Sposób na przełączanie "bloków" baterii połączonych równolegle

[ZłyTranzystor]

Witam

Szukam sposobu na to aby moja konstrukcja mogła przełączać się w wypadku rozładowania ogniw z jednego "bloku" na drugi "blok" baterii połączonych równolegle. Chcę zastosować takie rozwiązanie ze względu na to iż połączenie równolegle (o ile się nie mylę 😃 ) mimo iż wydłuża czas pracy wydłuża również czas ładowania. Zwykły przełącznik nie wchodzi w grę ponieważ podjąłem się próby skonstruowania w pełni autonomicznej konstrukcji. Stawiam bardziej na jakiś układ logiczny jednak nic mi nie przychodzi do głowy 😕 Proszę o pomoc.

[marek1707]

W najprostszym przypadku są to diody połączone anodami do plusów kolejnych baterii a katodami do węzła wspólnego z którego odbierasz prąd. Nie jest to może "przełączanie" w sensie jakiejś inteligentnego zarządzania źródłami, ale umożliwia swobodne wyjmowanie do ładowania i wkładanie nowych baterii. Prąd pobierany jest ze źródła dysponującego największym napięciem czyli z baterii w najlepszym stanie.

Czy potrzebujesz czegoś więcej? Dziś (znaczy w dzisiejszych czasach) temat "battery management" jest dość rozległy i nieźle rozpracowany. Jest bardzo dużo możliwości.

[ZłyTranzystor]

Na początek wypróbuję to. Chociaż przyznam iż nie pogardziłbym dobrą lekturą na ten temat 🙂

[MirekCz]

1. Połączenie diodami nic nie da, bo nadal akumulatory będą równo się rozładowywać... jedynie umożliwia to wyciągnięcie jednego aku w czasie pracy, ale to chyba nie o to chodzi?

2. Nie widzę co masz za problem z połączeniem równoległym. Owszem, ładowanie jest dłuższe, ale co za różnica w stosunku do dwóch "oddzielnych" akumulatorów? Nadal musisz naładować oba, więc czas ładowania się tak samo wydłuży ?!?

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[marek1707]

No tak, ale mając dwa można jeden wyjąć do ładowania a z drugiego wciąż pracować. Diody są trywialne, ale mają swoje wady, to jasne. Jeżeli Kolega potrzebuje systemu z inteligencją, sygnalizacją i rzeczywistym, twardym przełączaniem, niech napisze.

[mosi2]

A w zasadzie najzwyklejszy przekaźnik nie zrobiłby roboty?

Przy dobrym kondensatorze podtrzymującą logikę przez ten moment, wydaje mi się, że takie przełączanie mogłoby się odbywać na pracującym układzie.

[marek1707]

Chyba nie chodzi o rodzaj klucza, tylko o zarządzanie nim - kto i kiedy ma go przełączać. Acha, i nie jest powiedziane, że mają być tylko dwie baterie. A jeśli dodatkowo w systemie jest ładowarka i trzeba ją "kierować" tylko do jednego z wielu akumulatorów, to już zaczyna być potrzebne trochę sprzętu i logiki. Autor musi napisać coś więcej, choć jeśli diody mu wystarczą do pierwszych prób, to wymagania nie były zbyt wygórowane.

[mosi2]

Można na każde ogniwo dać osobny przekaźnik który przełącza je pomiędzy zasilaniem urządzenia a złączem ładowarki... Taaak, uparłem się przy przekaźnikach 😃

[marek1707]

Nie, tak nie możesz zrobić, bo wtedy albo kilka różnych akumulatorów masz zwartych razem po stronie obciążenia albo kilka po stronie ładowarki. Musisz mieć trzy stany: ładowarka, obciążenie i pasywny (np. naładowany, ale obecnie nieużywany). Tak, to mogą być kolejne przekaźniki 🙂 Nie mam nic przeciwko przekaźnikom - mogą być, ale problem nie jest w tym czy użyjesz przekaźnika czy tranzystora tylko jak zrobić sterowanie do tego, tzn. kto i na jakiej zasadzie będzie przełączał akumulatory. Może być procesorek mierzący napięcia, możesz mierzyć ładunki wpłynięte i wyciągnięte itp i na tej zasadzie podejmować decyzje o podłączaniu kolejnych aku tu albo tu albo odkładaniu ich na chwilę "na półkę". Im bardziej skomplikowany system i im większe wymagania funkcjonalne, tym bardziej opłaca się stosować skomplikowane rozwiązania. Jeżeli już raz zdecydowałeś się na nierównomierne obciążanie akumulatorów i ich osobne ładowanie w systemie, już nigdy nie będziesz mógł zewrzeć (np. przekaźnikiem) dwóch różnych do tej samej szyny.

[sosnus]

Przy okazji mam jeszcze jedno pytanie w sprawie przekaźników...

Gdyby od obu baterii bezpośrednio przed cała elektroniką wyciągnąć napięcie poprzez dzielnik napięcia i podłączyć do mikrokontrolera.

Masy baterii złączyć z masą całego układu, a "+" obu baterii wyciągnąć na przekaźnik bistabilny, z przekaźnika na przetwornicę, a następnie do mikroporcesora i innych elementów?

Wyłącznik główny dać między przekaźnikiem a przetwornicą. Nie wiem jednak co z tymi dzielnikami napięcia, co zrobić aby one nie zniszczyły akumulatorów (może w przypadku ponad godzinnego nieużywania robota rozłączać złącza bterii od układu)?

Takie rozwiązanie miało by sens? Jakie ma swoje złe strony?

[MirekCz]

Przy robocie pobierającym duży prąd mogłoby być za wolne (ew. mieć duże kondensatory przy części cyfrowej, które wystarczyłyby na czas przełączania przekaźnika).

Lepszym rozwiązaniem byłoby zastosowanie tranzystorów i (optymalnie) wzm.op. zamiast mikrokontrolera ( uniezależnia to nas od ew. błędu w sofcie itd.)

[marek1707]

Sosnus, ale jaki miałby być cel stosowania tych przekaźników? To jest dla mnie ważniejsze niż szczegóły implementacji, bo gdy już wiem co i dlaczego mam zrobić, sposób zawsze się znajdzie. I to zwykle nie jeden 🙂

Bardzo prosty układ z komparatorem napięcia nie zadziała, bo zasada "lepiej naładowany akumulator ma większe napięcie" nie sprawdza się w przypadku napędzania robotów itp prądożernych rzeczy. Przez większość swojego okresu rozładowania LiPol ma bardzo "płaskie" napięcie, które bardziej zależy od wielkości obciążenia niż od pozostałego ładunku. Tak więc załączając jeden akumulator a "uwalniając" drugi będziesz miał gwałtowny spadek napięcia na tym dołączonym i powolny wzrost na tym "odpoczywającym". Za chwilę układ będzie musiał znów się przełączyć i tak w kółko. To już diody lepsze bo tańsze, prostsze a i tak rozładują oba akumulatory na raz. Histereza komparatora pomaga tylko trochę i będzie bardzo trudno dobrać jej szerokość tak by układ był jednak czuły na zmiany napięcia pod koniec rozładowania.

Dzielniki rezystorowe wprost na akumulatorach są stosowane. Ponieważ ADC praktycznie nie pobiera prądu, ich rezystancje mogą iść w setki kΩ a wtedy prądy są znikome. Oczywiście podczas dłuższej przerwy lepiej akumulatory wyjmować.

Trzeba zauważyć, że podczas wyłączenia głównego zasilania i nieobecności Vcc procesor będzie dostawał napięcie z dzielników a tego jak zapewne wiecie żaden scalak nie lubi. Na szczęście prąd jest wtedy tak znikomy, że nikomu krzywdy nie zrobi. Gdyby jednak miało być superelegancko, należy wstawić bramki transmisyjne np. 4066 albo zwykłe p-kanałowe MOSFETy i załączać je obecnością napięcia Vcc tak, by całość nie brała prądu podczas wyłączenia głównego wyłącznika. To może być dobre ćwiczenie 🙂

Procesor dobrze nadaje się do przełączania sobie zasilań, bo można mu wbudować jakąś inteligencję w rodzaju mądrego przełączania między źródłami, sygnalizacji stanu obu akumulatorów (LEDy?) itp.

EDIT: Masz rację Mirku, błędy w oprogramowaniu to tutaj chyba najpoważniejszy problem. Może warto zrobić mały (ATtiny?) procesorek tylko do zarządzania zasilaniem?