Как подключить активный балансир

• Зачем Li-ion ячейкам балансировка?
• Отличия активных балансиров
• Схема подключения активного балансира

Активный балансир (Active Battery Equalizer balancer) – это устройство, используемое для выравнивания напряжения Li-ion аккумуляторов при их последовательном или комбинированном соединении в батарею. Процесс равномерного перераспределения заряда между элементами питания называется балансировкой. Она обеспечивает одинаковый уровень заряда у всех ячеек и минимизирует риск преждевременной потери емкости отдельных банок от перезаряда или глубокого разряда. В результате срок службы АКБ увеличивается в 1,5–2 раза.

Зачем Li-ion ячейкам балансировка?

Даже в одной партии Li-ion аккумуляторы различаются по фактической емкости, внутреннему сопротивлению и другим параметрам. Когда они последовательно соединяются по выбранной схеме для набора нужного напряжения, при зарядке одинаковым током из-за разной фактической емкости одни банки восполняют 100% заряд быстрее других.

Но зарядное устройство отслеживает суммарный вольтаж АКБ. Поэтому одни ячейки систематически оказываются недозаряженными, а другие – перезаряженными. Это приводит к химической деградации ячеек, ухудшению их рабочих характеристик и быстрому выходу из строя. С каждым циклом заряда-разряда дисбаланс возрастает, а его последствия усугубляются.

Поэтому важно контролировать напряжение на ячейках и перераспределять зарядные токи по реальному вольтажу банок. Именно для этого используются балансиры, а наиболее эффективные среди них – активные. Они сложнее и дороже, зато обеспечивают быструю балансировку ячеек без потерь энергии заряда в виде тепла.

Отличия активных балансиров

В отличие от пассивных балансиров, которые на последнем этапе зарядки отводят избыточную емкость с более заряженных банок в виде тепла через балансировочный резистор или транзистор, активные модели работают иначе. Они переносят энергию между самими элементами питания. Для этого сравнивается напряжение пар соседних аккумуляторов, и от элемента с большим вольтажом подзаряжается конденсатор, а от него – менее заряженный аккум. Аналогично выравнивается напряжение на всех банках.

Кроме активных балансиров конденсаторного типа, есть индуктивные модели, у которых роль промежуточного накопителя при переносе энергии между ячейками выполняет катушка индуктивности. Обычно такие модели выполняют балансировку меньшими токами – 0,8–1,5 А. Иногда вместо конденсаторов и катушек индуктивности используются преобразователи постоянного тока.

Активные балансиры особенно актуальны для мощных батарей и систем, в составе которых есть солнечные панели. Работа активного балансира при разряде АКБ позволяет выполнять балансировку ночью, когда заряд не происходит. К тому же, с его помощью можно обнаружить слабые ячейки, которые не дают полноценно работать всей сборке. Отключение по нижнему и верхнему пределу напряжения балансиры не выполняют. Для этого применяются BMS платы.

Схема подключения активного балансира

Плата балансира, как и БМС, может быть установлена внутрь корпуса аккумуляторной батареи. Для эффективной работы АКБ параллельно применяют обе платы: BMS и балансировочную. Они дополняют друг друга: балансировочная плата выравнивает напряжение ячеек, а БМС контролирует все рабочие параметры и не допускает их выхода за допустимые границы. Принцип подключения к АКБ у них также одинаков.

Важное примечание: Вначале необходимо подключить балансировочные провода (отдельно, без платы балансировки) и убедиться в корректности их подключения. Только после этого можно подключить разъем в плату. Эта мера предосторожности убережет балансир от сгорания. В целом принцип подключения балансировочной платы такой же, как у БМС. Балансировочные провода припаиваются в тех же точках, где припаяны провода BMS платы. Балансировочные провода тонкие и легко припаиваются к никелю. Нужно просто расплавить немного припоя на провод и место пайки, а затем припаять конец провода.

Количество балансировочных проводов на 1 превышает число ячеек (или параллельных секций) в аккумуляторной батарее. Первый балансировочный провод (В-) нужно припаять к минусу батареи (отрицательному выводу первой параллельной секции). Затем – присоединить следующий балансировочный провод (В1) к месту, где плюсовой вывод первой группы ячеек встречается с минусовым выводом второй группы. Далее процесс продолжается по тому же алгоритму до тех пор, пока последний балансировочный провод не будет присоединен к крайнему положительному полюсу – плюсовому выводу АКБ.

Ранее в блоге VirtusTec.ru была опубликована статья о плюсах и минусах заливки АКБ компаундом или эпоксидной смолой.