Si lees la inscripción en la jaula del elefante: búfalo, no creas en tus ojos
En un producto en desarrollo, se utilizó una batería recargable de considerable capacidad de varias secciones paralelas con seis latas de celdas de batería LiIon del tipo "1s1p MP 176065 IntegrationTM" para 6000 mAh fabricadas por Saft en cada una. Nos devolvieron una batería para repararla y decidí evaluar el grado de equilibrio de las latas individuales después de un uso prolongado. Para hacer esto, era necesario desconectar a los bancos, cobrar individualmente y evaluar la distribución del cargo recibido.
Pero para empezar, decidí mirar el voltaje en las secciones en su conjunto, esperando ver cero, porque cualquier banco descargado se desconecta del circuito del consumidor, y debemos ver el voltaje de al menos 6 * 2.4V = 14.4V, o nada.
Imagine mi asombro cuando se encontraron 12 V en una sección y 7 V en absoluto (no escribiré más sobre Volta y no por la falta de respeto por el gran italiano, sino por la pereza).
El resultado es algo desalentador, seguimos investigando y midiendo cada jarra en la sección a las 12: en cuatro el voltaje esperado es 2.8-3.2, en dos a 0, todo coincide en total, pero no está claro por qué es 0 en las celdas desconectadas y no en el circuito abierto.
De acuerdo, supongo que se produce una interrupción del circuito, pero no es absoluta, una pequeña corriente permanece a través del circuito de control, porque no se desconecta de los contactos externos: miramos el circuito (está ubicado al final de la publicación, de lo contrario, toda la intriga desaparece).
Conectamos la carga a la sección en forma de una resistencia de 1k (corriente de 7 mA), el voltaje de salida cae ligeramente a 11.8, lo que significa que la resistencia interna del circuito de control es del orden de 0.2 / 7E-3 = 200/7 ~ 30 ohmios, ya que la resistencia no es suficiente, conté con una docena de kilos pero, tal vez no sea lineal, aunque sigue siendo extraño. Aumentamos la corriente a 50 mA, el voltaje cae a 11.6, lo que corresponde a una resistencia de 0.4 / 50E-3 = 400/50 = 20, aumentamos la corriente a 100 mA, el voltaje prácticamente no cambia, lo que da 10 ohmios.
De hecho, la resistencia no es lineal, pero está claramente doblada en la dirección equivocada. Sobre todo, parece una rama directa de la característica I - V del diodo, pero de dónde proviene no está claro. De acuerdo, retire la película protectora de la batería y retire la placa de protección (comprende que no puede usar la batería sin ella si no es extremo). Vemos un circuito típico de dos transistores y un chip de control de voltaje, pero en el reverso de la placa vemos un elemento grande etiquetado como STPS104B.
Sí, este es un diodo Schottky, conectado de nuevo a la polaridad de la batería, de ahí proviene la caída de voltaje de ~ 0.2 por celda prácticamente independiente de la corriente (a bajas corrientes). El enigma se resolvió, no fue difícil, ahora debemos evaluar la solución técnica de una empresa conocida.
El primero es una ventaja definitiva: este esquema le permite continuar extrayendo energía de la sección, incluso si una celda está completamente descargada. En este caso, el voltaje total cae a 2.4 (el mínimo permitido por celda) + (0.2 ÷ 0.6) <= 3, pero esto es mejor que un apagado completo, aunque son posibles los matices.
El segundo es un punto débil: los diodos en general, y Schottky en particular, tienen una corriente inversa, que será una carga parásita y reducirá la potencia de celda disponible. En este caso particular, la corriente inversa no será superior a 100 μA (en condiciones normales), es decir, durante el día de almacenamiento de la celda perderemos 0.1 * 24 = 2.4mAh ~ 0.04% de capacidad, muy poco en comparación con la autodescarga de ~ 0.5%. Por cierto, la corriente de autodescarga en la documentación de la celda simplemente no está indicada, presento consideraciones y recomendaciones generales para recargar las celdas durante el almacenamiento a largo plazo cada 6 meses.
Tercero, un inconveniente inventado: si todas las celdas al mismo tiempo deciden que han alcanzado el nivel requerido y están desconectadas de los terminales externos para evitar la sobrecarga (no es un evento muy probable, pero no obstante), el voltaje de entrada del cargador se aplicará a una serie de diodos conectados de nuevo y bien puede resultar estar en uno de ellos, lo que limita el voltaje de carga al valor inverso de ruptura para el diodo a 45 y, en consecuencia, el número de celdas en la sección 45 / 4.2 = 10. Aunque no estoy del todo en lo cierto acerca de la idea: si todas las celdas están completamente descargadas (y esto es posible con nosotros) y desconectadas de los terminales externos, en el momento en que comience la carga, habrá una situación similar, aunque no por mucho tiempo, por lo tanto, ciertos límites de voltaje aún deben indicarse .
Pero el cuarto, un punto negativo definitivo, es la ausencia total de una indicación de la presencia de dicha solución de circuitos en la documentación del dispositivo. Bueno, no puede hacer esto, esta es una característica esencial del dispositivo y debe reflejarse en el ED. Aunque, probablemente, me enseñaron de esa manera, y en la práctica moderna de la ingeniería es costumbre descuidar tales consideraciones. Al final, no tengo una empresa del nivel SAFT, y aquellos que producen estas células con dicha documentación la tienen y se sienten bien en el mercado. Que piensas - encuesta al final del post.
Bueno, en realidad sobre el tema de investigación, resultó que después de ~ 100 ciclos de carga (sin equilibrio) y descarga (teniendo en cuenta las características descritas anteriormente), la propagación de la carga residual en las células individuales fue del 12%, la cifra no es insignificante, pero esperaba lo peor, por lo que compensación
Evaluemos la posible eficiencia del circuito de equilibrio pasivo estándar, para el cual tomamos una corriente a través de una resistencia de lastre de 50 mA (el valor estándar para dispositivos chinos), luego, al cargar con una corriente recomendada de 0.2 ° C y un tiempo de carga de no más de 7 horas, obtenemos una posible disminución en la carga celular de 50 * 7 = 350 mAh, que corresponde a aproximadamente el 5% de la capacidad declarada. En realidad, por supuesto, es mucho menos, ya que la derivación se encenderá en modo de voltaje constante, pero aún debe llegar a ella, por lo que esta es una estimación superior, pero al menos algo.
Entonces podemos suponer que la variación mencionada anteriormente en la capacidad de la celda puede compensarse por 5-10 ciclos de carga con equilibrio. Es decir, si se realiza el equilibrio de la parte no integral de la sección, podemos esperar que los efectos negativos se puedan compensar completamente en cada ciclo con estas células. Por supuesto, todo esto es solo una estimación y la respuesta exacta a la pregunta sobre las posibilidades de equilibrio requiere una investigación adicional.
Y aquí está el esquema prometido:
