Nabijeni LiION akumulatoru

Pri nabijeni LiION clanku (a vsech clanku zalozenych na lithiu) je nezbytne nutne neprekrocit urcite napeti, jinak se clanek znici. Pro LiION se uvadi 4.20V, ale videl jsem i datasheety uvadejici 4.25 a 4.15V. Netusim proc – domnivam se, ze chemie clanku by mela byt stejna, takze mozna nekteri vyrobci udajem v datasheetu obetuji cast kapacity a jini cast zivotnosti. Treba se o tehle zalezitosti dozvim neco v komentarich.

Mam vyzkousene tri zpusoby, jak nabijet LiION clanky.

1. Velkou LiION baterii s BMS

(battery management system) je mozne dobijet libovolnym zdrojem s omezenym proudem a nechat BMS tento zdroj vypnout pri prekroceni kritickeho napeti na libovolnem z clanku. Hodi se k tomu napriklad triak s optotriakem, rele nadoporucuji. Zdroj by mel vydrzet pripojeni na baterii ve vypnutem stavu. Pokud nevydrzi, pomuze dioda.

Popis zni jednoduse, ale ma jeden hacek. Napeti nabijejici se baterie je vyssi, nez napeti baterie, ktera se uz nenabiji, takze po vypnuti nabijecky napeti poklesne a BMS zase nabijecku pripoji. Napeti vzroste a nabijecka je odpojena. Doba vypnuti postupne roste az se zapina jen obcas pro pokryti spotreby BMS. Toto cyklovani je duvod, proc nedoporucuji rele.

Je tedy mozne, ze kupovana inteligentni nabijecka tento rezim provozu nezvladne. Velke trafo se seriovou indukcnosti s tim problem nema (optotriak by mel byt spinany v nule – S21MD4TV, nebo MOC3030 zapojeny v gate vetsiho triaku). Mam vyzkouseny triak za trafem, ale mel by bez problemu fungovat i pred trafem.

2. Nabijeni presne nastavenym napetovym zdrojem s omezenim proudu.

Nektere DCDC menice nabizene na eBayi maji omezeni proudu a u nekterych toto omezeni skutecne i funguje. LM2576 v katalogovem zapojeni http://atrey.karlin.mff.cuni.cz/~metan/?page=electronics&spage=lm2576 omezuje na 3-4A. Zatim vsechny zdroje, ktere jsem vyzkousel a zaroven u nich fungovalo omezeni proudu zvladly odpojeni napajeni behem pripojeni k akumulatoru. Zarucit to u vaseho zdroje samozrejme nedokazu.

Zdroj se nastavi na 4.20V (4.15V, nebo 4.10V pro vetsi zivotnost), pripoji k jednomu jedinemu clanku a muzete nabijet, Vhodny zdroj pro tento DCDC menic je libovolna napajeci kostka od tiskarny, notebooka, switche, nebo WiFi APcka s vystupnim napetim 7-30V a dostatecnym vykonem.

Lze tak nabijet i viceclankove baterie, ale pro kazdy clanek potrebujete jeden DCDC menic a jeden zdroj, ktery dela ze sitoveho napeti tech 7-30V pro ten DCDC.

Nevyhody:
– pro vice clanku hromada zdroju, menicu, kabelu, zastrcek
– pokud nechcete clanky trvale vybijet, je nutne vsechny DCDC zdroje po ukonceni nabijeni odpojit (to by slo zajistit treba za pomoci rele)
– napeti na zdrojich, ktere mam k dispozici trosku ujizdi. Ne o moc, ale po nastelovani DCDC menice na 4.18V jsem na nekterych nasel i 4.23V
– nektere zdroje od notebooku maji minus pol pripojeny na ochranny vodic (PE – ten kolik, co je v zasuvce). Pokud mate v sestave vice, nez jeden, vyzkratujete tim nektere clanky. Muj velmi maly statisticky vzorek tvrdi, ze timto designovym rozhodnutim trpi asi 20% zdroju od notebooku. Reseni je pouzit specialni prodluzovacku odporujici normam, ktera ma preruseny kolik. Nikdy ji neukazujte revizakovi :-). A nikdy do ni nezapojujte zarizeni, ktera maji kovovou kostru a spolehaji na to, ze v pripade probiti na kostru vyleti pojistka, nebo jistic,

3. Omezovac napeti.

Nabijite cimkoliv, co vam prijde pod ruku a kazdy clanek ma k sobe paralelne pripojeny svuj omezovac napeti nastaveny na nejakych 4.10-4.20V. V pripade, ze napeti clanku dosahne nastaveneho napeti, zacne omezovac prebirat cast proudu tak, aby napeti clanku nerostlo.

Mam vyzkouseny omezovac zverejneny panem Zajicem:
ze stranky http://www.zajic.cz/omezovac/omezovac.htm. Tento omezovac mi bez problemu funguje pres 15 let. Funkce je jednoducha – odporovy delic R2 a R3 je nastaven tak, aby mel na vystupu 2.5V pri zvolenem napeti, kdy ma zacit omezovat. Napetova reference TL431 se pri dosazeni 2.5V na ridicim vstupu zacne otevirat a proud odporem R1 1k1 roste. Po dosazeni ubytku napeti potrebneho k otevreni T1 se tranzistor zacne otevirat a prebira cast proudu tekouciho z nabijece tak, aby napeti na akumulatoru nepresahlo nastavene napeti. Ctverice diod D2-D5 pouze snizi vykon ztraceny na tranzistoru a vytvari ubytek napeti pro funkci LED1 kontrolky.

Tento omezovac ma jednu nevyhodu. Pokud je k akumulatoru pripojen trvale, odebira proud asi 1mA, ktery muze male akumulatory neprilis casto nabijenych pristroju snadno vybit a znicit.

3.1. Schottkyna navic.

Pro pouziti s jednim clankem jsem vymyslel vylepseni, ktere tento problem eliminuje. Cely trik spociva ve vhodnem umisteni schottkyho diody.

Nabijeci zdroj je pripojen k omezovacimu tranzistoru a napajeni TL431. Vse omezuje na napeti vyssi o ubytek napeti schottkyho diody, coz nicemu nevadi, protoze delic merici napeti na akumulatoru je stale pripojen primo k akumulatoru. Takto zapojeny omezovac samozrejme nedokaze omezovat proud privedeny primo na akumulator, ale to v bezne aplikaci nevadi.

Dioda by mela vydrzet nabijeci proud, a pro omezeni ztrat se hodi, aby mela co nejznizsi ubytek napeti. Zvlaste pak, pokud ten clanek chcete nabijet z 5V bezne dostupnych na USB.

U tohoto typu zapojeni muze byt problemem napajeni obvodu, ktere napajeny byt nemaji, pres substratove a ochranne diody. TL431 s tim zjevne nema problem a vse funguje. I kdyby se choval jako zkrat, odpor vstupniho delice omezuje maximalni proudovou ztratu na 42uA.

3.2. Schottkyna navic i pro dva clanky.

Teoreticky muze jit toto vylepseni rozsirit i na dva clanky, pokud by nabijeci zdroj nemel spolecnou zem s akumulatory (coz casto neni potreba) a pokud by se vyrobil symetricky omezovac s NPN tranzistorem do druhe vetve. Nevyhoda je, ze neexistuje opacna varianta TL431. Nicmene TL431 je v zasade reference a operacni zesilovac, takze by opacna varianta TL431 mela jit postavit z jedne TL431 a jednoho operacniho zesilovace. Pokud se do toho budete poustet, budu rad, kdyz napisete vysledky do komentaru.

Varovani – chcete-li z TL431 udelat 2.5V referenci spojenim ridiciho vstupu s anodou, pocitejte s tim, ze se obvod rozkmita a dava naprosto nesmyslne napeti. Je potreba ho blokovat necekane velkym kondenzatorem. Myslim, ze bylo potreba 10uf, nebo dokonce 100uF.

Dale lze vyuzit druhy OZ (stejne jsou v jednom pouzdre typicky 2, nebo 4) a doplnit balancer. Pri plnem nabiti ztraceji LiION clanky rychleji zivotnost, takze balancovani plnym nabitim namusi byt vzdy zadouci.

3.3. Nabijeni vice clanku s omezovacem.

Pri pouziti pro vice clanku je potreba omezovace od clanku odpojit (nebo se smirit se ztratou 1mA). Pak muze nastat situace, kdy neni vhodne palit prebytecnou energii v omezovacich a je lepsi omezit nabijeci proud v okamziku, kdy vsechny omezovace zacnou omezovat. Snizit nabijeci proud je potreba v okamziku, kdy se rozsviti kontrolky na vsech omezovacich. Tento signal lze jednoduse ziskat tak, ze se paralelne ke kontrolce pripoji LED optoclenu (samozrejme s vlastnim odporem), zatimco vsechny druhe strany optoclenu (tranzistory) se propoji seriove. V okamziku, kdy se otevrou vsechny tranzistory (pokud bude dostatecne napajeci napeti), lze proud protekajici touto seriovou kombinaci pouzit ve zpetne vazbe nabijeciho menice.

Hodne stesti s nabijenim LiION clanku.

Posted by zelenohlav

3 comments

Приватный чит для Dota 2 (на месяц) http://bit.ly/2AaA64y

все команды в дота 2 с читами

VincentsIz

Nice posts! 🙂
___
Sanny

Leave a Reply

72 + = 80