Consigli Protezione cortocircuiti per batterie

[grazianomi]

Ciao a tutti,
devo utilizzare delle batterie A123 8S e vorrei applicare un sistema di protezione/sicurezza onde evitare cortocircuiti scintille o altri pericoli sia nel trasporto che in caso di errore di connessione.

Dal momento che il consumo dichiarato del motore brushless sarebbe di circa 190 ampere ma che a regime saranno molti meno e considerando anche il fatto che trattandosi di un automodello l'assorbimento massimo non dovrebbe superare i 10-20 secondi di utilizzo al massimo assorbimento ho pensato alle seguenti ipotesi:

-Fusibile di tipo ritardato
-Protezione termica

Qualcuno ha già utilizzato soluzioni del genere o cumunque ne conosce il funzionamento?

Vi sembrano soluzioni efficaci oppure è meglio adottare altre soluzioni?

Grazie
Ciao
Graziano

[il_Zott]

Per potenze così elevate e se proprio vuoi mettere un fusibile, prova a vedere quelli per CAR audio, li puoi trovare componenti che reggono carichi simili ai tuoi e sicuramente non ti fanno perdere corrente sui vari collegamenti.

Ciao


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[grazianomi]

Ciao Il_Zott,
grazie della segnalazione.

Avevo già guardato online ma non sono riuscito a sapere il tempo di intervento del fusibile;provo a chiedere anche in qualche negozio di hifi-car.


Grazie
Ciao
Graziano

[djflix]

Originalmente inviato da grazianomi

.. devo utilizzare delle batterie A123 8S e vorrei applicare un sistema di protezione/sicurezza onde evitare cortocircuiti scintille o altri pericoli sia nel trasporto che in caso di errore di connessione.

Dal momento che il consumo dichiarato del motore brushless sarebbe di circa 190 ampere ma che a regime saranno molti meno e considerando anche il fatto che trattandosi di un automodello l'assorbimento massimo non dovrebbe superare i 10-20 secondi di utilizzo al massimo assorbimento ho pensato alle seguenti ipotesi:

-Fusibile di tipo ritardato
-Protezione termica

Qualcuno ha già utilizzato soluzioni del genere o cumunque ne conosce il funzionamento?

Vi sembrano soluzioni efficaci oppure è meglio adottare altre soluzioni? ..

Per evitare cortocircuiti durante il trasporto delle batterie basta adottare un cappuccio di plastica isolante per i contatti e preservarla dall' umidità tenendola in un posto asciutto; se vuoi proteggerti anche contro eventuali esplosioni povocate dai cortocircuiti allora puoi inserirla negli appositi sacchetti ignifughi anti-lacerazione e a tenuta stagna per batterie Lipo.

Per correnti così elevate puoi usare i fusibili ad azione ritardata, cui faceva riferimento Zott, impiegati per la protezione degli amplificatori di elevata potenza nelle automobili; nei discount trovi anche il kit completo di portafusibile + scatoletta con chiusura ad incastro.

La protezione termica non ha senso (..), a meno che tu non intenda l' utilizzo di un poliswitch ovvero di un fusibile termico ad azione autoripristinante, il che sarebbe anche un ottima soluzione.

Poi dipende tutto da quello che vuoi ottenere (semmai volessi parlarcene).
Ad esempio, per proteggere il carico (e quindi anche la batteria, ma non quanto per se stessa) potresti utilizzare uno shunt (ne trovi in commercio di tutti i tipi) come sensore di corrente (current-sense) facente capo ad un apposito circuito per l' azionamento di un relè dai contatti di potenza per impieghi industriali ma anche come servo-relè per le centraline delle automobili.

Ovviamente esistono anche altri metodi molto più semplici, ma non per questo meno efficaci, ad esempio certi cad per pcb-design possiedono una funzione di calcolo per il dimensionamento delle piste in rame (in base ai micron di spessore dello stampato) in modo tale che se viene superata una certa corrente va in fumo .. per correnti più modeste invece si possono utilizzare dei resistori di una certa potenza venduti come "zero Ohm" i quali vanno in fumo senza incendiarsi superata una certa corrente.

[grazianomi]

Ciao diflix,
grazie per il tempo dedicato alla risposta.

Dunque per quanto mi chiedevi relativamente a quello che voglio ottenere non saprei esattamente quali informazioni aggiungere, l'obiettivo è proprio quello di evitare danni causati dalle batterie nel momento in cui non sono sorvegliate.

Probabilmente una volta riposte non creano problemi ma come si dice le precauzioni non sono mai troppe quindi voglio pensare di lasciare 4-5 pacchi batterie nel bagagliaio della macchina senza correre rischi evitabili a priori; stesso discorso in casa.

Per ridurre il più possibile gli inconvenienti sto appunto optando per le A123 anche se le lipo mi pare che abbiano ormai un rapporto prezzo prestazione difficilmente superabile (ma rimane appunto il fattore rischio ricarica/utilizzo/trasporto).

Non so se ti ho risposto.

Per il portafusibile audio-car guardo, mi sembra la soluzione più pratica.

Per quanto riguarda il tempo di intervento dei fusibili ritardati sai come vengono calcolati?
Mi pare che il tempo di intervento sia in funzione dell'intensità di corrente.

Inoltre chiedo: il fusibile ritardato, nella fase di Non intervento, oppone comunque una piccola resistenza al passaggio di corrente oppure è trascurabile?

Allego il link di un fusibile ritardato, se riesci a darmi i valori tempo/ampere mi fai una cortesia

:: OMEGA FUSIBILI :: Fusibili Cilindrici

Grazie
Ciao
Graziano

[djflix]

Ciao e scusa per il ritardo della risposta, purtroppo sono più di due anni che ho problemi famigliari ma certi giorni si fanno sentire molto più di altri e non mi consentono di seguire i forum con costanza. Ritornando al nostro discorso, io veramente ti avevo cconsigliato di adottare un polyswitch. Non a caso sono impiegati, quelli sotto forma di lamine, all' interno (proprio grazie al fatto che sono autoripristinabili) dei pacchi batteria ad alta densità di energia come protezione da sovracorrente e sovratemperatura.

Devi pensare, al polyswitch, come se si trattasse di un vero e proprio interruttore (switch, appunto) automatico dato che il passaggio tra lo stato di conduzione e interdizione è drasticamente netto, difatti si tratta di un componente cosidetto NON LINEARE. Esso possiede la capacità di autoripristinare la sua condizione iniziale al cessare del cortocircuito, o meglio al calare della temperatura raggiunta; se vuoi ripristinarlo più velocemente, a seguito di un corto, basta agitarlo o dargli dei piccoli colpetti con le dita (intendo l' elemento che lo contiene, per es. il pacco batterie).

Originalmente inviato da grazianomi

Per il portafusibile audio-car guardo, mi sembra la soluzione più pratica.
Per quanto riguarda il tempo di intervento dei fusibili ritardati sai come vengono calcolati? Mi pare che il tempo di intervento sia in funzione dell'intensità di corrente.
Inoltre chiedo: il fusibile ritardato, nella fase di Non intervento, oppone comunque una piccola resistenza al passaggio di corrente oppure è trascurabile?

Si concordo, per altri aspetti potrebbe essere una soluzione molto più pratica.
L' intensità di corrente che percorre il filo di stagno all' interno dei fusibili passivi agisce più che altro innescando la condizione per cui si ha l' intervento (fusione) in funzione della temperatura. Sappi però che non è possibile determinarla con precisione, a seguito di molteplici fattori e concause. Solo i fusibili attivi, come quelli ad effetto Hall, sono molto precisi. Purtroppo tutti i fusibili, soprattutto quelli passivi ad azione termica, oppongono una certa resistenza al passaggio della corrente, fortunatamente però quando la corrente in gioco (l' elemento scatenante) è molto elevata allora la loro resistenza può essere estremamente bassa, quindi non ti devi assolutamente preoccupare per questo!
Adesso mi scarico il datasheet che mi hai linkato e per domani ti sò dire quale più fa per te.

Originalmente inviato da grazianomi

Probabilmente una volta riposte non creano problemi ma come si dice le precauzioni non sono mai troppe quindi voglio pensare di lasciare 4-5 pacchi batterie nel bagagliaio della macchina senza correre rischi evitabili a priori; stesso discorso in casa.

Per l' auto credo che la soluzione migliore siano le apposite buste di cui ti ho accennato prima. Per la casa servirebbe un ambiente isolato con porta tagliafuoco, tipo uno sgabuzzino o una cassaforte, ma questo dipende solo dalle tue finanze! A meno che tu non possa tenerle all' esterno, ad es. in un garage, evitando gli sbalzi termici, .. quindi attenzione a non dimenticarle nell' auto. L' importante comunque è riporle all' asciutto e con i contatti coperti in un luogo inaccessibili ai bambini e agli animali, specialmente se hanno gli artigli o il vizio di mordere i fili (come fa il mio micetto) anche se sono in gomma.

[grazianomi]

Ciao Djflix,

Mi spiace che hai poco tempo per lo svago, rispondi quando hai tempo e molte grazie per la completezza e la chiarezza delle risposte e di tutte queste informazioni.

-Per il poliswitch: è molto interessante e penso che sia il metodo più professionale;
una salvaguardia ad interruzione temporanea del passaggio di corrente;inoltre è proprio adatto all'utilizzo su batterie ;cerco di capire i costi, gli assorbimenti e la praticità.

-Per il fusibile ritardato: fai con calma, leggilo quando hai tempo, un fusibile si può sempre aggiungere.

-Per le precauzioni lipo: potrei conservare le batterie in un mobile sul balcone ma il timore rimane quando le lascio in auto d'estate.
Ho visto che vendono dei bunker, ne ha uno anche la Robbe robbe Modellsport ma non so come si possa comportare con dentro 4-5 batterie da 30 volt 6/8000 ampere, mi sembra tanta energia in caso di malfunzionamento.

In più l'utilizzo sull'automodello prevede un certo sballottamento;non so, le A123 mi sembrano una scocciatura ma poi penso che puoi stare abbastanza tranquillo.

Magari inizio con le A123 e poi se non hanno una durata sufficiente passo alle lipo.

Grazie per l'aiuto e rispondi quando puoi.
Ciao
Graziano

[djflix]

Non preoccuparti, con tutti io rispondo sempre e solo se ho voglia, tempo, no problemi, antipatie ecc solo che nel tuo caso ho preferito avvisarti perchè sei fin troppo gentile e riconoscente e questo mi mette un pò a disagio.

Originalmente inviato da grazianomi

-Per il poliswitch: è molto interessante e penso che sia il metodo più professionale;
una salvaguardia ad interruzione temporanea del passaggio di corrente;inoltre è proprio adatto all'utilizzo su batterie ;cerco di capire i costi, gli assorbimenti e la praticità.

Costano una bazzecola. I rivenditori on-line più convenienti sono DigiKey, Mouser, TME .. che ti offrono pure la spedizione gratuita oltre una certa cifra. Altrimenti RS-Component, Farnell, Distrelect ecc che però hanno ancora costi del tutto sproporzionati (e per molti hobbysti proibitivi) al valore degli oggetti venduti dovuti alla pubblicità e alle loro politiche di mercato. Una volta RS ti regalava un Ipad2 se spendevi oltre 2000 Euro (tasse escluse), peccato invece che a molti interessi solo Android .. e soprattutto spendere una cifra onesta. Quindi quest' ultimi tienli solo di riferimento (per i datasheet ecc) ma compra altrove! Se devi acquistare solo un polyswitch prendilo direttamente dalla Cina, ad es. su eBay con PayPal, lo paghi solo per quello che vale, inoltre te lo spediscono gratis se sei disposto ad aspettare tra i 20 e i 45 giorni.

Tanto per farti un' idea, in questa pagina puoi vedere un polyswitch da circuito stampato montato sulla scheda madre del robot che possiedo anch' io. Questo dispositivo si trova in serie al pacco batterie e, nonostante appaia così sottile, è in grado di sopportare una corrente che nella peggiore delle ipotesi equivale alla corrente di stallo di circa 1,2A moltiplicata per (fino a) ventiquattro servocomandi = 30A totali circa, oltre alla corrente di cortocircuito della batteria stessa.

Per una corrente nominale di 190A puoi anche usare due polyswitch da 100A in parallelo meglio se accoppiati termicamente (puoi usare una piccola graffetta metallica; deve essere piccola per non dissipare il calore prodotto dagli elementi); se, come al caso tuo, la corrente nominale viene raggiunta solo per un breve periodo allora puoi impiegarne uno da soli 100A ad azione ritardata.

Originalmente inviato da grazianomi

-Per le precauzioni lipo: potrei conservare le batterie in un mobile sul balcone ma il timore rimane quando le lascio in auto d'estate.
Ho visto che vendono dei bunker, ne ha uno anche la Robbe robbe Modellsport ma non so come si possa comportare con dentro 4-5 batterie da 30 volt 6/8000 ampere, mi sembra tanta energia in caso di malfunzionamento.

In effetti tante batterie in un unico contenitore potrebbero innescare una reazione a catena quando anche soltanto una sola si guasta. A mio parere però ti stai preoccupando troppo, metticele dentro e sta tranquillo che comunque le probabilità che succeda qualcosa di spiacevole sono poche per via di tutti i controlli che subiscono in fabbrica. Male che vada ci rimetti la macchina, che ha un valore puramente materiale.

Originalmente inviato da grazianomi

In più l'utilizzo sull'automodello prevede un certo sballottamento;non so, le A123 mi sembrano una scocciatura ma poi penso che puoi stare abbastanza tranquillo.

Magari inizio con le A123 e poi se non hanno una durata sufficiente passo alle lipo.

Generalmente la durata non è mai sufficiente. Per quanto riguarda gli sballottamenti i manuali raccomandano di ispezionarle regolarmente, in particolar modo dopo la caduta di un velivolo (sempre che non prenda fuoco come ho visto in un video sul tubo). A me fortunatamente è andata sempre bene, anche perchè prendo le giuste precauzioni avvolgendo la batteria su della lana di roccia (quella fonoassorbente in uso sulle casse acustiche al posto della vecchia lana di vetro) prima di riporla dentro il velivolo.

[ElNonino]

Mettendo i polyswitch in parallelo non raddoppi esattamente la corrente massima d'intervento, con 2 da 100A comunque dovresti arrivare ai 190A che ti servono.

Tieni presente una cosa però: dopo ogni volta che questi fusibili intervengono aumenta la loro resistenza interna quindi la caduta di tensione ai loro capi.

Nella tua applicazione vedrei meglio fusibili "usa e getta".

IMHO

[djflix]

Originalmente inviato da ElNonino

<cut> Tieni presente una cosa però: dopo ogni volta che questi fusibili intervengono aumenta la loro resistenza interna quindi la caduta di tensione ai loro capi.

Nella tua applicazione vedrei meglio fusibili "usa e getta".

IMHO

IMHO

Non credere. Col passare degli anni e l' apporto di know-how dei nuovi produttori i polyswitch (talvolta erroneamente chiamati polyfuse, anzichè più genericamente resettable-fuse, o confusi con quest' ultimi) hanno beneficiato di notevoli migliorie. Oggi sono sempre più impiegati dai progettisti, i quali devono mettere in bilancio anche il lato economico.

Poi considera che il dispositivo di protezione (basato su questa tecnologia) di una batteria ad alta intensità di energia, tipo Litio-based, una volta che la stessa subisce un corto o ci viene MANTENUTA, non commuta tra gli stati repentinamente, perciò non si usara così rapidamente. Questo perchè, una volta raggiunta la soglia di protezione, il dispositivo interrompe bruscamente il passaggio della corrente, ma finchè il carico (rappresentato dal corto) permane allora permane anche una piccola corrente attraverso di esso sufficiente a mantenerlo in temperatura ovvero nello stato di alta impedenza, detto anche di safe-latching (una sorta di memoria). Una volta che viene rimosso il corto il dispositivo si raffredda DEFINITIVAMENTE tornando allo stato originale.