Circuito de equilibrio de batería

Estoy enfrentando el siguiente problema. Necesito alimentar mi dispositivo (avión RC) con 2 paquetes de baterías separados de 12 V cada uno para ampliar la capacidad. Conectarlos en serie no funcionará, ya que la etapa de potencia no está preparada para eso. Cuando conecto 2 paquetes de baterías en paralelo, y hay una diferencia en su voltaje, se cargarán entre sí, por lo que fluirá una gran corriente haciéndolos explotar incluso. Pensé en una solución simple para eso, es visible en los siguientes esquemas:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Con esos 2 diodos, pierdo algo de energía a medida que cae el voltaje, pero no fluye corriente entre las baterías. ¿Qué sucede si quisiera agregar un circuito de equilibrio de "voltaje" entre ellos? Digamos que si una batería tiene un voltaje de solo 9 V, porque está un poco descargada, entonces los 12 V deberían cargarla con la corriente establecida por mí, es decir, 2 A máx. Uno podría diseñar un circuito para eso, pero creo que tomaría algo de tiempo y no vale la pena para esta aplicación. En cambio, me pregunto si hay tales circuitos integrados fácilmente disponibles. ¿Cargadores bidireccionales de algún tipo? No pude encontrar nada por mí mismo, pero tal vez no sé cómo nombrarlos. Agradecería toda ayuda con respecto a este problema.

He volado aviones RC y nunca he visto tu configuración. Además, 12 V es un voltaje nominal impar para una batería LiPo... ¿De qué corrientes estamos hablando?
12 V es solo un ejemplo, es un paquete 3S 3.6V. Estamos hablando de corrientes máximas de 25A.
"perder un poco de potencia" en el contexto del vuelo eléctrico y las corrientes de 25A es bastante desastroso. Sería mejor pesar los paquetes y comprar uno solo más grande aproximadamente del mismo peso.
Esa sería, por supuesto, la mejor solución. Pero estoy tratando de tomar el problema tal como es en este momento, antes de que el avión pueda reconstruirse físicamente. Además, creo que estamos hablando de una pérdida de caída de voltaje de 1V en los diodos. Corrígeme si estoy equivocado.
"es visible en los siguientes esquemas: " . No, no es. No se muestra ningún esquema, solo un cuadro negro con una X y "esquema" escrito a su derecha.
Tal vez necesite habilitar algún complemento en su navegador, no estoy seguro. He usado el editor de esquemas disponible en este intercambio de pila.
Ahora el esquema es visible. Es posible que lo hayas estado editando la última vez que intenté mirarlo.
La mejor solución para este problema es tener dos packs iguales, cargarlos al mismo voltaje, conectarlos en paralelo, nunca cargar por separado.
Una caída de 1 V en un diodo por 12,5 A que fluye a través de un diodo = 12,5 W de calor disipado en cada diodo solo. Espero que tengas muy buena refrigeración en esos diodos.
Sí, esto es de hecho un problema.
1) Obtenga diodos de alta potencia con caídas de voltaje más bajas. 2) Conecte una resistencia entre los dos cables positivos de la batería para equilibrarlos.
Pero la resistencia sería una simple pérdida de eficiencia.
@Bremen Solo si las baterías están realmente desequilibradas, lo que minimizará el esquema de diodos.
Su esquema tiene los voltajes incorrectos y no lo consideraría un circuito de equilibrio de batería. Obtuvo respuestas que solo se pueden usar parcialmente debido a la falta de información adecuada. Por favor, tenga esto en cuenta para su próxima pregunta.
Estoy de acuerdo con Vladimir. Cargue las baterías, verifique el voltaje con un voltímetro para asegurarse de que ambos paquetes estén dentro de los 50 mV uno del otro, luego póngalos en paralelo. Manténgalos así todo el tiempo. Se aplican todas las precauciones normales para las baterías RC: asuma que pueden ventilarse o incendiarse en cualquier momento y guárdelas adecuadamente.

Respuestas (5)

Es mucho mejor hacer diodos ideales usando MOSFET

ingrese la descripción de la imagen aquí

  • Reemplaza un diodo Schottky de potencia
  • MOSFET interno de canal N de 20 mΩ
  • Límites de tiempo de apagado de 0,5 μs Corriente máxima de falla
  • Rango de voltaje de funcionamiento: 9 V a 26,5 V.
  • Conmutación suave sin oscilación
  • Sin corriente CC inversa

Pero la solución más simple es una mejor matriz de diodos Schottky $ 6 con un disipador de caloringrese la descripción de la imagen aquí

Estos son de cátodo común.ingrese la descripción de la imagen aquí

+1 pero la calificación actual debe ser mucho más alta. El OP mencionó corrientes máximas de hasta 25A.
El puente MOSFET no es trivial para garantizar una transferencia suave sin oscilación, pero brinda la caída de voltaje más baja. Como comparador y temporizador se utiliza para determinar qué interruptores deben estar activos mientras los suministros y la carga son muy dinámicos. Pero con cuidado, puede llegar a casa con baterías de reserva. Las celdas primarias no deben drenarse por debajo de 9V pref. 10V
@tangrs en realidad no está claro a partir de los comentarios de los OP si 25A es la corriente máxima del tiempo de ejecución o la corriente de la batería en cortocircuito.
@Trevor por experiencia personal al incursionar en la construcción de multicópteros, no es inusual tener un consumo continuo de corriente de decenas de amperios. Estos motores sin escobillas pueden consumir una gran cantidad de corriente...
@tangrs ya tengo cero experiencia en el campo, pero aún así el OP podría ser más conciso. De cualquier manera, el dispositivo LTC que se muestra aquí no funcionará con el nivel de batería de 3,5 V que agregó más tarde... La pregunta sufre del síndrome de requisitos graduales...
Estaba pensando en exactamente los mismos pies. El motor tiene una potencia máxima de 25 A. Solo hay un motor. No estoy al tanto de cómo es el circuito del inversor que impulsa el motor.
Estos diodos solo caen 0.3V @ 25A @ 125'C
@TonyStewart.EEsince'75 de hecho es 0.4V, que es 10W; el disipador de calor será bastante grande para un avión. Ok, a 25 A, incluso un MOS de 20 mOhm como el que presentaste se disipará mucho (12.5 W), por lo que tal vez se debería usar un pMOS mejor...
No es realmente grande cuando tiene una alta velocidad de aire sobre la superficie, tal vez 5sqin de área de superficie

Cargar una batería de la otra dará como resultado una caída general en la eficiencia y el tiempo de funcionamiento. Tenga en cuenta que se perderá energía en el circuito de carga y en pérdidas de calor tanto de la batería que alimenta al cargador como de la batería que se está cargando.

Lo más eficiente es tomar energía de la batería 'buena'. A medida que su voltaje cae al nivel de la batería con un voltaje más bajo, ambos soportarán la carga.

Cuando ambos estén cargados, su arreglo de diodos funcionará y es la solución más simple. Con esta disposición, los voltajes de la batería caerán al mismo ritmo.

Solo tenga en cuenta la cantidad de energía que se disipa a través del diodo. No es raro que se extraigan decenas de amperios de la batería en aplicaciones RC.

Dices que la serie está fuera... pero puede que lo hayas descartado demasiado rápido.

Realmente no ha detallado lo que requiere la etapa de potencia, pero supongo que en esta respuesta espera algo de voltaje como el de la batería. También ha insinuado que la duplicación es para extender la duración, no para aumentar la disponibilidad actual.

Como tal, es posible que desee considerar colocar las baterías en serie y agregar un inversor buck-boost para regular la salida a su voltaje requerido. Estos pueden tener una eficiencia bastante alta y le proporcionarán el voltaje requerido incluso cuando las baterías hayan caído significativamente por debajo del voltaje de salida requerido. La potencia obtenida de este último puede ser suficiente para compensar las pérdidas en el regulador.

Esto podría funcionar realmente (conexión en serie), suponiendo que el controlador de vuelo (en esta situación, Pixhawk + controladores ESC genéricos) notará que el voltaje es más alto y reducirá el controlador PWM para los BLDC en consecuencia. Un convertidor CC-CC no es una buena idea porque las corrientes pueden ser muy altas y, en ese caso, el tamaño del circuito CC-CC será grande debido al tamaño de los condensadores y los inductores.
@Bremen sí, obviamente, el tamaño y especialmente el peso son críticos en esta aplicación.
Con las baterías en serie, la débil puede estar sujeta a voltajes inversos y sufrir daños. Sin embargo, un convertidor CC-CC no necesita ser pesado si funciona a alta frecuencia donde el transformador puede ser liviano.

En su caso, suponiendo que los dos paquetes sean idénticos, le sugiero que considere poner los paquetes en paralelo, de forma permanente, para hacer un solo paquete. Sí, esto puede ser peligroso, pero creo que es la única solución que funcionará para usted.

Solo necesita asegurarse de que ambos paquetes tengan el mismo voltaje cuando los ponga en paralelo. La forma más fácil de hacerlo será cargándolos completamente, uno a la vez, luego mida el voltaje para la confirmación final y póngalos en paralelo. Si los voltajes son diferentes en 0.01V, eso no es gran cosa.

Es una especie de costumbre con los paquetes de baterías RC aceptar un poco más de riesgo de lo que sería aceptable en otras áreas (como las herramientas eléctricas). Así que tenga en cuenta que su paquete carece de características de seguridad. Trátelo con cuidado y trate de estar siempre preparado para que se ventile o se incendie. Utilice técnicas seguras de almacenamiento y carga, etc.

Este consejo no se aplicaría como consejo de diseño profesional a otros paquetes de baterías (como los paquetes utilizados para productos de consumo ordinarios). Esos necesitan muchas más características de seguridad.

Feliz vuelo.

Si está utilizando paquetes de energía idénticos , su solución (dos diodos shotky) es una solución efectiva y simple.
En su diagrama, muestra baterías de 12V y 9V, la diferencia de 3V NO es "pequeña". Si, de hecho, tiene baterías diferentes a las que se muestran, lo que sucede es que solo la batería de 12V alimentará su dispositivo hasta que su voltaje baje a 9V. Luego, la batería de 9V también comienza a suministrar energía a la carga. Sin embargo, si su helicóptero deja de funcionar a 10 V, la batería adicional no sirve de nada, ¡solo agrega peso adicional a su helicóptero!

Circuito de equilibrio de batería
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 1v