Recarga de banco de bateria em série - Equalização

[Kraftwerk]

Pessoal

Alguém pode me dar uma luz?

Em um dos meus projetos, precisarei colocar 27 baterias de 12V em série,
para resultar em 324Vcc.

Existe a possibilidade de recarregar em série com 365 (na verdade
pretendo fazer uso de um duplo série (182V, por ai), ou recarregar em
paralelo 13,6V em cada bateria, o que vai encher de cabo no sistema.

Durante uma recarga deste banco em série, vi a necessidade de equalizar
a tensão sobre as baterias.

Um simples diodo zenner, conectado em paralelo em cada bateria pode
resolver isso?

Precisará de um resistor em paralelo para evitar flutuação em cima dos
zenners?

Existe diodo zenner de 13,6V, com grande capacidade de corrente, tipo 5
ou 10A ou 16A?
Ou terei que fazer uso de um transistor para chavear isso em cada bateria?

Existem outras maneiras?

Kraftwerk

[Flavio Alexandre]

Kaftwerk,
Essa técnica do diodo é mais plausível pra carregar capacitores em série. Na verdade vejo muito o uso de resistores nesse caso.
Mas usar transistores junto com os diodos me parece uma solução de custo "bom". Mas fazendo os cálculos, se você fizer um transistor começar a conduzir em 14,4v com 10A, esse transistor vai dissipar 144W em calor, e isso para cada bateria. Um desperdício e pouca eficiência.
Estou projetando (finalmente saindo do papel) um carregador em série, em que a tensão de cada bateria é monitorada, e a fonte (única) ajusta sua corrente pra assegurar que nenhuma bateria passe da tensão determinada.
O único contra desse método, é que sempre uma bateria vai chegar a tensão máxima primeiro, e a fonte diminuindo a corrente vai diminuir o ritmo de carga de todas as outras baterias, pois estão em série. Mas se as baterias forem do mesmo lote, isso vai influenciar muito pouco no tempo final.
Acho que esse é o caminho.
Abraços,

2009/3/30 Kraftwerk <f...@visaonet.com.br>

--
Flávio Alexandre

[mop2]

Kraftwerk,
ecologica e financeiramente falando, toda a inserção de elementos
puramente dissipativos deve ser evitada.

Como você já tem preferência pela ligação série (poupar o planeta
também significa extrair menos cobre dele :),
caso tenha um sistema de carga com grande faixa de regulação de tensão
poderia pensar em uma chave eletrônica com dois mosfets para cada
bateria, os quais guiados pelo sensor colocariam a bateria no circuito
ou um simples jumper em seu lugar. Essa solução obriga a ter uma fonte
de tensão (ou corrente) de faixa muito ampla, que possa ir de 324V a
zero, ou que possa ser chaveada entre faixas.

Caso isso não possa ser feito poderia pensar em derivadores chaveados,
eu acho, mas os circuitos já seriam mais caros e complicados e com
certeza aumentariam as perdas e possivelmente gerariam ruido acustico
(e elétrico) adicional.

Se houver possibilidade de gerenciamento humano, um simples alarme
poderia avisar as baterias que devem ser excluidas do circuito, só que
com essa tensão já é um convite a acidentes com gravidade.

Outra possibilidade são carregadores individuais. Por exemplo fontes
chaveadas de PC são baratas, eficientes e gerenciáveis e, dependendo
da corrente que precisa, talvez possam atender.

Com certeza deve haver muitas outras formas...

[Kraftwerk]

Valeu Flávio Alexandre

Uma dúvida: A dissipação do transistor nesse caso não fica em 7W? (0,7V
x 10A)??

Mesmo assim, você tem razão, é uma perda muito alta (27 baterias x 7W
resulta em 189W

Kraftwerk - Forte candidato a comprar o seu carregador

Flavio Alexandre escreveu:

> Kaftwerk,
> Essa técnica do diodo é mais plausível pra carregar capacitores em
> série. Na verdade vejo muito o uso de resistores nesse caso.
> Mas usar transistores junto com os diodos me parece uma solução de
> custo "bom". Mas fazendo os cálculos, se você fizer um transistor
> começar a conduzir em 14,4v com 10A, esse transistor vai dissipar 144W
> em calor, e isso para cada bateria. Um desperdício e pouca eficiência.
> Estou projetando (finalmente saindo do papel) um carregador em série,
> em que a tensão de cada bateria é monitorada, e a fonte (única) ajusta
> sua corrente pra assegurar que nenhuma bateria passe da tensão
> determinada.
> O único contra desse método, é que sempre uma bateria vai chegar a
> tensão máxima primeiro, e a fonte diminuindo a corrente vai diminuir o
> ritmo de carga de todas as outras baterias, pois estão em série. Mas
> se as baterias forem do mesmo lote, isso vai influenciar muito pouco
> no tempo final.
> Acho que esse é o caminho.
> Abraços,
>
>

> 2009/3/30 Kraftwerk <f...@visaonet.com.br <mailto:f...@visaonet.com.br>>

[Kraftwerk]

Valeu

A idéia de monitorar cada bateria é forte, devido ao grande número de
baterias, vale a pena.

A idéia da fontes de PC em paralelo, foi bem lembrada. Realmente é
barata e basta pouquíssima modificação. No entanto, complica um pouco se
eu tiver que recarregar o VE fora de casa.

Kraft

mop2 escreveu:

[Flavio Alexandre]

Eu imagino que esse transistor faça um ponte entre os terminais da bateria não deixando a tensão (vinda de fora) passar de 14,4V. Imagine que uma das baterias estivesse totalmente carregada, você poderia até tirar ela que os 14,4V passariam unicamente pelo transistor.
Se for assim, essa potência será dissipada pelo transistor, que funcionará como um "resistor inteligente".
Abraço,

2009/3/30 Kraftwerk <f...@visaonet.com.br>

--
Flávio Alexandre

[Flavio Alexandre]

Já que tocamos nesse assunto, vai a notícia... Comprei as baterias do meu futuro VE. São 19Kw/h pra usar e abusar...
Foi o primeiro e mais caro componente do VE que adquiri, já que vai ser necessário pra desenvolver o carregador e fazer testes.
Abraços,

2009/3/30 Kraftwerk <f...@visaonet.com.br>

--
Flávio Alexandre

[Gametha]

Que tal um regulador de voltagem regulando pra 14,4v que entra no circuito só depois da bateria chegar nessa voltagem? Ao ficar em 14,4v a corrente drenada nele vai ser tão pequena que provavelmente não terá um perda grande.

2009/3/30 Flavio Alexandre <fla...@gmail.com>

[Kraftwerk]

e-Pessoal

Começo a perceber a preferência do pessoal para motor DC.

No sistema AC, com tensões acima de 300V, tenho que acertar de primeira
quantidade de AH das baterias versus autonomia. Caso tenho que
reajustar, perco praticamento todo pack de baterias. Claro, estou
falando de baterias convencionais.

E também não fica muito legal fazer 2 ou 3 bancos paralelos de 26
baterias cada, com baterias de 4 ou 7AH, começa a pesar muito plástico e
cabinhos nisso.

Sistema AC em baixa tensão, acho difícil encontrar inversor brasileiro
para trabalhar com 144V. Caminho curto seria encomendar software
especial e algumas modificações nas proteções e medição. Sem falar no
prejuizo que é rebobinar um motor trifásico e rebaixá-lo de 220V para
80VCA, como foi a lebre levantada pelo nosso colega Alfredo, quando
apontou alguns VEs na europa com motores de tensões reduzidas.

No sistema com motores DC, em 144V, fica mais fácil fazer o arranjo de
baterias, como foi o caso do Luciano Supermini. Porque só tem 12
baterias, de maior AH, mas encontra na prateleira substituir as de 120AH
por 80AH, por exemplo, para reajuste de autonomia versus peso. E o motor
já vem pronto para operar a partir de 72V. Controlador ídem.

Em resumo: O reajuste necessário em banco de baterias em função da
autonomia, em um sistema motor DC em baixa tensão, fica mais barato que
em AC. (considera-se baterias de chumbo).

Concordam? Alguém tem mais alguma idéia?

Kraftwerk

[Kraftwerk]

Flávio

Qual bateria você comprou e qual a tensão de barramento em seu sistema?

Kraftwerk


Flavio Alexandre escreveu:

> Já que tocamos nesse assunto, vai a notícia... Comprei as baterias do
> meu futuro VE. São 19Kw/h pra usar e abusar...
> Foi o primeiro e mais caro componente do VE que adquiri, já que vai
> ser necessário pra desenvolver o carregador e fazer testes.
> Abraços,
>

> 2009/3/30 Kraftwerk <f...@visaonet.com.br <mailto:f...@visaonet.com.br>>

> <mailto:f...@visaonet.com.br> <mailto:f...@visaonet.com.br

[Flavio Alexandre]

Depois de uma exaustiva pesquisa, cheguei à conclusão que pequenas baterias de 7Ah saem bem mais em conta que as maiores.
Como eu dimensionei 28 baterias de 55Ah (336V, 18.5KW/h), optei por montar 28 packs de 8 baterias de 7Ah (56Ah).
Pra potência que quero não é viável usar tensão mais baixa, e tensões mais altas que isso dariam trabalho ao isolamento do motor, que é muito exigido com os picos de alta frequência do PWM
Sei que usar muitas pequenas baterias pode trazer dor de cabeça, até mesmo na instalação (comprei 500 conectores!), mas com as de 55Ah, o valor sairia 50% mais caro. Afinal, estou fazendo tudo ($$$) do meu bolso.
O motor vai ser o próximo, incluindo a modificação dele pra alta performance...

2009/3/30 Kraftwerk <f...@visaonet.com.br>

--
Flávio Alexandre

[Kraftwerk]

usou Yuasa?

Kraftwerk

Flavio Alexandre escreveu:

> Depois de uma exaustiva pesquisa, cheguei à conclusão que pequenas
> baterias de 7Ah saem bem mais em conta que as maiores.
> Como eu dimensionei 28 baterias de 55Ah (336V, 18.5KW/h), optei por
> montar 28 packs de 8 baterias de 7Ah (56Ah).
> Pra potência que quero não é viável usar tensão mais baixa, e tensões
> mais altas que isso dariam trabalho ao isolamento do motor, que é
> muito exigido com os picos de alta frequência do PWM
> Sei que usar muitas pequenas baterias pode trazer dor de cabeça, até
> mesmo na instalação (comprei 500 conectores!), mas com as de 55Ah, o
> valor sairia 50% mais caro. Afinal, estou fazendo tudo ($$$) do meu bolso.
> O motor vai ser o próximo, incluindo a modificação dele pra alta
> performance...
>

> 2009/3/30 Kraftwerk <f...@visaonet.com.br <mailto:f...@visaonet.com.br>>

>
>
> Flávio
>
> Qual bateria você comprou e qual a tensão de barramento em seu
> sistema?
>
> Kraftwerk
>
>
> Flavio Alexandre escreveu:
> > Já que tocamos nesse assunto, vai a notícia... Comprei as
> baterias do
> > meu futuro VE. São 19Kw/h pra usar e abusar...
> > Foi o primeiro e mais caro componente do VE que adquiri, já que vai
> > ser necessário pra desenvolver o carregador e fazer testes.
> > Abraços,
> >
> > 2009/3/30 Kraftwerk <f...@visaonet.com.br

> <mailto:f...@visaonet.com.br> <mailto:f...@visaonet.com.br

> > <mailto:f...@visaonet.com.br <mailto:f...@visaonet.com.br>>>>

[Flavio Alexandre]

Não, Yuasa estava mais caro. Comprei GetPower.
Fiquei sabendo que a maioria das marcas de baterias de 7Ah que encontramos aqui são do mesmo fabricante chinês... Inclusive a Getpower!

2009/3/30 Kraftwerk <f...@visaonet.com.br>

--
Flávio Alexandre

[mop2]

Não sei se fui bem interpretado, as entradas das fontes estariam em
paralelo, mas as saídas poderiam estãr em série ou em paralelo.
Talvez haja fontes relativamente eficientes e bivolt, pouco sensiveis
à frequencia de rede, o que na América Latina, seria uma vantagem.

Na verdade pensei em sua associação em série das saídas, pois como não
há ligação galvãnica entre entrada e saída elas podem ser ligadas de
qualquer modo.
Se é, no entanto, para um VE e para levar a bordo, talvez elas sejam
muito volumosas, embora leves.

Você já tem números do desiquilibrio que percebeu?
Está pensando em equalizar a descarga?

Em termos práticos talvez essa equalização que quer fazer acabe não
sendo vantajosa por todos os efeitos colaterais que ela traria.
Considere que cada bateria de 12V, por exemplo, deveria ter cada
célula equalizada, para a filosofia ter justificativa plena, e isso
além de ser inviável, é impossível na maioria das baterias. Lembre que
a rigor, não são 27 unidades em série, mas sim 27*6 unidades
eletroquimicas em série. Os blocos de 6 unidades são apenas um padrão
presente no mercado.

[Flavio Alexandre]

Sobre as fontes de PC...
Mesmo modificando facilmente pra sair 14,4V, essas fontes teriam que ter também controle de corrente.
Baterias descarregadas tem uma tensão baixa o suficiente pra puxar muita corrente se colocar 14,4V no início da carga e as baterias tem um limite de corrente de carga de aproximadamente 25% da sua corrente nominal. Essa corrente alta seria problema pra bateria e pra fonte também.
A solução pra essa idéia seria colocar um controle de corrente nas 27 fontes.

2009/3/30 mop2 <mop2bky4mz5tyjw...@gmail.com>

--
Flávio Alexandre

[mop2]

Já que as fontes teriam de receber uma pequena alteração no sensor de
tensão poderiam receber já um controle de corrente além do limitador
de proteção que já possuem.
A corrente poderia ser relacionada com a tensão para obter a curva V x
I desejada, ou melhor ainda, transformar a fonte em um fornecedor de
corrente em função da tensão, o que não deve ser muito difícil
considerando a pequena faixa de tensão que deve ser atingida nesse
caso.

O maior problema é o transtorno de ter n conjuntos e ainda assim não
conseguir o que idealmente se deseja.

On 30 mar, 16:44, Flavio Alexandre <fla...@gmail.com> wrote:
> Sobre as fontes de PC...
> Mesmo modificando facilmente pra sair 14,4V, essas fontes teriam que ter
> também controle de corrente.
> Baterias descarregadas tem uma tensão baixa o suficiente pra puxar muita
> corrente se colocar 14,4V no início da carga e as baterias tem um limite de
> corrente de carga de aproximadamente 25% da sua corrente nominal. Essa
> corrente alta seria problema pra bateria e pra fonte também.
> A solução pra essa idéia seria colocar um controle de corrente nas 27
> fontes.
>

> 2009/3/30 mop2 <mop2bky4mz5tyjwa8ersp7hrg5u...@gmail.com>

[mop2]

Kraftwerk ,
vale tudo o que eu e o Flávio já dissemos,
mas se quiser fazer algum teste prático com base na idéia do zener,
a melhor maneira é usar um zener da ordem de 13V ligado entre coletor
e base de um transistor bipolar de potencia, como o TIP35 por exemplo.
O transistor terá de usar grandes dissipadores de aluminio e, talvez
um único transistor por bateria não seja suficiente, devido à potencia
convertida no silício. Se existisse um zener de 200W não faria
diferença (a não ser pelo seu custo), a mesma quantidade de energia
elétrica seria convertida em calor e o silício não deve passar de uns
175 °C no ponto mais quente.

Resistor em série não deve ser usado pois ele diminui a precisão do
efeito que se deseja. O derivador deverá suportar a corrente máxima
total que pode ser entregue pelo carregador bem como a potência (que é
o que produz calor).

On 30 mar, 12:13, Kraftwerk <f...@visaonet.com.br> wrote:

> Existe a possibilidade de recarregar em série com 365 (na verdade
> pretendo fazer uso de um duplo série (182V, por ai), ou recarregar em
> paralelo 13,6V em cada bateria, o que vai encher de cabo no sistema.

[mop2]

Oi,
respondendo aqui também de forma bem específica ao Kraftwerk e a
futuros consultantes:
A potência dissipada na junção base-emissor de um transistor é
insignificante (normalmente) em relação à potência dissipada na junção
coletor-base.

Usando seu exemplo de 10A para uma bateria de chumbo de seis células
em carga (~ 14.4V), considerando um transistor de silício com beta
(ganho de corrente) de 50. Se essa bateria já está totalmente
carregada ela deve receber corrente zero. Esses 10A devem estar sendo
fornecidos pelo carregador e passando pelas baterias mais
descarregadas e, na bateria já carregada sendo desviados via
transistor.

A corrente de base do transistor derivador deve ser de ~10/50, cerca
de 200mA. Com a junção b-e a cerca de 1V, isso dá 200mW.
Já a potência de coletor seria de ~14.4*10, ou seja, 144W. Quando as
27 baterias estiverem praticamente carregadas a potência total nos
derivadores que estaria sendo convertida em calor seria de 27*144, em
Watts. Acho que dá para ter uma idéia do calor que isso geraria.

[Kraftwerk]

Entendi

E se for feito um chaveamento tipo PWM para limitar essa tensão em cada
bateria? tipo, uma mini-fonte para cada bateria.?

é....acho que em circuito série não deve ser possível.

Kraft



mop2 escreveu:

[AlePietro]

Kraftwerk

  Concordo,

Poderia dizer qual as marcas das baterias em foco no momento?

e o Motor e controlador quais seriam,?

[Kraftwerk]

Ale

Em resumo, estou pesquisando as seladas Yuasa e chumbo ácidas do
mercado. Desisti de outras tecnologias de baterias para este ano, então
o foco será preço x marca.

Para o projeto do engesa - 1 etapa, seriam baterias chumbo ácido normal,
tudor, moura ou bosch. Sistema em 540 ou 560Vcc. CFW09 vetorial e motor
WEG 30 CV, até o momento. No momento penso em viabilizar ele como
híbrido, estou estudando as vantagens paralelo ou série. Isso refletirá
no número de baterias.

Para a moto, reduzi o motor para 3CV, porque tenho tudo na mão. Sistema
em 324Vcc, baterias em cotação de preços, CFW-07 - 3CV. Esse motor será
o meu laboratório.

Na verdade, enquanto não sai a definição da suspensão da moto
e-Kraftwerk, o primeiro teste com o motor de 3CV será feito num chassis
de F-75 4x4, com carroceria de madeira, batizado de e-Buscasca. Esse
motor trifásico no momento está sendo rebobinado para 120 V triângulo e
220V estrela.

Kraftwerk

AlePietro escreveu:

[mop2]

Foi a minha idéia inicial em meu primeiro post ao tópico.
Para não ser dissipativo, como é um circuito elétrico, você só poderia
desviar energia para um capacitor ou indutor. Qualquer um deles teria
de ter a energia armazenada transferida periodicamente para um ponto
onde ela fosse útil. Acho que a maneira mais limpa e simples (usando
um carregador unico) seria com uma fonte chaveada com entrada de 12V,
em cada bateria, e saída de corrente que seria aplicada nos terminais
do carregador para ser redistribuida.

Realmente não me empolgo com a idéia da equalização, afinal como eu já
disse, quem equalizará as células de cada bateria?
Neste tema considero que olhar as baterias como unidades seria um erro
de simplificação.
A idéia de baterias de 12V é apenas visual (blocos), realmente o que
você tem é uma bateria de 12*27 V, pelo menos até fazer essas
derivações, só que as células continuam desamparadas.

Por isso que perguntei sobre números, acho que a complicação não vale
a pena, ou seja, a reza é bem maior que o milagre.

[Alfredo]

Mop,

A equalização entre as céluas (6 por baterias de 12v), realemente não
ocorre. Mas quem garante que esta diferença não é maior entra baterias
produzidas em série.
Uma série de baterias poderia ser diferente da outra e com o tempo de
uso passar a apresentar respostas de tempo de recarga diferentes. A
equalização então serviria para evitar sobrecarga sobre aquelas que
fossem pegando carga antes das outras. Mesmo um uma bateria de 12v
sempre tem uma célular que sulfata antes das outras e por isto a bateria
morre antes do tempo. O uso de desulfatador, que deve ser usado pelo
menos uma vez a cada 50 recargas, elimita a sulfatação prolongando a
vida útil das baterias, no entanto ele não é recomendado para baterias
de Gel e AGM. Estes recursos são formas de se prolongar a vida das
baterias. São válidos ao meu ver.
Mas mesmo um carregador bem simples resolve o problema de carga, embora
gere desperdícios de energia que devem ser computados na conta de luz,
além é claro da redução da vida útil do conjunto de baterias. Por isto
os melhores carregadores são os de 3 estágio, totalmente automatizados.

Abraços
Alfredo


mop2 escreveu:

[Ademir Sehnem]

Vou repetir aqui uma ideia que já dei em outra discussão a tempos
atrás. Faça um sistema que use as baterias em série mas carregue em
paralelo, assim você precisará de um único carregador para baterias
12V de grande capacidade. Um sistema de relês ou diodos pode ser usado
para alternar entre série e paralelo, particularmente prefiro os reles
pois nos diodos teria perda de tensão.

Ademir

[Kraftwerk]

Também é uma boa idéia.

Tempos atrás eu havia cogitado essa sua idéia, mas tem apenas a única
desvantagem que é de carregar o transformador dentro do carro para poder
recarregar em qualquer tomada.

Vi uns carregadores que são capacitivos, não deu para ver se usam o
mesmo esquema de sua idéia, Ademir. Mas pelo menos um capacitor fica bem
leve para transportar por ai.

Kraftwerk


Ademir Sehnem escreveu:

[herrpa]

Tb, sou de mesma opinião que o MOP, um sistema simples que mais se
aproxime da tensão retificada da energia domestica para evitar o uso
de tranformadores, e limitado a 20 por cento da corrente disponivel
das baterias. Monitorar a tensão por tempo de carga e se alguma
estiver danificada, detetada ou pela voltagem final ou pelo rendimento
comprometido do veiculo substituir sem outras preocupações. Um outro
topico é que em baterias de chumbo acido só podemos avaliar o estado
de carga com relativa segurança usando um densímetro o que não é o
caso. Uma outra forma é como a usada em helicópteros emprego de um
sensor térmico que monitora o aquecimento da bateria, esse a meu ver o
mais confiável de todos os sistemas de carga.

On 30 mar, 12:13, Kraftwerk <f...@visaonet.com.br> wrote: