Системы, в состав которых входят аккумуляторы, нуждаются в установке оборудования для защиты батарей от глубокого разряда. Это позволяет избежать потери емкости накопителя и сокращения его срока службы. Нередко после 4-5 глубоких разрядов батареи престают справляться с возложенными на них задачами.
Цена: от 3 926 руб.
Функция Smart BatteryProtect отключает неосновные нагрузки от батареи, не допуская ее глубокого разряда (что привело бы к повреждению батареи) или сохраняя необходимый заряд для вращения стартера.
| Бренд: | Victron |
|---|
Цена: от 6 040 руб.
Концерн Victron Energy разработал уникальные интеллектуальные устройства защиты аккумуляторов BatteryProtect. Модели выполнены в водонепроницаемом корпусе. Это позволяет использовать оборудование не только в помещениях, но и на различных транспортных средствах (автомобили, катера, яхты и т. д.).
Доступны для заказа несколько модификаций:
- BatteryProtect-65A;
- BatteryProtect-100A;
- BatteryProtect-220A.
Модели отличаются друг от друга по:
- максимальному непрерывному току нагрузки (65, 100 и 220 А);
- габаритными размерам (40*48*106, 59*42*115 и 62*123*120 мм);
- значению пикового тока (BP-65A — 300 A; BP-100A/220A — 600 A);
- весу (0,2, 0,5, и 0,8 кг);
- типу соединения (BP-65A — M6; BP-100A/220A — M8).
Остальные технические характеристики идентичны.
- Диапазон входного напряжения устройств защиты аккумуляторов — 6-35 В. Системное напряжение (12 или 24 В) определяется автоматически.
- При полной нагрузке оборудование стабильно работает при температуре от - 40 до +40° C.
- По умолчанию производителем установлены следующие параметры 12-вольтовых и 24-вольтовых устройств: Engage — 12 В или 24 В; Disengage — 10,5 В или 21 В.
- Задержки:
- выхода сигнализации — 12 с;
- повторного подключения нагрузки — 30 с;
- отключения нагрузки — 90 с (при VE.Bus BMS происходит немедленно).
- Потребляемый ток — 1,5 мА (вкл.), 0,6 мА (выкл.).
- Максимальная нагрузка на выход сигнала тревоги составляет 50 мА.
Необходимость защиты аккумуляторов от глубокого разряда
Глубокий разряд аккумулятора — это враг батареи. В критической ситуации плотность электролита падает ниже минимально допустимого значения, т. к. большая часть кислоты оседает на диоксидных пластинах в виде солей. С течением времени их становится все больше.
Глубокий длительный разряд аккумулятора приводит к тому, что далеко не все кристаллы солей растворяются при подпитке от ЗУ. Емкость батареи значительно сокращается. Даже кратковременный глубокий разряд аккумулятора отнимает около 3-5 % от срока службы оборудования. Минимизируется соприкосновение пластин с жидкостью, нарушается работа АКБ.
Именно поэтому необходимо не допускать снижения плотности электролита ниже допустимого значения. Для этого к аккумуляторам дополнительно присоединяют специальные защитные устройства. Лучшее подобное оборудование выпускает концерн Victron Energy.
При уменьшении напряжения на аккумуляторе до определенного уровня BatteryProtect отключит нагрузку автоматически. При этом останется резерв, необходимый для запуска двигателя. Предлагаемые нами модели отличаются высокой надежностью. В состав оборудования не входят механические реле. Принцип работы этих устройств, обеспечивающих сохранение ресурса аккумуляторов, основан на MOSFET-выключателях.
Особенности инсталляции и программирования устройств защиты аккумуляторов от глубокого разряда BatteryProtect
- Рекомендуется доверить установку оборудования квалифицированным специалистам, т. к. работа с аккумуляторами небезопасна.
- Следует использовать разъемы хорошего качества и провода достаточного сечения.
- Подключение происходит через предохранитель с соответствующим номиналом.
- Токоведущие провода не должны соприкасаться с корпусом устройства, присоединяемого к аккумулятору, и/или автомобилем.
Неправильное подключение может привести к повреждению электронной схемы. Рекомендуется размещать устройства, предназначенные для защиты аккумулятора от глубокого разряда в непосредственной близости от батареи (до 0,5 м). Это позволит снизить потери напряжения.
Удаленное управление
К устройству защиты аккумулятора BatteryPortect можно присоединить удаленный переключатель. Задержка до включения/отключения оборудования — 1 с.
Для организации системы может быть использован слаботочный переключатель, т. к. ток коммутации имеет очень маленькую величину.
Программирование
Для запуска режима перепрограммирования нужно соединить Input + и Program Input. После этого начнет мигать светодиод. Количество вспышек означает программную позицию. Как только необходимый режим работы будет установлен, следует удалить соединение.
Преимущества устройств защиты аккумулятора от глубокого разряда BatteryProtect
Программируемые уровни отключения
Оборудование может быть настроено на один из десяти режимов работы. Регулируется напряжение, при котором BatteryPortect будет отключать батарею.
Защита от перенапряжения
Нагрузка автоматически отключится, если напряжение превысит:
- 16 В (для 12-вольтовых систем);
- 32 В (для 24-вольтовых систем).
Задержка выхода тревоги
Тревожный выход включается только в том случае, если значение напряжения находится ниже заданного уровня более 15 секунд. Это позволяет избежать ложных сигналов. Устройство защиты аккумулятора не реагирует на запуск двигателя.
Сигнализация используется для запуска зуммера или/и лампочки. Через этот выход можно при помощи дополнительного реле подключить ЗУ.
Задержка отключения нагрузки
Нагрузка отключается только через 60 секунд после активации тревоги. Если за это время напряжение увеличится до нормального значения, то система продолжит работу.
Дистанционное управление
Добавление в систему удаленного выключателя значительно облегчит процесс эксплуатации.
Простое устройство, состоящее всего из двух транзисторов, поможет каждому автовладельцу защитить аккумулятор своей машины от полного разряда. Это особенно актуально для тех, чьи автомобили не оснащены сигнализатором непогашенного света фар.
Характеристики устройства.
- Напряжение отключения - 10±0,5В.
- Максимальный ток, работающего устройства- 1 мА.
- Максимальный ток, отключенного устройства- 10 мкА.
- Максимально допустимый проходящий ток через устройство - 5А.
- Кратковременный ток – 10 А (не дольше 5 сек).
- Время срабатывания при коротком замыкании в нагрузке не более - 100 мкс.
Электрическая схема.
В основе работы используется полевой транзисторN-канального типа, например,RFP50N06, который выполняет роль «ключа». При падении напряжения питания до 10,5 В., защита срабатывает и аккумулятор отключается от нагрузки. При подаче напряжения для заряда происходит автоматическое включение устройства.
Еще одна функция, которую осуществляет схема – защита от короткого замыкания.
Схема очень проста и содержит минимальное количество радиоэлементов, поэтому для ее повторения не требуется обязательного изготовления печатной платы. При наличии всех необходимых деталей, меньше чем за полчаса, сборка может быть осуществлена на специальной монтажной плате или с применением навесного монтажа.
Учитывая высокие токи проходящие через устройство, пайку необходимо производить тщательно. MOSFET-транзистор желательно закрепить на радиаторе, для предупреждения его перегрева и выхода из строя.
Наладка сводится к подбору сопротивления R3 и R4, которые отвечают за порог срабатывания (чем выше их значение, тем чувствительнее схема).
SW – микро переключатель без фиксации, небольших габаритов, для включения защты. При желании, можно не использовать, активируя устройство кратковременным замыканием клеммы (-) аккумулятора с выходом «минус».
Список необходимых запчастей и их ориентировочная стоимость:
- Полевой транзистор – 1 шт (60руб) – RFP50N06 N-канал 60В 50А 170 град
- Транзистор КТ 361 – 1 шт (5 руб).
- Резисторы маломощные – 4 шт (по 1 руб) – 3 на 10 кОм, и 1 на 100 кОм
- Стабилитрон – 1 шт – 6 руб
Таким образом, если не учитывать цену на расходные материалы (припой, электроэнергия для паяльника), себестоимость такого электронного защитного аппарата составляет менее 75 рублей.
Простой автоусилитель моноблок на TDA1560Q
Автомобильный бездроссельный БП на IRS2153 для ноутбуков и мобильников
Внешний USB-разъем в автомагнитоле
Представленная схема защищает аккумулятор от глубокого разряда (разряд ниже минимально допустимого напряжения) или отключает нагрузку от источника при понижении напряжения. После разряда батареи до минимального напряжения питания устройство отключает нагрузку от батареи. Подходит для защиты батарей, таких как свинцово-кислотных (Pb), NiCd, NiMH, Li-Ion и Li-Pol аккумуляторов.
Пороговое напряжение определяется суммой напряжений на стабилитроне ZD1, б-э- переходе транзистора Т1 и на резисторе R1. Для запуска схемы необходимо нажать кнопку TL1. Пока напряжение на аккумуляторе достаточно велико, T1 и T2 открыты. При уменьшении напряжения, ток прекращает течь через стабилитрон, транзисторы T1 и T2 закрываются. Т2 работает в ключевом режиме, таким образом, нет медленным постепенным закрытия транзистора.
На рис. 2 вы можете увидеть модифицированную схему, где кнопка TL1 позволяет включения и выключения нагрузки. Устройство, таким образом, служит не только в качестве защиты, но также в качестве выключателя питания.
Максимальное входное напряжение зависит от максимального напряжения V GS транзистора Т2. Минимальное входное напряжение зависит от напряжения, при котором Т2 открывается еще надежно. Обычно, для MOSFETов -это примерно 5В, низкое напряжение логические MOSFETы могут работать при более низких напряжениях. Это позволяет применить схему для работы с Li-Ion / Li-Pol , которых имеет мин. напряжение приблизительно 3,4 В. При небольшом напряжении стабилитрон ZD1 может быть заменен комбинацией последовательно соединенных диодов.
Я тестировал схему с IRF3205 и IPB06N03LA в зависимости от Т2. Примечание: желательно последовательно с батареей подключить предохранитель, в противном случае существует риск возгорания в случае неудачи.
Рис. 1 - Принципиальная схема защиты аккумулятора от глубокого разряда (пониженного).
Ограничитель разрядки отключает нагрузку от батареи при уменьшении напряжения ниже заранее установленного порогового значения. Описание устройства аналогичного назначения опубликовано в . Однако оно не имеет гистерезиса порога срабатывания. В результате этого, когда напряжение батареи под нагрузкой окажется меньше порога срабатывания, а без нагрузки - больше, то устройство будет периодически отключать и подключать нагрузку до тех пор, пока напряжение батареи без нагрузки не станет ниже порога срабатывания. Предлагаемое устройство не имеет этого недостатка, так как при его проектировании предусмотрен гистерезис порога срабатывания.
Схема ограничителя разрядки показана на рис. 1. В его состав входят два основных элемента - микросхема параллельного стабилизатора напряжения DA1 и сильноточный р-канальный переключательный полевой транзистор VT1. Микросхема DA1 использована как компаратор , контролирующий напряжение батареи, транзистор VT1 - как электронный ключ, разрывающий цепь питания нагрузки.
Устройство работает следующим образом. Через микросхему DA1 течёт ток не более 0,5 мА. не зависящий от напряжения на её входе управления, пока оно меньше порога включения микросхемы (около 2,5 В). Когда напряжение на входе управления превысит порог включения микросхемы, ток через неё существенно возрастёт
Порог срабатывания устройства устанавливают подстроечным резистором R1. На вход управления микросхемы контролируемое напряжение поступает через фильтр НЧ R3C2, чтобы устройство реагировало на среднее значение питающего напряжения, а не на мгновенные его изменения. Чем больше ёмкость конденсатора С2, тем менее оно чувствительно к пульсациям этого напряжения.
Когда напряжение батареи превышает установленный порог, через микросхему протекает ток несколько миллиампер, падение напряжения на резисторе R2 достаточно для поддержания транзистора VT1 в открытом состоянии, поэтому нагрузка подключена к батарее. Благодаря тому что сопротивление открытого канала транзистора VT1 составляет сотые доли ома, потери напряжения на нём даже при токе в несколько ампер невелики.
Когда напряжение батареи станет менее установленного порога, ток через микросхему упадёт, напряжение на резисторе R2 окажется недостаточным для открывания транзистора VT1, в результате чего он закроется и разорвёт цепь питания нагрузки. При подключении разряженной батареи транзистор VT1 вообще останется закрытым.
Чтобы переключение происходило более чётко, в устройство введена положительная обратная связь через резистор R4. Благодаря этому устройство обладает гистерезисом: отключение нагрузки осуществляется при меньшем напряжении питания, чем её подключение Величину гистерезиса можно регулировать подборкой резистора R4. Для указанных на схеме номиналах гистерезис составил 0,4 В при напряжении питания 9 В и 0,6 В при напряжении питания 12 В. Если напряжение питания ниже порога срабатывания и увеличивается, то напряжение на входе управления микросхемы также возрастает. Но так как нагрузка обесточена, напряжение на вход управления поступает с движка резистора R1 через делитель R3R4. Поэтому подключение нагрузки происходит при напряжении на движке резистора R1, на несколько сотен милливольт большем порога включения микросхемы.
Когда ток через микросхему начинает расти, транзистор VT1 открывается и на выходе появляется напряжение. Через резистор R4 оно поступает на вход управления микросхемы, напряжение на нём возрастает, что приводит к тому, что ток через неё возрастает ещё больше и в конечном итоге транзистор VT1 открывается полностью. При уменьшении питающего напряжения происходит обратный процесс.
Так как полевой транзистор VT1 начинает открываться при напряжении затвор-исток 2,5...3 В, то устройство может работать в интервале питающих напряжений от 5...7 В до 20 В. В нём можно применить микросхему TL431, номера выводов которой на схеме указаны в скобках, переключательные транзисторы с р-канапом из списка, приведённого в , подстроечный резистор СПЗ-19, постоянные - МЛТ, С2-33, оксидный конденсатор - К50-35, неполярный - К10-17.
При использовании малогабаритных деталей для поверхностного монтажа габариты устройства можно сделать небольшими. Для примера на рис. 2 показан эскиз печатной платы при использовании микросхемы TL431CD в корпусе SO-8 и транзистора IRLML6402P в корпусе SOT-23. Этот транзистор имеет сопротивление канала в открытом состоянии 0,06 Ом и малый ток утечки в закрытом состоянии (несколько микроампер). Он обеспечивает коммутацию тока до 2...3 А. Подстроечный резистор R1 - POZ3AN. Оксидный конденсатор - танталовый импортный типоразмера D. Резисторы - Р1-12.
Налаживание проводят с реальной нагрузкой и аккумуляторной батареей. Перед первым включением движок под-строечного резистора R1 устанавливают в нижнее по схеме положение. Резистор R2 подбирают так, чтобы при выключенной микросхеме DA1 транзистор VT1 был закрыт, а при включённой - открыт. Порог срабатывания устанавливают движком подстроечного резистора R1, а его гистерезис - подборкой резистора R4. Следует учесть, что эти регулировки взаимосвязаны, поэтому для достижения требуемых параметров может возникнуть необходимость повторить их поочерёдно. Величину гистерезиса устанавливают так, чтобы при снижении напряжения батареи нагрузка отключалась без повторного подключения.
Литература
1. Нечаев И. Ограничитель разрядки аккумуляторной батареи. - Радио, 2004, № 6, с. 38.
2. Нечаев И. Необычное применение микросхемы КР142ЕН19А. - Радио, 2003, № 5, с. 53, 54.
3. Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier. - Радио, 2001, № 5, с. 45.
Дата публикации: 10.02.2013
Мнения читателей
- Иван
/ 30.05.2016 - 05:19
Собрал. Работает.