Cargar baterías de 72v con baterías de 84v como fuente

Muy buenas compañeros,

En primer lugar decir que soy nuevo aquí y agradezco formar parte de esta comunidad.

Veréis, nos dedicamos al desarrollo de EV y estoy barajando opciones para el abastecimiento de energía al vehículo.

Yo dispongo de una batería de 72V relativamente grande (unos 7kwh y 2C), y para complementar la autonomía, y dado del espacio que dispongo puedo permitirmelo incorporándo en el sistema otras baterías más pequeñas.

En primer lugar había pensado en usar baterías de 72V más pequeñas y usarlas en paralelo, pero su gestión y las diferencias de voltajes en la descargar podrían complicar mucho la parte técnica y el algoritmo de gestión (Ya que hasta ahora en BMS sólo conozco fabricantes que trabajando con módulos que gestionan conjuntos de celdas, no de battery packs).

Entonces se me ocurrió que para evitar una gestión muy complicada y continuar con la idea de complementar la autonomía total, utilizar pequeñas baterías de 84V que alimenten a la batería principal de 72V a modo de pequeñas fuentes de alimentación. Para lo cual me gustaría que me dieseis vuestra opinión en torno a algunas cuestiones que expongo:

- ¿Cuanta energía estoy perdiendo por el hecho de no usar simplemente baterías de 72V en paralelo?

-¿Cuanta energía puedo perder por el hecho de estar extrayendo energía eléctrica de manera indirecta (red -batería - batería - motor). ¿Sabe alguien cómo puedo realizar esos cálculos, aunque sean aproximados, para comparar?

- Existe algún riesgo adicional por montar este sistema? Es decir, por ejemplo, Que mi motor pueda requerir 10KW en un instante, mientras que a la misma vez la misma batería de 72V está siendo alimentada a la potencia de carga que demande de la de 84V sin que ésto le afecte indirectamente?

- ¿Alguna idea para mantener la salida de 84V constante? Uso de un boost converter por ejemplo?. Debido a que las baterías van reduciendo su voltaje a lo largo de su SOC, convendría usar una batería de mayor voltaje? ¿Podría eso afectar a la de 72V?

Cualquiera de las cuestiones que expongo agradecería que me aportéis ideas.

Muchísimas gracias
 
Muy buenas compañeros,

En primer lugar decir que soy nuevo aquí y agradezco formar parte de esta comunidad.
Bienvenido al foro
Veréis, nos dedicamos al desarrollo de EV y estoy barajando opciones para el abastecimiento de energía al vehículo.
Tema interesante, algo he hecho al respecto, en parte "de juguete" y en parte "de verdad"
Yo dispongo de una batería de 72V relativamente grande (unos 7kwh y 2C), y para complementar la autonomía, y dado del espacio que dispongo puedo permitirmelo incorporándo en el sistema otras baterías más pequeñas.
Bien, tienes que considerar el peso que vas a mover también.
En primer lugar había pensado en usar baterías de 72V más pequeñas y usarlas en paralelo, pero su gestión y las diferencias de voltajes en la descargar podrían complicar mucho la parte técnica y el algoritmo de gestión (Ya que hasta ahora en BMS sólo conozco fabricantes que trabajando con módulos que gestionan conjuntos de celdas, no de battery packs).
Ese es el problema, al final nos metimos a desarrollar un BMS a nuestro gusto y ahí nos quedamos.
Por un lado es un lío interesante hacer un BMS pero por otro nada de lo que hay se ajusta, y en muchas ocasiones revenden equipos que están diseñados para otros usos adaptados de mala manera.
Entonces se me ocurrió que para evitar una gestión muy complicada y continuar con la idea de complementar la autonomía total, utilizar pequeñas baterías de 84V que alimenten a la batería principal de 72V a modo de pequeñas fuentes de alimentación. Para lo cual me gustaría que me dieseis vuestra opinión en torno a algunas cuestiones que expongo:
No es mala idea, veo demasiado salto de tensión, pero bueno.
- ¿Cuanta energía estoy perdiendo por el hecho de no usar simplemente baterías de 72V en paralelo?
Eso no se puede poner en paralelo, como sabes asociar baterías en cualquier tipo de conexión es muy delicado.
Perderás la energía que pierda tu conversor DC-DC. porque supongo que no pensarás usar una resistencia estufa.
-¿Cuanta energía puedo perder por el hecho de estar extrayendo energía eléctrica de manera indirecta (red -batería - batería - motor). ¿Sabe alguien cómo puedo realizar esos cálculos, aunque sean aproximados, para comparar?

Hay que mirar las hojas de características de cada cosa que uses y sumar todas las pérdidas.
Como la gente miente mas que habla, al final llegamos a la conclusión de que hacía falta crear contadores de energía "razonablemente calibrados" para tomar medidas en todo lo que montásemos, porque nos interesa la eficiencia real en condiciones de uso y no la declarada en un catálogo.
- Existe algún riesgo adicional por montar este sistema? Es decir, por ejemplo, Que mi motor pueda requerir 10KW en un instante, mientras que a la misma vez la misma batería de 72V está siendo alimentada a la potencia de carga que demande de la de 84V sin que ésto le afecte indirectamente?
No, si tu motor pide 10kW y mientra el sistema de "recarga on-board" le aporta 1kW, pues entonces de la batería saldrán 9kW y del sistema de recarga 1kW.
Lo que puede pasar, y eso tiene que estar previsto, es que en esas condiciones la batería tenga una tensión de salida muy inferior a la nominal por el pico de corriente demandado, si el conversor DC-DC se "empeña" en mantener la tensión nominal de la batería receptora, "morirá". Lo normal es usar un DC-DC con limitación de corriente
- ¿Alguna idea para mantener la salida de 84V constante? Uso de un boost converter por ejemplo?. Debido a que las baterías van reduciendo su voltaje a lo largo de su SOC, convendría usar una batería de mayor voltaje? ¿Podría eso afectar a la de 72V?
Si mantienes la tensión constante de 84V... entonces no descargas las baterías o que?
No entiendo eso
El conversor DC-DC tiene que tener un rango de tensiones de entrada y salida adecuados a las variaciones normales.
Cualquiera de las cuestiones que expongo agradecería que me aportéis ideas.
No has dicho de que tipo son las baterías, eso influye bastante, aunque las ideas generales son las mismas.
Muchísimas gracias
Muchísimas de nadas
 
Muchas gracias por tu pronta respuesta, Scooter.

Bien, adentrándonos un poco mas en materia. El tema de que sean a 84V no es por capricho evidentemente, es porque las baterías de 72V han de cargarse a una tensión de 84V nominal (evidentemente las tensiones de salida variarán en función de la demanda, y eso lo impondría el convertidor DC/DC).

De cualquier manera, necesito diseñar baterías que le den un suministro adicional a mi batería general de 72V y de la manera más eficiente posible, así que la pregunta es,

Cual es el mejor voltaje que he de escoger para estas baterías/fuente de alimentación, y si requerirían un convertidor DC/DC adicional de 'intermediario' para regular las tensiones de entrada a la batería de 72V.

Pensemos partiendo de la misma filosofía con la que cargamos las baterías de nuestros móviles con cargadores portátiles. ¿Cuál es la clave para esta solución, dada esta analogía?

Saludos!
 
Muchas cosas.

Sigues sin decir que tipo de baterías son. Y sin saberlo solo se pueden ver generalidades.

El 99,99% por no decir el 100%, de las baterías se cargan controlando la corriente y no la tensión. Aunque se debe de limitar esta última.

Los cargadores de los móviles no son "el cargador". El cargador o regulador de carga está dentro del teléfono o dentro de la batería. Lo que llamamos cargador es un alimentador.


 
Efectivamente Scooter, gracias por hacer esa apreciación, de hecho el elemento que necesito, entre otros, es ese "cargador".

Pero antes he de saber cuál es el mejor alimentador, si mis baterías de 84V u otras. Cuál es la mejor combinación alimentador/cargador, para perder la menor capacidad adicional que le otorguemos a la batería principal.

Adjunto las características de la pila / battery pack

- Sanyo 18650 3,7V
- Battery pack de 72V y 120 A·H

De cualquier modo, lo que necesito es un poco de orientación, según cual sea la opción correcta, cuál es cargador y alimentador adecuado?

Gracias de nuevo!
 

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  • sanyo-ur18650f-26a.pdf
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Las baterías y su gestión son la madre del cordero de los VE, lo demás es coser y cantar. (no tanto, pero casi)

Lee el datasheet del fabricante a ver que dice de su carga, es común que te recomienden un cargador o que ellos mismos vendan uno.
En principio se cargan a corriente constante hasta 4,2 o 4,21V o así.

Ese fue el problema cuando me metí en ese tema; hay unos "listos" que venden a precio de platino con diamantes unas baterías de una marca con un bms de otra y un cargador de otra todo cortado con serrucho y remendado con cinta americana, con manuales de un tercero mal traducido y que no corresponde y cuando salen pegas se hacen los locos, te dicen que si no les compras mil no descuelgan el teléfono.
Por eso decidimos tirar a la basura todo y empezar de cero.... pero como el promotor del proyecto no soltaba un duro, llegados a este punto, me cansé de hacer el primo trabajando gratis y dejé de cogerle el teléfono y hasta hoy...

Tengo unas ideas que no se si con correctas de como enfocar el problema, pero a día de hoy no tengo ganas de hacerlas públicas, algún día puede que lo publique. Tengo un semiprototipo sin montar pagado de mi bolsillo esperando su momento.

Te toca buscar cargadores comerciales a ver que encuentras y si no módulos que tengan control de corriente y tensión a ver si alguno te da velocidades de carga aceptables para tu batería.

Yo encontré poca cosa, algunos módulos DC DC con esos controles y corrientes aceptables a precios aceptables.

Fuentes de hasta 30V hay a patadas, pero por encima de 50V hay muy pocas...
 
Última edición:
Vaya, siento a donde te llevó el proyecto. Nosotros de momento estamos en una situación algo más favorable, pero como puedes imaginar con recursos limitados.
He estado cavilando mas a fondo sobre nuestra casuística y he llegado a la conclusión de que lo mejor es dividir mis necesidades en dos elementos:
- Electrónica de potencia - Cargador de 84V para baterías de 72V con entrada AC 200V y entrada 84 DC. Probablemente no existe algo así en el mercado pero no debería ser complicado montar uno a una potencia de unos 1,5 KW, introduciendole la estrada de 84V justo antes la atenuación de la señal con los condensadores y salida a la alimentación de la batería.
- Electrónica digital / potencia - Por otro lado, utilizar los algoritmos creados para el balanceo de celdas y modificarlos para balancear entre battery packs y un soporte de electrónica de potencia que pueda conmutar entre las diferentes fuentes conforme se van acabando.

Se te ocurre alguna idea que aportar o proveedores que pueda trabajar lo que voy buscando? O todo es susceptible de desarrollarse?
 
El problema del balanceo para mi no es el algoritmo, es la potencia.
Llegué a la conclusión, no se si errónea, del "divide y vencerás" e hice un cargador por cada "piso" de la batería. Así se calibraría cada vez que se cargue.
Eso no lo hace nadie porque es más caro, pero para mi tiene bastantes ventajas técnicas.

Es bastante complejo encontrar material comercial de este tipo.

 
Perfecto. Si si, soy consciente de que vamos a tener que inventar bastante. Conoces alguna empresa que desarrolle electronica de potencia a precios moderados??
 
No, las que conozco venden porquerías como aviones a precios desmesurados.

Perdón por ser tan radical, es lo que pienso.


También hay que entender que el desarrollo de un producto de ese calibre lleva mucho tiempo, gasto de material y conocimientos con un resultado incierto... y después habrá que homologar, certificar etc.
Para aprender, experimentar y enredar con algunos cientos de euros vale. Para hacer algo comercial/profesional, la fiesta saldrá por varios miles o decenas de miles de euros.
 
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