Caricabatterie li-ion schema

caricabatterie nitecore

I vantaggi delle batterie agli ioni di litio (Li-ion) hanno cementato la loro posizione come fonte di alimentazione primaria per l’elettronica portatile, nonostante l’unico lato negativo in cui i progettisti devono limitare il tasso di carica per evitare di danneggiare la cella e creare un pericolo. Fortunatamente, le batterie Li-ion di oggi sono più robuste e possono essere caricate molto più rapidamente utilizzando tecniche di “ricarica rapida”.
Questo articolo dà uno sguardo più da vicino agli sviluppi delle batterie Li-ion, al ciclo di carica ottimale dell’elettrochimica e ad alcuni circuiti di carica rapida. L’articolo spiegherà anche i lati negativi dell’accelerazione della carica, permettendo agli ingegneri di fare una scelta informata sul design del loro prossimo caricatore.
Il concetto alla base delle batterie agli ioni di litio (Li-ion) è semplice, ma ci sono voluti ancora quattro decenni di sforzi e un sacco di dollari di ricerca per sviluppare la tecnologia che ora alimenta in modo affidabile la maggior parte dei prodotti portatili di oggi.
Le prime celle erano fragili e inclini a surriscaldarsi durante la ricarica, ma lo sviluppo ha visto superare questi inconvenienti. Ciononostante, la ricarica deve ancora seguire un regime preciso che limita le correnti di carica per garantire che la piena capacità sia raggiunta senza sovraccaricare, con il relativo rischio di danni permanenti. La buona notizia è che i recenti sviluppi nella scienza dei materiali e nell’elettrochimica hanno aumentato la mobilità degli ioni della cella. La maggiore mobilità permette correnti di carica più alte e accelera la parte di “corrente costante” del ciclo di carica.

circuito caricabatterie agli ioni di litio 48v

L’avanzamento dei veicoli elettrici, dei droni e di altri dispositivi elettronici mobili come i dispositivi IoT sembra essere promettente per il futuro. Una cosa comune tra tutti questi è che sono tutti alimentati da batterie. Seguendo la legge di Moore i dispositivi elettronici tendono a diventare più piccoli e più potabili, questi dispositivi portatili dovrebbero avere la propria fonte di energia per funzionare. La scelta della batteria più comune per l’elettronica portatile oggi è agli ioni di litio o batterie ai polimeri di litio. Mentre queste batterie hanno una densità di carica molto buona, sono chimicamente instabili in condizioni difficili, quindi bisogna fare attenzione mentre le si carica e le si usa.
In questo progetto costruiremo un caricabatterie a due fasi (CC e CV) che potrebbe essere usato per caricare batterie agli ioni di litio o ai polimeri di litio. Il circuito caricabatterie è progettato per 7.4V batteria al litio pacco (due 18650 in serie) che io uso comunemente nella maggior parte del progetto di robotica, ma il circuito può essere facilmente modificato per adattarsi in pacchi batteria inferiore o leggermente superiore come costruire 3.7 caricabatterie al litio o 12v batteria agli ioni di litio Charger. Come forse sapete ci sono caricabatterie pronti disponibili per queste batterie, ma quelli che sono economici sono molto lenti e quelli che sono veloci sono molto costosi. Così in questo circuito ho deciso di costruire un semplice caricatore grezzo con IC LM317 con modalità CC e CV. Inoltre, cosa c’è di più divertente che costruire il proprio gadget e imparare nel suo processo.

circuito di carica della batteria agli ioni di litio 18650

Una batteria al litio LiFePO4 da 12v completamente carica al 100% manterrà una tensione intorno ai 13,3-13,4v. La sua cugina al piombo sarà di circa 12,6-12,7v. Una batteria al litio al 20% di capacità manterrà una tensione di circa 13V, il suo cugino al piombo sarà di circa 11,8v alla stessa capacità. Come potete vedere, stiamo giocando con una finestra di tensione molto stretta con il litio, meno di 0,5V oltre l’80% della capacità.
I caricabatterie al litio sono basati su un algoritmo di carica CV/CC (tensione costante/corrente costante). Il caricabatterie limita la quantità di corrente a un livello prestabilito fino a quando la batteria raggiunge un livello di tensione prestabilito.    La corrente si riduce poi quando la batteria è completamente carica.    Questo sistema permette una ricarica veloce senza il rischio di sovraccarico ed è adatto agli ioni di litio e ad altri tipi di batterie.
Come si può vedere dal grafico di carica qui sopra, la batteria al litio ha un forte aumento di tensione proprio alla fine del ciclo di carica. In questa fase la corrente di carica scende molto rapidamente e il caricabatterie passa alla modalità di alimentazione.

circuito caricabatterie 3.7v con auto cut off

Oggi proviamo un circuito da internet per caricare le batterie, un BMS o sistema di gestione della batteria. Vi mostrerò uno schema per una sola cella e lo scalerò per qualsiasi quantità di batterie se volete un pacco batterie 2S, 3S, e così via. La funzione di questo circuito è quella di caricare le batterie, proteggerle per la sovratensione, limitare la corrente e anche bilanciare le batterie in caso di più di una cella. Non è il miglior circuito o il più compatto, ma funziona? Beh, rimanete fino alla fine per scoprirlo. Vi mostrerò i componenti di cui abbiamo bisogno e cosa farà ogni parte nel circuito e come funziona il circuito. Lo montiamo su un PCB e lo proviamo per caricare e bilanciare le nostre batterie. Questo circuito non è una mia idea, ci sono già molti circuiti simili su internet come questo. Quindi ragazzi, cominciamo.
Come va amici miei, bentornati. Questo sotto il PCB che analizzeremo oggi e imparare come funziona. Questo semplice circuito sarà in grado di limitare la corrente, controllare la sovratensione e bilanciare il pacco batterie? Bene, vediamo. Le batterie agli ioni di litio o LiPo sono molto popolari, specialmente tra i costruttori come noi per piccoli robot, dispositivi portatili, macchinine RC e droni e così via. Ma queste batterie sono anche molto sensibili e pericolose. Se non si controlla il processo di carica e scarica di queste batterie, smetteranno di funzionare o peggio. Le celle della batteria possono gonfiarsi e persino esplodere a causa del sovraccarico, e una scarica profonda può far fallire la batteria.