Задумал сделать мощную литиевую батарею для своего электровелосипеда самостоятельно (36 вольт, >= 10 ампер*час). Для этого приобретается большая куча маленьких бочонков 3.7V 2500мАч, соединяется по 4 и более штуки параллельно в элемент, а 10 таких элементов - последовательно. Получаем искомое.
Литий очень капризная штука, запросто может загореться. Конечно, с бомбой между ног ездить не очень приятно
поэтому решил озаботиться схемой, которая будет:
a) При зарядке контролировать напряжение на каждом отдельном блоке из параллельно соединённых батарей. При достижении критического напряжения (4.2В) надо каким-то образом прекращать зарядку этого блока, не прекращая зарядку остальных (если просто остановить зарядку рискуем остаться с недозаряженными элементами).
б) При разряде контролировать напряжение на каждом отдельном блоке. Как только напряжение на каком-то элементе упадёт ниже 3В, данный элемент исключается из батареи, оставляя остальные элементы включёнными последовательно.
в) Всё время контролирует температуру в батарейном отсеке (желательно несколькими терморезисторами в разных местах). Как только обнаружен перегрев выше 50 градусов, сразу отрубаем всё что можно и включаем сирену
Традиционные дешёвые BMS (battery management system, общее название подобных схем) работают довольно-таки тупо: к каждому элементу прикручен компаратор на 4.25В, который при избыточном напряжении на элементе открывает мощный полевик с нагрузкой в виде пятиваттного резистора параллельно элементу батареи. При этом элемент как бы разряжается на резистор, но одновременно как бы и заряжается поэтому она даёт остальным элементам батареи 'догнаться'.
Традиционный подход мне не нравится. Мало того, что при зарядке тратится энергия на абсолютно лишний нагрев батарейного отсека, так ещё и элемент (который и так уже с 'севшей' ёмкостью) загоняется в какой-то непонятный зарядно-разрядный режим, который вряд ли продлевает ему жизнь. Поэтому хочется сделать так, чтобы заряженные элементы тупо 'выкидывалась' из цепочки и отдыхали, пока остальные элементы 'догоняются'.
Так вот, для чего это я так подробно рассказываю
Может кто-то придумает или знает способ, которым это можно сделать. Я придумал полтора варианта, опишу их вместе с недостатками.
a) Схема с использованием реле (см. ниже). При необходимости 'выкусить' элемент из батареи на базу транзистора подаётся логическая единица, он включает реле и перекидывающийся контакт исключает элемент из батареи. Недостатки: реле сами по себе (коих нужно 10 штук причём на мощные токи), на удержание реле в 'выключенном' состоянии нужен довольно большой ток (порядка 100мА, при десяти релюшках это уже целый ампер).
b) Полу-рабочая схема с мощными полевиками (см. второе вложение). В нормальном состоянии на затвор Q1 подаётся напряжение батареи (через резистор), отчего он открывается (полевик серии IRL, они должны открываться от 3.7В). При подаче единицы на светодиод оптопары она открывается, соединяя затвор Q1 на локальную 'землю', отчего Q1 закрывается а Q2 открывается, таким образом образуя некоторый эквивалент первой схемы. Схема частично нерабочая т.к. в нормальном рабочем режиме 'отключить' элемент из батареи нет никакой возможности т.к. при закрытом транзисторе Q1 ток начинает течь через его шунтирующий диод. Также недостатком схемы является то, что найти мощный полевик с P-каналом (особенно с управлением логическим уровнем) достаточно проблематично.
Плюс ко всем этим радостям добавляется то, что при езде ток батареи довольно-таки значительный - около 6-7 ампер при обычной езде, вспрыги до 15 при трогании с места. Если сопротивление переключающего элемента всего-навсего 50 миллиом, то падение мощности при токе 10А на десяти переключающих элементах составит R*I^2 = 5 ватт, или 2% (мощность электромотора 250 ватт). В общем-то это дофига, я считаю.
Поможите чем можете.
