Bardzo prosty balancer do ogniw Li-Ion

li_ion_balancer_6Czasami jest potrzeba zabudowania kilku ogniw Li-Ion, połączonych szeregowo, w jakimś urządzeniu i umożliwienia im podładowania się z zewnętrznego źródła. W przeciwieństwie do ogniw Ni-Cd, te wymagają dodatkowego układu który będzie nadzorował ich równomierne ładowanie. Ładowanie bez takiego układu prędzej czy później doprowadzi do uszkodzenia ogniw, a cały pakiet stanie się mało użyteczny lub nawet niebezpieczny.

Trochę teorii
Balancer to układ który kontroluje napięcie każdej celi/sekcji cel i nie dopuszcza do przekroczenia ich napięcia naładowania. Jeśli jedna z cel naładuje się wcześniej, balancer bierze na siebie nadmiarową energię i wytraca w postaci ciepła, nie dopuszczając do przekroczenia napięcia naładowania danej celi.

Ogniwa Ni-Cd nie wymagają dodatkowych układów, ponieważ kadże ogniwo po osiągnięciu swojego napięcia naładowania przestaje przyjmować energię. Objawy naładowania Ni-Cd to wzrost napięcia do pewnej wartości a następnie jego spadek o kilkanaście – kilkadziesiąt mV, oraz wzrost temperatury – więc nie jest możliwe wpompowanie zbyt dużej energii ponieważ będzie ona zamieniana w ciepło. Muszą być ładowane i rozładowywane w pełnych cyklach, w przeciwnym wypadku wystąpi efekt pamięci i zmniejszenie pojemności… którą da się odzyskać w kolejnych kilku pełnych cyklach, w tzw. trybie odświeżania.

li_ion_balancer_4Z Li-Ion jest całkowicie odwrotnie. Rozładowywanie do zbyt niskich napięć powoduje degradację chemii i nieodwracalne uszkodzenie wraz ze wzrostem rezystancji wewnętrznej oraz spadkiem pojemności. Również ładowane w pełnych cyklach szybciej ulegają zużyciu aniżeli podczas podładowywania. Ogniwo Li-Ion nie wykazuje objawów naładowania tak jak ogniwo Ni-Cd więc ładowarka nie może wykryć ich pełnego naładowania. Ładowane są metodą CC/CV czyli najpierw stały prąd np 0.5C (połowa pojemności, np. 1A ładujący dla ogniw o pojemności 2Ah), a po osiągnięciu napięcia końcowego jakie przewidział producent, np. 4.2V, stabilizacja tego napięcia wraz ze spadkiem prądu niemal do zera. Ogniwa nie są odporne na przeładowanie, można wpompować w nie więcej energii drastycznie skracając tym samym czas ich pracy.

Jeśli połączymy kilka ogniw w szereg i ładujemy jedynie poprzez zaciski na obu końcach całego pakietu, to nie mamy żadnej możliwości kontroli ładowania poszczególnych ogniw. Wystarczy że jedno z nich będzie miało nieco wyższą rezystancję wewnętrzną lub nieco mniejszą pojemność (co zazwyczaj idzie w parze przy zużywaniu się ogniwa), to ogniwo to szybciej osiągnie napięcie naładowania 4,2V, gdzie pozostałe będą jeszcze miały po 4,1V więc cały pakiet nie będzie wykazywał napięcia naładowania. Gdy napięcie całego pakietu osiągnie napięcie naładowania, może się okazać że te słabsze ogniwo jest naładowane do 4,3V lub nawet więcej. Z każdym takim cyklem będzie dostawało w kość pogarszając swoje parametry, aż do momentu gdy sprawi że cały pakiet stanie się bezużyteczny (to coś takiego jak uszkodzona cela w akumulatorze kwasowym). Mało tego – chemia Li-Ion jest niestabilna i przy przeładowaniu może osiągnąć wysoką temperaturę a co za tym idzie samozapłon.

Najprostsza metoda
li_ion_balancer_1Idealnie sprawdziłaby się tutaj dioda zenera włączona zaporowo-równolegle do biegunów ogniwa. Po osiągnięciu napięcia zenera, zacznie przewodzić i nie pozwoli na zwiększanie się napięcia – teoretycznie. Niestety zenerki na napięcie 4,2V nie są tak łatwo dostępne, a 4,3V to już za dużo. Po drugie dioda taka nie jest przystosowana do takich wyzwań i przy większym prądzie to napięcie może wynieść 4,4V lub więcej.

Rozwiązaniem braku takiej diody na odpowiednie napięcie to regulowana dioda zenera, jaką jest wszechobecna i tania TL431. Jej wydajność prądowa pod ciągłym obciążeniem to zaledwie 100mA, a ładowanie ogniw takim prądem to straszne nieporozumienie. Ale wystarczy wzmocnić ją odpowiednim tranzystorem i voila. Taki układ wpięty równolegle do każdej celi uchroni ją przed przeładowaniem.

Budowa układu
simple_liion_balance

Biegun dodatni ogniwa podłączamy do punktu Vo, a biegun ujemny do GND (dolna linia, nie oznaczona). Tak, tranzystor po prostu będzie zwierał bieguny ogniwa i tak ma być.

Jest to delikatnie zmodyfikowany układ z noty aplikacyjnej TL431, można go znaleźć pod nazwą „hi-current shunt regulator”. Rezystory R1 i R2 ustalają napięcie 4,20V, lub można dobrać inne w zależności od typu ogniwa. Napięcie referencyjne dla regulatora jest brane zza tranzystora, i już na granicy 4,20V układ zacznie załączać ów tranzystor aby nie dopuścić do przekroczenia zadanego napięcia. Minimalny wzrost napięcia spowoduje bardzo szybki wzrost prądu tranzystora. Podczas testów, już przy 4,22V (przekroczenie o 20mV) prąd wynosił ponad 1A więc jest to wynik aż za nadto zadowalający.

Dobór tranzystora
li_ion_balancer_2W sumie jakikolwiek tranzystor PNP pracujący w zakresie napięć i prądów jakie nas interesują. Jeśli ogniwa mają być ładowane prądem 500mA, to prąd tranzystora powinien być nie mniejszy niż ta wartość, a jego współczynnik Pd (power dissipation) nie mniejszy niż moc jaką będziemy na nim wytracać – tak, tranzystor będzie grzałką i będzie wytracał nadmiar energii w postaci ciepła. Ogólnie polecam przyjąć spory zapas na powyższe. Kalkulacja prosta. 4,20V * 0,5A = 2,1W, i tyle musi zgubić tranzystor – zapewne będzie wymagał niewielkiego chłodzenia. Dla prądu ładowania 1A lub więcej moc strat odpowiednio rośnie, i coraz ciężej będzie się pozbyć tego ciepła, przypominam że założeniem są zabudowane ogniwa, prostota, i małe wymiary układu balansera.

Podczas testu sprawdziłem całą garść tranzystorów pochodzących z odzysku, m.in. BD244C, 2N6491 czy A1535A, i na wszystkich układ zachowywał się identycznie. Wsadziłem nawet BC327, i choć nie nadaje się on tutaj z powodu bardzo małych możliwości rozpraszania ciepła, pracował wzorowo przy prądzie 500mA :)

Dzielnik napięcia
li_ion_balancer_3R1 oraz R2 należy dobrać tak, aby otrzymać napięcie ograniczenia jakie nas interesuje, a te wyliczamy ze wzoru umieszczonego na schemacie. Rezystory o tolerancji 0.1%, lub miernik w łapkę i posortować te co mamy. Dla ułatwienia podam kilka wartości po zastosowaniu których otrzymamy następujące wyniki:



R1 + R2 = Vo
22K + 33K = 4,166V
15K + 22K = 4,204V
47K + 68K = 4,227V
27K + 39K = 4,230V
39K + 56K = 4,241V
33K + 47K = 4,255V
Napięcie załączenia sprawdzić przed zamontowaniem układu do ogniwa, praktyka pokazuje że pomimo tego że użyjemy dokładnych rezystorów wyliczonych ze wzoru, to i tak będzie niewielki błąd rzędu 20-50mV. Ma na to wpływ m.in. wewnętrzne napięcie odniesienia TL431 które oczywiście też ma swoją tolerancję podaną przez producenta. Niby to nie dużo, ale różnice w naładowaniu dwóch ogniw na poziomie 100mV (skrajny przypadek) to sporo. Dobrym pomysłem jest dołożenie potencjometru (jeśli mamy miejsce) i umożliwienie niewielkiej regulacji napięcia zadziałania. Rezystor podciągający dla bazy tranzystora 470-1K. Większy powodował że tranzystor był nie do końca zamknięty i układ siorbał 30mA z ogniwa. Mniejszego chyba nie ma sensu dawać, prąd przy obecnej konfiguracji to 300uA co jest wynikiem całkiem ok – próbując zejść niżej układ zachowywał się niestabilnie (pływanie napięcia po dotknięciu palcem).


Jakie napięcie ustawić?
Jeśli ładowarka odcina na poziomie 4,20V, to musimy ustawić napięcie nieco wyższe. Ładowarki podają minimalnie wyższe napięcie od tego które ma zostać na ogniwie, o 10, 20, czy 50mV więcej – w zależności od konstrukcji ładowarki. Ładowarka wykrywa koniec ładowania wtedy, kiedy przy zadanym napięciu prąd ładowania spadnie np poniżej 100mA – w zależności od konstrukcji ładowarki. Jeśli balancer będzie ustawiony zbyt nisko, to uruchamiając się będzie sztucznie zawyżał prąd ładowania i ładowarka nigdy nie skończy ładować. Myślę że bezpiecznym napięciem będzie o 30-50mV wyższe. Jeśli sami ładujemy pakiet zasilaczem laboratoryjnym, to ustawiamy go na sumę napięć balanserów tak aby mieć pewność że te nie włączą się niepotrzebnie.

Przykładowa realizacja
Układ jest na prawdę malutki i można śmiało zamontować go przy ogniwie. Kwestię chłodzenia pozostawiam montującemu. Należy jedynie pamiętać że na obudowie tranzystora występuje potencjał ujemnego bieguna ogniwa, i należy uważać przy montowaniu układów do wspólnego radiatora, lub użyć układów z izolowaną obudową.

li_ion_balancer_6

li_ion_balancer_5

Test bojowy
6 sztuk balancerów zamiast rezystorów dostało potencjometry i powędrowało do kosza do ładowania 6szt 18650. Ogniwa widoczne na zdjęciu poniżej były w różnym stanie naładowania, na próbę próbowałem je ładować bez balansowania i tak jak się spodziewałem kilka z nich osiągnęło napięcie naładowania dużo szybciej, następnie je przekroczyło, i zaczęło robić się wyraźnie cieplejsze gdy pozostałe nie miały jeszcze połowy ładunku. Tak jak wspomniałem takie ładowanie szybko zniszczy ogniwa lub doprowadzi do pożaru.

Po dodaniu balanserów i ponowieniu próby ładowania, ogniwa które naładowały się pierwsze dobiły równo do 4,20V (napięcie ustawione potencjometrem), a ich tranzystory zaczęły robić się gorące – choć obeszło się bez dodatkowego chłodzenia (ładowanie prądem 500mA). W efekcie wszystkie ogniwa naładowały się do napięć ustawionych na potencjometrach.

li_ion_balancer_7

4.38 avg. rating (88% score) - 8 votes

135 komentarzy

  1. Witam.
    Czy ten balancer czasem nie zjada energii z ogniw po odłączeniu zasilania, w przypadku zabudowy w gotowym urządzeniu jest to niekorzystne.
    Jak można by ten balancer przystosować do ładowania pojemniejszych pakietów tak powiedzmy prądem 10A?
    Fajny cykl artykułów, brakuje tylko jakiegoś zabezpieczenia przed nadmiernym rozładowaniem.
    Pozdrawiam.

    • Zjada zjada, jak każda elektronika przy ogniwie. 300uA, niżej nie udało mi się zejść bo zachowywał się niestabilnie. Ale przy prądzie samorozładowania 1%C czy nawet 0,1%C nie ma to aż takiego znaczenia – po prostu trzeba zajrzeć raz na jakiś czas co się dzieje z akumulatorem :)

      Jeśli chodzi o prąd 10A, to nie ma problemu. Tranzystor musi wytracić wtedy do 42W (10A*4,2V), więc potrzebuje sporego chłodzenia – ale to skrajna wartość która wystąpi tylko w przypadku dużej różnicy napięć na celach. Gdy napięcia są podobne, takie prądy nie będą płynąć. Musisz zastosować tranzystor który ma Pd=50W lub więcej, należy też zajrzeć na charakterystykę SOA (safe operating area) i sprawdzić czy przy danym prądzie/napięciu/temperaturze/mocy nie przekroczymy bezpiecznego obszaru pracy. Lepiej dać spory zapas, nie chcemy aby dostał zwarcia.

      Nad zabezpieczeniem przed rozładowaniem jeszcze pomyślę. Być może coś na attiny13 Mógłby monitorować pakiet do 5S, najpierw alarm a potem mosfet którego by wyłączał gdyby użytkownik nie zareagował na alarm. Można by całość zintegrować na jednej PCB w SMD, razem z balancerem i montować przy ogniwach. Tu też będzie siorbany prąd z ogniw, choć sam procesor można wprowadzić w stan głębokiego uśpienia i będzie pobierał 1uA, to dojdą dzielniki rezystorowe które będą brały swoje. Są takie gotowe układy w handlu ale jak diy to diy :)

  2. Witam
    W jaki sposób podłączyłeś balansery do koszyka,używałeś przewodów do podciągnięcia potencjałów ?

    • Jakich potencjałów? Są normalnie przylutowane do wyprowadzeń biegunów ogniw. Konstrukcja koszyka powinna rozwiać wątpliwości. Tylko jeden balanser ma podciągnięty przewód na drugą stronę koszyka, do bieguna który nie powtarza się po tej samej stronie.

  3. Może ja mam coś zle w układzie zmontowane?
    Na emiterze mam Uzaś,na kolektorze minus,a na bazie Wy czyli plus bateri.
    Nie bardzo wiem jak to wszystko złożyć do Twojego kosza.Sory za kłopot ale jestem laikiem

    • Na jakiej bazie? Baza ma być podłączona do wyjścia TL431. Noga jest ucięta i nie należy jej nigdzie podłączać.

      Jakie Uzas? Balanser wpinasz równolegle do biegunów ogniwa i nigdzie więcej.

  4. Tak też mam właśnie podłaczone,jednak gdy podłacze tak jak mówisz układ po prostu nie działa,nie wytraca żadnego pradu (napięcie podaje z zasilacza laboratoryjnego)działa dopiero w przypadku w którym opisałem w poprzednim poscie,jednak mam wtedy problem z zaadoptowaniem układu do koszyka.

    • Ustaw ograniczenie prądu na jakieś 100mA tak żeby go nie uszkodzić, i zwiększaj napięcie dopóki nie zadziała, w końcu musi. Po tym pozostanie go wyregulować. Możesz spróbować użyć rezystorów o mniejszych wartościach. Upewnij się że elementy są sprawne jeśli pochodzą z odzysku.

  5. Tak jak mowiłem w ten sposób nie działa.
    Używałem bd140 ma inne wyprowadzenia niż tranzystory które Ty stosowałeś,jedanak nie patrzyłem na zdjęcie a na schemat

    • No tak BD140 ma na pewno inaczej wyprowadzenia. Możesz użyć innego tranzystora? Bo jeśli nie działa z BD140 to trzeba będzie to przeanalizować i sprawdzić czym takim ten tranzystor się różni od tych przeze mnie przetestowanych, i uzupełnić wpis o takie informacje.

  6. Ok,więc zakupie w wolnej chwili któryś z tych używanych przez Ciebie.

    • Sprawdziłem i układ faktycznie nie działa na BD140. Sprawa do zbadania, ale na weekend.

  7. Witam,

    mam jeszcze pytanie o ten rezystor bez nazwy – jaką wartość dla niego przyjąć?

    Pozdrawiam

    • Info jest w tekście:

      Rezystor podciągający dla bazy tranzystora 470-1K

  8. Soprawdz,jestem ciekaw dlaczego nie działa na bd140;]
    Michał ja dałem 2k

    • Jak uda Ci się uruchomić układ to zmierz prąd „czuwania”. Dając mniejszy rezystor zmniejsza się ten prąd.

  9. Witam
    Gdzie jest schemat tego balancera ? Ja go nie widzę

    • Nie wiem czemu wcześniej nie było schematu teraz wszystko gra

  10. Witam
    Piszesz „Rezystor podciągający dla bazy tranzystora 470-1K”czyli te 300uA uzyskałeś przy tym zakresie rezystora ?
    Ps
    Pojemnik na aku super pomysł ale ja bym dał chociaż dwie ścianki boczne ,jednak tyle aku może trochę rozpychać płytki biegunów

    • To zależy od tranzystora. Nie wykonywałem żadnych obliczeń, po prostu dobrałem rezystor doświadczalnie. 1K1 i poniżej to prąd 300uA, gdzie jego lwia część jest i tak spowodowana przepływem przez dzielnik napięcia, bo mniejszy rezystor nie zmniejsza poboru. Dzielnika nie polecam dalej zwiększać bo układ zachowuje się niestabilnie, t.j. napięcie potrafi pływać.

      Koszyk spisuje się świetnie. Wiadomo że jak zasadzę 6 ogniw to trochę płytkę rozegnie, ale kontakt jest dobry – choć mógłby być oczywiście lepszy. Ale przy laminacie 2mm nie powinno być problemu.

  11. Witam
    Mam zasilacz stabilizowany o napięciach 3;4,5;6;7,5;9;12 V na 1A czy mogę go użyć jako ładowarkę ? Wykorzystam napięcie 4,5v które obniżyłem zmieniając wewnątrz dzielnik do wartości 4,2V . Do tego dadać balancer i chyba jedno ogniwo będzie się ładować i odpowiedni dla dwóch ogniw 8,4V .Czy nie za małe napięcie na ogniwo 4,2V ?Czy tak można ? Czy konieczna jest specjalna ładowarka ? Jeżeli jest potrzeba specjalna to może masz jakieś proste schematy ?.Mam trochę aku ze starego laptopa ICR 18650-22E Samsung bez zabezpieczenia które chce wykorzystać w latarce
    Pozdrawiam

    • Zasilacz musi mieć ograniczenie prądowe. Jeśli jego nie ma, to będzie pompował maksymalny prąd jakim dysponuje. Jeśli jest napisane 1A, to zapewne będzie miał sporo więcej, a do tego będzie się przegrzewał.

      Bardzo prosta i sprawdzona ładowarka do samodzielnego złożenia jest tutaj – http://www.swiatelka.pl/viewtopic.php?p=37898#37898

      Umożliwia nastawę ograniczenia prądowego, a zmieniając dzielnik można zmienić napięcie, aby móc ładować dwie lub więcej cel szeregowo.

      Napięcie 4,2V jest prawidłowe, pod żadnym pozorem nie należy go przekraczać, chyba że PDF ogniw mówi inaczej. Tu masz notę od swoich ogniw http://www.meircell.co.il/files/Samsung%20ICR18650-22E.pdf i są tam wszystkie informacje jak ładować, korzystać, przechowywać itd.

      Na dniach pojawi się kolejny artykuł o odzysku ogniw z laptopa, a w nim trochę przydatnych informacji.

      Pozdrawiam.

  12. Witam wszystkich kolegów.Mam pytanie,czy jest możliwe podłączenie gdzieś do balansera diody led która by świeciła w momencie gdy ładowane ogniwo uzyska 4,2V.Bo inaczej to chyba do sprawdzenia tylko palec czy tranzystor się grzeje.Pozdrawiam.

    • A nie prościej mierzyć napięcie całego pakietu? I tak trzeba czekać aż się wszystkie naładują. Myślę że diodę można by dołożyć pomiędzy bazę tranzystora a zacisk dodatni, trzeba sprawdzić jakie występuje na niej napięcie przy przekroczeniu nastawionej granicy – jeśli wystarczy do zaświcenia diody to nie widzę przeciwwskazań – oczywiście dioda+rezystor.

      A tutaj jest bardziej rozbudowany balanser, składa się z trzech bloków, można dołożyć ich więcej jeśli jest potrzeba. Zaświeca diodę. http://www.zajic.cz/omezovac/omezovac.htm

  13. Dziękuję za odpowiedź.Manekinen bardzo proszę o aktywny link do -bardziej rozbudowanego balansera-.Pozdrawiam.

  14. Krzysiek S

    Panie kochany! Dziękuję za ten opis, nie wiedziałem dokładnie o co chodzi z tymi balanserami, a teraz nie dość że rozumiem, to i bym umiał zbudować. Dzięki jeszcze raz.

    Zastanawiałem się, czy nie byłoby jakiejś możliwości mechanicznego odłączania ich od ogniw na czas nie-ładowania. Bo przecież jedynie wtedy są potrzebne jeśli dobrze rozumiem :)

    Pozdrawiam serdecznie.

    • Tak są potrzebne jedynie podczas ładowania. Można je umieścić od strony zasilacza/ładowarki.

  15. Witam, czy da się ten układ przerobić tak aby tranzystor mocy był NPN ? Jak to najprościej zrobić ?

    • Dać się da, ale skomplikuje to układ i dojdą dodatkowe elementy.

  16. Witam.
    A jak by tak zaprojektować drugi układ który by pilnował napięcia minimum 3,6 V.
    Jak spadnie do 3,6 V to uruchomi transoptor z OC i podłączymy wyjścia transoptorów równolegle i wiemy ze rozładowane.
    Pozdrawiam

  17. Jakim napięciem ładowałeś ten cały koszyczek?
    Był on ładowany napięciem wynikającym z szeregowego połączenia ogniw, czy 4.20 dla całego koszyczka?

    • Oczywiście 6*4,20V szergowo czyli 25,2V.

      Żeby nie zajmować praktycznie na stałe mojego zasilacza warsztatowego, znalazłem płytkę od zasilacza 24V ze starej drukarki, i po zmianie rezystorów pomiarowych (precyzyjne niebieskie przy wyjściu) zmieniłem jego napięcie na dokładnie 25,2V. Dołożyłem proste ograniczenie prądowe na LM317 i akumulatory się ładowały. To było zanim nie zaopatrzyłem się w odpowiednią ładowarkę. Ale takie rozwiązanie jest równie skuteczne jak ładowarka ze sklepu, po prostu mniej wygodne :)

  18. Witam
    A jak to wygląda ze zużyciem się akumulatorków?
    Rozumiem że to jest dla nowych akumulatorków, ale jak to wygląda przy degradacji akumulatorka?
    Jeśli 4,2V jest na nowym ogniwie a u mnie już spadło do 4,1V albo 4V, to trzeba się za każdym razem bawić w regulacje napięcia załączenia układu czy jak?
    Ładowarka odcina mi ładowanie na poziomie 4,11V – 4,21V i sygnalizuje naładowanie ogniwa.

    • Nie ma znaczenia jak bardzo ogniwo jest wyeksploatowane. Zawsze ładujemy je do takiego napięcia, jakie podaje producent, czyli przeważnie jest to 4,20V. Raz ustawiony balanser nie wymaga zmiany napięcia załączenia.

      Nie bardzo rozumiem o co chodzi z tym spadkiem do 4,1 czy 4V. Jeśli napięcie na ogniwie samoistnie spada do takich napięć niedługo po odłączeniu ładowania, to znaczy że ma wysokie samorozładowanie i należałoby je wymienić na nowe.

      Jeśli ładowarka odcina raz przy 4,11 a innym razem przy 4,21 to coś jest z nią nie tak, albo nie jest to ładowarka do li-ion. Zawsze powinna odcinać na tym samym poziomie. Albo źle sprawdzasz moment odcięcia. Powinieneś sprawdzić jakie napięcie było tuż przed odcięciem, a nie już po fakcie – bo jeśli ogniwo jest już słabe to jego napięcie tuż po zakończeniu ładowania może właśnie sporo spaść, i to nie jest wina ładowarki.

      Po za tym nie potrzebujesz układu balansującego dla ładowania pojedynczych ogniw. Jest on potrzebny przy szeregowym ładowaniu dwóch lub więcej ogniw.

  19. Witam, i co z tym BD140? Jak sprawa wygląda? Problem rozwiązany?

  20. Z tego co wiem to delikatnie przerabiając konstrukcje można było by zrobić ładowarkę do ogniw Li-Ion.
    Dokładnie to w Kolektor tranzystora wstawić ogniwo, Bazę rezystor ograniczający prąd maksymalny, a układem TL431 sterowało by się przy jakim napięciu ma pracować ów tranzystor.
    Jeszcze dodał bym tylko Diodę Zenera pomiędzy R2 a GND aby uniezależnić w większej mierze dzielnik napięcia R1-R2 od napięcia zasilania.
    Jeśli się mylę to prosił bym o poprawienie mnie.
    PS: Taka ładowarka miała by zastosowanie przy ładowaniu wielu ogniw.
    np.: Ja mam do naładowania ponad 150 ogniw a nie chce mi się ładować każdego z osobna.

    • Kombinuj, jak wyjdzie z tego coś fajnego to śmiało daj znać :)

  21. Tak do dlaczego umieszczono rezystor „bez nazwy” przy układzie TL431 do zasilania? Ten podłączony także do bazy tranzystora.

    • Wszystko jest wyjaśnione w opisie, wypada go przeczytać przed zadawaniem pytań :)

    • Witam
      Do admina
      1. Trochę opis jest niewyraźny odnośnie tego rezystora „bez nazwy”. Jeśli się to poprawi to nie powinno być juz takich pytań.
      2. Powyżej dobry pomysł jest z tranzystorami polowymi, ponieważ można wtedy dodać rezystory np. o mocy 5W kilka równolegle o malej rezystancji aby się na nich wytracalo ciepło.
      Z takich rezystorów łatwiej jest odprowadzić ciepło niż z jednego tranzystora.
      Trzeba tylko pamiętać aby odłączyć bramkę przez rezystor do masy aby nie ciągle nie było napięcia na bramce (tak dla pewności).
      Pozdrawiam

  22. mam pytanie, czy do ładowania jednego ogniwa li-ion wystarczy użyć tego balansera i zwykłej ładowarki, np 5V? Czy potrzebna jest wyspecjalizowana ładowarka?

    • Ten układ nie służy do ładowania ogniw. Nie potrafi on ograniczyć prądu ani zakończyć ładowania. W ostateczności można by go użyć bo przynajmniej zapobiegnie przeładowaniu ogniwa, choć te ładowane bez żadnej kontroli nie pożyje zbyt długo. Ale nie polecałbym.

  23. poskladalem sobie balanser zewnetrzny 5s na plytce drukowanej bazujac na tym module dziala swietnie pakiet podlaczam standardowym kablem balansera 6s takim jaki mam w ladowarce modelarskiej zeby bylo kompatybilne.
    Problem jest taki ze ladowarka do ktorej budowalem balanser zewnetrzny podaje prad zeru 8amper czy moge zwiekszyc wydajnosc przez dodanie jeszcze jednego tranzystora tak zeby uklad zalaczal oba jednoczesnie.

  24. Czy dobrze zrozumiałem? Gdybym cały pakiet ogniw połączył równolegle , zapewnił im napięcie zasilania nie większe od 4,1 v to ładowały by się prawie do pełna,ale za to bezpiecznie. A do rozładowania łączył odpowiednio w wiązki równoległe i szeregowe.

    • Nie 4.1 ale 4.2. Po drugie nie do końca bezpiecznie, bo jeszcze musi być ograniczenie prądowe w tym zasilaniu, a potem wykrycie naładowania i odłączenie zasilania. Takie prymitywne ładowanie spowoduje że ogniwa będą miały krótszy czas życia.

      Rozładowanie (czyli rozumiem używanie w odbiorniku właściwym) to już wedle potrzeby, ale należy monitorować napięcie każdej celi aby nie doprowadzić do nadmiernego rozładowania.

  25. Zacne!
    Szukam, szukam, same skomplikowane balansery, a tu nagle taki surprise, 4 elementy i gotowe.
    Ale jednak zastosowanie potencjometru to niezbyt dobry pomysł ze względu na wrażliwość na niekorzystne warunki atmosferyczne :)

    • Potencjometr jest ok jeśli to jakiś w miarę normalny potencjometr a nie najgorszy dziad (jak u mnie na foto) który po dotknięciu jednego dnia ładuje do 4,20 a drugiego do 4,25 i trzeba go kontrolować.

  26. Witam. Czy przy połączeniu równoległym też powinienem użyć takich balancerów?

    • Nie. Chyba że chodzi o połączenie równoległo-szeregowe lub inne wynalazki.

  27. Witam mam dwa pytania
    1. czy używając do ładowania ogniwa 18650 4.2V zasilacza laboratoryjnego ustawionego na 4,1V bez balansera ogniwo może ulec uszkodzeniu?
    oraz
    2. czy za każdym razem ładując je bez balansera do 4,1v i rozładowując do 3,3v skrócę jego żywotność? czy nie zaszkodzi mu to ? pozdrawiam

    • Czemu na 4,1V? Nie ulegnie uszkodzeniu, o ile ustawi się bezpieczny prąd. Tylko trzeba tego pilnować i odłączyć po naładowaniu.

      Nie skrócisz, ogniwa litowe lubią pracować w takich niepełnych cyklach i dzięki temu będą służyły dłużej.

  28. Witam ja mam takie nurtujące mnie pytanie, może trochę głupie, ale nie daje mi spokoju…
    Czy jak łączymy je w szeregu to tak naprawde masa staje się pozorną masą, czyli masa powiedzmy drugiego w szeregu jest napięciem 4,2V poprzedniego ?
    Jeśli tak, to czy prąd przepuszczany przez tranzystor w momencie zbyt dużego napięcia musi wtedy uciec do poprzedniego ogniwa, czy nie jest to problemem ? czy może każdy nastepny balanser ustawiamy na 4,2V x numer celi, czyli np 3ci ustawimy na 3×4,2V ?
    Pozdrawiam, tak btw bardzo fajna strona :)

  29. Tak parę słów sprostowania, bo może niejasno sie wyraziłem.
    Czy ten układ ma mieć Vo w + i masę w – ogniwa i każdy balanser ma być ustawiony na 4,2V, czy Vo ma być + ogniwa a – masą całego pakietu i wtedy każdy kolejny balanser ma mieć napięcie równe wielokrotności 4,2V ?

  30. Witam,
    Patryk, nie jestem ekspertem, ale popatrz w link do tego bardziej rozbudowanego balancera, tam w każdym bloku są te same elementy, więc myślę, że wszędzie trzeba dać tak samo.
    Nie dawało mi spokoju brak diody led w tutejszym balancerze. Chciałem użyć jak najmniej elementów. Dołożyłem testowo tranzystor BC328, rezystor 270 Ohm (100 też może być tak mi się zdaje) oraz diodę led. Zapodaje schemat. Generalnie zrobiłem to na „pałe”; nie wiedziałem, czy to zadziała.
    Czy znalazł by się ktoś ogarnięty i wytłumaczył co się dzieje w układzie gdy napięcie przed zadziałaniem i w trakcie działania, bo brakuje mi trochę teorii a samym prawem Ohma nie umiem sobie tego wytłumaczyć.

    Pozdrawiam

  31. Nie dopisałem, ale ten mój układ zadziałał z czego jestem zadowolony, ale chciałem też się dowiedzieć czemu działa.
    Dlaczego prąd bazy jest mały gdy napięcie poniżej 4,2 V i dlaczego rośnie nagle gdy przekroczy 4,2 V i dlaczego jak się da większy rezystor ten do bazy to popłynie większy prąd do bazy, myślałem, że większy rezystor ogranicza prąd, dlatego nie umiem sobie jeszcze tego wytłumaczyć (przynajmniej nie prawem Ohma).

    Pozdrawiam

  32. Próbuję zasymulować ten obwód w programiku pod tym linkiem:
    http://www.falstad.com/circuit/
    Używam do tego diody zenera ustawionej na 4,2V, rezystora podciągającego tranzystora PNP oraz źródła zasilania DC. Nie potrafię zasymulować działania tego układu, nie ma tak, że jak przekrocze o 20mV napięcię to nagle zaczyna płynąć duży prąd przez tranzystor. Jak to zrozumieć ?

  33. Najprostsze wytlumaczenie prad nie plynie przez TL431 dopoki napiecie na R2 nie osiagnie 2,5V. Gdy osiagnie wtedy zaczyna plynac prad przez TL431, co powoduje ze plynie tez prad z bazy do tl431, co powoduje, ze tranzystor zaczyna przewodzic.

    • Kiriki-kun

      Takie małe pytanie odnośnie ładowania cell szeregowo.
      Chciałbym ładować kilkanaście cell jedną/dwiema ładowarkami i prądem 5V (wejściowy, nie ładowania) oraz mieć tyle na wyjściu.
      Z tego co zrozumiałem, to po przekroczeniu 4.2V na celli tranzystor zaczyna się nagrzewać zamiast ładować baterię. Czyli nie spowoduje mi to zwarcia na ładowarce czy cuś?

      Pozdrawiam
      Łukasz Branny

  34. Witam ponownie.
    Czy zamiast zastosować tranzystor bipolarny można zastosować unipolarny?
    Pozdrawiam

  35. Mam pytanko – mam smartfona, gdzie duuużo rozmawiam i mam nowe baterie, a tak go intensywnie użytkuję, że po prostu je zajeżdżam. TO LG g3. Chcę dołączyć drugą baterię do niego – identyczną LI POLY 3000 mah – czy połączenie biegunów + i – równoległe to dobry pomysł?

    • Samo połączenie poprawne, ale nie wygląda to na dobry pomysł. Pomyśl nad zmianą telefonu, na taki dedykowany do rozmów a nie do zabawy.

  36. Witam
    Układzik z tranzystorem BD140 działa. Właśnie zlutowałem pajączka i po podaniu napięcia z regulowanego zasilacza po osiągnięciu 4,25V układ zaczyna przewodzić/zwierać.
    Zastanawia mnie tylko jedna kwestia, czy po dojściu bateri do pożądanego napięcia np. 12,6V przy 3S napięcia rozłożą się tak, że ogniwa zostaną w pełni naładowane w fazie stałego napięcia ? czy balansery nie będą zakłucać tej fazy ładowania gdzie napięcie ciągle wacha się w granicach ich załączenia ?

    • Przy ograniczniku 4,25V na ogniwo będziesz miał 12,75V zanim balansery zaczną wpływać na układ wykrywający naładowanie, więc przy 12,6V absolutnie nie powinno to wystąpić. Ja bym jeszcze bardziej zjechał z napięciem i nastawił np. 4.22V.

  37. Grzegorz Dxr

    A nie dałoby się zrobić tego na MOSFETach? Bramka z rezystorem podciągającym i polaryzowana dzięki przebiciu TL431?

    • Nie wiem, eksperymentuj i daj znać :) Tylko że ostatecznie nic to nie zmieni bo ciepło i tak jest wydzielane na tranzystorze :)

    • No właśnie też o tym myślałem. Teoretycznie tranzystor powinien się mniej grzać, bo mosfety mają mniejsze rezystancje D-S. Napisz proszę, o efektach

    • Nie będzie się mniej grzać. Jeśli balansowanie będzie wymagało wytracania 5W, to tranzystor będzie wysterowany tak, aby wytracał te 5W – na tym to polega :)

  38. Pomijacie całkowicie problem rozładowania baterii (ogniwa). Ogniwo rozładowane poniżej pewnego napięcia , nadaje się na złom !

    • Nikt nic nie pomija, ten „układ” służy jedynie do ładowania, a nie pilnowania napięć. Myślę że każdy kto się interesuje tematem wie jak eksploatować takie ogniwa, zresztą już o tym pisałem.

  39. Witam
    Do admina
    1. Trochę opis jest niewyraźny odnośnie tego rezystora „bez nazwy”. Jeśli się to poprawi to nie powinno być juz takich pytań.
    2. Powyżej dobry pomysł jest z tranzystorami polowymi, ponieważ można wtedy dodać rezystory np. o mocy 5W kilka równolegle o malej rezystancji aby się na nich wytracalo ciepło.
    Z takich rezystorów łatwiej jest odprowadzić ciepło niż z jednego tranzystora.
    Trzeba tylko pamiętać aby odłączyć bramkę przez rezystor do masy aby nie ciągle nie było napięcia na bramce (tak dla pewności).
    Pozdrawiam

  40. Jedna moja taka propozycja.
    Zamiast rezystorów do regulacji można dać jeden potencjometr wieloobrotowy, skoro i tak trzeba dać potencjometr w celu dokładnej regulacji.
    Skrajne nóżki podłącza się pod Vo i GND a środkową do układu TL431.
    W taki sposób można dokładnie ustalić napięcie załączania tranzystora.
    Pozdrawiam

    • Można ustalić, bardzo niedokładnie. Chyba że będzie wieloobrotowy. Na ostatnim foto jest tak zrobione, bardzo ciężko jest ustawić odpowiednie napięcie. Proponuję raczej wpiąć go pomiędzy istniejące rezystory i umożliwić regulację 4.1V – 4.35V w całym zakresie potencjometru.

    • Wszystko się zgadza, tylko z tą różnicą że mam dużo potencjometrów 10k, które mają po 20 obrotów.
      Tyle powinno wystarczyć do wystarczająco dokładnego ustawienia napięcia odniesienia.

  41. Nie wiem czy dobrze robię układ, dlatego proszę o sprawdzenie.
    Przy okazji chciałem się dowiedzieć czy jest jakiś sposób na zrobienie zasilacza do takich układów Li-Ion do balancer-a?
    Pozdrawiam

    • PS: Proszę nie patrzeć na podłączenie wyprowadzenia do ogniw, ponieważ poprawiłem już.

    • Wygląda ok. Ale pytania o zasilacz nie rozumiem.

    • Chodzi o to, że przecież nie podłączę zwykłego zasilacza np.: 14V tylko pewnie musi być stabilizowany na te 12,63 V (3*4,21V).
      Zasilacza laboratoryjnego nie chce mi się podłączać specjalnie pod to, tylko, tylko nie wiem co mam podłączyć.

    • Ale przecież to jest zasilane z ogniw :)

    • Jak to niby z ogniw? Nie rozumiem.
      Chodzi mi o to, że na każdym ogniwie musi być np.: 4,21 V napięcie aby załączył tranzystor i więcej nie ładował ogniw, czyli 3*4,21 V = 12,63 V.
      Tyle powinien dawać zasilacz dokładnie, ponieważ jak da się więcej będzie większe napięcie na ogniwach wtedy.
      Czy może jest to napięcie zasilania minimalne a jak da się większe to…. no właśnie, nie wiem co się stanie jak damy większe napięcie (przynajmniej nie widzę innego rozwiązania poza tym, że będzie większe napięcie na ogniwach).

    • Nieprecyzyjnie się wyraziłeś po prostu. Czyli chodzi o ładowarkę do tego pakietu. To tak, jak masz laboratoryjny to napięcie ustawiasz ciut niżej niż suma napięć balancerów, i ograniczenie prądowe na jakąś bezpieczną wartość lub tyle ile proponuje producent ogniw. Po spadku prądu do 1/10 nastawionego, ręcznie odłączasz ładowanie. Albo zakup najtańszą ładowarkę modelarską wartą zakupu, czyli podróbkę imax b6. Zwykły zasilacz bez ograniczenia prądowego może ładować zbyt dużym prądem i w nieco niekontrolowany sposób, nie polecam.

  42. A nie mogę dać np.: zasilacza 15V i zrobić na tranzystorze ogranicznik prądowy na 1A i ustawić napięcie na 12,63V?
    Można równie dobrze chyba zrobić regulację napięcia za pomocą uC i ogranicznik prądowy na tranzystorze?

    • Teorię ładowania już znasz, a zrealizuj jak uważasz :)

      Balancery ustaw na 4.20V a ładowanie na 12.59V.

  43. Nie wiem czy dobrze rozumuje, jednak równolegle do R1 i R2 można dać diodę zenera np.: na 4,5 V aby uniezależnić działanie od napięcia wejściowego.
    Wtedy wiemy iż na R1 i R2 jest spadek napięcia 4,5 V i wtedy R1 i R2 działa jak dzielnik napięcia (w sumie to ja zastosowałem potencjometry i nie było żadnych problemów z ustaleniem dokładnie 4,2 V/ogniwo.
    Zrobię kilka poprawek w układzie i jak je zmontuje to pochwale się ;)
    Wadą tego układu jest to iż u mnie przy 4,0 V prąd na ogniwach zaczął już spadać i przeciągało się ładowanie do kilku godzin.

  44. PS: Jeśli ktoś montuje układ na PCB, to może śmiało pominąć „rezystor bez nazwy” (ten co idzie do Bazy tranzystora).
    Ja zapomniałem przylutować go i wszystko super działa.

  45. Witam,
    czy zwieranie biegunów akumulatorka przez ten układ nie spowoduje jego wyładowania lub spalenia ładowarki?

    • Marku przeczytaj uważnie opis i spróbuj zrozumieć działanie układu. Układ zaczyna przewodzić tylko po przekroczeniu ustawionego napięcia. Poniżej tego napięcia pobierany przez układ prąd jest tak mały że ma pomijalny wpływ na normalnie eksploatowane ogniwo.

  46. Jak przerobiC taki układ na lifepo4 3,6v z prądem ładowania 5A?
    Moze ktos wrzuci gotowy schemat?

    • Nic nie trzeba przerabiać. Oblicz nowe rezystory ze wzoru dla napięcia zadziałania. Dla 5A powinieneś zamontować sporawe chłodzenie. Oczywiście najpierw poeksperymentuj i sprawdź działanie na jakimiś zasilaczu zanim zamontujesz to w pakiecie.

  47. …..a moze dołozyc kilka tranzystorow odpowiednio polaczonych tak aby utworzyly jeden wtedy nie powinny się tak grzac

    • Wtedy dla każdego tranzystora dochodzi rezystor i dopiero takie zestawy można łączyć aby rozkład prądów był podobny. Bez rezystorów wystarczy że jeden tranzystor włączy się odrobinę wcześniej i weźmie na siebie cały prąd. Po takiej niepotrzebnej rozbudowie i komplikacji układu okaże się że ciepła do wytracenia i tak będzie tyle samo :) Więc jeden tranzystor z kawałkiem blachy sprawdzi się wystarczająco dobrze :)

  48. MAciej Gawlik

    Czy taki balanser można użyć z akumulatorem samochodowym 12V?
    Będę używał dwóch sztuk połączonych szeregowo w prostej instalacji PV. Jest mała szansa że będą to dwie identyczne sztuki i chciałbym jakoś je zabezpieczyć.

    • Nie widzę przeciwwskazań. A układ jest na tyle prosty że można go zlutować w 10 minut i sprawdzić :) Pamiętaj tylko żeby nie usmażyć tranzystora, bo przy tych 13V byle kilka A daje już sporą moc.

  49. Adek Nowak

    Dobry wieczór. Potrzebuje ladowarki z balanserem do 3 ogniw liion podlaczonych w 3S1P czyli na 12,6V. Gdzie kupie takie cudo jak najtaniej? Dzieki z gory

  50. Świetny patent, i przyznaję wykorzystałem, ale nie wiem czy to za sprawą zastosowanych zamiast dwóch rezystorów, jednego heltrima 100k czy też za sprawą tranzystorów BD246C, mój najniższy prąd spoczynkowy wyniósł 45mA, więc poszedłem o krok dalej. Mianowicie przy 4 ogniwach zastosowałem 2 przekaźniki, które włączają w momencie podłączenia zasilacza, również i właśnie owe balancery.
    Korzyści z tego jest taka, że nie siorbią w ogóle prądu z ogniw w stanie idle, oraz zmniejsza się ewentualne zagrożenie pożarowe gdyby któryś z nich nawalił przypadkiem.

    • Balancery można przecież zostawić po stronie zasilacza, nie są one do niczego potrzebne ogniwom gdy te się nie ładują. A czemu tak wysoki prąd spoczynkowy to niestety nie wiem, nie zgłębiałem tematu.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Proszę pozostawić te dwa pola tak jak są: