Система балансировки заряда АкБ

14.12.15

Система балансировки заряда (далее «система») предназначена для выравнивания напряжений последовательно соединенных аккумуляторных батарей (далее «АКБ») при заряде их общим напряжением (током). Последовательно соединенные АКБ образуют одну цепочку (далее «линейку»). Таких линеек с одинаковым общим напряжением может быть несколько и подключаются они параллельно. Система может компенсировать напряжения на каждой АКБ в нескольких линейках одновременно.

Система состоит из контроллера балансировки заряда (далее «КБЗ»), подключаемого на общее напряжение линейки (линеек), и отдельных модулей балансировки заряда (далее «МБЗ»), подключаемых непосредственно на каждый АКБ. КБЗ и все МБЗ соединяются при помощи параллельного шлейфа (одного или двух).

Основные характеристики системы:

- номинальное напряжение системы (линейки АКБ)                         48В

- номинальное напряжение отдельной АКБ                                        12В

 

- конечное напряжение заряда отдельной АКБ                                   14,4В

- конечное напряжение разряда отдельной АКБ                                 10,5В

- номинальная емкость отдельной АКБ                                               до 200 А*ч

- количество параллельных линеек АКБ, не более                             5 шт.

 

- зарядный ток на одну линейку                                                           до 40А

- разброс емкостей АКБ                                                                         до 20%*

- номинальная мощность МБЗ                                                               6 Вт

- номинальный ток неактивного МБЗ                                                  4 мА

- номинальный ток КБЗ                                                                         100 мА

- интерфейс связи КБЗ с ПК                                                                  RS485

 

* АКБ в одной линейке должны быть одинаковой номинальной емкости с допустимым технологическим разбросом. В противном случае система не сможет выровнять напряжения на отдельных АКБ (хотя и будет стремиться к этому). Чем больше разброс емкостей АКБ, тем за большее количество циклов заряда система приведет напряжения всех АКБ к одному значению.

 

Принцип работы системы:

КБЗ считывает общее напряжение линейки и начинает работать, если напряжение растет (т.е. идет заряд). КБЗ делит общее напряжение на 4 и получает среднее значение. Затем по параллельной шине от МБЗ считываются значения напряжений на каждом АКБ. Если напряжения на отдельных АКБ выше среднего, то КБЗ дает команду соответствующим МБЗ на включение компенсирующей нагрузки. Когда напряжение на включенных МБЗ оказывается ниже среднего, то подается команда на выключение нагрузки. Все измерения и подача команд происходят по циклу и таким образом напряжения всех АКБ «подтягиваются» к одному среднему значению.

Если общее напряжение не растет в течении примерно 2-х часов, то КБЗ считает что заряд окончен и отключает все МБЗ (при этом мониторинг напряжений продолжается). По интерфейсу RS485 КБЗ в режиме реального времени передает на ПК значения напряжений по каждой АКБ.

 

ВНИМАНИЕ! RS485 реализован без гальванической развязки!!! Поэтому переходник (например RS485-USB) необходимо приобретать с гальванической развязкой, чтобы не вывести КБЗ из строя при подключении к ПК.

Если напряжение хотя бы на одной АКБ выйдет за пределы номинала (выше 14,6В или ниже 10,5В), то на экране ПК соответствующая ячейка выделится красным цветом и раздастся звуковой сигнал. Через отдельную оптопару будет подан сигнал на выключение зарядного устройства или нагрузки (если такая опция имеется в соответствующем устройстве).

Примечания:

  1. Системы компенсации на 24В строятся по аналогии с системами на 48В.
  2. Системы компенсации могут быть рассчитаны под любое количество после-довательно соединенных блоков по 6В или  12В, а также 2В банок.

 

Инсталляция системы:

1)      На каждый АКБ необходимо установить один МБЗ. МБЗ должен устанавливаться в горизонтальном положении, разъемом вверх. Это необходимо для правильного отвода выделяемой мощности от изделия. Оптимально будет приклеить МБЗ на АКБ рядом с клеммами. Синий провод МБЗ подключается к «-» АКБ, а красный к «+». При правильном подключении красный светодиод на МБЗ мигнет 2 раза и погаснет. Если МБЗ подключен неправильно (переполюсовка) или неисправен, то светодиод моргать не будет.

2)      Установить КБЗ в любом удобном месте (желательно на DIN-рейку). Соединить КБЗ и все МБЗ одним или двумя плоскими шлейфами. Подключить интерфейс RS485 к ПК. Подключить КБЗ к общему напряжению, при этом на КБЗ должен загореться зеленый светодиод. Для более точного измерения общего напряжения КБЗ надо подключить как можно ближе к клеммам АКБ. Синий провод КБЗ подключается к «-» линейки АКБ, а красный к «+». При переполюсовке зеленый светодиод светиться не будет.

3)      После подключения к общему напряжению КБЗ будет определять количество подключенных МБЗ. При этом синий светодиод будет периодически мигать. КБЗ настроен таким образом, что ищет кратное 4-м количество ячеек. Если КБЗ нашел кратное 4-м количество МБЗ, то синий светодиод будет гореть постоянно (система готова к работе).

 

4)       Если количество найденных МБЗ не кратно 4-м, то будет мигать красный светодиод и раздаваться кратковременный звуковой сигнал. В этом случае необходимо найти неисправность по следующей методике:

- при подключенных к питанию КБЗ и МБЗ отключить плоские кабели от всех МБЗ, выключить КБЗ при помощи тумблера;

- подключать плоские кабели к каждому МБЗ от 1-го до 4-го АКБ в каждой линейке. После подключения каждого 4-го МБЗ включить тумблером КБЗ и подождать пока постоянно не загорится синий светодиод (до 30 секунд). Если этого не произошло, значит либо неисправен какой-то МБЗ в этой линейке, либо неисправен плоский кабель (плохо обжат разъем). Работоспособность МБЗ на каждой линейке АКБ необходимо проверить с помощью заведомо рабочего кабеля.

 


На рисунке ниже представлен пример коммутации трех линеек АКБ и системы балансировки заряда. Два плоских кабеля, подключаемых к КБЗ показаны условно. В принципе, все МБЗ можно подключить одним кабелем на один интерфейс КБЗ. Основное правило изготовления плоских кабелей – все разъемы должны быть опрессованы ключом в одном направлении.