Come realizzare una batteria bilanciata?


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Sto realizzando un robot per il mio posto di lavoro in questo momento. Ho iniziato con un kit 20servo. È arrivato con un pessimo pacco batterie NiMh da 10,6 volt, 800 mAh.

Vorrei fare un pacco di litio per questo dato che 3 celle al litio sarebbero state perfette. Uso LiPo per i miei aeroplani modello personale e so che sono "bilanciati" e usano caricabatterie speciali che caricano ogni cella in modo indipendente.

Dal momento che questo è per il mio posto di lavoro non voglio usare LiPo perché sono così volatili. Stavo pensando di creare il mio pacco batteria da 3x RCR123. Vorrei creare il pacchetto in modo che possa essere caricato con un caricabatterie bilanciato.

Qualcuno può dirmi come fare? Inoltre, posso usare un caricabatterie LiPo per Li-Ion o devo creare il mio caricabatterie?

Grazie.


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Li-Ion IIRC non è compatibile con Li-Poly dal punto di vista della carica
vicatcu,

Grazie per questo. Ma posso creare un caricabatterie di bilanciamento per un pacchetto LiIon personalizzato?
Sponge Bob,

@vicatcu Sei sicuro? Da tutto ciò che ho letto, si caricano esattamente allo stesso modo e in molti fogli di dati IC per caricabatterie lo stesso processo è descritto quando si caricano Li-Ion e Li-Po.
AndrejaKo

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@Keegan McCarthy Esistono in genere due tipi di caricabatterie di bilanciamento ed entrambi richiedono che vi sia un modo per accedere a ciascuna cella singolarmente. Un tipo carica le celle in serie e ogni pochi secondi controlla le tensioni. Se una cella ha una tensione più alta rispetto alle altre celle, verrà scaricata fino a quando la sua tensione incontra la tensione di altre celle. L'altro tipo di caricabatterie carica ogni cella singolarmente. Ciò dovrebbe ridurre le possibilità di avere una cellula sbilanciata. Utilizza lo stesso algoritmo per verificare se una cella è bilanciata e bilanciarla se necessario.
AndrejaKo

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Il primo tipo sembra essere un po 'più vecchio e talvolta viene utilizzato con bilanciatori dedicati che monitoreranno la tensione indipendentemente dalla carica della batteria. Il secondo tipo sembra essere un po 'più recente e il bilanciatore è integrato nel caricatore.
AndrejaKo

Risposte:


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Dal momento che questo è per il mio posto di lavoro non voglio usare LiPo perché sono così volatili.

Le celle agli ioni di litio sono PIÙ sensibili agli eventi di "sfiato con fiamma" / "fumo magico" rispetto a LiPo (polimero di litio), non meno.

Se si desidera una cella chimica a base di litio molto più sicura, utilizzare LiFePO4.
(LiFePO4 = Litio Ferro Fosfato).
Puoi guidare un palo attraverso i loro cuori (metallo o no, all'incrocio e alla mezzanotte opzionale) e non produrranno scarichi ad alta energia. Successivamente (probabilmente) non funzioneranno molto bene


Vorrei fare un pacco di litio per questo dato che 3 celle al litio sarebbero state perfette. ... Qualcuno può dirmi come fare? Inoltre, posso usare un caricabatterie LiPo per Li-Ion o devo creare il mio caricabatterie?

LiPo e LiIon hanno esigenze di ricarica simili.
LiPo di solito consente tassi di carica più elevati ma è essenzialmente la stessa chimica.
Un caricabatterie deve "rispettare" la massima tensione della batteria e la massima corrente di carica, che di solito sono selezionabili. La tensione di terminazione per cella per LiIon o LiPo è di solito 4,2 V a 25 gradi C. L'uso di una tensione leggermente inferiore rispetto a questa riduce la capacità ma migliora notevolmente la durata del ciclo cellulare.

Una cella LiPo o agli ioni di litio fornisce da 3,0 a 4,2 V / cella (scarica a carica completa) e le celle sono classificate a 3,6 V o 3,7 V nominali Le celle A LiFePO4 forniscono da circa 2,8 a 3,6 V cella e sono nominali a 3,2 o 3,3 V nominali . (È possibile abbassare ma c'è poca capacità nella "coda" e il suo utilizzo riduce la durata del ciclo). Una cella NimH produce da circa 1,0 a 1,3 V / cella ed è nominale a 1,2 V nominale

Quindi il tuo pacchetto NimH da 10,6 V = 10,6 / 1,2 = 9 celle

Attraverso la gamma di carica:

  • 9 x NimH = 9 V - 11,7 V, media 10,8 V.
  • 3 x LiIon = 9 V - 12,6 V, media 10,8 V.
  • 3 x LiFePO4 = 8,4 V - 10,8 V, media 9,6 V.
  • Acido di piombo = 12+ V media

Puoi smettere di scaricare le celle LiFePo4 a un livello leggermente superiore a 2,8 V in modo che l'intervallo sia 9 V - 10,8 V

Dovrai determinare la bassa tensione con cui i servi funzioneranno felicemente, ma le celle LiFePO4 saranno probabilmente accettabili e sono molto migliori per la sicurezza. Detto questo, eseguire correttamente LiPo causa ragionevolmente pochi problemi.
L'uso di 4 cellule LiFePO4 potrebbe essere preso in considerazione.

Potresti prendere in considerazione l'uso di una batteria al piombo da 12V. Questi sono economici, un'ampia gamma di capacità disponibili e caricabatterie sono prontamente disponibili.

È possibile utilizzare un convertitore boost da una tensione più bassa o un convertitore buck da una tensione più alta per ottenere un buon funzionamento a tensione costante.


Ricarica bilanciata

Le celle LiPo possono essere caricate utilizzando "caricabatterie di bilanciamento" prontamente disponibili o caricate separatamente in parallelo oppure è possibile realizzare il caricabatterie vinto. Una gamma di circuiti integrati caricabatterie di bilanciamento è disponibile ad esempio da Digikey .
Un metodo semplice per garantire il bilanciamento è quello di posizionare un regolatore a pinza su ogni cella che shunt corrente quando la tensione raggiunge il punto di carica di tensione costante. Esistono vari modi per farlo, ma uno di questi è mostrato di seguito. Questo è da qui . In questa pagina sono riportate buone note sul funzionamento e sulla regolazione.
L'IC controlla la tensione della batteria e quando viene raggiunta una tensione di trigger, il MOSFET viene attivato per lo shunt della corrente. L'IC contiene un riferimento di tensione interno e fornisce un'isteresi programmabile per la tensione del morsetto. L'uso di uno di questi circuiti attraverso ogni cella consente l'uso di un caricabatterie non bilanciato fino alla capacità corrente del morsetto.

Solo supporti per cinture nere In realtà, sebbene ciò non sia raccomandato, è possibile utilizzare un semplice caricabatterie al piombo-acido da 12 V con un'uscita di corrente non superiore alla capacità dei circuiti di bloccaggio di caricare 3 batterie agli ioni di litio o LiPo. Ciò non fornirebbe alcuni dei punti più fini della ricarica LiIon / LiPo ma dovrebbe funzionare.

Scheda tecnica MAX921 . Questi sono troppo costosi a $ 4,60 / 1 Digikey.
Lo stesso risultato può essere ottenuto con un TL431 e forse alcuni transistor. Un circuito realizzabile può essere raggiunto se questo è abbastanza interesse.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

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Grazie per la fantastica risposta! Ho davvero preso in considerazione le celle LiFePo (se guardi la cronologia delle revisioni della domanda vedrai che) Adoro davvero le celle LiFePo, ho persino realizzato la batteria della mia Jeep con esse. Ma la tensione delle celle non è compatibile con il mio robot. I servo non funzionano bene con meno di 10,0 volt. Sono controllati da comandi seriali, non da PWM, e da quello che ho osservato qualcosa con la comunicazione inizia a peggiorare a bassa tensione. Tuttavia, non mi ero reso conto che LiIon fosse più pericoloso di LiPo. Ho fatto esplodere molte celle LiPo, ma mai un LiIon.
Sponge Bob,

Forse sto solo usando caricabatterie LiPo di sh * tty. Dare un'occhiata per vedere se riesco a trovare circuiti integrati di bilanciamento montabili su breadboard e ciò potrebbe risolvere il mio problema di celle LiPo che esplode (e risparmiarmi un sacco di soldi ... a 9-13 dollari per una buona cella da 1,3 Ah. ..)
Sponge Bob,

ebay.com/itm/… ----- ce ne sono due per 8,4 $
Sponge Bob il

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@KeeganMcCarthy - 4 x LiFePO4 + un regolatore di tensione funzionerebbe bene. La durata del ciclo dovrebbe essere compresa tra 2 e 4 volte quella di LiIon o LiPo.
Russell McMahon,
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