Датчик заряда аккумулятора: Устройство светодиодного индикатора зарядки аккумуляторной батареи

Нужно отметить! Во время работы будет гореть только один световой индикатор. Таких вспомогательных плат можно разработать столько, на сколько хватит знаний и необходимости.

В современных гаджетах, использующих питание от аккумуляторных батарей, зарядки делают более сложными, чтобы создать оптимальные условия работы батареи. Например, в зарядках для шуруповёртов используются импульсные блоки с применением запрограммированных контроллеров. В таких автоматических зарядках два состояния индикации: разряжен и заряжен. Для удобства в качестве световых индикаторов применяются и жидкокристаллические индикаторы.

В нынешних авто за состоянием аккумулятора следят главный модуль, модуль управления двигателем и датчик, который следит за параметрами батареи. Электронная система автомобиля сама следит за правильной эксплуатацией аккумулятора.

Развивается использование батарей при автономном электроснабжении домов. Ветрогенераторы и солнечные панели объединяются в общую электросеть, и аккумуляторы управляются с помощью ШИМ контроллера, например, от компании WESWEN.

Необходимо постоянно следить за работоспособностью аккумуляторных батарей. Для этого предназначены указатели заряда. Простые устройства – просто следят, а контроллеры контролируют и управляют подзарядкой аккумулятора.

Видео

Простейший индикатор уровня заряда батареи

Схема индикатора

Сборка индикатора уровня заряда батареи

Смотрите видео работы и сборки индикатора уровня

Индикатор окончания заряда аккумулятора на светодиодах

Зачем следить за состоянием аккумулятора?

Автомобильный аккумулятор состоит из шести последовательно соединённых аккумуляторных батарей с напряжением питания 2,1 — 2,16В. В норме АКБ должен выдавать 13 — 13,5В. Нельзя допускать значительного разряда аккумуляторной батареи, поскольку при этом падает плотность и, соответственно, повышается температура промерзания электролита.

Чем выше износ аккумулятора, тем меньшее время он удерживает заряд. В тёплое время года это не критично, а вот зимой забытые во включённом состоянии габаритные огни к моменту возвращения способны полностью «убить» аккумулятор, превратив содержимое в кусок льда.

В таблице можно увидеть температуру промерзания электролита, в зависимости от степени заряженности агрегата.

Критическим считается падение уровня заряда ниже 70%. Все автомобильные электроприборы потребляют не напряжение, а ток. Без нагрузки даже сильно разряженный аккумулятор может показывать нормальное напряжение. Но при низком уровне, во время запуска двигателя, будет отмечаться сильная «просадка» напряжения, что является тревожным сигналом.

Своевременно заметить приближающуюся катастрофу возможно лишь в том случае, когда непосредственно в салоне установлен индикатор. Если во время работы автомобиля он постоянно сигнализирует о разрядке – пора ехать на СТО.

Какие существуют индикаторы

Многие АКБ, особенно необслуживаемые, имеют встроенный датчик (гигрометр), принцип работы которого основан на измерении плотности электролита.

Этот датчик контролирует состояние электролит и ценность его показателей относительна. Не очень удобно по несколько раз залазить под капот автомобиля, что бы проконтролировать состояние электролита в разных режимах работы.

Для контроля состояния АКБ значительно удобнее электронные приборы.

Виды индикаторов заряда аккумуляторной батареи

В автомагазинах продаётся множество таких устройств, различающихся дизайном и функционалом. Фабричные приборы условно делятся на нескольких типов.

По способу подключения:

• к разъёму прикуривателя;
• к бортовой сети.

По способу отображения сигнала:

• аналоговые;
• цифровые.

Принцип работы у них одинаков, определение уровня заряда АКБ и отображение информации в наглядном виде.

Как сделать индикатор заряда аккумулятора на светодиодах?

Существуют десятки разнообразных схем контроля, но результат они выдают идентичный. Подобное устройство возможно собрать самостоятельно из подручных материалов. Выбор схемы и комплектующих зависит исключительно от ваших возможностей, фантазии и ассортимента ближайшего магазина радиотоваров.

Вот схема для понимания как работает индикатор заряда аккумулятора на светодиодах. Такую портативную модель можно собрать «на коленке» за несколько минут.

Д809 – стабилитрон на 9В ограничивает напряжение на светодиодах, а на трёх резисторах собран сам дифференциатор. Такой светодиодный индикатор срабатывает на силу тока в цепи. При напряжении 14В и выше сила тока достаточно для свечения всех светодиодов, при напряжении 12-13,5В светятся VD2 и VD3, ниже 12В — VD1.

Более продвинутый вариант при минимуме деталей можно собрать на бюджетном индикаторе напряжения — микросхеме AN6884 (KA2284).

Схема led индикатора уровня заряда АКБ на компараторе напряжения

Схема работает по принципу компаратора. VD1 – стабилитрон на 7,6В, он служит в качестве эталонного источника напряжения. R1 – делитель напряжения. При первоначальной настройке он выставляется в такое положение, чтобы при напряжении 14В светились все светодиоды. Напряжение, поступающее на входы 8 и 9, сравнивается через компаратор, а результат дешифруется на 5 уровней, зажигая соответствующие светодиоды.

Контроллер зарядки АКБ

Что бы отслеживать состояние аккума во время работы зарядного устройства, делаем контроллер заряда АКБ. Схема устройства и используемые компоненты максимально доступны, в то же время обеспечивают полный контроль над процессом подзарядки батарей.

Принцип работы контроллера следующий: пока напряжение на аккумуляторе ниже напряжения заряда – горит зелёный светодиод. Как только напряжение сравняется, открывается транзистор, зажигая красный светодиод. Изменение резистора перед базой транзистора меняет уровень напряжения, необходимого для открытия транзистора.

Это универсальная схема контроля, которую можно использовать как для мощных автомобильных аккумуляторов, так и для миниатюрных литиевых батареек-аккумуляторов.

Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)

Датчик заряда аккумулятора

Как такового датчик заряда аккумулятора не существует. Контроль за зарядом осуществляется по приборам, которые включаются непосредственно в схему электропроводки и контролируют её состояние.

Амперметр в качестве датчика заряда.

На старых автомобилях для этих целей часто применялись амперметры, двойного действия, которые показывали направление и силу проходящего по цепи тока. Прибор устанавливался в разрыв цепи между аккумуляторной батареей и потребителями с генератором. При включении потребителей, когда питание потребителей осуществляется от аккумулятора, стрелка амперметра откланяется от нуля в сторону минуса показывая разряд батареи. При работе двигателя, когда генератор начинает работать и выдаёт напряжение выше напряжения аккумуляторной батареи (13,5 – 14,5В), стрелка прибора откланяется к плюсу на величину проходящего через амперметр тока, показывая заряд батареи. Когда аккумулятор заряжен, то есть напряжение генератора равно или разница минимальна, стрелка находится у нулевой отметки.

Вольтметр как датчик заряда аккумулятора.

Последнее время в качестве прибора оценивающего работу генератора и аккумулятора, большое распространение получил вольтметр. Вольтметр подключается непосредственно к проводу, подающему питание к приборной доске. Подключение вольтметра намного проще, чем у амперметра, что намного упрощает схему и уменьшает цепи незащищённые предохранителями. Но с другой стороны на показания вольтметра влияет большое количество контактных соединений, что приводит к погрешности показаний. Этот фактор необходимо учитывать при диагностике работы генератора и аккумулятора. Так же вольтметр не показывает путь тока, то есть при неисправности аккумулятора он не будет заряжаться, то по вольтметру это ни как не заметить, в отличае от амперметром.

Датчик заряда аккумулятора, контрольная лампа.

Совместно с амперметром и вольтметром в качестве контроля заряда аккумулятора применяется сигнальная лампа, в качестве “датчика заряда аккумулятора” используется генератор. Так же лампа зарядки может использоваться и без дополнительных приборов.

Существует несколько схем подключения контрольной лампы. В зависимости от схемы подключения контрольная лампа показывает состояние элементов генератора и наличие напряжения заряда. Если при включении зажигания загорается лампа контроля заряда, значит цепь заряда и элементы генератора исправны, в противном случае необходимо искать неисправность. В некоторых схемах через цепь контрольной лампы осуществляется первоначальное возбуждение.

В отличие от амперметра и вольтметра контрольная лампа показывает только исправность цепи первоначального возбуждения генератора. По ней можно определить исправность регулятора напряжения и обмотки возбуждения, но о полном исправности генератора судить нельзя. Тем более трудно судить о заряде аккумуляторной батареи.

Датчик тока на минусовой клемме Intelligent Battery Sensor

01. 06.2019

В автомобилях последних поколений применяется Intelligent Battery Sensor (IBS) — интеллектуальный датчик батареи встроенный в минусовую клемму, который измеряет токи заряда и разряда, напряжение,  внутреннее сопротивление и температуру аккумулятора. Эти данные используют блок управления электрооборудованием и блок управления двигателем.

В машинах с такой системой (точные функции зависят от конкретной версии программы управления написанной производителем) напряжение электросети меняется от 12,5 В до 14,6В в зависимости от степени заряженности АКБ и количества включенных потребителей энергии. Это позволяет экономить топливо и избегать перезаряда аккумулятора. Такая система заряда увеличивает срок службы батареи на 10-20%.

При наборе скорости система уменьшает ток возбуждения в генераторе, уменьшая его ЭДС и понижая сопротивление вращению, что дает больше мощности мотору и лучший разгон. А при торможении система увеличивает мощность и напряжение генератора  — получая «бесплатную» энергию (рекуперативное торможение).

После запуска мотора система плавно поднимает напряжение в сети.  Так как после пуска напряжение АКБ часто находится в пределах 10-11 Вольт, это позволяет избежать зарядных токов силой в 40-50 Ампер, с которых начинается заряд батареи в машине без интеллектуальной системы управления зарядом.

Контролируется потребление тока (например, не выше 10 А) при выключенном двигателе. Если ЭБУ видит потерю заряда АКБ ниже расчетного значения, то отключит самостоятельно «опасный» потребитель.

Кроме этого для АКБ система рассчитывает следующие данные:

— состояние заряда (SOC)  %,
— уровень износа (SOH) % ,
— пусковые возможности (SOF) %.

Значения кстати точные, так как рассчитываются на основании данных, полученных системой за определенное время. Учитываются десятки, а иногда и сотня измерений. Начальные характеристики батареи нужно «прописывать» в систему вручную,  если новая батарея отличается по параметрам от штатной.

ЭБУ также автоматически отключает функцию старт-стоп, если батарея разряжена или имеет низкую функциональность. Также система может учитывать возраст установленной батареи (но это не точно).

Датчик уровня зарядки АКБ на светодиодах

Автор admin На чтение 2 мин. Просмотров 21.2k. Опубликовано 06.02.2014

Относительно простая конструкция простого и малогабаритного индикатора, который питается непосредственно от автомобильного аккумулятора и показывает наличие заряда в аккумуляторе. Схема содержит три светодиода разных цветов. 

Первый светодиод – красный, он светит только тогда, когда напряжение на клеммах аккумулятора ниже 11.4-11.6 Вольт, это будет означать, что аккумулятор разряжен. Красный индикатор вероятно будет часто гореть у владельцев старых отечественных автомобилей с дохлым аккумулятором, особенно зимой электролит часто мерзнет, аккумулятор теряет часть емкости и номинального напряжения. Я соединил два светодиода параллельно, для лучшей видимости.

По крайней мере датчик покажет, что ваш автомобиль не заряжается именно по причине низкого заряда на аккумуляторе, в то время промышленный датчик не всегда работает точно.

Второй по счету светодиод – желтый (или оранжевый). Этот светодиод загорается, если на клеммах аккумулятора напряжение порядка 11.6-13.6Вольт, при этом какое именно напряжение на аккумуляторе, можно узнать по свечению светодиода. Если этот индикатор светит ярко, к тому времени машина не заведена, значит на клеммах аккумулятора нормальное напряжение, если же он светит тускло, значит напряжение не более 12 Вольт и аккумулятор нуждается в легкой подзарядке.

Третий по счету индикатор – зеленый, он обычно загорается, при заведенном двигателе, когда на клеммах аккумуляторной батареи напряжение выше 13.6 Вольт. Если во время езды зеленый светодиод постоянно горит, то это вполне нормально, поскольку так и должно быть. В моём случаи, я добавил ещё 2 зелёных светодиода и подключил их параллельно.

Схему можно собрать на куске макетной платы, разместить в небольшом пластмассовом корпусе и спрятать, скажем в бардачок, чтобы свечение светодиодов не отвлекало водителя.

В схеме задействовано три транзистора отечественного производства, два из них обратной проводимости, которые при желании можно заменить на более распространенные КТ315, транзистор КТ3107 с успехом можно заменить на КТ361, Выбор транзисторов не критичен, подойдут буквально любые транзисторы (даже средней и большой мощности) определенной структуры, очень много импортных аналогов, например КТ3107 можно заменить на ВС556/557, КТ3102 на С9012/9014/9018 и т.п

Автор; АКА Касьян

Магазин датчик заряда аккумулятора онлайн

Ищете датчик заряда аккумулятора хорошего качества по самым низким ценам? Что ж, тебе повезло! На AliExpress вы можете завершить поиск датчика заряда аккумулятора и найти хорошие предложения, которые принесут вам настоящую прибыль! Не уверен, где начать? Вот краткое руководство, как максимально эффективно использовать AliExpress и заключать выгодные предложения!

Используйте фильтры: AliExpress предлагает широкий выбор каждого товара. Чтобы найти подходящий датчик заряда аккумулятора, который соответствует вашим потребностям, просто поиграйте с фильтрами, чтобы отсортировать их по наилучшему совпадению, количеству заказов или цене. Вы также можете отфильтровать товары с бесплатной доставкой, быстрой доставкой или бесплатным возвратом, чтобы сузить область поиска!

Изучите бренды: приобретите датчик заряда аккумулятора от проверенных и известных брендов, которые вам нравятся, просто нажав на логотип бренда на левой боковой панели.Это поможет вам отфильтровать все доступные датчики заряда батареи!

Читайте обзоры: всякий раз, когда вы ищете лучший датчик заряда аккумулятора, читайте реальные отзывы, оставленные покупателями на странице сведений о товаре. Там вы найдете много полезной и полезной информации о датчике заряда аккумулятора и даже советы и рекомендации, которые сделают ваши покупки незабываемыми!

Приведенные выше советы помогут вам найти датчик заряда аккумулятора хорошего качества по сниженным ценам и воспользоваться такими преимуществами, как быстрая доставка или бесплатный возврат.Если вы новый пользователь, вы также можете воспользоваться специальными предложениями или подарками для новых пользователей! Просмотрите AliExpress, чтобы найти еще больше товаров с помощью датчика заряда аккумулятора, и совершите покупки в Интернете. Теперь легко и без проблем получить все, что угодно, по низким ценам и в хорошем качестве.

как это работает, проблемы, проверка, замена аккумулятора

4 сентября 2019 г.

Многие современные автомобили имеют датчик тока аккумулятора.Его также можно назвать датчиком управления батареей или монитором, или просто датчиком батареи. Обычно датчик аккумуляторной батареи устанавливается на минусовой клемме аккумуляторной батареи или на кабеле.

В некоторых автомобилях он может быть установлен на плюсовой клемме. В некоторых автомобилях есть два датчика, по одному на каждом терминале.

Как работает датчик батареи: он измеряет ток, идущий от батареи и к ней.Это может также следить за напряжением, состоянием заряда и исправностью аккумулятора (старение). В некоторых автомобилях он даже измеряет температуру аккумулятора.

Бортовой компьютер (BCM или PCM) использует эти входы для точной регулировки напряжения системы зарядки, скорости холостого хода и других параметров для повышения топливной экономичности и увеличения срока службы аккумулятора. Эта система называется системой управления питанием или аккумулятором или BMS. Если система обнаруживает, что батарея разряжается, она может отключить некоторые электрические аксессуары (сброс нагрузки), такие как навигация, подогрев руля, подогрев сидений и т. Д., чтобы сэкономить заряд батареи. В этом случае компьютер отобразит предупреждающее сообщение на панели приборов.

Функция датчика аккумулятора особенно важна в автомобилях с функцией Stop-Start, поскольку система управления аккумулятором должна убедитесь, что аккумулятор достаточно заряжен для повторного запуска автомобиля. Если батарея разряжена, функция Стоп-Старт отключена. Ток системы зарядки также часто выше в автомобилях с функцией Stop-Start. По этой причине в некоторых транспортных средствах, если датчик был отключен или аккумулятор был заменен, функция Stop-Start может не работать в течение некоторого времени, пока компьютер (BCM или PCM) не заново изучит параметры аккумулятора.

Многие электрические проблемы, включая проблемы с датчиком тока батареи, могут быть вызваны ослабленными или корродированными клеммами батареи или влажностью / коррозией вокруг датчика батареи. Для правильной работы датчик батареи должен быть чистым и сухим, а полюсный вывод должен быть плотно затянут.

Реклама — продолжить чтение ниже

Проблемы с датчиком аккумулятора

Самая распространенная проблема — это попадание грязи, влаги или кислоты из аккумулятора в датчик и его повреждение или короткое замыкание.Например, в некоторых автомобилях BMW аккумулятор находится в боковом отсеке багажника, и утечка воды на аккумулятор может привести к повреждению датчика. BMW называет это Intelligent Battery Sensor или IBS. Известно, что отказавший IBS вызывает множество электрических проблем, в том числе отсутствие запуска. Датчик батареи является хрупким устройством и также может быть поврежден при обслуживании или снятии батареи.

В бюллетене Honda 16-026 для различных моделей Accord, Fit и HR-V описана проблема, при которой неисправный датчик аккумуляторной батареи может вызвать срабатывание индикатора системы зарядки с кодом неисправности (DTC) P154A. Бюллетень советует заменить датчик АКБ. Неисправный датчик аккумуляторной батареи также может вызывать код P154A в некоторых автомобилях Acura.
Honda выпустила отзыв (сервисные бюллетени 17-057 и 17-069) для проверки и, при необходимости, замены датчика управления аккумулятором в Honda Accord 2013-2016 (кроме Hybrid). Согласно бюллетеню 17-069, попадание влаги и дорожной соли в датчик «могло привести к короткому замыканию и, как следствие, возгоранию».

Если в автомобиле есть датчик тока аккумуляторной батареи и дополнительные электрические аксессуары подключены непосредственно к отрицательной клемме аккумуляторной батареи, это может вызвать проблемы, поскольку ток будет проходить в обход датчика тока аккумуляторной батареи и его показания будут неточными.Например, в руководстве пользователя Ford Explorer 2019 года не рекомендуется подключать заземление электрического устройства напрямую к отрицательному выводу низковольтной аккумуляторной батареи, чтобы обеспечить надлежащую работу системы управления аккумуляторной батареей (BMS).

Во многих автомобилях неисправный датчик аккумуляторной батареи может привести к тому, что система Стоп / Старт не будет работать.

Замена датчика АКБ стоит не очень дорого. Авторемонтная мастерская может взимать с вас от 50 до 210 долларов за деталь плюс от 35 до 110 долларов за оплату труда. В некоторых автомобилях датчик аккумулятора поставляется вместе с кабелем аккумулятора.Самое сложное — правильно диагностировать проблему, а это не всегда легко.

Проверка датчика АКБ

Мы посмотрели диагностические процедуры от нескольких автопроизводителей, и все они разные. Некоторые требуют измерения сопротивления между контактами датчика, другие советуют использовать диагностический прибор для проверки датчика.

В некоторых автомобилях с помощью диагностического прибора механик может проверить состояние заряда (SOC), состояние здоровья и другие параметры аккумулятора. Вы можете найти правильную диагностическую процедуру в руководстве по обслуживанию вашего автомобиля. Мы разместили несколько ссылок, по которым вы можете получить доступ к руководству по обслуживанию, внизу этой статьи.

Если есть неисправность, связанная с датчиком аккумуляторной батареи, первым делом необходимо проверить его визуально на предмет коррозии, трещин, физических повреждений, ослабленных клемм аккумулятора или соединений кабеля аккумулятора, коррозии контактов на разъеме или обрыва проводов. Если есть какие-либо дополнительные электрические аксессуары, которые подключаются непосредственно к отрицательной клемме в обход датчика аккумуляторной батареи, это также может вызвать проблемы.

Замена / зарядка аккумулятора в автомобиле с датчиком аккумулятора

При замене аккумулятора необходимо соблюдать некоторые меры предосторожности, если в автомобиле есть датчик тока аккумулятора. Например, некоторые производители советуют сначала отключить датчик аккумуляторной батареи, прежде чем отсоединять отрицательную клемму аккумуляторной батареи. Также важно использовать сменный аккумулятор правильного типа.

Например, в некоторых автомобилях с системой «Стоп / Старт» есть 12-вольтовая аккумуляторная батарея с абсорбированным стеклом (AGM), которая чувствительна к перезарядке.При замене в руководстве пользователя может быть рекомендовано использовать только аккумулятор AGM.
В некоторых транспортных средствах новую батарею может потребоваться «зарегистрировать» в системе управления батареями с помощью диагностического прибора (например, BMW). Если замена батареи не зарегистрирована, система управления батареей (питанием) может работать неправильно. В некоторых автомобилях Ford может потребоваться сброс системы управления аккумулятором после замены аккумулятора.
Также важно, где подключить зажимы для проводов при повышении или зарядке аккумулятора с помощью датчика аккумулятора.Учитывая все это, было бы неплохо заменить батарею в дилерском центре. По крайней мере, проверьте руководство по эксплуатации вашего автомобиля или проведите небольшое исследование перед заменой аккумулятора.

с использованием LT8611 и AD5245

Наружные приложения, в которых используются солнечные панели мощностью несколько ватт, часто используют функцию MPPT (отслеживание максимальной мощности) на основе микроконтроллера для извлечения максимальной мощности, доступной во всем диапазоне условий окружающей среды.Многие решения MPPT на базе микроконтроллеров, рассчитанные на мощность от 20 до 500 Вт, потребляют около 20-100 мВт мощности, непрерывно изменяя рабочее напряжение солнечной панели для тщательного отслеживания точки максимальной мощности. Для панелей от 20 Вт до 500 Вт этот проверенный метод работает хорошо, поскольку энергия, потребляемая схемой MPPT, незначительна по сравнению с дополнительной энергией, собираемой эффективным алгоритмом MPPT.

Однако для приложения, использующего панель мощностью 1 Вт, от солнечной панели может быть доступно только 100 мВт в течение значительной части зимних месяцев или для значительной части установок. Приложения, подобные этой, значительно выиграют от зарядного устройства для солнечных батарей, которое требует гораздо меньшего тока покоя для работы панели на максимальной мощности. Одним из примеров может быть датчик на солнечной энергии, который может сообщать чаще или теперь может работать в течение более длительных периодов времени без замены батареи. Другим примером может служить коммерческое освещение на солнечной энергии, которое теперь может работать в гораздо более неблагоприятных условиях освещения или с уменьшенными размерами панелей.

LT8611 42V, 2.Синхронный понижающий стабилизатор на 5 А с измерением тока и током покоя 2,5 мкА обеспечивает очень эффективное преобразование мощности в чрезвычайно широком диапазоне зарядных токов, что критично для многих зарядных устройств на солнечных батареях, которые по своей природе являются оппортунистическими. LT8611 имеет контуры регулирования выходного напряжения и выходного тока, которые можно использовать для обеспечения функций CC и CV в зарядном устройстве. В этой статье объясняется, как LT8611 можно использовать с цифровым потенциометром AD5245 и внешним микроконтроллером для разработки микромощного солнечного зарядного устройства MPPT, которое поддерживает высокую эффективность в любых условиях панели от условий низкой освещенности до полного солнечного света при токах заряда до 2.5А. Для реализации этого решения необходима разработка программного обеспечения. Предполагается, что читатель хотел бы разработать или адаптировать свой собственный алгоритм MPPT для работы на внешнем микроконтроллере.

Термины MPPT и MPPC, используемые в этой статье, ранее обсуждались в следующих статьях:

Методы увеличения выходной мощности солнечных панелей

Контроллер заряда свинцово-литиевых и свинцово-кислотных аккумуляторов с понижающим напряжением 80 В активно определяет истинную максимальную точку мощности в приложениях солнечной энергии

Чтобы начать обсуждение того, как включить функцию MPPT в LT8611, давайте начнем с 4. Пример схемы зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов CCCV 1V / 1A в листе данных LT8611:

Рис. 1. Зарядное устройство LT8611 CCCV

В качестве примера рассмотрим, что происходит, когда к этой цепи подключается хорошо освещенная солнечная панель мощностью 1 Вт с напряжением напряжения 9 В и литий-ионная батарея с напряжением 3,8 В. Когда эта функция включена, LT8611 будет пытаться довести выходное напряжение до 4,1 В при максимальном токе 1 А. Так как панель мощностью 1 Вт не может обеспечить такой уровень мощности, напряжение панели будет снижено ниже Vmp панели до уровня чуть выше напряжения батареи плюс VF диода D1.

Регулировка входного напряжения будет добавлена ​​к этой схеме, чтобы LT8611 уменьшал ток заряда батареи и поддерживал рабочее напряжение солнечной панели на максимальной отметке мощности. В качестве первого шага рассмотрим, что происходит, когда мы добавляем резисторный делитель входного напряжения и подаем среднюю точку на вывод TR / SS LT8611, как показано ниже:

Рис. 2. Зарядное устройство LT8611 CCCV с регулировкой входного напряжения

В LT8611 имеет внутренний источник опорного напряжения 970mV и отношение выходной делитель этой схемы такие размеры, что в FB контактный достигнет 970mV, когда батарея достигает 4.1В. Когда напряжение батареи составляет 3,8 В, напряжение на выводе FB будет 900 мВ из-за делителя выходного напряжения. Функция отслеживания LT8611 работает таким образом, что если на выводе TR / SS напряжение меньше 970 мВ, на выводе FB будет установлено напряжение, равное напряжению TR / SS. Если этот коэффициент делителя входного резистора рассчитан таким образом, что TR / SS находится на уровне 900 мВ, когда напряжение панели находится на максимальной точке мощности 9 В, функция отслеживания LT8611 снизит выходное напряжение (и, следовательно, ток заряда батареи), чтобы поддерживать входное напряжение 9 В при зарядке аккумулятора 3.8В. На этом этапе схема имеет входную регулировку или контур MPPC, который зависит от напряжения батареи, что не очень полезно. Чтобы микроконтроллер запускал сканирование MPPT солнечной панели, он должен контролировать входное напряжение регулирования.

Регулировка входного напряжения может быть реализована аналогично регулировке выхода регулятора напряжения. Это часто достигается за счет использования управляющего напряжения и последовательного резистора, подключенного к входу усилителя ошибки — в данном случае к контакту TR / SS.Управляющее напряжение также может быть реализовано с использованием отфильтрованного выхода ШИМ микроконтроллера или ЦАП. Варианты PWM или DAC могут предложить простоту оборудования и низкую стоимость, поскольку эти функции обычно включены во многие микроконтроллеры.

Однако эти функции обычно недоступны в состоянии самого низкого энергопотребления микроконтроллера и обычно потребляют около 1 мВт. Если потеря мощности 1 мВт несущественна для приложения, это может быть наиболее подходящим методом, поскольку ШИМ-управление доказало, что достаточно хорошо работает в этой схеме. Чтобы сэкономить 1 мВт потери мощности и сократить время, необходимое для сканирования рабочего диапазона солнечной панели, можно использовать цифровой потенциометр.

AD5245 256 Position I ² C-совместимый цифровой потенциометр потребляет всего несколько микроампер от источника VDD и доступен с номиналами до 100 кОм. Если установить размер верхнего резистора во входном делителе на 309 кОм и использовать AD5245 в конфигурации реостата вместе с последовательным резистором 6,2 кОм в нижнем делителе, мы сможем отрегулировать целевое значение регулирования входного напряжения с 4.От 5 В до 40 В через I ² C при очень небольшом потреблении дополнительной энергии (см. Рисунок 3 ниже). Как только AD5245 запрограммирован на работу панели с максимальной мощностью, микроконтроллер может перейти в спящий режим с низким энергопотреблением. Дополнительного потребления тока нет, кроме тока сна микроконтроллера, который обычно составляет менее 10 мкА.

Чтобы запустить сканирование MPPT, код AD5245 изменяется от высокого сопротивления к низкому сопротивлению, чтобы управлять панелью от напряжения холостого хода до 4. 5 В, в то время как выход IMON LT8611 контролируется АЦП для отслеживания тока заряда батареи. Код AD5245, который привел к максимальному току заряда батареи, используется в качестве максимальной рабочей точки комбинированной солнечной панели и схемы зарядки. Как только код AD5245 настроен на работу панели с максимальной мощностью, микроконтроллер перейдет в состояние низкого энергопотребления.

Давайте посмотрим, что происходит между сканированиями MPPT, которые часто запланированы на 15-минутные интервалы. Для относительно быстрых изменений солнечной освещенности, например, прохождения облачного покрова, микроконтроллер не задействуется.Делитель входного напряжения и функция отслеживания LT8611 продолжат работу панели на максимальной мощности, в то время как ток заряда батареи будет изменяться в зависимости от солнечного излучения.

Все батареи имеют небольшой внутренний импеданс, и между зарядным устройством и батареей будет небольшой импеданс. Этот комбинированный импеданс обычно меньше 100 мОм, но вызовет небольшие изменения выходного напряжения LT8611 при прохождении облачного покрова из-за соответствующих изменений в токе заряда аккумулятора. Эти изменения напряжения батареи отражаются на выводе LT8611 FB. Поскольку функция отслеживания LT8611 будет регулировать вывод FB на то же напряжение, что и вывод TR / SS, рабочее напряжение солнечной панели будет немного увеличиваться с увеличением солнечного излучения. Это имеет тенденцию повышать эффективность отслеживания MPP, поскольку максимальное напряжение точки питания солнечной панели немного увеличивается с увеличением солнечного излучения.

Аккумулятор заряжается через более длительные периоды времени. Если код AD5245 не обновлен, соответствующее увеличение напряжения батареи увеличит напряжение, на которое регулируется солнечная панель.Микропроцессор должен будет выполнять сканирование MPPT через регулярные промежутки времени и соответствующим образом настраивать AD5245 для поддержания оптимального напряжения панели во время зарядки аккумулятора.

Полная схема микроконтроллера LT8611, AD5245 и LTC4412 представлена ​​ниже:

Рис. 3. Зарядное устройство для солнечных батарей LT8611 MPPT, управляемое микроконтроллером

Зажим 2,6 В используется для защиты вывода LT8611 TR / SS с номиналом 4 В ABS MAX, удерживая контакт дворника AD5245 ниже его вывода VDD, который питается от батареи. Падение VF на D1 на рис. 2 устранено за счет использования нашего контроллера PowerPath LTC4412 с низким уровнем потерь в ThinSOT в качестве идеального контроллера диодов. Использование LTC4412 на выходе LT8611 позволяет минимизировать разряд батареи при отсутствии солнечной энергии.

Некоторые детали реализации здесь намеренно опущены для упрощения приведенной выше схемы и относительно краткости обсуждения. Однако для некоторых приложений могут быть внесены некоторые дополнительные улучшения. Например, может быть полезно подавать на вывод LT8611 SYNC высокий или низкий уровень с помощью микроконтроллера, чтобы поддерживать выход IMON активным во всем диапазоне выходного тока во время сканирования MPPT, и переключать его обратно после завершения сканирования для поддержания максимальной эффективности.Кроме того, эта схема способна управлять панелями на очень низких уровнях мощности. При очень низких уровнях мощности трудно измерить пик на выходе IMON во время сканирования панели. В этом случае часто наиболее выгодно использовать алгоритм MPPT, который считывает как напряжение панели, так и выход IMON во время сканирования MPPT. Если пик выхода IMON не обнаружен, то MCU может установить код AD5245 на значение, при котором солнечная панель работает при напряжении, которое является некоторым заранее определенным соотношением напряжения панели разомкнутой цепи.Этот последний метод не редкость и может быть очень эффективным в алгоритмах MPPT с низким энергопотреблением.

В сценариях с очень низким энергопотреблением выгодно увеличить интервал сканирования MPPT после выполнения сканирования энергии MPPT. Чтобы определить, стоит ли запускать MPPT-сканирование, может быть полезно не только знать ток заряда в реальном времени, но также отслеживать, сколько заряда было накоплено с момента последнего сканирования. Наш аккумуляторный газовый манометр LTC2942 с измерением температуры и напряжения можно использовать для отслеживания накопленного заряда через I ² C и определения эффективности алгоритма. Это также позволяет MCU динамически балансировать энергопотребление с накопленным зарядом. LTC2942 — это точный газовый манометр с очень низким энергопотреблением, который потребляет всего 70 мкА при накоплении заряда. LTC2942 также имеет режим выключения, который можно использовать, когда он не используется. Для более высоких напряжений батареи можно использовать газовый манометр для многоячеечной батареи LTC2943 с измерением температуры, напряжения и тока и аккумуляторный газовый манометр LTC2944 на 60 В с функцией измерения температуры, напряжения и тока. Для более высоких зарядных токов наш синхронный понижающий стабилизатор на 42 В LT8613 с измерением тока и током покоя 3 мкА может использоваться до 6 А.