deviazione serie/parallelo dei pacchi batteria, deviare in automatico tra carica e scarica

Considerando i rischi e le problematiche che si determinano nella fase di ricarica dei pacchi batterie che sono configurati normalmente in scarica in serie e che occorre deviare in parallelo in fase di ricarica, ho pensato di aprire questo post per discutere come realizzare una soluzione con un solo interruttore/deviatore di bassa potenza per comandare dei relè di potenza.

Ora siccome in pratica questo è lo stesso sistema e tecnica ormai ben collaudata utilizzata per creare il motore con il cambio, c'è da domandarsi:

Perché non lo usiamo e lo applichiamo anche per risolvere il problema della configurazione serie parallelo della batteria.

Quali sono i vantaggi:

Minori rischi di commettere errori e sopratutto
Cosa a cui sto pensando e a cui ci tengo molto è quello di trovare un sistema semplice adatto per "chiunque"

Infatti benché noi tutti chi più chi meno acquisisce con il tempo le necessarie precauzioni e conoscenze per operare con queste batterie, serve un sistema che consenta un utilizzo semplice e sicuro anche per chi non è esperto.

Questo perché altrimenti rischiamo di non riuscire a dare la possibilità a molti di disporre di questa grande possibilità che sono le e-bike (s)

Anche costruire una s-bike per "qualcunaltro" diventa difficoltoso

Creare un tale sistema amplierebbe questa possibilità e ridurrebbe i rischi anche per i più esperti.

I relè a riposo (non alimentati) potrebbero essere cablati in modo da ottenere la configurazione in serie dei pacchi.
L' alimentazione dei relè potrebbe essere presa direttamente dal caricabatteria cosicché attiva la configurazione parallelo, in questo modo fin tanto che il caricabatteria rimane alimentato i relè sono attivi e determinano la configurazione in parallelo dei pacchi.

Quindi il sistema funzionerebbe in questo modo.

Dal caricabatteria si preleva un cavo di alimentazione e lo si collega ad una presa creata nel case del pacco batteria alimentando in questo modo i relè, inseriti e facenti parte del pacco batteria.
Nel momento che si ha passaggio di corrente nei relè.
Con un interruttore si attiva un secondo relè che abilita il passaggio di corrente sui cavi di ricarica che alimentano il pacco batterie parallelizzato.
Solo a questo punto si avvia il caricabatteria.

Eventualmente si potrebbero alimentare dei led che segnalano che tutti i relè sono realmente commutati, in questo modo si ha una sicurezza.

La possibilità di caricare i pacchi in parallelo diventa vantaggiosa in due casi:
1) quando non si vuole utilizzare caricabatterie molto ingombranti come normalmente sono quelli ad alta tensione e alta potenza.
2) potere ricaricare appunto i pacchi rapidamente anche con caricabatterie più piccoli e di potenza inferiore o che possono gestire diversi tipi di serie, e quindi risultano più flessibili nell'utilizzo adattabile a tanti tipi di setup di batteria.

Ovviamente questi due vantaggi si scontrano con il problema della deviazione serie/parallelo che effettuata manualmente comporta rischi potenziali di errori per inesperienza e distrazione.

Questo sistema che propongo cioè interporre dei relè all'uscita dei poli dei pacchi batteria ha inoltre altri 2 vantaggi:

1) i poli dei pacchi batterie non si toccano più. Il pacco batteria rimane unico con 2 uscite, una cablata sempre in serie e collegata alla centralina (ma scollegabile) e una "configurabile" con una alimentazione esterna da 12V in serie/parallelo.
2) essendo l'uscita esterna "configurabile" nulla comunque vieta che si possano usare entrambe i tipi di caricabatteria quelli che lavorano in parallelo e quelli per ricaricarlo in serie, basta semplicemente non alimentare i 12V per i relè.
Inoltre si può anche interrompere l'ingresso configurabile per impedire di avere tensione presente sulla presa esterna per la ricarica, un relè è sempre meglio perché è più piccolo di un interruttore a parità di potenza che può gestire.

Edited by dandb - 6/11/2013, 00:07

al di la del discorso interessante, aggiungo che se si ha un carica
bilanciatore ad unico pacco intero 12s o piu`
si potrebbero evitare di sbrogliare la serie ecc.
fino a 14s il mio lo fa.

Certo avere un carica batteria già da 12/14s non troppo ingombrante aiuta molto, si riesce a evitare qualche collegamento.

Ma se si hanno 24s o si vorrebbe arrivare a 48s il problema si ripresenta.

Per di più più aumentano gli s, più il rischio aumenta sia di fare errori sia potenziali dovendo maneggiare tensioni sempre crescenti.

A questo punto oltre alla comodità sorge con forza la necessita imperante di "interporre" un sistema automatico, che quindi ti mantiene distante dai rischi.

Mettere una scheda di relè e collegare tutti i pacchi una sola volta in fase di assemblaggio alla scheda relè e la questione è conclusa.
Da quel momento in poi con il pacco batterie non avrai più da armeggiare, salvo in caso di manutenzione straordinaria.

Io sto seriamente pensando di prevedere qualcosa, in fase stessa di ideazione del case che alloggia i pacchi in modo da prevederne spazio ingombri, e facilita di cablaggio.

Si potrebbe mettere una presa Jack per i 12V quella di un comune alimentatore/trasformatore 12V da collegare alla presa 220V di casa.
Cosi si alimentano i relè, oppure si prende un piccolo alimentatore che fornisce i 12V e lo si assembla con il carica batteria che si vuole utilizzare, o li si possono lasciare anche separati.
Io ad esempio già utilizzo l-charger che necessita di un un apposito alimentatore per funzionare quindi da li si possono già prelevare i 12V.

A questo punto cosa posso fare?

Prevedo una scheda che ha gli 8 attacchi per i poli dei 4 pacchi batteria, il gruppo di relè con il cablaggio che consente di effettuare lo scambio serie/parallelo e due uscite, una quella in cui collego il pacco alla centralina, che vado a staccare nel momento che stacco il pacco dalla bicicletta, con eventualmente un altro relè comandato in automatico per effettuare l' accensione con precarica, ed infine la presa esterna per la ricarica, che si attiva solo inserendo i 12V, quindi senza i 12V la presa rimane isolata ed è una sicurezza in più.

Poi ci potrebbero essere tante altre varianti a seconda delle soluzioni che potrebbero emergere, o delle possibilità che si vogliono realizzare.

A questo punto si potrebbe iniziare a mettere giu sulla carta lo schema del sistema e individuare i relè adatti allo scopo magari che supportano tensioni elevate cosi il sistema è già predisposto per un 48s.

Edited by dandb - 6/11/2013, 09:52

Ma quel marchingegno nella foto lo hai realizzato te?

Complimenti.

Aggiungo che:
La questione della parellizzazione dei cavi di bilanciamento, è vero non lo avevo affrontata, e questa va di pari passo con la questione serie/parallelo dei cavi di potenza, infatti il primo jst-xh lo ho fatto brustolire proprio perché (e vai a spiegare perché) avevo dimenticato di staccare la serie!!!!!! Rimortacci mia!!!!

In questa foto però si capisce una cosa, che è un po' il nocciolo della questione,
Serve un sistema precablato che minimizza i rischi e le "azioni" da compiere.
sicuramente tutti i cavetti di bilanciamento vanno portati su una unica porta che poi una volta connessa li cabla in parallelo.

Seguendo questo ragionamento allora anche per le uscite di potenza si portano tutti i poli su una scheda che li connette a due prese, per essere più sicuri allora si potrebbe fare due prese diverse tra serie e parallelo in modo che prima di tutto non si inserisca la spina cablata in serie nella presa predisposta per inserire la spina cablata in parallelo. Ovviamente la spina cablata in parallelo arriva unicamente dal carica batteria a questo punto.

@T4R però mi sono perso quando spieghi la sequenza delle azioni da compiere.

Riesci per favore a rispiegarla?

A questo punto rimangono solo 2 rischi:
1) collegare entrambe le spine sia serie che parallelo, ma questo sarebbe proprio da ebeti!!!!! Ma non si sa mai
Comunque è chiaro che se le prese e le spine sono diverse sai che o attacchi una o attacchi l' altra.
2) questo molto molto più possibile attacchi la spina di potenza in serie e poi attacchi la porta dei paralleli di bilanciamento....e fai i botti!!!!

Quindi in pratica si hanno 3 prese sul pacco batteria

Però servirebbero delle prese multipolari di potenza.

Una presa seriale una presa parallela e la porta parallela di bilanciamento.

Quindi se ho capito bene quello che dici è che
La spina seriale deve sempre stare per i fatti suoi,

Mentre la spina parallela deve essere nastrata con la spina parallela, così è chiaro che se inserisci una inserisci anche l'altra.

Un'altra possibilità è posizionare le due prese fisicamente distanti una dall'altra, magari una da un lato, la seriale di potenza, e dall'altro lato la parallela di potenza con la parallela di bilanciamento.

A questo punto rimane sempre l' unico rischio che una delle due porte andrebbe sconnessa, ovviamente o una o l' altra!!!!

Rimane a questo punto che ci vorrebbe una sicurezza che disabilita sempre e comunque la presa seriale di potenza prima di abilitare la presa di potenza parallela, anche se poi rimane ancora il problema di:

NON COLLEGARE LA PRESA DI BILANCIAMENTO PARALLELA SE NON È SCOLLEGATA LA PRESA DI POTENZA SERIALE.

Che è comunque l' errore il primo che ho commesso e rimane il problema fondamentale perché per un non esperto non c'è tanta capacita di capire cosa va inserito prima o cosa va inserito dopo o cosa bisogna ricordarsi di scollegare.

Il problema della "distrazione" e della "stanchezza" rimane sempre per chiunque.

Edited by dandb - 6/11/2013, 11:19

E se si usassero questi connettori multipolari?

Se ne usano 2 per fare 2 prese/spine che cablano i poli dei pacchi singoli in una configurazione serie o in una parallela.



www.pcbfacile.com/prodotti_ordinazi...name=Connettori


www.pcbfacile.com

Edited by dandb - 6/11/2013, 23:02

Non so come mai ma non riesco a inserirlo in modo corretto!!!!!

Comunque si tratta di connettori multipolari passo 6,35
sul sito di pc facile
Seguite
Prodotti_ordinazione
Poi
Connettori_morsettiere
Poi
Connettori multipolari P= 6,35
Infine
Connettore maschio volante

Provate voi.

http://www.pcbfacile.com/prodotti_ordinazi...name=Connettori - Morsettiere - Strip£Connettori multipolari P = 6_35çConnettori maschio volanti&titolo=Connettori - Morsettiere - Strip£Connettori multipolari P = 6.35çConnettori maschio volanti

Allora sono andato a cercarli e oggi li ho trovati.

O sono qualcosa di simile.

Sono dei Molex a 9 poli e mi hanno detto che supportano oltre 10 A

È vero che gli Anderson portano molta più corrente, e si possono assemblare insieme, ma quelli che ho trovato sono molto economici 0,40€ la plastica + 0,007€ ogni connettore ossia 18 connettori m/f
...insomma tutto il connettore finito mi costerà 1€.


Ora a me interessava per lo più per fare la connessione per la sola ricarica che tanto più di 15 A non gli mando anzi adesso carico sempre a 10A

Però ho notato che questi molex offrono diversi vantaggi:

1) sono compatti, anche se un grossi, ma non credo come volume più di tanto di 9 connettori Anderson affiancati.
2) hanno un solo verso per essere connessi, quindi non c'è nessun rischio che sbagli ad effettuare la connessione.
3) quello che ho preso ha 9 poli a me me ne bastano sono 8, ulteriore motivo che osservandolo non si può sbagliare la connessione.
4) i connettori hanno 2 clip che li bloccano uno all'altro quindi non c'è rischio che si possano disconnettere.
5) con una sola connessione, connetto tutti i poli dei 4 pacchi con una sola azione.
6) come detto economici ed abbastanza facili da reperire, molto di più degli Anderson......che sto ancora aspettando che arrivino dopo un mese.

http://www.molex.com/molex/products/family...ower_connectors

I Molex MLX portano da 13,5A a 20,0A

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Per usarli per il bilanciamento invece non vanno bene perché sono troppo ingombranti e poi sai che per il bilanciamento ne servono tanti di poli, meglio per quello usare una presa parallela per pc come hai fatto te, oppure pensavo ad usare un multipolare circolare a vite.

Edited by dandb - 7/11/2013, 23:06

No no certo questo spinotto lo vorrei usare solo ed esclusivamente per ricaricare, in questo modo credo che almeno in fase di ricarica il problema sarebbe da considerarsi risolto.

Ora è vero che rimane lo stesso problema collegando la batteria sulla bicicletta, e in questo caso che anche la questione della portata di corrente.

Ma meglio risolvere un problema per volta.

Allora da ogni polo di ogni pacco sdoppio l' uscita.

Uno va al connettore/presa per la ricarica.
Uno va al connettore/presa per la scarica.

Quindi i pacchi risultano sempre scollegati/isolati uno dall'altro all'interno del pacco batteria, e questo è il primo punto.

Il secondo punto è usare due prese/connettori diversi e posizionati su lati opposti del pacco batteria.

Terzo punto per ricaricare stacco il pacco batterie dalla bicicletta, e questo è pacifico, facendo ciò automaticamente o scollegato la serie che risulta cablata solo sul connettore della bicicletta.
Per ricaricare attacco il connettore multipolare e può essere attaccato in una sola delle due prese ( quella di ricarica ) e in un solo e unico modo.
Collegando la presa multipolare automaticamente si stabilisce la connessione parallela che è cablata sul connettore maschio che va al carica batteria.

Ulteriore punto.

Per evitare comunque ( che comunque sono impossibili con quei connettori) di inserirli con un altro verso si può utilizzare questo sistema:

Considerando un connettore multipolare ad esempio 3x3

si mettono i poli positivi al centro e i poli negati ai lati, questo in generale quindi secondo una disposizione con simmetria centrale.

Anche girandolo rimangono sempre e solo al centro quelli positivi e ai lati quelli negativi.

Avendo per esempio 8 poli su una matrice 3x3, in questo caso si potrebbe utilizzare una configurazione a CROCE

Prima riga ( nero rosso nero)
Seconda riga (rosso vuoto rosso)
Terza riga (nero rosso nero).

Per terminare il discorso degli anderson c'è da dire che.....
Mi sembra ma devo controllare che si possono assemblare insieme,
Ma non so se si potrebbe formare una matrice.

Nel caso affermativo si potrebbe usare appunto questo metodo
del cablaggio multipolare con configurazione simmetrica.

Comunque anche gli Anderson arrivano a 40A
E gli altri di portata superiore sono molto grossi.

Quindi in caso di portate superiori occorre comunque porsi il problema di adottare connettori adeguati magari già multipolari o assemblabili in una matrice.

Mi dispiace scusa Pino, con un disegno sarebbe stato molto più semplice e chiaro senza tante parole, solo che adesso non riesco a postare immagini e quindi occorre un po' di pazienza.

È un po' come fosse lo schema del tris, guarda:

XOX
OVO
XOX

Immagina di vedere la casella 3x3 del gioco del tris

Sugli angoli ho messo le X (negativi neri)
Sui lati intermedi gli O (positivi rossi)

Al centro V (vuoto)

Questo connettore multipolare con matrice 3x3 anche se non avessi una tacca di riferimento, lo puoi girare come vuoi ma i rossi e i neri non potrai mai collegarli tra loro sbagliando.
Prova!
Ecco perché vorrei usare connettori multipolari a matrice.

Cablati simmetricamente rispetto al centro non si potrà mai più sbagliare.

E questo è il primo degli errori possibili che si può commettere ossia scambiare i poli positivi con i negativi in fase di cablaggio parallelo.

Quindi per questo particolare problema , cioè la connessione parallela in questo modo lo considero definitivamente risolto.

Ora devo vedere di capire la questione seriale, ci devo pensare su, se posso usare un sistema analogo.