RadioRadar - Радиоэлектроника, даташиты, схемы

https://www.radioradar.net/radiofan/power_supply/li_ion_battery_balancer.html

Балансир Li-Ion аккумуляторов — работа над ошибками

Налаживание и отработка программного обеспечения балансира Li-Ion аккумуляторов, описание которого опубликовано в "Радио" на с. 29-35 в № 12 за 2022 г., проводились на аккумуляторах небольшой ёмкости (не более 200...300 мА·ч), поскольку других в то время под рукой не было. В результате за 5...10 мин, которые уходили на один цикл измерения, никаких серьёзных недостатков замечено не было. Но однажды мне даром досталась партия аккумуляторов, не новых, но вполне исправных. Для того чтобы оценить их состояние, началась проверка, а на это потребовалось несколько часов только на одну партию (4 шт.). И тут начали выявляться "детские болезни" устройства, как аппаратные, так и программные.

1. При включении вентилятора начинали "прыгать" показания измеренного тока в первой и второй ячейках. Анализ показал, что вентилятор создаёт помехи в этих ячейках, поскольку был подключён к той же линии питания, от которой получали питание ОУ этих ячеек. Вначале был переключён плюсовой вывод питания вентилятора на входной разъём питания, но это не помогло. Только когда был перерезан печатный проводник, соединяющий исток транзистора VT11 с минусовой линией питания, а исток с помощью отрезка провода подключён с минусовым контактом входного разъёма питания, всё встало на место, и показания перестали "прыгать" при включении вентилятора.

2.При переключении режима с зарядки на разрядку или наоборот, в соседней ячейке изменялись результаты измерений. Анализ показал, что опять виновато питание ОУ, поскольку минусовая линия питания на силовую часть шла через минусовую линию питания ОУ. Для устранения этого недостатка пришлось минус питания силовой части первой и второй, а также третьей и четвёртой ячеек отсоединить (перерезать печатный проводник) от минусовой линии питания устройства и проводом МГТФ-0,5 подключить, как и вентилятор, на минусовый контакт входного разъёма питания. Минус питания силовой части желательно подключить посередине между точками припайки к минусовой линии концов резисторов R2, R5 и R32, R35, чтобы исключить прохождение измеряемого тока по минусовой линии питания через соседнюю ячейку, как показано на рисунке. Все изменения выделены красным.

 

3.Однажды, при неправильном подключении аккумулятора (была перепутана полярность), в ячейке вышел из строя один из входов модуля А1 (на микросхеме ADS1115). Для исключения такой ситуации на входах А0-А3 модуля А1 были установлены диоды SS12 (анодом к аккумулятору).

4.Также пришлось запитать модуль А2 Arduino Nano напряжением 8 В через преобразователь напряжения на моду ле МТ3608. Это напряжение подключают к выводу Vin Arduino Nano. Эта доработка обусловлена тем, что при питании от напряжения 5 В его уменьшение даже на 0,1 В приводило к сильному изменению контрастности изображения на дисплее. Когда шла зарядка двух аккумуляторов, изображение было удовлетворительным, но при зарядке четырёх аккумуляторов изображение становилось бледным. Такая доработка не обязательна, поскольку конечный результат виден хорошо, но контролировать процесс неудобно, контрастность недостаточная. Если же добавить контрастности подстроечным резистором на модуле МСР23017, изображение становится чёрным.

5.В статье было упомянуто, что устройство не требует настройки, но, к сожалению, на практике это оказалось не так. В устройстве всего восемь ОУ, по два на ячейку, и у них надо индивидуально устанавливать коэффициент усиления. Но поскольку устройство уже было собрано и добавить восемь подстроечных резисторов было сложно, в программе были добавлены коэффициенты для коррекции измерения тока для каждого ОУ индивидуально, Rc - корректирующий коэффициент для разрядки, Zc - корректирующий коэффициент для зарядки. Измерения коэффициентов производят при подключении внешних приборов для измерения тока до совпадения показаний прибора и устройства. С разрядкой всё просто, последовательно с аккумулятором надо включить амперметр. В режиме зарядки надо разъединить цепь питания устройства и силовой части и запитать их от разных источников питания, это нужно для повышения точности измерения (само устройство потребляет около 300 мА), или вычитать ток устройства из тока зарядки, и так, отдельно для каждой ячейки, произвести настройку коэффициентов, например

const float Zc[] = {0.432, 0.393, 0.415, 0.425};

const float Rc[] = {0.360, 0.358, 0.362, 0.362};.

6.В программе скорректирована формула для расчёта ёмкости и измерения тока аккумулятора, добавлена индикация температуры внутри устройства.

В устройстве теперь можно не только включать какой-нибудь режим, но повторным нажатием на кнопку включённого режима отключать его (кроме измерения внутреннего сопротивления аккумулятора).

Программы для Arduino Nano находятся здесь.

Автор: В. Киба, г. Волжский Волгоградской обл.