Jak přístroje balancují a omezují Li-ion, Li-pol  

 

Upozornění - nejde o žádný srovnávací test !

Změřil jsem charakteristiky několika omezovačů - balancerů, které jsem měl možnost vyzkoušet. Nabíjena byla vždy stejná sada 2 článků Liion proudem 1A. Aby se projevila funkce balancování, byly články vždy nestejně vybity.
Měření jsou provedena zapisovačem Hioki. Má dva galv. oddělené kanály s rozlišením 12bitů. U přístroje LiPoCard byl použit přímo graf z z programu od výrobce.

MGM Balancer V1.20
MZ
Schulze LiPoCard   
Dualsky 3S 

Shark PB5 V1

MGM Balancer v1.20


Poznámka: Balancer pracuje pulzně ( detailněji dále ), což se na grafu projevuje širokou stopou.
Podle šířky stopy lze odhadnout i proud. Je vidět, že balancer se snaží vyrovnat napětí článků co nejdříve.

Ověření funkce omezování napětí - ochrany akumulátorů

Zkouška probíhala tak, že při plně nabitých akumulátorech proudem byl proud zvýšen na 3A aby se projevila schopnost ochrany článků před přebitím. Test byl krátkodobý 1- 2 min.

Poznámka: Z grafu je patrné, že jeden oddíl balanceru ( pro modrý článek ) nestačí při nab. proudu 3A omezovat a dochází k výraznému překročení max. napětí ! a jeho neustálému růstu. Druhý oddíl reaguje správně.
Je zde také vidět pulzní funkce balanceru.

Doplněno: Zde je celý graf od začátku. V době asi 10s je proud zvýšen z nuly na cca. 0,5A a v době 90s je proud zvýšen na 3A. Měření je prováděno v intervalu 12,5ms.
Data nebyla nijak korigována a jsou k dispozici např. v Excelu.

Upozornění: Vzhledem k tomu, že obvody balanceru jsou napájeny z nabíjeného akumulátoru, je nutné po ukončení nabíjení brzy odpojit balancer. Jinak dochází okamžitě po skončení nabíjení k vybíjení akumulátoru proudem cca. 25-30 mA a v případě aktivní zvukové signalizace až 60 -70 mA. Zejména u malých kapacit může dosti rychle dojít k vybití a v případě delší doby i podvybití a zničení akumulátoru. Vybíjecí proud může bý i vyšší než uvedené hodnoty, protože k balancování článků dochází i při vybíjeni.

 

 

MZ

Poznámka: K vyrovnávání dochází až v poslední fázi nabíjení. Podmínkou pro správnou funkci je nastavení napětí omezovače,
které musí být shodné s max. napětím nabíječe.

Ověření funkce omezování napětí - ochrany akumulátorů

Zkouška probíhala tak, že při plně nabitých akumulátorech proudem byl proud zvýšen na 3A aby se projevila schopnost ochrany článků před přebitím. Test byl krátkodobý 1- 2 min.

Poznámka: Zvýšení proudu na 3A nastalo v době 10s.

 

 

Schulze LiPoCard

Poznámka: První článek modrý, druhý hnědý. Vzhledem ke konstrukci přístroje vyrovnávání článků probíhá relativně malým proudem (stovky mA), takže nabíječ v případě větší diference článků prodlužuje konečnou fázi nabíjení tak, aby stačilo dojít k vyrovnání.

 

Dualsky 3S

Získání grafu, kde by se projevila funkce balanceru byl docela problém. Muselo být nastaveno velmi přesně konečné nabíjecí napětí a zvolen malý proud ( 0,1A ). Nabíjecí doba je při těchto parametrech dlouhá. Balancer totiž pracuje pouze ve velmi úzkém rozsahu napětí a balanční proud je jen 90 mA . Vyrovnávání napětí se aktivuje až při napětí větším jak 4,23 V (?), na grafu je to vidět jako malý zoubek a pokles napětí. Při překročení napětí kteréhokoliv článku 4,3V dojde k odpojení a tím ukončení nabíjení.
Vzhledem ke zjištěným vlastnostem, se jedná spíše jen o ochranný obvod než balancer. S prakticky všemi bežnými nabíječi se balanční funkce vůbec neprojeví a pokud ano, dojde většinou k předčasnému ukončení nabíjení díky překročení mezního napětí některého z článků. Další velkou nevýhodou je absence jakékoliv indikace funkce. Tu je možné sice jednoduše doplnit, ale příliš to použitelnost nezlepší.

 

Shark PB5 verze 1

Byl testován je zběžně. Pro detailní změření nebylo dost času.
Upozornění: Vzhledem k nevhodnému řešení hw je důležité brzy po skončení nabíjení balancer odpojit, protože dochází k vybíjení akumulátoru. Bohužel je navíc napájení odebíráno pouze z prvních dvou článků, takže také dochází k rozbalancování.
K tomu však dochází i při nabíjení, protože prvními 2 články prochází proud o cca. 50 mA menší ( napájení vlastního balanceru ) než dalšími články. Díky tomu musí k balancování docházet i u akumulátoru , který to nepotřebuje a je vyrovnán. Pokud vezmeme v úvahu nepříliš velkou přesnost, může paradoxně dobrý akumulátor po nabitití s balancerem být více rozhozen než bez použití balanceru.

Zejména pro vícečlánkové sady malých kapacit už to může způsobovat problémy. Balancer je tedy vhodné připojovat pouze pokud je balacování nutné a ne vždy !

Na mou připomínku výrobce odpověděl, že PB5 verze 2 je již v pořádku. Zatím jsem neměl jsem možnost to ověřit.

 

Závěr

Děkuji těm, kteří mi některé z uvedených zařízení zapůjčili.
Závěr z naměřených výsledků si musí udělat každý sám.

HOME - Hlavní strana