Seri bağlı üç akünün şarj devresinin tasarımı hakkında

[omerkafkas1]

Merhabalar ,

şuanda arkadaşlarımla beraber "Otonom Mobil Projesi" geliştirmekteyiz . Tasarlamakta olduğumuz bu robotla ilgili olarak aklıma takılan bir hususu size danışmak isterim .Robotumuzun içerisinde 12 V / 24 AH jel akü kullanmaktayız . Bu aküleri seri bağlı kullanarak +36 volt elde etmekteyiz . Robotun güç dağıtımı konusunda ki sorularım şu şekildedir :

1-) Aküler'den çıkan bu voltajımız ile bldc motor sürücülerimizi ve piyasada hazır bulunan step down voltaj düşürücüler ile jetson nano , sensör yönetim sistemi kartımızı beslemekteyiz.Herhangi akülerden çıkan voltaj farkı için bir filtre veya equalizer devresi kullanmamaktayız . Aküler ile ana yükümüz arasına böyle bir equalizer veya filtre devresi kullanmamız gerekmekte midir ? Eğer gerekli ise bu konuda hangi adımları takip etmeliyiz ? Piyasada hazır bir ürün bulunuyorsa litaratür olarak nasıl araştırıp bulabiliriz veya kendimiz araştırarak tasarlama imkanımız doğrultusunda bir yol izleyebilir miyiz ?

2-) Asıl sormak istediğim noktalardan biri robotumuz için şarj istasyonu ünitesi tasarlamayı planlamakta olduğumuzdur . Robotumuz şarz ünitesine robot kendi oturacağından her hangi bir kullanıcı müdehalesi olmadan şarj olmasını planlamaktayız . Bu yüzden aküler robotun içerisinde monte edilmiş vaziyette ve seri bağlı olarak bulunmaktadır . Seri bağlı olarak bulunan bu üç akümüz çıkartılmadan şarj edilmesi için iki yöntem düşündük :

Birincisi ; piyasada bulunan 220V AC to 24V DC (10A) smps devrelerinden bir tane olmak üzere burdan çıkan 24 Volt'u , gene hazır olarak aldığımız bir adet dc to dc converter'ı alıp buradan 13.8 ile 14.4 aralığında bir volt elde edip tasarlamayı planladığımız akım sınırlandırıcı devresine (üç adet : her akü için ayrı sınırlayıcı(2.5A)) bağladıktan sonra gene tasarlamayı planladığımız cut-off (akü şarj olduğunda kesime gitmesi için) devrelerine bağlayıp aküleri şarj etmektir .(Ufak bir soru olarak : Bu yöntemde aküler şarj olduğunda akülerin yüke bağlı olduğu kısmı , akü şarj olurken yükün güç çekmemesi için röle ile open-circuit yapmak istemekteyiz . Sizce bu gerekli mi ?)
(Bu yöntemi aşağıda şematiza ettim .)

İkincisi ; düşündüğümüz yöntem akım sınırlayıcıları yerine sadece üç adet 2.5A sınırlı dc-dc converterlar kullanarak yukarıdaki sistemin aynısını tasarlamaktır .

Düşündüğümüz yöntemler sizce doğru mudur ? Doğru bir yöntem değilse siz ne önerirsiniz ?

Bu konuda fikirleriniz ve geridönüşünüzün benim için çok değerlidir .

Saygılarımla ...

 

[paskomya]

Bak güzel insan, 36 volt luk bir güç kaynağın var, buradan değişik voltajlarda çıkış alabilirsiniz. İster 5 volt istersen 8-9-12 volt bu sana kalmış. Tabiki uygun step down kullanarak. Bu güç uniteni 36 voltluk jel aküye uygun bir şarj cihazı ile şarj etmen gerekiyor. İkisini 24 volt, birini 12 volt ile olmaz.

 

[serkan_48]

1- 3 adet jel aku özdeş ise seri bagli akuleri ker akuyu ayrı değerlendirmeden doğrudan 36 volt olarak sarj edebilirsiniz. Pil grubu lityum türü olsa idi Balans sarj devresi gerekirdi. Kurşun aku sistemlerinde bu tür bir bağlantı gerekmemektedir.

Ancak , Bu aku grubundan tek bir akuden hat alıp ayrı işlerde kullanıyorsanız bu yanlış bir yöntemdir. Çünkü bu seri bagli sistemde akulerin dengesiz desarjina neden olur bir sonraki sarj dongusunde akulerin dengesiz sarji gündeme gelir.

Bu yüzden akulerin 36 volt olarak kullanmalısınız. Ara voltaj değerleri icin yine 36 volttan istenen voltaja düşürücü devreler ile ihtiyacınızı karsilamalisiniz.

2- seri bagli akulerde tek kaynaktan sarj etmek istiyorsanız sarj istasyonuna bağlandığında şarja başlamadan önce mutlaka ama mutlaka akuler sistemden ayrılmalı ve her aku arasındaki bağlantılar da ayrılmalıdır. Bu sistem dezavantajları nedeniyle tercih edilmemektedir. 3 aku ayrı ayrı sarj edilmesi yerine ( sema da cizdiginiz şekilde ) seri bağlantı bozulmadan 36 volt aku grubu yine 36 volt sarj devresi ile şarj etmeniz daha mantıklıdır. Bu şekilde sistemden ayırmadan sqrj edebilirsiniz. 12 volt 24 ah grup 3 lu olunca 36 volt 24 amper yapar. Bu grubu 43 volt 2.5 - 3.0 amper ile 9 - 10 saatte sarj edebilirsiniz.

Kolay gelsin.

 

[SamedBll]

Jel aküler için durum nedir bilmiyorum ama li ion'larda BMS ve balanced charger iş görüyor.
36V'luk kaynak için 43V besleme fazla değil mi? Jel akü davranışını bilmediğimden soruyorum. Birde sürecekleri dc motoru büyük ihtimal boost converter ile bazen tam yükte süreceklerdir. Jel akü de olsa eminim voltaj droplarına sebebiyet verecektir. Converterlarınız rate'lerine iyi bakın. Sürücü droplardan dolayı hataya düşebilir, kaynağınızın voltajını da yükseltmeniz olası.

 

[serkan_48]

Asagida örnek bir jel aku etiketi var.

Voltaj değerleri de net bir şekilde görülüyor. 3 aku seri olursa kac volt olur hesap belli.

 

[omerkafkas1]

Bak güzel insan, 36 volt luk bir güç kaynağın var, buradan değişik voltajlarda çıkış alabilirsiniz. İster 5 volt istersen 8-9-12 volt bu sana kalmış. Tabiki uygun step down kullanarak. Bu güç uniteni 36 voltluk jel aküye uygun bir şarj cihazı ile şarj etmen gerekiyor. İkisini 24 volt, birini 12 volt ile olmaz.

ben güç dağıtımda zaten step down kullanacağım , düzgün ve stabil şarj etmek için yukarıdaki sistemi şematize ettim sadece .Sorum güç çekmek veya dağıtmak değil aküleri düzgün şarj etmek sadece

 

[paskomya]

ben güç dağıtımda zaten step down kullanacağım , düzgün ve stabil şarj etmek için yukarıdaki sistemi şematize ettim sadece .Sorum güç çekmek veya dağıtmak değil aküleri düzgün şarj etmek sadece

Bak @serkan_48 usta jel akü şarj özelliklerini paylaşmış, yapacağın şey 36 volt grup için şarj cihazı temin etmek. Uygun şarj cihazını temin edersen sıkıntı yok

 

[omerkafkas1]

1- 3 adet jel aku özdeş ise seri bagli akuleri ker akuyu ayrı değerlendirmeden doğrudan 36 volt olarak sarj edebilirsiniz. Pil grubu lityum türü olsa idi Balans sarj devresi gerekirdi. Kurşun aku sistemlerinde bu tür bir bağlantı gerekmemektedir.

Ancak , Bu aku grubundan tek bir akuden hat alıp ayrı işlerde kullanıyorsanız bu yanlış bir yöntemdir. Çünkü bu seri bagli sistemde akulerin dengesiz desarjina neden olur bir sonraki sarj dongusunde akulerin dengesiz sarji gündeme gelir.

Bu yüzden akulerin 36 volt olarak kullanmalısınız. Ara voltaj değerleri icin yine 36 volttan istenen voltaja düşürücü devreler ile ihtiyacınızı karsilamalisiniz.

2- seri bagli akulerde tek kaynaktan sarj etmek istiyorsanız sarj istasyonuna bağlandığında şarja başlamadan önce mutlaka ama mutlaka akuler sistemden ayrılmalı ve her aku arasındaki bağlantılar da ayrılmalıdır. Bu sistem dezavantajları nedeniyle tercih edilmemektedir. 3 aku ayrı ayrı sarj edilmesi yerine ( sema da cizdiginiz şekilde ) seri bağlantı bozulmadan 36 volt aku grubu yine 36 volt sarj devresi ile şarj etmeniz daha mantıklıdır. Bu şekilde sistemden ayırmadan sqrj edebilirsiniz. 12 volt 24 ah grup 3 lu olunca 36 volt 24 amper yapar. Bu grubu 43 volt 2.5 - 3.0 amper ile 9 - 10 saatte sarj edebilirsiniz.

Kolay gelsin.

Öncelikle çok teşekkürler , akülerin kesinlikle sistemden ayrılmaması gerekmektedir.
2. madde'de ki cevabınız benim için çok yararlı oldu . Buradaki hususla ilgili olarak bir kaç soru daha sormak isterim :

1-) Seri bağlı akülerin ve yükün hiç bir şekilde seri bağlantısı bozulmadan tek bir dc kaynaktan üç adet ayrı cut off devresi oluşturup şarj etmem doğru mudur ?

2-)Aküler seri bağlı olarak şarj edilirken yükten gücü kesmem mi daha uygun olur ?

3-)Akım sınırlayıcı devresi kullanmadan akım sensörleri ile şarj ünitesinden her bir aküye giden akımları kontrol etme fikri sizce doğru mudur ?

Bak @serkan_48 usta jel akü şarj özelliklerini paylaşmış, yapacağın şey 36 volt grup için şarj cihazı temin etmek. Uygun şarj cihazını temin edersen sıkıntı yok

Abim , haklısın uygun cihazı temin edersem sorun yok fakat beni tedirgin eden şey yükteki komponent ve cihazlar , burada şarj ünitesini kendim tasarlamak istememin sebebi aküler hiç bir şekilde cihazdan ayrılmayacak ,bağlantıları sökülmeyecek ve ek olarak şarj ünitesini bir mcu ile kontrol etmem gerekecek çünkü robot şarj ünitesine oturduğunda sistemin çalışmasını isteyeceğim , gerektiğinde robotla haberleşecek (şarj ünitesinde başka bir robotun olduğu vb. gibi diagnostic durumlar)

 

[serkan_48]

Öncelikle çok teşekkürler , akülerin kesinlikle sistemden ayrılmaması gerekmektedir.
2. madde'de ki cevabınız benim için çok yararlı oldu . Buradaki hususla ilgili olarak bir kaç soru daha sormak isterim :

1-) Seri bağlı akülerin ve yükün hiç bir şekilde seri bağlantısı bozulmadan tek bir dc kaynaktan üç adet ayrı cut off devresi oluşturup şarj etmem doğru mudur ?

2-)Aküler seri bağlı olarak şarj edilirken yükten gücü kesmem mi daha uygun olur ?

3-)Akım sınırlayıcı devresi kullanmadan akım sensörleri ile şarj ünitesinden her bir aküye giden akımları kontrol etme fikri sizce doğru mudur ?

Abim , haklısın uygun cihazı temin edersem sorun yok fakat beni tedirgin eden şey yükteki komponent ve cihazlar , burada şarj ünitesini kendim tasarlamak istememin sebebi aküler hiç bir şekilde cihazdan ayrılmayacak ,bağlantıları sökülmeyecek ve ek olarak şarj ünitesini bir mcu ile kontrol etmem gerekecek çünkü robot şarj ünitesine oturduğunda sistemin çalışmasını isteyeceğim , gerektiğinde robotla haberleşecek (şarj ünitesinde başka bir robotun olduğu vb. gibi diagnostic durumlar)

Tekrar merhabalar.

1- Bu isteğinizi şu şekilde anlatayım. Aslında bunu cizersem daha kolay olurdu. Yine uygun bir zamanda çizerim. Olayın ana mantığı şu.

Siz tek bir kaynaktan 3 adet akuyu sarj etmek istiyorsunuz. Ancak olayın ince noktası birbirine seri akulerde bir akünün artı kutubu bir sonraki akünün eksi kutubudur. Siz tek kaynaktan beslemek istediğinizde bu iki aku birleşim noktası guc kaynağınızı kısa devreye düşünecektir. ( iki akünün hem artışı hem ekşisi birleşik olduğu için )

Eger bu sarj aletini Siz dizayn edecekseniz eğer tek kaynak ile dc voltajı alıp dc to dc çevirici ile izole olarak 3 ayrı çıkış elde edin. Sonra bu çıkışları kullanarak 3 ayrı akuyu bağlantısını bozmadan sarj edebilirsiniz. Dizayninizi bu şekilde yapmalısınız.

2- imkan var ise yükü ayırın. Çünkü sarj aleti hem akuyu sarj etmek isteyecek hemde yuk bir akim cekiyor olacak. Ama imkan yoksa yükü ayırmadan da sarj edebilirsiniz. Yükün sarj istasyonunda iken yani biz buna bekleme durumunda diyebiliriz ne kadar akim cekiyor olacak?

3- akim sınırlama devresi konusu şöyle açıklayayım. Aslında yapmanız gereken akünün datasheet sayfasına bakmalı yada aku etiketindeki sarj bilgilerine uygun şekilde bir sarj devresi dizayn etmelisiniz. Eger bu iki bilgiye erişemiyorum iseniz aku kimya yapısına uygun başka akulerin sarj prosedurlerini incelemesi ona göre sarj etmelisiniz.

Akim sınırlama olmali. Ama akim olcum tekniği ister akim sensörleri ile ister sont direncle olsun ama bir şekilde akımın kontrol altında olması önemli. Bu okunan akim bilgisi ile aku sarj kontrolu ayar edilmeli.

Elimden geldiğince ve bilgim dahilinde açıklamaya çalıştım. Umarım faydalı olur.

 

[omerkafkas1]

çok teşekkür ederim Serkan Hocam çok yararlı oldu , alternatif olarak seri bağlı olan bu aküler aynı cinsten olacağı için aküleri ayrı ayrı şarj etmek yerine (uygun akımlı ve uygun bir voltaj ile) tek kaynaktan tek +36 v seri aküleri direk şarj ettiğim zaman (bu konu altındaki ilk yazınızın 1. maddesindeki gibi yaptığımda) ve aküler yükede bağlı olduğunda herhangi bir sorunlar karşılaşma imkanım var mıdır ?