن 0.5 أمبير، بطارية 2 أمبير، شحن 1 أمبير). يُشار عادةً إلى الحد الأقصى لتيار التفريغ في ورقة البيانات (TTX) الخاصة بالبطارية. على سبيل المثال: لا يمكن تحميل 18650 من بطاريات أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف الذكية بتيار يتجاوز سعتي البطارية بالأمبير (مثال: بطارية بسعة 2500 مللي أمبير، مما يعني أن الحد الأقصى الذي يجب أن تأخذه منها هو 2.5 * 2 = 5 أمبير). ولكن هناك بطاريات عالية التيار، حيث يشار بوضوح إلى تيار التفريغ في الخصائص.
مميزات شحن البطاريات باستخدام الوحدات الصينية
وحدة الشحن والحماية القياسية التي تم شراؤها لـ 20 روبللبطارية الليثيوم ( رابط إلى Aliexpress)
(تم وضعه من قبل البائع كوحدة لعلبة واحدة 18650) يمكنها شحن أي بطارية ليثيوم، بغض النظر عن الشكل والحجم والسعةإلى الجهد الصحيح وهو 4.2 فولت (جهد البطارية المشحونة بالكامل، إلى السعة). حتى لو كانت حزمة ليثيوم ضخمة تبلغ 8000 مللي أمبير في الساعة (بالطبع نحن نتحدث عن خلية واحدة 3.6-3.7 فولت). توفر الوحدة تيار شحن يبلغ 1 أمبير، وهذا يعني أنه يمكنهم شحن أي بطارية بسعة 2000 مللي أمبير فما فوق بأمان (2Ah، مما يعني أن تيار الشحن هو نصف السعة، 1A) وبالتالي فإن وقت الشحن بالساعات سيكون مساويا لسعة البطارية بالأمبير (في الواقع أكثر قليلاً، ساعة ونصف إلى ساعتين لكل 1000 مللي أمبير). بالمناسبة، يمكن توصيل البطارية بالحمل أثناء الشحن.
مهم!إذا كنت تريد شحن بطارية ذات سعة أصغر (على سبيل المثال، علبة قديمة بسعة 900 مللي أمبير في الساعة أو حزمة ليثيوم صغيرة بسعة 230 مللي أمبير في الساعة)، فإن تيار الشحن البالغ 1 أمبير كبير جدًا ويجب تقليله. ويتم ذلك عن طريق استبدال المقاوم R3 في الوحدة وفقًا للجدول المرفق. ليس بالضرورة أن يكون المقاوم smd، فالمقاوم العادي سيفي بالغرض. اسمحوا لي أن أذكرك أن تيار الشحن يجب أن يكون نصف سعة البطارية (أو أقل، ليس بالأمر الكبير).
ولكن إذا قال البائع أن هذه الوحدة مخصصة لعلبة واحدة 18650، فهل يمكنه شحن علبتين؟ أو ثلاثة؟ ماذا لو كنت بحاجة إلى تجميع بنك طاقة واسع من عدة بطاريات؟
يستطيع! يمكن توصيل جميع بطاريات الليثيوم بالتوازي (جميع الإيجابيات والإيجابيات، وجميع السلبيات والسلبيات) بغض النظر عن السعة. تحافظ البطاريات الملحومة على التوازي على جهد تشغيل يبلغ 4.2 فولت وتضاف قدرتها. حتى لو أخذت علبة واحدة بسعة 3400 مللي أمبير والثانية بسعة 900، فستحصل على 4300. ستعمل البطاريات كوحدة واحدة وسيتم تفريغها بما يتناسب مع سعتها.
الجهد الكهربي في المجموعة المتوازية هو نفسه دائمًا في جميع البطاريات! ولا يمكن لأي بطارية أن يتم تفريغها فعليًا في التجميع قبل الأخرى، هنا يعمل مبدأ توصيل السفن. أولئك الذين يدعون العكس ويقولون إن البطاريات ذات السعة المنخفضة سوف تفرغ بشكل أسرع وتموت يتم الخلط بينهم وبين التجميع التسلسلي، ويبصقون في وجوههم. 
مهم!قبل الاتصال ببعضها البعض، يجب أن يكون لجميع البطاريات نفس الجهد تقريبًا، بحيث لا تتدفق بينها في وقت اللحام، حيث يمكن أن تكون كبيرة جدًا. لذلك، من الأفضل شحن كل بطارية على حدة قبل التجميع. بالطبع، سيزيد وقت شحن المجموعة بأكملها، لأنك تستخدم نفس الوحدة 1A. ولكن يمكنك موازاة وحدتين، والحصول على تيار شحن يصل إلى 2A (إذا كان الشاحن الخاص بك يمكنه توفير هذا القدر). للقيام بذلك، تحتاج إلى توصيل جميع المحطات المماثلة للوحدات مع وصلات العبور (باستثناء Out- وB+، فهي مكررة على اللوحات مع النيكل الأخرى وسيتم توصيلها بالفعل على أي حال). أو يمكنك شراء وحدة ( رابط إلى Aliexpress)، حيث تكون الدوائر الدقيقة متوازية بالفعل. هذه الوحدة قادرة على الشحن بتيار 3 أمبير.
نأسف على الأشياء الواضحة، لكن الناس ما زالوا في حيرة من أمرهم، لذلك سيتعين علينا مناقشة الفرق بين الاتصالات المتوازية والتسلسلية.
موازيالاتصال (كل الإيجابيات إلى الإيجابيات، كل السلبيات إلى السلبيات) يحافظ على جهد البطارية عند 4.2 فولت، لكنه يزيد من السعة عن طريق جمع جميع السعات معًا. تستخدم جميع بنوك الطاقة اتصالاً متوازيًا لعدة بطاريات. لا يزال من الممكن شحن مثل هذا التجميع من USB ويتم رفع الجهد إلى خرج 5 فولت بواسطة محول التعزيز.
ثابتيعطي الاتصال (كل زائد إلى ناقص البطارية اللاحقة) زيادة متعددة في جهد بنك مشحون واحد 4.2 فولت (2 ثانية - 8.4 فولت، 3 ثانية - 12.6 فولت وما إلى ذلك)، لكن السعة تظل كما هي. إذا تم استخدام ثلاث بطاريات سعة 2000 مللي أمبير، فستكون سعة التجميع 2000 مللي أمبير.
مهم!ويعتقد أنه من أجل التجميع المتسلسل، من الضروري استخدام البطاريات ذات نفس السعة فقط. في الواقع، هذا ليس صحيحا. يمكنك استخدام أنواع مختلفة، ولكن بعد ذلك سيتم تحديد سعة البطارية من خلال أصغر سعة في التجميع. أضف 3000+3000+800 وستحصل على تجميع 800 مللي أمبير. ثم يبدأ المتخصصون في التذمر من أن البطارية الأقل سعة سوف تنفد بشكل أسرع وتموت. ولكن لا يهم! القاعدة الرئيسية والمقدسة حقًا هي أنه من أجل التجميع المتسلسل، من الضروري دائمًا استخدام لوحة حماية BMS للعدد المطلوب من العلب. سوف يكتشف الجهد الكهربائي في كل خلية ويوقف تشغيل المجموعة بأكملها إذا تم تفريغها أولاً. في حالة وجود بنك 800، سيتم تفريغه، وسيقوم BMS بفصل الحمل عن البطارية، وسيتوقف التفريغ ولن تعد الشحنة المتبقية البالغة 2200 مللي أمبير في البنوك المتبقية ذات أهمية - تحتاج إلى الشحن.
لوحة BMS، على عكس وحدة الشحن الفردية، ليست شاحنًا تسلسليًا. اللازمة للشحن مصدر تكوين الجهد والتيار المطلوب. قام غيفر بعمل مقطع فيديو حول هذا الأمر، لذا لا تضيع وقتك، شاهده، فهو يدور حول هذا الأمر بأكبر قدر ممكن من التفاصيل.
هل من الممكن شحن مجموعة سلسلة ديزي عن طريق توصيل عدة وحدات شحن فردية؟
في الواقع، في ظل افتراضات معينة، فمن الممكن. بالنسبة لبعض المنتجات محلية الصنع، أثبت مخطط يستخدم وحدات مفردة، متصلة أيضًا في سلسلة، نفسه، لكن كل وحدة تحتاج إلى مصدر طاقة منفصل خاص بها. إذا قمت بشحن 3S، خذ ثلاثة شواحن للهاتف وقم بتوصيل كل منها بوحدة واحدة. عند استخدام مصدر واحد - ماس كهربائى للطاقة، لا شيء يعمل. يعمل هذا النظام أيضًا كحماية للتجميع (لكن الوحدات قادرة على توفير ما لا يزيد عن 3 أمبير). أو ببساطة قم بشحن المجمع واحدًا تلو الآخر، وتوصيل الوحدة بكل بطارية حتى يتم شحنها بالكامل.
مؤشر شحن البطارية 
هناك مشكلة ملحة أخرى تتمثل على الأقل في معرفة مقدار الشحن المتبقي في البطارية تقريبًا حتى لا تنفد في اللحظة الأكثر أهمية.
بالنسبة للتجميعات المتوازية بجهد 4.2 فولت، سيكون الحل الأكثر وضوحًا هو الشراء الفوري للوحة بنك الطاقة الجاهزة، والتي تحتوي بالفعل على شاشة تعرض نسب الشحن. هذه النسب ليست دقيقة للغاية، لكنها لا تزال مفيدة. سعر الإصدار هو حوالي 150-200 روبل، كلها معروضة على موقع Guyver. حتى لو لم تكن تقوم ببناء بنك طاقة بل شيئًا آخر، فإن هذه اللوحة رخيصة جدًا وصغيرة الحجم لتناسب منتج محلي الصنع. بالإضافة إلى ذلك، فهو يتمتع بالفعل بوظيفة شحن البطاريات وحمايتها.
هناك مؤشرات مصغرة جاهزة لواحدة أو عدة علب، 90-100 روبل 
حسنًا، الطريقة الأرخص والأكثر شيوعًا هي استخدام محول التعزيز MT3608 (30 روبل)، مضبوطًا على 5-5.1 فولت. في الواقع، إذا قمت بإنشاء بنك طاقة باستخدام أي محول 5 فولت، فلن تحتاج حتى إلى شراء أي شيء إضافي. يتكون التعديل من تركيب مصباح LED أحمر أو أخضر (ستعمل الألوان الأخرى عند جهد خرج مختلف، من 6 فولت وأعلى) من خلال مقاوم محدد للتيار يتراوح بين 200-500 أوم بين الطرف الموجب للخرج (سيكون هذا زائدًا) والطرف الموجب. محطة الإدخال الإيجابية (بالنسبة لمصباح LED سيكون هذا ناقصًا). لقد قرأت ذلك بشكل صحيح، بين إيجابيتين! والحقيقة هي أنه عندما يعمل المحول، يتم إنشاء فرق الجهد بين الإيجابيات؛ +4.2 و +5V يعطي كل منهما الآخر جهدًا قدره 0.8V. عندما يتم تفريغ البطارية، سينخفض جهدها، لكن الخرج من المحول يكون دائمًا مستقرًا، مما يعني أن الفرق سيزداد. وعندما يكون الجهد الكهربائي على البنك 3.2-3.4 فولت، سيصل الفرق إلى القيمة المطلوبة لإضاءة مؤشر LED - يبدأ في إظهار أن الوقت قد حان للشحن.
كيفية قياس سعة البطارية؟
لقد اعتدنا بالفعل على فكرة أنك تحتاج إلى جهاز Imax b6 لإجراء القياسات، ولكنه يكلف المال وهو زائد عن الحاجة بالنسبة لمعظم هواة الراديو. ولكن هناك طريقة لقياس سعة بطارية 1-2-3 بدقة كافية وبتكلفة زهيدة - جهاز اختبار USB بسيط.
أرسلت بواسطة:
لا، نحن لا نتحدث عن طُعم الصيد، أو حتى عن بهلوانات السيرك الذين يوازنون تحت قمة كبيرة. سنتحدث عن كيفية تحقيق توازن معلمات البطاريات المتصلة على التوالي.
كما تعلمون، فإن خلية البطارية هي جهاز ذو جهد منخفض إلى حد ما، لذلك عادة ما يتم توصيلها في حزم في سلسلة. من الناحية المثالية، إذا كانت معلمات جميع البطاريات هي نفسها، فلدينا مصدر بجهد أكبر من خلية واحدة، ويمكننا شحنه وتفريغه كبطارية واحدة ذات جهد أعلى.
للأسف، لن يكون هذا هو الحال إلا في الحالة المثالية. كل بطارية في هذه الحزمة، مثل كل شيء في هذا العالم، فريدة من نوعها، ومن المستحيل العثور على بطاريتين متطابقتين تمامًا، وستتغير خصائصهما - السعة والتسرب وحالة الشحن - مع مرور الوقت ودرجة الحرارة.
بالطبع، يحاول مصنعو البطاريات تحديد المعلمات الأقرب قدر الإمكان، ولكن هناك دائمًا اختلافات. وبمرور الوقت، قد تزداد أيضًا مثل هذه الاختلالات في الخصائص.
تؤدي هذه الاختلافات في خصائص الخلايا إلى حقيقة أن البطاريات تعمل بشكل مختلف، ونتيجة لذلك، ستكون السعة الإجمالية للبطارية المركبة أقل من قدرة الخلايا المكونة لها، وهذه المرة، وثانيًا، مورد هذه ستكون البطارية أيضًا أقل، لأن يتم تحديده من خلال البطارية "الأضعف"، والتي سوف تبلى بشكل أسرع من غيرها.
ما يجب القيام به؟
هناك معياران رئيسيان لتقييم درجة توازن الخلايا:
1. معادلة الجهد على الخلايا،
2. معادلة الشحنة في الخلايا.
كما يمكنك تحقيق أهدافك في تحقيق طرق الموازنة هذه بطريقتين:
1. سلبي و
2. نشط.
دعونا نوضح ما قيل.
مع معايير الموازنة، كل شيء واضح، إما أننا ببساطة نحقق المساواة في الفولتية على الخلايا، أو نحسب بطريقة أو بأخرى شحن البطارية ونتأكد من أن هذه الرسوم متساوية (في هذه الحالة، قد تختلف الفولتية).
لا يوجد شيء معقد في طرق التنفيذ أيضًا. في الطريقة السلبية، نقوم ببساطة بتحويل الطاقة الموجودة في خلايا البطارية الأكثر شحنًا إلى حرارة حتى تتساوى الفولتية أو الشحنات فيها.
في الطريقة النشطة، نقوم بنقل الشحنة من خلية إلى أخرى بأي طريقة ممكنة، مع الحد الأدنى من الخسائر إن أمكن. تنفذ الدوائر الحديثة مثل هذه القدرات بسهولة.
ومن الواضح أن التبديد أسهل من الضخ، ومن الأسهل مقارنة الفولتية بدلاً من مقارنة الشحنات.
كما يمكن استخدام هذه الطرق أثناء الشحن والتفريغ. في أغلب الأحيان، بالطبع، يتم إجراء التوازن عند شحن البطارية، عندما يكون هناك الكثير من الطاقة ولا يمكن توفيرها كثيرًا، وبالتالي، دون خسارة كبيرة، يمكنك استخدام التبديد السلبي للكهرباء "الزائدة".
عند التفريغ، يتم دائمًا استخدام نقل الشحنة النشط فقط، ولكن مثل هذه الأنظمة نادرة جدًا بسبب التعقيد الأكبر للدائرة.
دعونا نلقي نظرة على التنفيذ العملي لما ورد أعلاه.
عند الشحن، في أبسط الحالات، يتم وضع جهاز يسمى “الموازن” عند مخرج الشاحن.
بعد ذلك، لكي لا أكتب ذلك بنفسي، سأقوم ببساطة بإدخال جزء من النص من مقال من الموقع http://www.os-propo.info/content/view/76/60/. نحن نتحدث عن شحن بطاريات الليثيوم.
"أبسط نوع من الموازن هو محدد الجهد. وهو عبارة عن جهاز مقارنة يقارن الجهد الكهربي على بنك LiPo بقيمة عتبة تبلغ 4.20 فولت. عند الوصول إلى هذه القيمة، يتم فتح مفتاح ترانزستور قوي، متصل بالتوازي مع بنك LiPo، ويمر عبر معظم تيار الشحن (1A أو المزيد) وتحويل الطاقة إلى حرارة. في هذه الحالة، تستقبل العلبة نفسها جزءًا صغيرًا للغاية من التيار، مما يؤدي إلى إيقاف شحنها عمليًا، مما يسمح لجيرانها بإعادة الشحن. في الواقع، فإن معادلة الجهد على خلايا البطارية التي تحتوي على مثل هذا الموازن تحدث فقط في نهاية الشحن عندما تصل الخلايا إلى قيمة العتبة.
في مثل هذا المخطط، تكون مهمة شحن وتسوية زوج من الحزم المختلفة ممكنة بالفعل. ولكن في الممارسة العملية، تكون هذه الموازنات محلية الصنع فقط. تستخدم جميع موازنات المعالجات الدقيقة ذات العلامات التجارية مبدأ تشغيل مختلفًا.
بدلاً من تبديد تيارات الشحن الكاملة في النهاية، يقوم موازن المعالج الدقيق بمراقبة جهد البنك بشكل مستمر ومعادلتها تدريجيًا طوال عملية الشحن. إلى الجرة المشحونة أكثر من غيرها، يربط الموازن بالتوازي بعض المقاومة (حوالي 50-80 أوم في معظم الموازنات)، والتي تمر عبر نفسها بجزء من تيار الشحن وتبطئ شحن هذه الجرة قليلاً فقط، دون توقف تماما. على عكس الترانزستور الموجود على المبرد، والذي يكون قادرًا على استيعاب تيار الشحن الرئيسي، توفر هذه المقاومة تيارًا صغيرًا فقط من التوازن - حوالي 100 مللي أمبير، وبالتالي لا يتطلب مثل هذا الموازن مشعات ضخمة. هذا هو تيار الموازنة المشار إليه في الخصائص التقنية للموازنات ولا يزيد عادة عن 100-300 مللي أمبير.
لا يتم تسخين هذا الموازن بشكل كبير، حيث تستمر العملية طوال الشحن بأكمله، والحرارة عند التيارات المنخفضة لديها الوقت لتبدد بدون مشعات. من الواضح، إذا كان تيار الشحن أعلى بكثير من تيار الموازنة، فإذا كان هناك انتشار كبير للجهد عبر البنوك، فلن يكون لدى الموازن الوقت لمعادلتها قبل أن يصل البنك الأكثر شحنًا إلى جهد العتبة."
نهاية الاقتباس.
يمكن أن يكون ما يلي مثالاً لمخطط عمل موازن بسيط (مأخوذ من موقع الويب http://www.zajic.cz/).
رسم بياني 1. دائرة موازن بسيطة.
في الواقع، هذا صمام ثنائي زينر قوي، بالمناسبة، دقيق للغاية، ومحمّل بحمل منخفض المقاومة، والذي يتم لعب دوره هنا بواسطة الثنائيات D2...D5. تقيس الدائرة الدقيقة D1 الجهد عند موجب وناقص البطارية وإذا ارتفع فوق العتبة، فإنه يفتح الترانزستور القوي T1، ويمرر كل التيار من الشاحن عبر نفسه.
الصورة 2. دائرة موازن بسيطة.
تعمل الدائرة الثانية بشكل مشابه (الشكل 2)، ولكن يتم إطلاق كل الحرارة فيها في الترانزستور T1، الذي يسخن مثل "الغلاية" - يمكن رؤية المبرد في الصورة أدناه.
في الشكل 3، يمكن ملاحظة أن الموازن يتكون من 3 قنوات، كل منها مصنوعة وفقًا للمخطط الموضح في الشكل 2.
وبطبيعة الحال، أتقنت الصناعة منذ فترة طويلة مثل هذه الدوائر، والتي يتم إنتاجها في شكل دائرة كهربائية دقيقة كاملة. تنتجها العديد من الشركات. كمثال، سأستخدم مواد المقالة حول طرق الموازنة المنشورة على موقع RadioLotsman http://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=59991، والتي سأغيرها أو أزيلها جزئيًا حتى لا لتضخيم المقال.
يقتبس:
" طريقة التوازن السلبي.
الحل الأبسط هو معادلة جهد البطارية. على سبيل المثال، توفر شريحة BQ77PL900 الحماية لحزم البطاريات التي تحتوي على 5-10 بطاريات متصلة على التوالي. الدائرة الدقيقة عبارة عن وحدة كاملة وظيفيًا ويمكن استخدامها للعمل مع حجرة البطارية، كما هو موضح في الشكل 4. وبمقارنة جهد البنك مع العتبة، تقوم الدائرة الدقيقة، إذا لزم الأمر، بتشغيل وضع التوازن لكل بنك .
الشكل 4. رقاقة BQ77PL900، والتناظرية الثانية، حيث يكون الهيكل الداخلي مرئيًا بشكل أفضل (مأخوذة من هنا) http://qrx.narod.ru/bp/bat_v.htm).
في التين. ويبين الشكل 5 مبدأ عملها. إذا تجاوز جهد أي بطارية حدًا محددًا، يتم تشغيل الترانزستورات ذات التأثير الميداني ويتم توصيل مقاوم الحمل على التوازي مع خلية البطارية، والتي من خلالها يتجاوز التيار الخلية ولا يشحنها بعد ذلك. تستمر الخلايا المتبقية في الشحن.
عندما ينخفض الجهد، يغلق المفتاح الميداني ويمكن مواصلة الشحن. وبالتالي، في نهاية الشحن، سيكون نفس الجهد موجودا في جميع الخلايا.
عند تطبيق خوارزمية موازنة تستخدم انحراف الجهد فقط كمعيار، فمن الممكن حدوث موازنة غير مكتملة بسبب الاختلاف في المقاومة الداخلية للبطاريات (انظر الشكل 6). والحقيقة هي أن جزءًا من الجهد ينخفض عبر هذه المقاومة عندما يتدفق التيار عبر البطارية، مما يؤدي إلى حدوث خطأ إضافي في انتشار الجهد أثناء الشحن.
لا تستطيع شريحة حماية البطارية تحديد ما إذا كان الخلل ناتجًا عن اختلاف سعات البطارية أو اختلاف مقاوماتها الداخلية. ولذلك، مع هذا النوع من التوازن السلبي ليس هناك ضمان بأن جميع البطاريات ستكون مشحونة بنسبة 100%.
تستخدم شريحة BQ2084 نسخة محسنة من الموازنة، تعتمد أيضًا على تغيرات الجهد، ولكن من أجل تقليل تأثير اختلاف المقاومة الداخلية، تقوم BQ2084 بإجراء موازنة أقرب إلى نهاية عملية الشحن، عندما يكون تيار الشحن منخفضًا.
أرز. 5. الطريقة السلبية القائمة على موازنة الجهد.
أرز. 6. طريقة موازنة الجهد السلبي.
تستخدم الدوائر الدقيقة من عائلة BQ20Zxx تقنية Impedance Track الخاصة بها لتحديد مستوى الشحن، استنادًا إلى تحديد حالة شحن البطاريات (SBC) وسعة البطارية.
في هذه التقنية، يتم حساب الشحنة المطلوبة لكل بطارية لشحنها بالكامل، وبعد ذلك يتم العثور على الفرق بين Qneed لجميع البطاريات. تقوم الشريحة بعد ذلك بتشغيل مفاتيح الطاقة التي تقوم بتفريغ جميع الخلايا إلى المستوى الأقل شحنًا حتى تتساوى الشحنات
ونظرًا لأن اختلاف المقاومة الداخلية للبطاريات لا يؤثر على هذه الطريقة، فيمكن استخدامها في أي وقت، سواء عند شحن البطارية أو تفريغها.ومع ذلك، كما ذكر أعلاه، من الغباء استخدام هذه الطريقة عند التفريغ، لأن لا يوجد دائما ما يكفي من الطاقة.
الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي موازنة البطارية بشكل أكثر دقة (انظر الشكل 7) مقارنة بالطرق السلبية الأخرى.
أرز. 7. التوازن السلبي على أساس SZB والسعة.
التوازن النشط
من حيث كفاءة الطاقة، فإن هذه الطريقة تتفوق على التوازن السلبي، لأن لنقل الطاقة من خلية أكثر شحنًا إلى خلية أقل شحنًا، بدلاً من المقاومات، يتم استخدام المحاثات والسعات، حيث لا يوجد فقدان للطاقة عمليًا. تُفضل هذه الطريقة في الحالات التي تتطلب الحد الأقصى لعمر البطارية.
يتميز BQ78PL114 بتقنية PowerPump الخاصة به، وهو أحدث مكون نشط لموازنة البطارية من TI ويستخدم محولًا حثيًا لنقل الطاقة.
يستخدم PowerPump FETs ذات القناة n ومحث يقع بين زوج من البطاريات. تظهر الدائرة في الشكل 8. تشكل المفاتيح الميدانية والمغوي محول باك/تعزيز.
على سبيل المثال، إذا قرر BQ78PL114 أن الخلية العلوية مشحونة أكثر من الخلية السفلية، فسيتم إنشاء إشارة عند طرف PS3 الذي يفتح الترانزستور Q1 بتردد حوالي 200 كيلو هرتز ودورة تشغيل تبلغ حوالي 30٪.
مع إغلاق Q2، يتم الحصول على دائرة تنظيم تبديل الجهد القياسية، مع قيام الصمام الثنائي الداخلي لـ Q2 بتقصير تيار المحث بينما يكون Q1 مغلقًا.
عند الضخ من الخلية السفلية إلى الخلية العلوية، عندما يتم فتح المفتاح Q2 فقط، نحصل أيضًا على دائرة نموذجية، ولكن هذه المرة عبارة عن مثبت نبض متدرج.
وبطبيعة الحال، لا ينبغي فتح المفتاحين Q1 وQ2 في نفس الوقت.
أرز. 8. الموازنة باستخدام تقنية PowerPump.
في هذه الحالة، يكون فقدان الطاقة صغيرًا وتتدفق كل الطاقة تقريبًا من وعاء مشحون بشدة إلى وعاء ضعيف الشحن. تنفذ شريحة BQ78PL114 ثلاث خوارزميات موازنة:
- عن طريق الجهد عند أطراف البطارية. تشبه هذه الطريقة طريقة الموازنة السلبية الموضحة أعلاه، ولكن لا يوجد أي خسارة تقريبًا؛
- عن طريق جهد الدائرة المفتوحة . تعوض هذه الطريقة الاختلافات في المقاومة الداخلية للبطاريات؛
- حسب حالة شحن البطارية (بناءً على التنبؤ بحالة البطارية). تشبه الطريقة تلك المستخدمة في عائلة الدوائر الدقيقة BQ20Zxx لتحقيق التوازن السلبي بواسطة SSB وسعة البطارية. في هذه الحالة، يتم تحديد الشحنة التي يجب نقلها من بطارية إلى أخرى بدقة. يحدث التوازن في نهاية الشحن. عند استخدام هذه الطريقة يتم تحقيق أفضل نتيجة (انظر الشكل 9).
أرز. 9. موازنة نشطة وفقًا لخوارزمية موازنة حالة شحن البطارية.
نظرًا لتيارات التوازن الكبيرة، تعد تقنية PowerPump أكثر كفاءة من التوازن السلبي التقليدي مع تبديد الطاقة. عند موازنة مجموعة بطارية كمبيوتر محمول، تكون تيارات الموازنة 25...50 مللي أمبير. من خلال تحديد قيمة المكونات، يمكنك تحقيق كفاءة موازنة أفضل بـ 12-20 مرة من الطريقة السلبية باستخدام المفاتيح الداخلية. يمكن تحقيق قيمة عدم الاتزان النموذجية (أقل من 5%) في دورة واحدة أو دورتين فقط.
بالإضافة إلى ذلك، تتمتع تقنية PowerPump بمزايا أخرى: يمكن أن يحدث التوازن في أي وضع تشغيل - الشحن والتفريغ، وحتى عندما تكون البطارية التي توفر الطاقة ذات جهد أقل من البطارية التي تستقبل الطاقة." (انتهى الاقتباس الجزئي.)
دعنا نواصل وصف الطرق النشطة لنقل الشحنة من خلية إلى أخرى باستخدام الدائرة التالية، والتي وجدتها على الإنترنت على موقع "HamRadio" http://qrx.narod.ru/bp/bat_v.htm.
يتم استخدام جهاز تخزين سعوي، بدلاً من جهاز حثي، كدائرة ضخ شحنة. على سبيل المثال، ما يسمى محولات الجهد على أساس المكثفات التبديلية معروفة على نطاق واسع. واحدة من تلك الشعبية هي الدائرة المصغرة ICL7660 (MAX1044 أو التماثلية المحلية KR1168EP1).
في الأساس، يتم استخدام الدائرة الدقيقة للحصول على جهد سلبي يساوي جهد الإمداد الخاص بها. ومع ذلك، إذا تبين لسبب ما أن الجهد السلبي عند خرجه أكبر من جهد الإمداد الموجب، فستبدأ الدائرة الدقيقة في ضخ الشحنة "في الاتجاه المعاكس"، مع أخذها من السالب وإعطائها إلى إيجابي، أي. إنها تحاول باستمرار موازنة هذين التوترين.
تُستخدم هذه الخاصية لموازنة خليتين للبطارية. يظهر الرسم التخطيطي لهذا الموازن في الشكل 10.
الشكل 10. دائرة موازن مع ضخ الشحنة السعوية.
تقوم الشريحة عالية التردد بتوصيل المكثف C1 إما بالبطارية العلوية G1 أو البطارية السفلية G2. وفقًا لذلك، سيتم شحن C1 من شحنة أكثر شحنًا وتفريغها إلى شحنة أكثر تفريغًا، وفي كل مرة يتم نقل جزء من الشحنة.
مع مرور الوقت، سوف تصبح الفولتية على البطاريات هي نفسها.
لا تتبدد الطاقة الموجودة في الدائرة عمليًا، ويمكن أن تصل كفاءة الدائرة إلى 95...98% اعتمادًا على جهد البطاريات وتيار الخرج، والذي يعتمد على تردد التبديل والسعة C1.
في الوقت نفسه، فإن الاستهلاك الفعلي للدائرة الدقيقة لا يتجاوز بضع عشرات من الميكروأمبير، أي. أقل من مستوى التفريغ الذاتي للعديد من البطاريات، وبالتالي لا تحتاج الدائرة الدقيقة حتى إلى فصلها عن البطارية وستقوم باستمرار بمهمة معادلة الجهد على الخلايا ببطء.
في الواقع، يمكن أن يصل تيار الضخ إلى 30...40 مللي أمبير، لكن الكفاءة تنخفض. عادة عشرات مللي أمبير. أيضًا ، يمكن أن يكون جهد الإمداد من 1.5 إلى 10 فولت ، مما يعني أن الدائرة الدقيقة يمكنها موازنة أصابع Ni-Mh العادية وبطاريات الليثيوم.
ملاحظة عملية: في الشكل 10. يظهر دائرة تعمل على موازنة البطاريات بجهد أقل من 3 فولت، لذا فإن ساقها السادسة (LV) متصلة بالخرج 3. لموازنة بطاريات الليثيوم بجهد أعلى، يجب ترك الطرف 6 حرًا وغير متصل في أي مكان.
أيضًا، باستخدام هذه الطريقة، من الممكن موازنة ليس فقط بطاريتين، ولكن أيضًا عددًا أكبر من البطاريات. في الشكل 11. يوضح كيفية القيام بذلك.
الشكل 11. سلسلة من الدوائر الدقيقة لنقل الشحنات.
حسنًا، وأخيرًا، حل دائرة آخر ينفذ نقل الشحنة السعوية من بطارية إلى أخرى.
إذا كان ICL7660 عبارة عن معدد إرسال يمكنه توصيل المكثف C1 بمصدرين فقط، فعند استخدام معدد إرسال مع عدد كبير من قنوات التبديل (3، 4، 8) يمكنك معادلة الفولتية على ثلاثة أو أربعة أو ثمانية بنوك بشريحة واحدة. علاوة على ذلك، يمكن توصيل البنوك بأي طريقة، سواء على التوالي أو على التوازي. الشيء الرئيسي هو أن جهد إمداد الدائرة الدقيقة أعلى من الحد الأقصى للجهد الموجود على البنوك.
تظهر دائرة ما يسمى بـ "محول الجهد العكسي" الموصوف في مجلة "الراديو" عام 1989 العدد 8 في الشكل 12.
الشكل 12. محول الجهد العكسي كموازن على معدد الإرسال 561KP1..
يمكن توصيل ما يصل إلى أربعة عناصر بجهاز التسوية. يتم توصيل المكثف C2 بالتناوب مع عناصر مختلفة، مما يضمن نقل الطاقة من هذه العناصر ومساواة الجهد عليها
قد ينخفض عدد الخلايا في البطارية. في هذه الحالة، بدلا من العناصر المستبعدة، يكفي توصيل مكثف بسعة 10..20 ميكروفاراد.
تيار التوازن لمثل هذا المصدر صغير جدًا يصل إلى 2 مللي أمبير. ولكن بما أنه يعمل باستمرار، دون فصله عن البطاريات، فإنه يؤدي مهمته - معادلة رسوم الخلايا.
في الختام، أود أن أشير إلى أن قاعدة العناصر الحديثة تجعل من الممكن موازنة خلايا البطارية المركبة دون أي خسائر تقريبًا وهي بالفعل بسيطة بما يكفي للتوقف عن كونها شيئًا "رائعًا" ولا يمكن الوصول إليه.
وبالتالي، يجب على هواة الراديو الذين يقومون بتصميم أجهزة تعمل بالبطارية أن يفكروا في التحول إلى الأساليب النشطة لنقل الطاقة بين البنوك في البطارية، على الأقل "الطريقة القديمة"، مع التركيز على مساواة الفولتية بين خلايا البطارية، وليس التهمة فيها.
يُسمح بنسخ جميع المقالات الموجودة على الموقع، ولكن مع الإشارة الإلزامية إلى الرابط الخاص بنا.