Безопасность при последовательной зарядке двух аккумуляторов LiPo

ПРИМЕЧАНИЕ. Я задаю этот вопрос, потому что я новичок в этой теме и хочу быть уверенным в том, что я делаю, прежде чем пойти и купить запчасти.

Я делаю действительно модные часы с OLED-экраном, датчиками и всеми этими вкусностями, а также с Arduino Nano, требующим 7-12 В на входе для работы. Мой план состоит в том, чтобы поставить два 3,7-вольтовых аккумулятора LiPo последовательно.

Мне нужно будет заряжать их время от времени, и, конечно, когда я это делаю, я не хочу прерывать питание часов. Итак, в настоящее время я следую этому онлайн-руководству:

http://blog.zakkemble.co.uk/a-lithium-battery-charger-with-load-sharing/

(Это руководство по созданию «... схемы, [которая] отключает аккумулятор при подключении питания USB, вместо этого нагрузка будет использовать питание от USB. Это позволяет аккумулятору нормально заряжаться без каких-либо внешних помех».)

У меня такой вопрос: безопасно ли сделать две такие схемы, соединить их параллельно и заряжать обе батареи одновременно? И если это бесполезно, безопасно ли заряжать каждый по отдельности в этой серии?

Спасибо

Почему бы не использовать регулятор наддува вместо батареи 2S?
Почему нет? Потому что я не знал, что он существует до твоего комментария... (как я уже сказал, я новичок). Это лучший вариант?
Может быть. Это определенно упростит зарядку, поскольку у вас будет только одна ячейка, но у импульсных регуляторов есть свои предостережения относительно шума.
Шум не должен быть проблемой для модных часов! И да, одноэлементная литиевая батарея большой емкости, подключенная к повышающему преобразователю для получения стабильных 9 В (так что это не слишком близко к минимуму 7 В), была бы хорошей идеей.
(После некоторого поиска в Google) Как насчет повышения до 5 В и подачи его на обычный вход 5 В Arduino?
Я удивлен, что Nano нужно 7V. | Если батареи «жестко соединены» последовательно, то для использования двух зарядных устройств вы должны плавать каждое зарядное устройство, то есть они должны быть изолированы, чтобы одно могло «стоять поверх» другого. Если вы используете общий USB-источник, их нельзя изолировать/плавать. Вы можете заряжать по одному. | Если вы подключите источник энергии между батареей и нагрузкой, чтобы вы могли определить, какой ток идет на батарею, а какой на нагрузку, вы можете заряжать и работать одновременно. Если зарядное устройство ограничено I_ch_bat_max, а нагрузка меньше этого значения, то вы можете заряжать во время работы — просто это медленнее. ....
... это вызывает потенциальные проблемы только в режиме CV, поскольку зарядка не прекращается, когда должна, если зарядное устройство «думает», что ток нагрузки является током батареи. А вот если Iload << заряжаю это вряд ли будет проблемой.
Если вы используете только микроконтроллер, установленный в Nano, то вам вообще не нужно никаких регулировок, только снижение тактовой частоты. Наденьте часовой кристалл, и все готово.

Ответы (1)

Серийные зарядные устройства

Зарядные устройства на 1 элемент нельзя использовать для нескольких последовательно соединенных элементов, так как их зарядного напряжения будет недостаточно. У меня нет опыта работы с зарядными устройствами, предназначенными для последовательной зарядки нескольких элементов, но я предполагаю, что такое зарядное устройство будет иметь отдельный вход для термистора каждого элемента, если он есть, или, по крайней мере, для его напряжения: без какой-либо схемы балансировки нагрузки вы в конечном итоге с разным напряжением на ваших элементах, поэтому вы должны убедиться, что ни один из них не подвергается особой нагрузке во время зарядки - литиевые батареи опасны, если заряжать их неправильно.

Повышающие преобразователи

Обычное решение (во всяком случае, мое, я использовал его в продукте не позднее прошлой пятницы) — использовать повышающий преобразователь постоянного тока: если вы посмотрите определение, вы увидите, что это преобразователь, похожий на насос: он увеличивает напряжение. на выходе. Однако это происходит за счет:

  1. Доступный ток: преобразователь может работать только с ограниченным током. Хотя большую часть времени больший ток лучше с точки зрения эффективности (см. 2.), наступит момент, когда компоненты не смогут достаточно рассеивать, и вы не сможете получить от них больше (или они перестанут работать). нагреться и сгореть). Если у вас особенно мощный модуль повышения мощности, следите за током, который он потребляет на входе: даже при идеальной эффективности (см. 2.) входной ток будет выше, чем выходной ток.
  2. Срок службы батареи: Преобразователи, как и любая схема, имеют неунитарную эффективность: они рассеивают некоторую мощность, что означает, что на 1 единицу выходной мощности вы получите более 1 единицы мощности на входе. Рассеиваемая мощность будет потреблять дополнительный ток на входе, что сокращает срок службы батареи. Пропорционально ли оно выходной мощности? Если только! Преобразователи имеют кривые эффективности, описывающие эффективность как функцию выходной мощности. Сейчас повышающие преобразователи — это переключающие преобразователи на основе широтно-импульсной модуляции: они в основном рассеивают мощность в момент переходов. Поэтому, если вам нужно меньше мощности, при той же частоте эффективность упадет. Некоторые из них также имеют способ адаптации частоты в зависимости от нагрузки, они называются импульсно-частотно-модулированными (PFM) и имеют достаточно плоские кривые эффективности даже при низких нагрузках.

Расчеты

Формула не стоит много:

п о ж е р я н "=" п о ж е р г я с с я п а т е г + п о ж е р о ты т
⇔ В я н * я я н "=" В о ты т * я о ты т е ф ф я с я е н с у
⇔ я я н "=" В о ты т * я о ты т е ф ф я с я е н с у * В я н
Б О л б а т т е р у л я ф е "=" с а п а с я т у × г е п т час о ф г я с с час а р г е я я н
BOL указывает на начало жизни. Чем глубже разряд, тем больше будет падать емкость с циклами. Здесь емкость в Ач => срок службы батареи в часах, остальное в СИ.

Иллюстрации

введите описание изображения здесь

Пример кривых КПД повышающего преобразователя с PFM и без него ( источник ).введите описание изображения здесь

Иллюстрация формы волны PWM+PFM [Редактировать: на самом деле это похоже только на PFM. ШИМ также будет модулировать ширину] повышать выходное напряжение преобразователя перед фильтрацией ( источник ).

Заключение

Я бы предложил использовать повышающий преобразователь (вы можете купить модули plug and play) с частотно-импульсной модуляцией (поскольку вы, безусловно, будете использовать низкие токи, если это часы) и кривой с высоким КПД, а также вывод на вход Vcc / 5V Ардуино. Не RAW, потому что вы в конечном итоге потеряете мощность и во встроенном регуляторе (даже больше, поскольку это линейный регулятор, который предназначен для рассеивания энергии).разница в мощности). Добавьте дополнительную фильтрацию (называемую здесь развязывающими колпачками), чтобы убедиться, что все идет гладко (переключающие преобразователи довольно шумные). Однако вам все равно понадобится зарядное устройство для одной ячейки; большинство зарядных устройств, которые я видел вокруг, которые обеспечивают одновременную зарядку, не делают ничего, кроме подключения устройств непосредственно к аккумулятору во время его зарядки, но я думаю, что все зависит от потребляемой мощности. Если потребляемая мощность в десять раз меньше зарядного тока, я считаю, что все в порядке (кто-нибудь может подтвердить?).

Ух ты! Спасибо за подробный ответ. Это прояснило много путаницы с моей стороны. Спасибо!
Безопасность при последовательной зарядке двух аккумуляторов LiPo
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v