Batterij equaliser


Fotografie » Batterijen » Accus » Equaliser

Grote voertuigen en boten worden gevoed met 24V (twee batterijen van 12V in serie). De lader levert 28V om beide batterijen in serie te laden, maar het kan gebeuren dat één batterij meer ontladen is dan de andere. De equaliser (ladingverdeler) zorgt dat beide batterijen evenveel geladen worden.

Situatieschets: we hebben een grote mobilhome of een schip met twee loodbatterijen van 12V. De meeste toepassingen werken op 24V, de twee batterijen worden dus meestal identiek belast. De lader levert 28V. Als één batterij meer ontladen is geweest dan de andere, dan verdeelt de spanning zich niet goed over de batterijen (14V + 14V), maar heeft men een ongelijke verdeling (15V + 13V). De batterij die 15V ontvangt zal overladen en zijn electroliet verliezen door electrolyse, terwijl de andere batterij onvoldoende geladen wordt want de lader vermindert de stroom als de nominale laadspanning bereikt wordt. Deze ongelijke lading is slecht voor beide batterijen.

De schakeling rechts meet het verschil in spanning tussen de twee batterijen en ontlaadt de accu die het meest geladen is met een weerstand van 15Ω (ontlaadstroom van ongeveer 1A). De schakeling bestaat uit een dubbele comparator (dubbele op amp zoals een LM358 gevoed op de totale spanning). De schakeling controleert of de middenspanning tussen de twee batterijen wel overeenkomt met de halve voedingspanning (weerstanden van 12kΩ). Indien er een verschil is van 1V of meer, dan wordt een transistor in geleiding gebracht.

Met de weerstand van 2kΩ wordt de dode zone ingesteld (het gebied waarbij geen enkele transistor in geleiding is). Regel de weerstand om een spanningsval van 1V te hebben. Kies je een te kleine dode zone, dan kan de tweede transistor ook in geleiding gaan (overdracht van de oscillatie van de onderste op amp naar de bovenste).

Om te vermijden dat de transistoren lineair zouden werken (dan warmen ze teveel op) heeft iedere op amp een positieve terugkoppeling, waarbij de op amp laagfrekwent gaat oscilleren (ongeveer 0.2Hz). De transistor schakelt dus constant aan en uit en wordt niet warm. Een koelplaat is dan niet nodig.

De belastingsweerstanden hebben een dissipatie van 15W. Het is eveneens mogelijk 3 weerstanden van 47Ω in parallel te gebruiken (of drie weerstanden van 4.7Ω in serie), dan heeft men slechts 5W nodig per weerstand. De bijhorende led licht op als de transistor in geleiding is. In de normale toestand licht geen enkele led op.

De equaliser moet ingeschakeld worden als de lader werkt (eventueel inschakelen door twee relaiscontacten). De schakeling mag niet werken als de accus niet geladen worden. Opgelet dat de openklemspanning van de lader niet boven de 32V komt, dit is de maximale spanning van de op amp.

De schakeling zoals die nu beschreven is heeft een groot nadeel: de energie van de meest geladen accu wordt in een weerstand gedumpt. Door de weerstand te vervangen door een DC-DC omvormer kan men de lading van de geladen accu overbrengen naar de accu die nog niet geladen is. Een DC-DC omvormer van 12V naar 12V 3A is voldoende als men een lader van 30A gebruikt (voor batterijen van 100Ah en meer). De energieoverdracht is mogelijk omdat de geladen accu een hogere spanning heeft dan de niet-geladen accu.

Rechts zie je hoe klein de schakeling kan zijn. Dit was een testschakeling waarbij de positieve terugkoppeling juist bijgeplaatst werd: de koelplaten zijn niet meer nodig. Het zijn de weerstanden die de meeste plaats innemen. De hele schakeling kan ook als SMD techniek gebouwd worden (ook voor de vermogenstransistoren (5A, 60V).

De belastingsweerstanden van 47Ω nemen de meeste plaats in. Ze werden uiteindelijk vervangen door twee DC-Dc omvormers om energie van de volle naar de niet-volle batterij te sturen (verdeling van de lading).

De omvormer moet een vermogen hebben van 1/10 van het vermogen van de lader als de batterijen slechts gedeeltelijk asymmetrisch ontladen zijn.

Indien een batterij altijd meer ontladen wordt dan de andere (bijvoorbeeld de batterij tussen 0V en 12V die stroom levert aan enkele apparaten die op 12V werken) dan heeft men genoeg met één enkele omvormer op de hoge spanning die de energie overbrengt naar de onderste batterij (omvormer I). Op de tak waar er geen onvormer is worden de vermogensweerstanden behouden (op de plaats van omvormer II). Men bespaart zo één omvormer, dit is het duurste deel van de schakeling.

De equaliser werkt een beetje zoals een BMS (Battery Management System) voor lithium accus, maar deze versie is gemaakt voor twee loodaccus die een andere lading kunnen hebben. De schakeling heeft een extra voordeel: de energie van de geladen batterij wordt overgebracht naar de niet-geladen batterij.


Schema van de batterij equaliser


Schakeling in de praktijk


DC-DC omvormer voor het overdragen van de lading.

Paginas die volgens Google je zouden kunnen interesseren

-