Strašiak menom: Vyrovnávací prúd
Ale tým by mohol uniknúť pozornosti tých, ktorí problém spájania batérií riešiť nemusia.
Ide o to, že v mnohých diskusiách o paralelnom zapájaní LiPol batérií (ale dokonca aj BECov) sú potenciálni záujemcovia doslovne strašení „besnými“ účinkami zlomyselných vyrovnávacích prúdov.
Je všeobecne známe, že ľudia sa najviac boja toho, čo nepoznajú. A tak sme sa rozhodli vyrovnávacím prúdom „strhnúť masku“ a odkryť ich skutočnú povahu.
autor: Janko O.
Tematicky by tento článok patril skôr do série: Zapojenie batérií – paralelne či sériovo.
Keď sa pred niekoľkými rokmi na jednom modelárskom fóre rozprúdila diskusia o paralelnom spájaní LiPol batérií, jeho odporcovia tvrdili, že spájať sa dajú len úplne rovnaké LiPol batérie. Teda musia mať rovnaké napätie (to tvrdíme aj my), rovnakú kapacitu, rovnaké Céčka, rovnakého výrobcu, rovnakú históriu … Inak budú medzi batériami tiecť škodlivé vyrovnávacie prúdy.
Vyrovnávacím prúdom rozumieme prúd, ktorý tečie medzi batériami po odpojení záťaže (počas záťaže tečú prúdy z oboch batérií do záťaže). Z jednej batérie prúd vyteká (batéria je vybíjaná) a do druhej prúd vteká (batéria je nabíjaná).
Slovo „vyrovnávací“ je v tomto prípade naozaj na mieste, pretože tá prvá je vybíjaná, pretože sa počas záťaže „ulievala“ vďaka svojmu vyššiemu vnútornému odporu. A tá druhá je nabíjaná, pretože, vďaka svojmu nižšiemu vnútornému odporu, počas záťaže „makala“ aj za tú prvú.
My sme na rozdiel od toho tvrdili (a stále tvrdíme), že paralelne spájané batérie musia mať rovnaké napätie, ale inak je možné paralelne spájať čokoľvek s čímkoľvek.
Pokiaľ paralelne spojené LiPol batérie nemajú rovnakú kapacitu a rovnaké Céčka, uviedli sme nasledujúce podmienky:
-
Dve paralelne zapojené LiPolky (rovnaké kapacity, ale rôzne Céčka). Tu je dobré upozorniť, že nie je problémom rozdiel kapacít, ale problémy môžu nastať pri kombinácii batérií s veľmi rozdielnymi Céčkami. (Obzvlášť kombinácia batérie s nízkou kapacitou a veľmi vysokými Céčkami a batérie s vyššou kapacitou s nízkymi Céčkami, môže byť pre batériu s vysokými Céčkami za určitých okolností kritická.) Pri záťaži potečie batériou s vyššími Céčkami vyšší prúd, lebo má nižší vnútorný odpor Ri. Batériou v nižšími Céčkami nižší prúd, pretože má vyšší vnútorný odpor Ri. Takže Lipolka s vyššími Céčkami bude počas záťaže "vyšťavená" viac, ale počas zníženého alebo žiadneho odberu bude nabíjaná z LiPolky s nižšími Céčkami - prúd potečie z jednej batérie do druhej. Opäť sa nemôže stať, že by sa niektorá LiPolka napäťovo prepadla nebezpečne nízko a druhá nie, veď sú zapojené paralelne a napätie na nich je (a aj bude!) rovnaké. Obzvlášť toto usporiadanie je vhodné len do modelov s nižšími odbermi a väčšími "prestojmi", napríklad do elektro-vetroňov. Čím väčší je rozdiel medzi Céčkami paralelne spojených batérií, tým menšie prúdy (vzhľadom na súčet maximálnych odoberateľných prúdov jednotlivých batérií) je možné z tejto kombinácie odoberať. Účelom takéhoto zapojenia nie je poskytovať vysoké prúdové odbery, ale využiť kapacitu už trochu "ojazdených" batérií, tak ako je to spomínané v závere tohoto článku: Zapojenie batérií - paralelne či sériovo? - 2.časť .
-
Dve paralelne zapojené LiPolky (rôzne kapacity aj rôzne Céčka). Toto je prípad, ktorý je zložitejšou modifikáciou predchádzajúceho.
Aby sme objasnili obidva prípady, meraniam sme podrobili:
- paralelné spojenie dvoch LiPol batérií s rovnakými kapacitami, ale veľmi rozdielnymi Céčkami
a tiež
- paralelné spojenie dvoch LiPol batérií s rôznymi kapacitami, a veľmi rozdielnymi Céčkami.
Aké batérie sme merali:
- Ako batériu s vyššími Céčkami sme použili 3-článkovú Turnigy 2200 mAh, ktorej celkový nameraný vnútorný odpor je 14 miliOhmov, čo je menej ako 5 miliOhmov na článok. Tomu zodpovedajú reálne Céčka vo výške 36.
- Ako batériu s nižšími Céčkami sme použili 3-článkovú Turnigy 2200 mAh, ktorej celkový nameraný vnútorný odpor je 50 miliOhmov, čo je viac ako 17 miliOhmov na článok. Tomu zodpovedajú reálne Céčka vo výške 10.
- Ako batériu s vyššími Céčkami ale nižšou kapacitou sme použili 3-článkovú Turnigy 1300 mAh, ktorej celkový nameraný vnútorný odpor je 26 miliOhmov, čo je menej ako 9 miliOhmov na článok. Tomu zodpovedajú reálne Céčka vo výške 33.
Ako sme merali:
Keďže nám naši oponenti vyčítali dlhé vodiče a dokonca aj vnútorný odpor Ampérmetrov, zrealizovali sme zapojenie, kde „elementy“ paralelného prepojenia nemali viac ako 3 cm (kratšie sa už nedalo) a na meranie prúdu sme použili prúdové senzory firmy Allegro.
Schéma zapojenia bola približne rovnaká, ako pri tomto meraní. Batérie však boli iné - tak ako je popisované v texte. A hlavne: iné boli Ampérmetre A1 a A2. Namiesto meracích prístrojov boli použité prúdové senzory Allegro. Namiesto Ampérmetra A3 bol použitý prístroj Watt's Up.
Tieto senzory merajú elektrický prúd a menia ho na napätie. Ich citlivosť je 40mV/A a sú bipolárne, čo znamená, že dokážu merať prúd tečúci jedným i druhým smerom.
Vnútorný odpor prúdového obvodu prúdových senzorov ACS758-050U je 100 mikroOhmov, čo je 0,1 miliOhmu. Viac sme pre objektivitu merania urobiť už naozaj nemohli.
Prúdy jednotlivých vetiev paralelného zapojenia sme „merali osciloskopom“. Teda presnejšie povedané, sme zobrazovali pomocou digitálneho pamäťového osciloskopu napätia z prúdových senzorov, z čoho sa dá hravo stanoviť pretekajúci prúd. Výstupné napätie jedného prúdového senzora je na osciloskope zobrazované žltou farbou, výstupné napätie druhého senzora modrou farbou. Prúd z batérie je od polovice obrazovky nahor (nad nulovou osou) a prúd tečúci do batérie je pod nulovou osou.
Paralelne spojené batérie sme zaťažili posuvným reostatom, pričom sme spoločný (zaťažovací) prúd merali prístrojom Watt's Up. Každé meranie sme urobili pre nižší zaťažovací prúd o hodnote asi 13 až 15 Ampérov a potom pre zaťažovací prúd vyšší asi 25 Ampérov. Záťaž vyššími prúdmi sme si nemohli dovoliť, pretože sme nemali zodpovedajúci reostat. Na obrázkoch je vždy priebeh prúdov po zapnutí a po asi 10 až 15 sekundách záťaže aj priebeh pri vypnutí (tam sa totiž vyskytujú tie vyrovnávacie prúdy).
Najprv sme teda spojili dve batérie s rovnakou kapacitou (2200 mAh), ktoré však majú rozdielne vnútorné odpory, teda rozdielne Céčka (36 a 10).
Záťaž sme nastavili na odber asi 13 Ampérov a po zapnutí boli priebehy prúdov takéto:
Priebeh prúdov po zapnutí. Obidva sú vybíjacie, teda od nulovej osi nahor. Žltý priebeh (v prvých sekundách nám trochu ušiel mimo rozsah) je prúd z batérie s vyššími Céčkami, modrý priebeh je prúd z batérie s nižšími Céčkami. Jeden dielik na stupnici zodpovedá prúdu 2,5 Ampéra. Je teda vidieť, že z nuly obidva prúdy po zapnutí záťaže "vyskočia" nasledovne: Žltý na asi 11A a modrý na asi 2A.
Po asi 15 sekundách sme odpojili záťaž a priebehy prúdov boli nasledovné:
Priebehy prúdov po odpojení záťaže. Žltý priebeh je prúd batérie s vyššími Céčkami, modrý priebeh je prúd batérie s nižšími Céčkami. Z batérie s nižšími Céčkami tečie vyrovnávací prúd o hodnote asi 1,5 A do batérie s vyššími Céčkami. Exponenciálne však klesá a po asi 10-tich sekundách má hodnotu už len 0,5 A.
Potom sme záťaž nastavili na 25 Ampérov a po zapnutí boli priebehy prúdov takéto:
Jeden dielik na stupnici zodpovedá prúdu 5 Ampérov. Žltý priebeh je prúd batérie s vyššími Céčkami, modrý priebeh je prúd batérie s nižšími Céčkami. Jeden vybíjací prúd je asi 20,5 A, druhý vybíjací prúd je asi 4 A. V prvých sekundách je vidieť kapacitný charakter LiPol batérií aj to, že vplyvom poklesu napätia, sa prúdy akoby vyrovnávali.
Po asi 15 sekundách sme odpojili záťaž a priebehy prúdov boli nasledovné:
Jeden dielik na stupnici zodpovedá prúdu 5 Ampérov. Žltý priebeh je prúd batérie s vyššími Céčkami, modrý priebeh je prúd batérie s nižšími Céčkami. Vyrovnávací prúd je v prvom okamihu asi 2A, ale už po 5-tich sekundách len asi 1A.
Ako druhé sme merali paralelné spojenie LiPol batérií s rozdielnymi kapacitami a aj s rozdielnymi Céčkami. Táto kombinácia je najproblémovejšia. Konkrétne: Turnigy 1300 mAh / 33C a Turnigy 2200 mAh / 10C.
Záťaž sme nastavili na odber asi 13 Ampérov a po zapnutí boli priebehy prúdov takéto:
Jeden dielik na stupnici zodpovedá prúdu 2,5 Ampéra. Žltý priebeh je prúd batérie s vyššími Céčkami a nižšou kapacitou, modrý priebeh je prúd batérie s nižšími Céčkami a vyššou kapacitou.
Po asi 15 sekundách sme odpojili záťaž a priebehy prúdov boli nasledovné:
Jeden dielik na stupnici zodpovedá prúdu 2,5 Ampéra. Žltý priebeh je prúd batérie s vyššími Céčkami a nižšou kapacitou, modrý priebeh je prúd batérie s nižšími Céčkami a vyššou kapacitou. V prvom okamihu je vyrovnávací prúd asi 1,3 Ampéra.
Potom sme záťaž nastavili na 25 Ampérov a po zapnutí boli priebehy prúdov takéto:
Jeden dielik na stupnici zodpovedá prúdu 5 Ampérov. Žltý priebeh je prúd batérie s vyššími Céčkami a nižšou kapacitou, modrý priebeh je prúd batérie s nižšími Céčkami a vyššou kapacitou.
Po asi 15 sekundách sme odpojili záťaž a priebehy prúdov boli nasledovné:
Jeden dielik na stupnici zodpovedá prúdu 5 Ampérov. Žltý priebeh je prúd batérie s vyššími Céčkami a nižšou kapacitou, modrý priebeh je prúd batérie s nižšími Céčkami a vyššou kapacitou. V prvom okamihu je vyrovnávací prúd asi 2,1 Ampéra.
Jedno meranie sme urobili aj pri dlhodobej záťaži a to konkrétne po 3 minútach odberu prúdu o hodnote 12 Ampérov. Ale pre objektivitu sme predtým s daným spojením urobili ešte jedno meranie, s krátkou - 15-sekundovou záťažou.
Paralelne sme spojili Turnigy 2200 mAh / 36C a Turnigy 2200 / 10C.
Záťaž sme nastavili na odber asi 12 Ampérov a po zapnutí boli priebehy prúdov takéto:
Jeden dielik na stupnici zodpovedá prúdu 2,5 Ampéra.
Po 15 sekundách sme odpojili záťaž a priebehy prúdov boli nasledovné:
Jeden dielik na stupnici zodpovedá prúdu 2,5 Ampéra. V prvom okamihu je vyrovnávací prúd asi 0,8 Ampéra.
Záťaž sme nechali nastavenú na odber asi 12 Ampérov ako predtým a po zapnutí boli priebehy prúdov takéto:
Jeden dielik na stupnici zodpovedá prúdu 2,5 Ampéra.
Po 3 minútach sme odpojili záťaž a priebehy prúdov boli nasledovné:
Jeden dielik na stupnici zodpovedá prúdu 2,5 Ampéra. V prvom okamihu je vyrovnávací prúd asi 1,25 Ampéra.
Výsledky meraní potvrdili, že pri používaní paralelne spojených LiPol batérií rôznych „tvrdostí“, teda s rôznymi vnútornými odpormi (s rôznymi Céčkami) a dokonca aj s rôznymi kapacitami sa zapojenie správa tak, ako sme predpokladali. Vyrovnávacie prúdy dosahujú hodnôt okolo jedného C, zriedka 2C (my sme namerali len 1,6C) a aj túto hodnotu dosahujú len krátkodobo - rádovo sekundy (Prúd klesá exponenciálne).
Vyrovnávací vybíjací prúd nie je problém. Bežné LiPolky sú stavané na vybíjanie prúdmi až 35C, vydarené Nano-Tech batérie aj viac ako 60C.
Problémom by mohol byť vyrovnávací nabíjací prúd. Avšak merania ukázali, že jeho veľkosť 1 až 2C nie je nijako nebezpečná, pretože nabíjací prúd bežných LiPoliek je 1 až 2C a u Nano-Tech batérií aj 5 až 10C.
Súvisiace články:
Zapojenie batérií - paralelne či sériovo? - 5.časť
Zapojenie batérií - paralelne či sériovo? - 4.časť
Zapojenie batérií - paralelne či sériovo? - 3.časť
Zapojenie batérií - paralelne či sériovo? - 2.časť
Zapojenie batérií - paralelne či sériovo? - 1.časť
Využitie prúdových senzorov v modelárskej praxi
Zistenie skutočných Céčok batérie bez špeciálnych prístrojov
<Staršie | tento článok | Novšie>
Napísané: 30. 6. 2021, 08:26 | Prečítané: 10232x | Kategórie: Elektronika | Napísal: admin |
Komentáre: 9
.
Je úžasné, koľko času a práce do toho investujete (sám niečo málo pripravujem, no ten čas hlavne je priam likvidačný faktor), máte môj obdiv a vďačnosť za túto záslužnú činnosť. Ľudia dneska vo všeobecnosti natárajú nezmyslov do aleluji s obhajobou typu "je to tak, lebo to tak je" a technicky menej zdatným nezostáva nič iné, len tomu veriť ... alebo si to nechať niekým kompetentným objasniť.
Mám takú zložku a tam mám pripravených asi 80 tém na budúce technické články. Zdôrazňujem "technické" pretože sú iní návštevníci našej stránky, ktoré práve takéto články veľmi nemusia. Preto sa to snažíme prekladať aj ľahšími témami, napr. ten o Airbuse 400M. Také články majú radi všetci. Ale také články nič neriešia, nikam to neposunú.
My sme našu Web stránku pred vyše dvomi rokmi založili práve preto, aby riešila technické problémy modelárov. Aby dávala odpovede na otázky a najmä aby vyvracala dogmy. Toto je jeden z takých článkov. Ja takéto články nazývam "ťažkotonážnymi". Jednak sú pre mnohých ťažko stráviteľné a jednak sa ťažko rodia. Správne si odhadol, že je to mnoho práce a mnoho času. A paradoxne zo začiatku o ne nie je veľký záujem. Ich chvíľa často príde aj po roku, keď sa na nejakom fóre preťahujú a teoretizujú, či to môže byť takto alebo inak.
Ak sa ti zdá, že nám dochádzajú sily, tak vedz, že nám skôr dochádza chuť. Neustále sa opakujúce útoky v podstate stále tých istých ľudí nám berú chuť. Často si povieme: "Ja sa na to môžem ..."
Ale práve pred týždňom mi niečo takéto nalialo síl, keď som pochopil, že práve o toto niektorým ide: Aby sme sa na to ... Moderátor s nikom "Abé" na jednom českom modelárskom fóre vo vlákne s názvom "A 123 a diody" absolútne bezdôvodne a nechutne "vzal naše meno do úst": odkaz
V tom vlákne nikto z nás neprispieval, nikto nedával odkaz na našu stránku, skrátka nič. On si potreboval len kopnúť. Niektorí sa nás zastali, ale už to tam nenájdete, je to zmazané. Miroslav sa ohradil v súkromnej správe "Abému", tak to dotyčný zašifroval. Namiesto cevaro je tam teraz Cervarao. No toto by hádam rozlúskla aj Warenova komisia, ktorá riešila vraždu J.F.Kennedyho.
A toto bola tá povestná posledná kvapka, ktorá nás "naštartovala" a keď sme si povedali, že práve takýmito článkami (a hlavne praktickými meraniami) dokážeme, že niektorí (sú to stále tí istí, taká skupinka: JMalik, JirkaA, Zdzd, Abé a niekedy sa pridá Lv) na tom fóre len teoretizujú a ostatných znevažujú. Pritom si sami protirečia, tak ako je to možné vidieť v tomto vlákne: odkaz
Je to presne v polovici tej stránky, ale potom to pokračuje až do konca vlákna.
.
Posledný odkaz: to sa nedá čítať, jedného by z toho mohlo aj poraziť. Preto na fóra veľmi nechodím, takéto nekonečné "diskusie" ma strašne ubíjajú. Len ľutujem tých nováčikov, čo sa z toho zúfalo snažia niečo naučiť, či pochopiť, je to pre mňa depresívne.
No čo dodať, držím palce, prajem hodne chuti a nenechajte sa odradiť.
Informacie ktore prave ludia ako ty Janko O , samozrejme aj s dalsimi ktori sa podielaju na pokusoch a meraniach , mi vzdy pomohli dostat do rovnovahy protichodne nazory z forum pokecov kde su dezinformacie rozneho druhu okolo baterii vseobecne.
Mam elektro vzdelanie, ale nemam moznosti ake mas ty na testy a merania.
Uplne ti doverujem a obdivujem tvoje nadsenie zvratit bludy ktore pletu modelarov ohladne baterii alebo elektorniky ako takej v modelacine.
Drzim ti palce a nevzdavaj sa v ziednom pripade.
Vďaka za podporu.
Bohužiaľ nie všetci naše úsilie chápu rovnako ako ty.
Ale to nevadí. Nemôžeme všetkým "padnúť" do noty.
Kto si z toho, čo prinášame, niečo zoberie, sme radi, tak sme to chceli.
Kto na našich stránkach nič dobré nenašiel, nech ich nenavštevuje a hľadá si iné.
Snažili sme sa, snažíme sa a budeme sa snažiť prinášať technické veci modelárskeho charakteru. Kde-tu niečo overíme, pomeriame, potvrdíme, či vyvrátime.
Ak sa dá, prinesieme aj informácie, ktoré sa len rozprávajú ako "povesti", ale nikto ich neoveril. A tiež sa občas snažíme priniesť informácie, ktoré sa nikde nevyskytujú, alebo je veľmi ťažké sa k nim dostať (a akosi sa nikomu nechce zobrať meracie prístroje a zistiť, ako to tak naozaj je).
Zrovna tento článek je naprosto skvělý, řešil jsem uplně stejný problém, 2x3S 2.2Ah, rozdíl Ri ještě větší než jste měřili... Zkoušel jsem to počítat z vnitřních odporů, ale je to na prd, vaše měření z osciloskoupu jsou skvělé! Teď vím že když lepší baterka je Nanotech který snese bez problémů několik ampér vyrovnávacího proudu, tak můžu být v klidu.
Dovolim si dotaz. Doufam, ze to nebude uplne brutalne offtopic.
Mam dve baterie Turnigy Nanotech 4S 1600mah 25-50C Puvodne jsem je koupil pro jine vyuziti, ten zamer ale padl a ted je mam "na nic". Napadlo mne spojit je paralelne a pak by mely vyuziti v me F450 quadcoptere. Odber stroje je ve visu asi 15-19A.
Kazdou zvlast jsem baterie prohnal jakymsi zabehovym cyklem nabit-vybit 1C proudem. 5 takovych cyklu. Potom Ri jsem nameril bat1 - 10/9/10/10//39 a bat2 - 9/10/10/9//38.
Spojil jsem je paralelne nejprve balancaky a vzapeti i silove.
Byly obe v tu chvili nabite na 4.15V na clanek. Po par minutach v klidu jsem zmeril Ri 4/4/6/5//19.
Takto paralelne spojene jsem je zase prohnal cyklovanim 1C proudem. Ri se drzi stale podobne. Hodlam je takto pouzivat. Otazka zni: Mam je takto nechat spojene stale? Zachazet s nimi jako by to byl jeden pack? Nebo je obcas rozpojovat? Co byste doporucili Vy?
Ja osobne by som ich počas dlhšieho skladovania (týždne, mesiace) nechal odpočívať oddelene. Ide o to, že občas sa stane, že niektorý článok "trafí šľak" - jeho napätie začne pomaly padať (a väčšinou začne aj narastať Ri). A po pár týždňoch sa prepadne veľmi hlboko. A pri trvalom zapojení by mohol do sebou stiahnuť aj ten dobrý - paralelne zapojený.
Pri oddelenom skladovaní sa tá dobrá sada zachráni.
Pridaj komentár
- Pre odoslanie správy môžete aj použiť klávesovoú skratku Alt+S. (Podporujú len niektoré prehliadače)
- HTML znaky budú prevedené na entity.
- Vyjadrujte sa tu ako doma, aby sme vedeli ako to u Vás vypadá.
- Odkazy začínajúce http:// budú automaticky prevedené na odkazy , nepoužívajte však v jednom príspevku viac ako 3 - to robia len spam roboti:-)