Bagaimana cara membuat baterai yang seimbang?

8

Saya sedang membuat robot untuk tempat kerja saya sekarang. Saya mulai dengan kit 20servo. Itu datang dengan benar-benar mengerikan 10,6 volt, 800mAh NiMh baterai sekalipun.

Saya ingin membuat paket lithium untuk ini karena 3 sel lithium akan menjadi sempurna. Saya menggunakan LiPo untuk pesawat model pribadi saya dan saya tahu mereka "seimbang" dan mereka menggunakan pengisi daya khusus yang mengisi setiap sel secara terpisah.

Karena ini untuk tempat kerja saya, saya tidak ingin menggunakan LiPo karena sangat mudah berubah. Saya berpikir untuk membuat baterai saya dari 3x RCR123's. Saya ingin membuat paket sehingga dapat diisi dengan pengisi daya yang seimbang.

Bisakah seseorang tolong beri tahu saya cara melakukan ini? Juga, dapatkah saya menggunakan pengisi daya LiPo untuk Li-Ion atau apakah saya perlu membuat pengisi daya sendiri?

Terima kasih.

Spongebob
sumber
1
IIRC Li-Ion tidak kompatibel dengan Li-Poly dari perspektif pengisian
vicatcu
Terima kasih untuk itu. Tetapi bisakah saya membuat pengisi daya balancing untuk paket LiIon khusus?
Sponge Bob
@vicatcu Anda yakin? Dari semua yang saya baca, mereka mengisi persis sama dan dalam banyak pengisi daya IC lembar data proses yang sama dijelaskan saat mengisi daya Li-Ion dan Li-Po.
AndrejaKo
1
@Keegan McCarthy Secara umum ada dua jenis charger balancing dan keduanya mensyaratkan bahwa ada cara untuk mengakses setiap sel secara individual. Satu jenis mengisi sel secara seri dan setiap beberapa detik memeriksa voltase. Jika satu sel memiliki tegangan lebih tinggi dari sel lain, itu akan habis sampai tegangannya memenuhi tegangan sel lain. Jenis pengisi daya lainnya mengisi setiap sel secara terpisah. Ini harus mengurangi kemungkinan memiliki sel yang tidak seimbang. Ini menggunakan algoritma yang sama untuk memeriksa apakah sel seimbang dan menyeimbangkannya jika diperlukan.
AndrejaKo
1
Jenis pertama tampaknya sedikit lebih tua dan kadang-kadang digunakan dengan penyeimbang khusus yang akan memantau tegangan terlepas dari pengisian baterai. Tipe kedua tampaknya sedikit lebih baru dan penyeimbang terintegrasi ke pengisi daya.
AndrejaKo

Jawaban:

15

Karena ini untuk tempat kerja saya, saya tidak ingin menggunakan LiPo karena sangat mudah berubah.

Sel-sel Lithium Ion LEBIH rentan terhadap "curhat dengan api" / "asap ajaib" daripada LiPo (Lithium Polymer), tidak kurang.

Jika Anda ingin sel kimia berbasis Lithium jauh lebih aman maka gunakan LiFePO4.
(LiFePO4 = Lithium Ferro Phosphate).
Anda dapat menggerakkan pasak melalui hati mereka (logam atau tidak, di persimpangan jalan dan di tengah malam opsional) dan mereka tidak akan menghasilkan pelepasan energi tinggi. Mereka akan (mungkin) tidak bekerja dengan baik setelahnya


Saya ingin membuat paket lithium untuk ini karena 3 sel lithium akan menjadi sempurna. ... Bisakah seseorang tolong katakan padaku bagaimana melakukan ini? Juga, dapatkah saya menggunakan pengisi daya LiPo untuk Li-Ion atau apakah saya perlu membuat pengisi daya sendiri?

LiPo dan LiIon memiliki kebutuhan pengisian yang serupa.
LiPo biasanya memungkinkan tingkat biaya yang lebih besar tetapi pada dasarnya adalah kimia yang sama.
Pengisi daya harus "menghormati" tegangan baterai maksimum dan arus pengisian maksimum - ini biasanya dapat dipilih. Tegangan terminasi per sel untuk LiIon atau LiPo biasanya 4.2V pada 25 derajat C. Menggunakan tegangan yang sedikit lebih rendah dari ini mengurangi kapasitas tetapi sangat meningkatkan masa siklus sel.

Sel LiPo atau Lithium Ion menyediakan dari 3,0 hingga 4,2 V / sel (habis untuk terisi penuh) dan sel-sel dinilai pada 3,6V atau 3,7V nominal. Sel LiFePO4 menyediakan sekitar 2,8 hingga 3,6 sel dan diberi nilai 3,2 atau 3,3 V nominal . (Lebih rendah dimungkinkan tetapi ada sedikit kapasitas di "ekor" dan menggunakannya mengurangi siklus hidup). Sel NimH menghasilkan sekitar 1,0 hingga 1,3 V / sel dan diberi nilai nominal 1,2 V

Jadi paket NimH 10.6V Anda = 10.6 / 1.2 = 9 sel

Di seluruh rentang biaya:

  • 9 x NimH = 9V - 11.7V, rata-rata 10.8V
  • 3 x LiIon = 9V - 12.6V, rata-rata 10.8V
  • 3 x LiFePO4 = 8.4V - 10.8V, rata-rata 9.6V
  • Asam timbal = 12+ V rata-rata

Anda dapat berhenti mengeluarkan sel-sel LiFePo4 pada tingkat agak lebih tinggi dari 2.8V sehingga kisarannya adalah 9V - 10.8V

Anda perlu menentukan seberapa rendah tegangan servos akan bekerja dengan senang tetapi sel-sel LiFePO4 mungkin akan dapat diterima dan jauh lebih baik untuk keamanan. Yang mengatakan, menjalankan LiPo dengan benar menyebabkan beberapa masalah.
Menggunakan 4 x sel LiFePO4 dapat dipertimbangkan.

Anda mungkin ingin mempertimbangkan penggunaan baterai asam timbal 12V. Ini murah, berbagai kapasitas tersedia dan pengisi daya sudah tersedia.

Anda bisa menggunakan boost converter dari voltase lebih rendah atau buck buck dari voltase lebih tinggi untuk mendapatkan operasi voltase konstan yang baik.


Pengisian seimbang

Sel LiPo dapat diisi menggunakan "charger balancing" yang tersedia atau secara terpisah secara paralel atau Anda dapat membuat charger Anda menang. Berbagai IC pengisi daya penyeimbang tersedia dari misalnya Digikey .
Metode sederhana untuk memastikan keseimbangan adalah dengan menempatkan regulator penjepit pada setiap sel yang mengalirkan arus ketika tegangan mencapai titik muatan tegangan konstan. Ada berbagai cara untuk melakukan ini, tetapi salah satunya ditunjukkan di bawah ini. Ini dari sini . Catatan bagus tentang operasi dan penyesuaian ditampilkan di halaman itu.
IC memonitor tegangan baterai dan ketika tegangan pemicu tercapai, MOSFET dihidupkan untuk mengalirkan arus. IC berisi referensi tegangan internal dan menyediakan histeresis yang dapat diprogram untuk tegangan penjepit. Penggunaan salah satu dari rangkaian ini di setiap sel memungkinkan penggunaan pengisi daya yang tidak seimbang hingga kapasitas penjepit saat ini.

Hanya pemegang sabuk hitam Bahkan, meskipun ini tidak akan direkomendasikan, Anda mungkin dapat menggunakan pengisi asam timbal 12V sederhana dengan output saat ini tidak lebih tinggi dari kemampuan sirkuit penjepit untuk mengisi 3 x seri ion LiIon atau sel LiPo. Ini tidak akan memberikan beberapa poin yang lebih baik dari pengisian LiIon / LiPo tetapi harus berhasil.

Lembar data MAX921 . Ini terlalu mahal pada $ 4,60 / 1 Digikey.
Hasil yang sama bisa didapat dengan TL431 dan mungkin beberapa transistor. Sirkuit yang bisa diterapkan dapat tiba di jika ini cukup menarik.

masukkan deskripsi gambar di sini

masukkan deskripsi gambar di sini

Russell McMahon
sumber
Terima kasih atas jawaban yang luar biasa! Saya memang mempertimbangkan sel-sel LiFePo (jika Anda melihat sejarah revisi pertanyaan Anda akan melihat itu) saya benar-benar mencintai LiFePo. Saya bahkan membuat baterai Jeep saya dengan mereka. Tetapi tegangan sel tidak kompatibel dengan robot saya. Servo tidak berfungsi dengan baik dengan kurang dari 10.0 volt. Mereka dikontrol oleh perintah serial, bukan PWM, dan dari apa yang saya amati sesuatu dengan komunikasi mulai memburuk pada tegangan rendah. Namun, saya tidak menyadari bahwa LiIon lebih berbahaya daripada LiPo. Saya telah meledakkan banyak sel LiPo, tetapi tidak pernah LiIon.
Sponge Bob
Mungkin saya hanya menggunakan charger LiPo sh * tty. Saya akan melihat-lihat apakah saya dapat menemukan IC penyeimbang yang dapat dipasang di atas papan dan dapat memecahkan masalah sel LiPo saya yang meledak (dan hemat saya satu ton uang ... dengan harga 9-13 dolar untuk sel 1.3Ah yang bagus. ..)
Sponge Bob
ebay.com/itm/... ----- ada dua dari mereka untuk $ 8,4
Sponge Bob
1
@KeeganMcCarthy - 4 x LiFePO4 + regulator tegangan akan bekerja dengan baik. Seumur hidup siklus harus 2 x hingga 4 x masa LiIon atau LiPo.
Russell McMahon