Revolectrix Multi-Port Safe Parallel Adapter (MPA)

Tassadar

Редовен Потребител
Мистичният Revolectrix Multi-Port Safe Parallel Adapter (MPA)


Въпреки сериозната за българските стандарти цена, зарядните устройства на Revolectrix PowerLab 6 и PowerLab 8, комбинирани с MPA адаптер за паралелно зареждане на батерии, постепенно изместват другите алтернативи. Само на Младостката поляна Revolectrix зарядните устройства са поне десет!

С безупречния си хардуер и уникалното си програмно осигуряване, CellPro и PowerLab устройствата се доказаха през годините и добиха огромна полулярност в RC средите без никаква корпоративна реклама! На практика, те елиминираха едно от последните предимства на ДВГ моделите- краткото време за подготовка между два полета. С две батерии и Revolectrix, човек може да лети непрекъснато цял ден - докато кацне, другата батерия вече е заредена!

Разбира се, умопомрачителната мощност на PowerLab6 (1000W) и PowerLab8 (1344W) не може да бъде оползотворена напълно зареждайки коя да е моделистка батерия. Естествено, от Revolectrix са помислили сериозно върху този проблем и са предложили съответстващо за стандартите им решение за паралелно зареждане на пакети - Multi-Port Safe Parallel Adapter (MPA):



MPA_XH_FANOUT_3_1.jpg


Безопасно зареждане на до 6 пакета с до 40А общо! Без значение от капацитета и нивото на заряд, стига да са с еднакъв брой клетки! Звучи прекалено добре за да е вярно! След кратко и не особено упорито търсене в мрежата, не намерих някой да е опровергал тази претенция на Revolectrix, но не намерих и обяснение като за "техничари" как всъщност работи, дали наистина е безопасен MPA адаптера и защо другите паралелни адапетри не са.

Опитът и интуицията ме е научила да не се доверявам на маркетингови трикове и потребителски мнения от типа "Супер яко е! Ползвам го без ник'ви грижи"! Затова реших да подложа моя MPA адаптер на "reverse engineering" и да се опитам да си отговоря сам на тези въпроси. Ще споделя наученото тук, ако някой се интересува и се надявам да получа помощ с трудностите които срещна.
 
Последна промяна:

Tassadar

Редовен Потребител
И така, разглобяването на MPA адаптера е изключително лесно – няколко винта и готово. Платката с балансните конектори (долната) няма електрическа връзка с платката със силовите конектори (горната). Те се терминират вътрешно в зарядното устройство. PowerLab 8 може да зарежда малки пакети през балансната платка без да включваме силовите кабели. Модерната черна боя ( solder mask ) малко ме дразни защото затруднява проследяването на пистите, но това беше ясно предварително.

MPA-balancer-board.JPG


MPA-power-rail.JPG


Както очаквах, на платките няма нито един активен елемент. Само бушони, конектори и т.н. polyfuses, PTC fuses – самовъзстановяващи се бушони. В тях май се крие цялата „магия“. Слуховете и легендите, че MPA борда е „умен“ и управлява заряда едва ли не на всяка клетка гръмко се опровергават – на платката няма нито един „умен“ елемент!

Опроводяването е просто и логично. Всеки баланс извод минава през polyfuse, а всеки силов извод минава през обикновен 40А бушон. Съответните изводи на шестте пакета се свързват в паралел и заминават към зарядното устройство. Това е!

MPA-wireing.jpg

MPA-powerplugs.jpg

Нямам повече работа с разглобения адаптер. Сглобявам го и пристъпвам към тестове.
 

Tassadar

Редовен Потребител
От горното става ясно, че силовата част не е защитена по никакъв начин освен с 40А стопяеми предпазители, което за повечето пакети би било пагубно! На това ще се върнем по-късно когато правим обобщението.


Интересната част е в балансната платка с PTC предпазителите. Първо, какво е PTC resettable fuse/ poly-fuse? Това е пасивен електронен елемент, подобен на термистора, с положителен температурен коефициент, но с по-екстремни характеристики. Елементът има сравнително ниско съпротивление когато през него тече ток по-малък от номиналния му. При повишаване на тока и достигане на тока на сработване I trip, съпротивлението му рязко нараства и тока съответно спада. За разлика от стопяемите предпазители, при сработване тока не става нула, а поддържа стойност която държи температурата на PTC елемента висока т.е. в сработило състояние. При прекъсване на веригата, елемента се охлажда и постепенно възвръща ниското си съпротивление. Така предпазителя се „самовъзстановява“.

Отлепвайки термо-лепенката на балансната платка (променя се в червено когато бушона е сработил/загрял) виждаме, че това е LF110/33. Основните му характеристики са: номинален ток 1.1А, ток на сработване 1.95А, време на сработване при 8А – 0.5сек, минимално съпротивление 0.06ома:
LF110-33_spects.jpg


fuses.JPG



Да видим как се държи на практика. Пускам товар 12V/2.6A между 8-ми извод на два от 8-клeтковите баланс конектори. Така токът минава през два PTC предпазителя и поне единият трябва да сработи.

MPA-fuse-test-curcuit.JPG

И наистина при ток 2.6А бушона сработва за около 3 сек. Спада до под 0.1А. Тъй като този тест е при 12V, с реална LiPo клетка (3.7V), токът би трябвало да е между 0.2А и 0.3А. Интересно, че винаги сработва само един и същи бушон. Явно толерансите в стойностите им са достатъчно големи.


Ток преди сработването на предпазителя:
MPA-unsused-current.JPG


Ток след сработване на предпазителя:
MPA-fused-current.JPG

Сега, до колко е безопасно за батерията пиковия ток през клетката преди да е сработил бушона и колко теоретично може да е максималния пиков ток с реални LiPo клетки:

Свързваме два много мощни пакета с безкрайно ниско вътрешно съпротивление. Единия от които зареден до 4.2V, а другият разреден до 2.7V.Тъй като токът минава през два PTC бушона с по 0.06ома съпротивление, то максималния теоретичен ток би бил 12.5А. Според спецификацията на LF110/33 при този ток, би сработил за милисекунди и вероятно няма да е проблем за клетката. При ток близък до Itip, обаче, времето за сработване е доста голямо. При 2А е 10 сек., а при 3А е 2сек. Дали това може да е проблем за клетките на малките батерии? Не мога да преценя. Надявам се да подскажете.

LF110-33_derating-curve.jpg


Също така, трябва да се има предвид, че праговете на сработване са температурно зависими. При 0 градуса, сработва на 15% по-голят ток, а при 40градуса на 15% по-малък.

LF110-33_derating.jpg

Извод

MPA адаптера има адекватна защита на пакетите през балансния борд, но почти никаква през силовия борд. Затова при нормална употреба, първо трябва да се включват балансните кабели, да се провери дали някой PTC предпазител не е сработил, да се изчака разумно време да се уеднаквят нивата на пакетите и след това да се включват силовите кабели! Ако предварително сме измерили напреженията на пакетите и те са приблизително еднакви (разлика 0.1V, 0.2V на клетка), не е проблем да свържем силовите кабели веднага и да започнем зареждане.


Ако е сработил някой PTC предпазител, трябва да свалим пакета за който е сработил и да продължим зареждането без него!

На предишното си зарядно Cellpro 10XP използвах обикновен паралелен адаптер от Хобикинг. Той нямаше никаква защита и това налагаше да се спазва дисциплина при зареждането на батерии в паралел - еднакви пакети с приблизително еднакво ниво на заряд и извесно време след включване "да си поговорят" клетките. С адаптера от ХК, спокойно мошех да "убия" някой пакет, ако не спазвах дисциплината.

Сега с MPA, имам увереност, че нещата са доста по-безгрижни, но

MPA АДАПТЕРА НЕ ОТМЕНЯ НЕОБХОДИМОСТТА ДА СПАЗВАМЕ ОСНОВНИТЕ ПРАВИЛА ЗА ЗАРЕЖДАНЕ НА ЛИТИЕВО-ЙОННИ БАТЕРИИ И ДА СЪБЛЮДАВАНЕ НА ТЕХНИКАТА ЗА БЕЗОПАСНОСТ!


Заслужава ли си парите MPA? Според мен - да. Колкото е да е прост, аз не бих могъл да си го направя за по-малко пари! Освен това пази в значителна степен от грешки.


***
 
Последна промяна:

Xape

Модератор
Модераторски Екип
Пепи, понеже чета в захлас, ако не си приключил с ревюто, ще си преместя поста по-надолу.

Дори и в RCgroups трудно се намират толкова изпипани теми.

Относно въпросите и разсъждения, които на прима виста възникват в мен:

- В реални условия изравнителния ток би бил по-малък, тъй като баланс кабелите и буксите също имат съпротивление. Освен това, тока няма ли да мине през 4 предпазители, а не 2?
- Считаш ли че борда е пригоден да се ползва за дисчарджер. Пример - прибираме се от поляната с 3 изразходвани батерии и една заредена. Би ли включил балансите на борда и по този начин, батериите да се изравнят помежду си? :)
- Има ли практическа възможност да се направи по някакъв начин късо съединение през баланс конекторите? Например ако по грешка включим 3S батерия в 4S порт, или по друг начин?
- Излиза, че този борд може да се ползва към всякаква стандартна зареждачка, различна от Револектрикс. Само ще е нужно да се ползва подходящ JST-XH кабел. Това че не е умен, т.е. заключен към зареждата, се явява като предимство според мен.

Бих се радвал ако доразвиеш темата, за това как реално се разпределят тоците при зареждане на батерии с различен капацитет и/или вътрешно съпротивление. Получените резултати ще са валидни за всички паралелни бордове, не само MPA. Тук мога да помогна с ватметър, макар да съм сигурен че и ти имаш. :)

Поздравления за темата още веднъж!
 
Последна промяна:

vesibo

Редовен Потребител
:win::win::win: Супер полезна тема Пепи :yahoo::azn::bravo::bravo::bravo:особено за такъв като мен, който от вчера е горд собственик на Revolectrix.Много ценни изводи с които трябва да се съобразявам за да си запазя читави батериите.Благодаря!!!:bye::bye::bye::biri::biri::biri:
 

JetMan

Администратор
Модераторски Екип
Евала на Пепи за професиналният анализ - на ниво както винаги!

Четох го с интерес, относно разряда:

- Считаш ли че борда е пригоден да се ползва за дисчарджер. Пример - прибираме се от поляната с 3 изразходвани батерии и една заредена. Би ли включил балансите на борда и по този начин, батериите да се изравнят помежду си? :)

Забелязах следната полезна информация в нета. При разреждане примерно новият модел GT500 има само 50W разряд ако е вързан към Захранващ Блок, ако обаче се захранва от акумулатор тогава може да го включите на така наречения регенеративен разряд - тоест тока от LiPo се връща в акумулатора и то с възможност до 500W - така не разпиляваме енергията, и в същото време разреждаме много по бързо. Същата функция имат и PL6/PL8.
 

Tassadar

Редовен Потребител
........
- В реални условия изравнителния ток би бил по-малък, тъй като баланс кабелите и буксите също имат съпротивление. Освен това, тока няма ли да мине през 4 предпазители, а не 2?
Ицо, абсолютно си прав! Погледнах пак схемата на свързване на полифюзовете и наистина между две клетки с различен заряд, изравнителния ток ще тече през 4, а не през 2 фюза! Така се получава максимален теоретичен ток от 6-7А, на практика реално недостижим.
Искам да измеря изравнителния ток между две клетки, но не съм измислил начин да го направя без да унищожавам балансните им кабели. Ще го измисля...;)

- Считаш ли че борда е пригоден да се ползва за дисчарджер. Пример - прибираме се от поляната с 3 изразходвани батерии и една заредена. Би ли включил балансите на борда и по този начин, батериите да се изравнят помежду си? :)
Мисля, че така може да сработят фюзовете, макар при опит с две малки батерии да не се получи. Но проблема тук според мен е, че няма да се изравнят клетките на пакета, а първите с първите, вторите с вторите и т.н. Т.е. първите и вторите може да не са равни след тази операция.

- Има ли практическа възможност да се направи по някакъв начин късо съединение през баланс конекторите? Например ако по грешка включим 3S батерия в 4S порт, или по друг начин?
Самите конектори от 2S до 8S са свързани твърдо в паралел и след това минават през фюзовете. Ако включим два пакета в конекторите на един балансен слот, напр. 3S и 4S, те ще са си накъсо! Но, това неволно според мен няма как да стане.:D

- Излиза, че този борд може да се ползва към всякаква стандартна зареждачка, различна от Револектрикс. Само ще е нужно да се ползва подходящ JST-XH кабел. Това че не е умен, т.е. заключен към зареждата, се явява като предимство според мен.
Така излиза на първо четене. Но си мисля, че зареждачката трябва да взема предвид евентуалното отместване на напреженията на клетките заради пада през фюзовете. Зареждачката мери напреженията през фюзовете. За момента не мога да преценя доколко това е релевантно.
......

(коментари в цитата в червено)


Аз лично не мога да преценя дали пиковия изравнителен ток преди сработването на фюзовете би бил проблем за малките пакети с малък допустим заряден ток. Например 300мА/ч 1С. Ти как мислиш?
 

Xape

Модератор
Модераторски Екип
(коментари в цитата в червено)

Аз лично не мога да преценя дали пиковия изравнителен ток преди сработването на фюзовете би бил проблем за малките пакети с малък допустим заряден ток. Например 300мА/ч 1С. Ти как мислиш?
Пепи, благодаря за отговорите. Общо взето излиза че борда е доста добре измислен.

Относно риска при (много) малки батерии:
Най- малките (2S или повече) за които се сещам са с капацитет 150mAh. От твоите сметки излиза, че в най-лошия сценарии (2-3 ампера за 3-10 секунди) ще са подложени на над 15С заряден ток през този период. Дали обаче високото им вътрешно съпротивление от около 130-160
мОма няма да ограничи този ток?
 
Последна промяна:

Tassadar

Редовен Потребител
Хм, тези малки батерии, дори с по 130мОма ВС и през фюзовете биха вдигнали около 4А ток или 26С преди сработването на защитата. :confused:
Очевидно се получава претоварване. Че не е добре - не е добре. Възможно е батериите да толерират кратковременни претоварвания, обаче. До колкото знам, максималния заряден ток не бива да се превишава при достигане на 4.2V или близо до него. При по-ниски нива на заряд, търпи повече заряден ток. Колко повече - нямам идея.o_O
 

Xape

Модератор
Модераторски Екип
Xape написа:
- Излиза, че този борд може да се ползва към всякаква стандартна зареждачка, различна от Револектрикс. Само ще е нужно да се ползва подходящ JST-XH кабел. Това че не е умен, т.е. заключен към зареждата, се явява като предимство според мен.
Tassadar написа:
Така излиза на първо четене. Но си мисля, че зареждачката трябва да взема предвид евентуалното отместване на напреженията на клетките заради пада през фюзовете. Зареждачката мери напреженията през фюзовете. За момента не мога да преценя доколко това е релевантно.

Имаме вече отговор ;)- снимката говори сама за себе си. Очаквах да няма проблем, защото на GT серията никъде не и се казва дали мери през борд или директно батерията. Явно входовете са с много висок инпеданс. Пробвах всичките 6 порта, измерванията са подобни, с разлики от 1mV.
Имам лесен начин да измеря и балансните токове, като ми остане време.
Revo_balance3.jpg
 
Последна промяна:

Tassadar

Редовен Потребител
Ох, колко разбалансирани батерии! :crazy: Майтапя се разбира се!:D

Няма съмнение, че измерването на напреженията е през високоимпедансен вход. Аз имах предвид, че при свързване на две клетки с различен заряд, изравнителните токове през полифюзовете генерират падове на напрежение и зарядното устройство няма как да познае точното напрежение на отделните пакети. За да ни си играя да смятам със законите на Кирхов и Ом, пуснах една бърза симулация в Спайса:

ltspice-MPA-sym.png

Тоест, зареждачката ще си мисли, че клетката е 3.9V. Какво ще стане, ако в този момент започне да зарежда? Ще се опитам да пусна симулация и на този казус. Но утре, защото днес след първия работен ден, ми се изчерпа ентусиазЪма. :hehe:
 

Tassadar

Редовен Потребител
Идеята да използвам електронния симулатор LTSpice ми допадна. DC анализа който ми трябва за да разбера как работи балансния борд на MPA е най-малкото което LTSpice прави и то го прави добре. Освен това рискът за батериите ми е нулев.:D


Направих симулация на паралелно свързване на два пакета (V1, V2) с по една клетка през MPA борда. Едната клетка V1 е разредена до 3.6V, другата V2 e заредена до 4.2V. Клетките са с 50мОм вътрешно съпротивление. R1 и R3 са полифюзовете на V1, a R2 и R4 на V2. V3 е зарядното устройство като източник на напрежение.


Случай 1:

Пакетите са включени. Зарядното устройство не зарежда (ток през него не тече). Тече изравнителен ток между клетките от 1.76А (това е валидно за клетки с 50мОм ВС!). Този ток е по-малък от прага на сработване на полифюзовете. Така клетките постепенно ще се изравнят.
ltspice-MPA-sym-P01.png




Случай 2:

Зарядното започва да зарежда. Подава 4V напрежение и през него потича 1.17А ток. Също толкова ток отдава клетка V2.
През клетка V1, обаче вече тече 2.35А което е повече от прага на сработване на полифюзовете и R1 или R3 ще сработят.
Това ще доведе до ограничаване на тока през V1 до 200-300мА (примерно). Клетките бавно ще продължат да се зареждат.

ltspice-MPA-sym-P02.png



Случай 3:

Поради спадане на тока при Случай 2, зарядното подава максимума си от 4.2V за да постигне зададения си заряден ток. В този случай през V2 тока спира, за V1 отново ще сработят полифюзовете и процеса на заряд бавно ще продължи.:tire:

ltspice-MPA-sym-P03.png


Извод:

От направените симулации излиза, че балансната платка на MPA наистина е безопасна и "дуракоустойчива". Стига батериите да толерират ток до 2А и кратковременен пиков ток от няколко ампера.

Ще ми се да разгледам случая с включване на силовите кабели в задачата. Но за днес стига.;)


:tire::tire::tire:
 

Tassadar

Редовен Потребител
Какво става когато "срещна" два пакета с различен заряд през силовата част на MPA?

Две малки батерии Zippy Compact 3S 850mAh 35C. Едната с пълен заряд (почти), другата на сторидж. Пакетите са с около 30мОма (10-12мОма на клетка) вътрешно съпротивление. Теоретично трябваше да протече пиков изравнителен ток от около 18А. В действителност пика беше 5.5А, в последствие се установи на около 3.5А. Въпреки всичко този ток е по-голям от 4С и е опасен за разредената батерия!

Интерсно е, че при опит да включа балансните кабели на заредената батерия в MPA, зареждачата "усети" разлика между потенциалите на силовата и балансната платка и отказа да започне заряд.

Извод:

Едва ли не единственото което трябва да се съблюдава при използването на MPA е да не включваме силовите кабели на батерии с голяма разлика в нивото на заряд.

1.JPG

2.JPG
 
Последна промяна:

Xape

Модератор
Модераторски Екип
Извод:

От направените симулации излиза, че балансната платка на MPA наистина е безопасна и "дуракоустойчива". Стига батериите да толерират ток до 2А и кратковременен пиков ток от няколко ампера.

Ще ми се да разгледам случая с включване на силовите кабели в задачата. Но за днес стига.;)
Пепи, реших да сблъскаме симулацията с практиката.
Каква е постановката - две автобатерии 2S, едната заредена на 4.10V/клетка, другата е на 3.60V. Подробности след снимката...
MPA_tests.jpg
Ето пълните данни за батериите към началото на теста.
Батерия 1 - 4000/2S 30C @ 4.105 V/cell, IR=26.7mOhm
Батерия 2 - 5000/2S 50C @ 3.600 V/cell, IR=40.2mOhm
Съпротивлението е измерено през баланския конектор. Това не е съпротивлението на клетка, а на целия пакет!

Какво се вижда на видеото - Първо включваме балансния конектор, и ватметъра отчита начален ток от 1.38A, който съвсем бавно намалява.
След около 10сек. включвам и силовия конектор и протичат 21.69 ампера които значително по-бързо намаляват.
Интересно доколко измерените стойности се различатав от симулацията на Пепи.

Ще очаквам коментари - за мен стана ясно, че риска от прекомерен ток за малки батерии е значителен и идва не от балансния ток, а при зключването на силовите конектори. Най-лош е сценария - голяма заредена и малка разредена батерии.
 

Xape

Модератор
Модераторски Екип
Като чета, разбирам че с Пепи сме правили паралелни проби на паралелния борд:crazy:... и май сме стигнали до съвпадащи изводи. :baraban:
 

Tassadar

Редовен Потребител
Всъщност няма разлика между симулацията и практиката когато параметрите на симулацията са верни. :D Съпротивлението на полифюзовете според дейташийта е 0.06ома. В действителност е между 0.15ома и 0.23ома измерено с добър мултимер и потвърдено с милиомметъра ми. И всичко си идва на мястото. Ето симулацията на опита на Ицо с вече (по-) верните параметри:

ltspice-MPA-sym-P04.png

Почти съвпада и ситуацията с включени силови кабели. Интересно, тока дори през средните баланси спира!

ltspice-MPA-sym-P05.png
 
Последна промяна:

Tassadar

Редовен Потребител
Забелязах, че и при моя и при опита на Ицо, изравнителния ток при включване на силовите кабели беше около 4С спрямо разредената батерия. Интересно дали няма някаква идиотска зависимост, която да обуславя ток от 4С при всякакви батерии с подобна разлика в нивото на заряд. :rolleyes: Просто хипотеза, но ако се окаже вярна, ще обясни защо никой не е успял да скапе батерия при използване на MPA. 4С заряден ток е висок, но не фатален за моделарска батерия. Освен това, се оказва, че препоръчитения максимален заряден ток се дава при нива на заряд близки до 100%. При нисък заряд, този ток може да се превиши. На този принцип работят модерните телефони с функция fast charge, които зареждат до 60% за 15мин. ;)
 
Последна промяна:

Xape

Модератор
Модераторски Екип
Забелязах, че и при моя и при опита на Ицо, изравнителния ток при включване на силовите кабели беше около 4С спрямо разредената батерия. Интересно дали няма някаква идиотска зависимост, която да обуславя ток от 4С при всякакви батерии с подобна разлика в нивото на заряд. :rolleyes: Просто хипотеза, но ако се окаже вярна, ще обясни защо никой не е успял да скапе батерия при използване на MPA. 4С заряден ток е висок, но не фатален за моделарска батерия. Освен това, се оказва, че препоръчитения максимален заряден ток се дава при нива на заряд близки до 100%. При нисък заряд, този ток може да се превиши. На този принцип работят модерните телефони с функция fast charge, които зареждат до 60% за 15мин. ;)
Аз така си представям нагледно ситуацията в която една малка разредена батерийка ще има лош ден. :(
Bad luck.jpg
 

vesibo

Редовен Потребител

Xape

Модератор
Модераторски Екип
Наскоро открих, че Хобикинг са пуснали бюджетен Safe паралелен борд. Предлага се в 2 варианта - с XT60 и Deans конектори. Цената е доста атрактивна, около $20.
Не се сдържах и поръчах един от интерес. Доста по-малък е от оригиналния MPA - има 4 порта за батерии от 2S до 6S.
Ползва PTC полифюзове Alpha 185L, които физически са доста големи, а също така пропускат по-голям ток спрямо тези на оригиналния MPA. Има предпазители 40А (сменяеми, не са запоени) само на + веригата.
От двата края има 6S JST-XH портове, а от "долния" край има и запоени 4мм женски булети. Доколко пътечките могат да понесат продължителни 40А ток обаче, остава известно съмнение в мен.
На пръв поглед изглежда прилично изработен (за цената си), очаквам Пепи да се включи - дали вижда някакви скрити потенциални проблеми.

HK_MPA.jpg

HK_MPA2.jpg
 
Последна промяна:
Нагоре