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Visualizza la versione completa : pile e batterie ibride: funzionamento?



lucusta
17-11-2012, 18:40
bene ragazzi, non ho assolutamente padronanza nell'elettronica, e volevo che mi spiegasse come funzionano "nell'intimo" tali configurazioni:
(cella chimica)/(condensatore)
(batteria di celle chimiche in serie: es batteria Pb-acido 6x2v=12v)/(condensatore) o (gruppo di condensatori in serie)
serie di batterie di (cella chimica)/(condensatore)

perche' ho visto delle celle ibride litio/ultracapacitore, ma non capisco come possano fare una batteria.

grazie delle spiegazioni

Spuzzete
17-11-2012, 19:03
Ciao lucusta,

benvenuto in questa sezione!

La domanda non è chiara.

I condensatori (o meglio "batteria di condensatori" visto che tipicamente sono dati a 2,7v ed andranno collegati in serie..) dovranno essere collegati in parallelo alla batteria, e la loro tensione nominale dovrà essere maggiore della tensione massima della batteria.

Per il funzionamento, i condensatori andranno a fornire/assorbire quei picchi di corrente richiesti dal carico (in entrambe le direzioni), evitando questo "stress" alla batteria.

Interessante questa discussione a riguardo: http://www.energeticambiente.it/pile-e-batterie/14747869-ultra-super-condensatori.html

lucusta
17-11-2012, 19:30
ciao spuzzette;
la domanda si riferiva piu' che altro a delle celle litio con ultracapacitori (quelle che si puo' vedere sul sito della elionix CELLE IBRIDE (http://www.elionix.eu/CELLE%20Hybride.htm) ).
sono singole celle, probabilmente chimica LiFePO4 o derivata, a cui e' aggiunto un supercondensatore in parallelo.
come si farebbe una batteria con quelle celle?
il dubbio che ho e' che per avere un voltaggio superiore, ad esempio 64V, ne dovrei mettere 20 in serie, ma risulterebbero 20 condensarori in serie con ogni condensatore singolo in parallelo con una propria alimentazione.

e' possibile una tale circuitazione?

Spuzzete
17-11-2012, 19:39
(quelle che si puo' vedere sul sito della elionix CELLE IBRIDE (http://www.elionix.eu/CELLE Hybride.htm) ).
sono singole celle, probabilmente chimica LiFePO4 o derivata, a cui e' aggiunto un supercondensatore in parallelo.
come si farebbe una batteria con quelle celle?

A meno che i condensatori non siano fatti su specifiche apposta i condesatori saranno due, ma tant'è il discorso non cambia.

Quando vai a collegare queste celle "ibride" in serie non accade nulla di strano. Queste andranno usate come comuni celle al litio, hanno solo proprietà "migliori" in carica e scarica. Andrà ovviamente abbinato un BMS, come per tutte le chimiche al litio.

Sto costruendo una batteria ibrida che usa lo stesso principio..ma non usa condensatori...e quindi avrò (si spera, non ho fatto ancora calcoli) un migliore rapporto Wh/Kg rispetto a quelle di elionix.

lucusta
17-11-2012, 19:55
ok, e se alimento la serie di condensatori con lo stesso elemento?
cambia qualcosa?

perche' stavo cercando il modo piu' semplice possibile di fare un elevatore di tensione a potenza, e questo mi e' sembrato il piu' ovvio.

cioe', mi stai confermando che se metto in serie 36 ultracapacitori (2,7V massimo con 3000F con un drenaggio di 100A), e li carico ogniuno con un collegamento alla stessa cella LSP (1,7v/2000Ah), avrei una batteria ibrida di condensatori che mi possono erogare 61,4V a 100A, senza che mi salti la cella o che mi saltino i condensatori?

perche' se e' cosi' e' fantastico... se e' cosi' perche' ci stiamo ancora sbattendo per fare batterie? prendiamo una cella ed un elevatore di voltaggio fatto ad ultracapacitori!

c'e' qualcosa che non mi torna pero'...

lucusta
17-11-2012, 20:17
Sto costruendo una batteria ibrida che usa lo stesso principio..ma non usa condensatori...e quindi avrò (si spera, non ho fatto ancora calcoli) un migliore rapporto Wh/Kg rispetto a quelle di elionix.
mhm... questo e' interessante... poi se ti va' e non ti da' fastidio ne parliamo, sono curioso.

lucusta
17-11-2012, 20:32
..si, ho capito che la differenza di potenziale e' sempre e solo una, ma interposta ai condensatori non avrebbe somma?
nella pratica, mettendo diodi interposti tra i collegamenti dei singoli condensatori con la batteria, mi troverei con due elementi separati:
una differenza di potenziale della cella, e tante differenze di potenziale dei singoli condensatori, che pero' sono sviluppate in serie.

no, no... c'e' qualcosa che mi confonde.

lucusta
17-11-2012, 20:54
...quindi, usando degli spliter lo potrei fare...
se prendo 36 condensatori, e li carico singolarmente dalla stessa cella a 1.7V, avro' 36 condensatori carichi (fino qui non ci piove);
se stacco questi condensatori dalla cella e li arrangio in serie avro' un array di condensatori a 36x1,7V, ossia 61.2V (ed anche questa relazione mi sembra buona);
se collego questi 36 condensatori in serie tra' di loro con un collegamento in parallelo con una array di altri 36 condensatori collegati in serie, trasferirebbero la meta' della loro energia a questi (piu' o meno ancora ci sono);
se splitto i collegamenti batteria/singolo condensatore, condensatori in serie, condensatori in parallelo, staccando e riattaccando i contatti a frequenza elevata, alla fine, sul secondo array di condensatori, mi troverei un elevazione di tensione e una buona corrente (se sono ultracapacitori)..
in quanto si carica un ultracapacitore?
che aggeggio mi potrebbe splittare i contatti (che non sia un rele' e che regga almeno 1,7V e 200A)?
come lo potrei comandare?

ora ditemi che non si puo' fare e perche', senno' sta' notte non dormo!

Spuzzete
17-11-2012, 21:24
perche' stavo cercando il modo piu' semplice possibile di fare un elevatore di tensione a potenza, e questo mi e' sembrato il piu' ovvio.



Dovresti specificare le caratteristiche di questo elevatore di tensione e potenza, che nella mia mente, da quel che scrivi non è altro che un DC/DC di potenza, ed esistono in commercio :)

Comunque..36ultracapacitori avranno il loro peso no?

Collegarli tutti e 36 scarichi direttamente alla batteria senza una resistenza o un circuito che limiti in qualche modo il passaggio di corrente mi sembra una follia, si rischia come minimo di danneggiare la batteria.

Oltretutto andrebbe considerato il fattore sicurezza, soprattutto nel "fai da te"...ti cade il cacciavite sui poli dei condensatori e "bum"...altro che botti di capodanno!

lucusta
17-11-2012, 21:51
a si, su quello hai ragione, non sono giocattoli!
per la batteria non ci sono particolari problemi: 2000Ah con possibilita' di scarica a 5C non credo che caricare 36 condensatori a 100A siano un problema (anche perche' senno' c'e' una bella 3000Ah).

si, e' un elevatore DC/DC di potenza, ma visto che si dovrebbe pappare sul primario 1,7V e 3600A, mi sembrava un po' esagerato... e poi che rendimento avrebbe? perche' se me lo trovi da 1,7V>60-72V con una uscita da almeno 100-120A, anche se ha un rendimento del 60% e' sempre un buon affare!

invece con questo aggeggio (che non e' ne leggero ne economico, in quanto si sta' parlando di 25-36Kg di ultracapacitori!), il rendimento dovrebbe essere mediamente alto, prossimo a 100 (trascurando le perdite per autoscarica dei condensatori quando non attivi... ma in rilascio si possono compensare con il rigenerativo che li tiene carichi, senza mandare nulla alla cella).

il tutto solo per usare quelle maledette LSP della winston, che sono troppo grandi per l'uso su un veicolo leggero, ma sono troppo golose con i loro 200Wh/Kg. le LYP hanno meta' della loro capacita' specifica gravimentrica (si e no arrivano a 95Wh/Kg), e sono anche parecchio voluminose (il loro principale problema).
mi dirai:
perdi in rendimento
perdi in flessibilita' (spacchi la cella hai fritto tutto, invece su un pacco e' possibile salvare qualche cella)
ti complichi la vita!
ti risponderei:
avessi un rendimento del 60% sarei comunque sopra alle LYP, peserebbero comunque meno (surclasserebbero le Pb) e ci guadagnerei comunque
non uso piu' un bms e l'alimentatore e' relativamente semplice (anche se si spara un sacco di A).
pesano la meta', e raggiunto un buon equilibrio con il giusto peso degli ultracondensatori ho comunque da guadagnarci anche in resistenza
la vita semplice e' per chi non ha voglia di pensare!

che giochi elettronici si dovrebbero architettare per un sistema del genere?

contando che una sola cella LSP da 3000Ah mi darebbe 3 volte la capacita' di 5 batterie Pb-gel nello stesso spazio di 4, la cosa diventerebbe molto interessante anche per i vari scooters.

Spuzzete
17-11-2012, 22:01
Lascio rispondere a chi ha piu esperienza e competenza di me nel campo.



la vita semplice e' per chi non ha voglia di pensare!

che giochi elettronici si dovrebbero architettare per un sistema del genere?

Le due frasi qui sopra rappresentano un po' una contraddizione IMHO..magari mi sbaglio.. :)

:bye1:

lucusta
17-11-2012, 22:15
Le due frasi qui sopra rappresentano un po' una contraddizione IMHO..magari mi sbaglio.. :)

:bye1:

ehehhe, ho capito, ma l'ho scritto nel primo messaggio, di elettronica sono all'asciutto!

so' che e' come un PWM, ma al contrario, ma sinceramente se mi chiedi che componenti si possono usare, con quella potenza poi... non ho idea nemmeno se esistano! (sarebbe piu' o meno come un alimentatore switching....fregandosene del rendimento).

ho cercato alimentatori di potenza DC/DC, ma gli unici che sono appetibili (almeno 4KW) partono da 48V DC... io sono a 1,7V!

sto' chiedendo un alimentatore DC/DC con un fattore di elevazione di 36:1 ed una potenza di uscita sui 4-5KW... esistera'?

con i condensatori, in finale, mi veniva piu' facile, perche' sono al limite delle mie conoscenze di elettronica, ma non al di fuori.

lucusta
18-11-2012, 12:36
Alimentatore switching: Schema e Funzionamento (http://www.mpptsolar.com/it/alimentatore-switching.html)

in pratica mi girava in testa un alimentatore switching step-up senza saperlo...
qui spiegano come farlo con l'integrato MC34063A (http://www.mpptsolar.com/it/images/switching/mc34063a.pdf) , ma arriva massimo a 40V e 1,5A...

trovo solo roba piccola:
Alimentatore switching regolabile - prima parte | ELETTRONICA OPEN SOURCE (http://it.emcelettronica.com/alimentatore-switching-regolabile-prima-parte)

mhmm.. qualcosa di carino sull'agilent: N8757A
http://www.home.agilent.com/agilent/redirector.jspx?action=obs&nid=898968.3.00&lc=ita&cc=IT&ckey=1724068&pubno=5990-3881EN&ltype=LitStation&ctype=AGILENT_EDITORIAL&ml=eng
se non fosse:
alimentato da trifase
tanto ingombrante
dell'agilent (che di solito in lab ci spenna senza tanti complimenti)

in 5KW in quella configurazione pesa circa 16Kg, ed alimentato in AC si fa' un bel 83-88% di rendimento.

non credo cdi riuscire a trovare uno switching cosi' potente gia' bello e fatto con un VIN da 1,7V, visto che e' praticamente un voltaggio fuori da ogni standard...

Spuzzete
18-11-2012, 16:43
Ciao lucusta,

non ho avuto tempo di guardare i link.

A 1,7v difficilmente troverai qualcosa, magari a 12v.

Idea banale: perchè invece di usare i supercap non usi delle batterie? in configurazione tipo:

Batteria LSP grossa capacità (elementi in serie a 12v o piu)---> dc/dc--->batteria litio/lifepo4/vattelapesca piccola capacità

Avrai bisogno di bms e company su entrambi i pacchi bat ma i materiali sono già in commercio, ed il tutto avrà un peso "decente" e perdite di efficienza contenute.

lucusta
18-11-2012, 19:24
batteria ibrida? mhm...
comunque stavo pensando agli switch... alla fine devono switchare solo da 1,7V con 110A a 60V 110A... devo mettermi a cercare bene nei datasheet.