Балансировочное зарядное устройство для Li-ion, Li-pol

Содержание

Где используются

В настоящее время Li-pol аккумуляторы используются в большинстве портативных гаджетов. Их можно встретить в телефонах, смартфонах, планшетных ПК, фитнес-трекерах, наручных часах и даже ноутбуках.

Источники с увеличенным разрядным током используются там, где очень важны массогабаритные показатели при большой емкости. Они устанавливаются в дроны, авиамодели и даже в настоящую пилотируемую технику – геликоптеры и наземный транспорт.

К примеру, двухместный мультикоптер E-Volo VC200 весом 450 кг (с пилотами) развивает скорость до 100 км/ч и поднимается на высоту до 2 000 м. При этом его автономность составляет 45 минут. Питается он от Li-pol батарей, причем имеет в своем составе резервную для аварийной посадки.

Испытания электрического мультикоптера E-Volo VC200

Как продлить срок службы аккумулятора

Литий-полимерные батареи очень требовательны к условиям эксплуатации и хранения. Они плохо переносят использования при слишком низких и высоких температурах. Не допускается нагревание устройства до 60°С и более, так как это может привести к возгоранию батареи.

Для этого важно избегать попадания прямых солнечных лучей, нахождения на горячих поверхностях, особенно если устройство подключено к источнику питания. Процесс зарядки сам по себе нагревает батарею

Минимальные температуры, при которых возможна эксплуатация устройства, указывается производителем. Однако не рекомендуется использование любого литий-полимерного аккумулятора при температуре ниже -20°С. Если возникла необходимость эксплуатировать устройство на морозе, необходимо для начала подержать батареи в тепле (в помещении или машине), нагреть до комнатной температуры, затем эксплуатировать.

Хранить аккумуляторы нужно в сухом темном месте при комнатной температуре. Нельзя оставлять на хранение полностью заряженный или разряженный аккумулятор. Оптимальный процент заряда для хранения — 60%.

Типы производителей аккумуляторов:

Батареи используются в бытовой электронике, на транспорте, в передающих сетях, а также в распределительных сетях. Аккумуляторные фабрики производят аккумуляторы различного назначения. Типы батарей в основном делятся на два: литий-ионные и нелитий-ионные. Читайте дальше, чтобы узнать разницу между двумя типами батарей:

1. Литий-ионные батареи:

Литий-ионные батареи также называют литий-ионными батареями, и они производятся для бытовых и промышленных целей. Его основным ингредиентом является оксид лития-кобальта, поскольку он производит высокую плотность энергии

С ним следует обращаться с особой осторожностью, поскольку его повреждение может быть опасным. Заводы по производству аккумуляторных батарей сосредоточены на инновациях литий-ионных аккумуляторов, включая плотность энергии, максимальную безопасность, увеличение срока службы батарей, скорость зарядки и снижение стоимости

Проще говоря, это аккумуляторная батарея, которая производится для использования в гибридных и электрических автомобилях, мобильных телефонах и во многих других бытовых и промышленных устройствах. Его производители в основном расположены в Китае и Японии, и большинство этих заводов по производству аккумуляторов имеют партнерские отношения с производителями автомобилей, чтобы иметь стабильные поставки литий-ионных аккумуляторов для использования в транспортных средствах.

2. Нелитий-ионные батареи.

Нелитий-ионные батареи менее опасны по сравнению с литий-ионными батареями. Слабость литий-ионных аккумуляторов преодолевается за счет не литий-ионных аккумуляторов, и производители извлекают из этого выгоду. Обычно это натриево-серные, современные свинцово-кислотные, цинковые и проточные батареи. Батарейные фабрики по производству не литий-ионных аккумуляторов — это стартапы, а также крупные известные компании.

Производители аккумуляторов в Китае:

1. БИД:

BYD производит литий-ионные батареи, которые включают литий-ионные элементы, литий-ионные аккумуляторные батареи, а также литий-полимерные батареи. Он был основан в 1995 году, его штаб-квартира находится в Шэньчжэне, Китай. В 2018 году BYD объявила о своем плане четырехкратного увеличения производственных мощностей до 2020 года. Клиентами BYD являются ведущие бренды бытовой электроники, такие как Samsung, LG, Huawei, Lenovo, ZTE и TCL.

2. CATL:

CATL производит литий-ионные аккумуляторные батареи для электромобилей и гибридных автомобилей. Основана в 2011 году в Китае. Компания объявила о планах по увеличению объемов производства в 2018 году. К 2020 году они планируют увеличить объем производства до 50 ГВтч.

3. Шэньчжэньская технология BAK

Компания Shenzhen BAK Technology Co. Ltd — известный производитель аккумуляторов в Китае, в основном известный своими литий-ионными, литий-полимерными аккумуляторами и аккумуляторами lifepo4. Они производят и экспортируют различные типы аккумуляторных батарей. Около 75% их продукции экспортируется по всему миру, а остальные 25% продаются в Китае.

Цена iMax B6 и где купить устройство?

Самый простой вариант – это купить iMax B6 на Aliexpress. На момент написания заметки (март 2016) оригинальное устройство без адаптера питания стоило около 2500 рублей. Модификация со встроенным блоком питания примерно 4200 рублей. Копии iMax B6 стоят дешевле примерно на 700─800 рублей. Оригинальный адаптер питания (4, 60 ватт) стоит 1600─1700 рублей. Но можно найти вполне достойные варианты в пределах 1200 рублей.

Конечно, это имеет смысл если у вас нет никаких зарядок и полно разнотипных аккумуляторов. Если у вас уже есть различные ЗУ под вышеуказанные типы аккумуляторов, то такая покупка теряет смысл. Вернуться к содержанию

Всем привет.Хочу поделится своим опытом автономной зарядки автомобильного аккумулятора при помощи универсального ЗУ Аймакс Б6 мини.

Можно использовать и подобные ему аналоги.С учётом сезона, и неудобством таскать домой аккум на подзарядку думаю кому то эта запись может пригодится.В моём представлении автономная — это значит зарядка штатного аккумулятора на стоянке или парковке без доступа к 220 В, и непременно с поставленным на сигнализацию авто. При этом штатный аккум не снимается, а в качестве источника-донора используется любой внешний аккум, подойдёт и довольно «уставший», и даже от ИБП.Спросите — зачем всё это?У меня для этого несколько причин — это неудобство снятия аккума зимой и таскание его домой для подзарядки. Поездки у меня короткие и частые, что ведёт к хроническому недозаряду, так что подзаряжать штатный аккум время от времени необходимо, иначе снижается его срок службы.Летом проще, на даче можно не снимая аккум и не отключая его от бортсети авто подключить зарядное к 220 В, и зарядить. Зимой это не очень удобно по причине того что не всегда до дачи можно и добраться, да и нет желания загорать там несколько часов пока заряжается аккум.А на морозе он и заряд принимать не сильно захочет. И ещё одна важная для меня причина — не люблю восстанавливать настройки магнитолы и саба после снятия аккума. Вроде и не сложно пять минут на это потратить, но не люблю. Если мои доводы не убедительны — что ж, я и не настаиваю на обратном.

Небольшая предистория — лет восемь назад приобрёл вот такую автоматическую зарядку

Шибко-сильно был ей доволен — разные по скорости зарядки режимы, выбор нескольких типов аккумов — подключил, выбрал и она сама заряжает, никакого вмешательства больше не требуется. После зарядки входит в режим поддержки заряда.Довольно удобно, хотя совсем не понятно — чё это она там моргает светодиодиками? Чё делает, сколько — не поймёшь!А потом и вовсе выяснилось, что сомнения мои обоснованны — аккумы она заряжает не полностью, примерно на 90 %. Хорошо хоть не кипятит, но недозаряд это тоже серьёзный недостаток.Сразу стал не доволен. Тоже шибко-сильно.

А тут пару лет назад понадобилась универсальная зарядка для почти всех типов аккумов.В силу разных причин остановил свой выбор на Аймакс Б6 мини.Одна и причин — Ваши отзывы и советы. В частности этот.Как оказалось Аймакс вообще то довольно универсальная и прикольная приблуда — куча параметров и возможностей, но о них писать я не буду — слишком много и скучно. Если кому интересно — информации полно, и она легкодоступна.Решил брать его на Али, вместе с блоком питания.С учётом скидок и купонов обошлось всё в 35$ — довольно дёшево для оригинала с внешним блоком питания на 60Вт

Сейчас там цена уже другая.Поначалу использовал Аймакс как зарядное для никель кадмия и с возможностью балансировки для литий ионных сборок, хоть там с этим не всё отлично, но сейчас не об этом.Попробовал им заряжать авто аккумы — вроде не плохо справляется, теперь пользуюсь только им.Обращаю внимание на то, что у меня дополнительное гнездо прикуривателя в салоне подключено через 15Ам предохранитель на прямую от аккума, что бы реализовать то что я описываю надо либо переделать штатное гнездо, что бы оно работало без ключа, либо тянуть провод из салона или багажника где располагается донор, через крышку капота к аккумулятору.Для автономной зарядки соединительных кабелей что идут в комплекте недостаточно, а один из имеющихся требуется доработать

Надо докупить два штекера «банан»для подключения к тушке Аймакса, метр-полтора провода и штекер в прикуриватель — из этого делаем кабель. «Бананы» прикручиваем на провод и подключаем к Аймаксу на выход, с другого конца паяем штекер для прикуривателя.Паяется всё просто — центральный провод штекера это (+) его к красному «банану», на Аймаксе к красному гнезду, чёрный — масса. Не забываем про предохранитель. Донора подключаем к АйМаксу, доработанным штатным кабелем, у него с одной стороны распространённый штекер питания, (как на БП к Аймаксу) а с другой «крокодилы», вот их и надо заменить на бОльшие.

Как выбрать зарядное устройство для LiPo

Начнем немного с теории. LiPo — это литий-полимерный аккумулятор, который простым зарядником не зарядить, для него нужен очень точный контроль заряда, и это условие может выполнить только компьютеризированное зарядное устройство.

Далее рассмотрим, какие виды ЗУ для LiPo бывают.

Виды зарядных устройств для LiPo

Зарядные устройства бывают:

Программируемые;
Непрограммируемые.

К программируемым относятся «умные» зарядные устройства, в которых есть возможность менять напряжение заряда, разряжать аккумулятор или переводить его в режим хранения, контролировать заряд каждой секции, измерять сопротивление, температуру и так далее. Они обычно достаточно дорогие, но гарантируют качественный и правильный заряд, а также долговечность аккумулятора за счет правильного заряда, ведь LiPo очень чувствительны к качеству процесса зарядки, но зато не имеют «эффекта памяти». У них есть дисплей, вентилятор охлаждения и много кнопок.

К непрограммируемым относятся простые черные коробочки с несколькими светодиодами и без возможности выбирать режим заряда, тип аккумулятора, напряжение и так далее. Просто подключил и все. Они, как правило, значительно дешевле «умных», но не стоит ожидать от них качественного процесса заряда аккумуляторов. Чаще всего такими заряжают аккумуляторы 1S или 2S для маленьких квадрокоптеров.

Если при покупке программируемого ЗУ можно не беспокоиться о возможности заряда различных аккумуляторов по количеству секций — 1S, 2S, 3-6S, то непрограммируемые нужно покупать под конкретные аккумуляторы, будьте внимательны. К тому же «умные» заряжают значительно быстрее, чем простые.

Ток заряда

Кроме рейтинга С, можно ориентироваться и на саму мощность зарядного устройства. Если оно мощностью, скажем, 100W, а заряжать нужно lipo 4S на 16,8V, то сила тока рассчитывается по формуле: 100 \ 16,8 = 5,9A — такова максимальная сила тока, которую сможет выдать зарядник. Но если он разряжен, то сила тока будет выше: 100 \ 14,1 = 7A, и со временем эта цифра будет уменьшаться до 5.9А.

Какие типы аккумуляторов должны поддерживаться

Поддерживаться должны как минимум LiPo, Ni-MH и Li-Ion. В случае, если вы разрядили аккумулятор ниже допустимого уровня, спасти такой аккумулятор поможет заряд с типом аккумулятора: Как восстановить разряженный Lipo аккумулятор?

Какие бывают режимы заряда

В «умном» зарядном устройстве, как правило, есть 4 режима заряда:

BALANCE — заряд в режиме балансировки. У каждого аккумулятора есть балансировочный кабель, который дополнительно подключается к ЗУ. Он нужен для контроля уровня заряда каждой секции аккумулятора. Зарядное устройство будет контролировать индивидуально каждую ячейку и выравнивать их до общего уровня. В таком режиме максимально сохраняется срок эксплуатации аккумулятора. Рекомендуется всегда заряжать в этом режиме.
CHARGE — простая зарядка без точного контроля уровня заряда каждой секции.
FAST CHARGE — ускоренная зарядка без точного контроля уровня заряда каждой секции и всего аккумулятора в целом. Этот режим не рекомендуется, так как такой процесс заряда плохо сказывается на аккумуляторе.
DISCHARGE — разряд аккумулятора. Применяется в различных целях, например, если вы не успели отлетать аккумулятор и его нужно разрядить.
STORAGE CHARGE — режим хранения. Используется, когда вы долгое время не планируете использовать аккумулятор. Как правило, если вы не собираетесь летать в ближайшие 3 дня, то имеет смысл перевести аккумуляторы в режим хранения. Хотя некоторые советуют переводить в режим хранения, если не будете летать даже 1 день. Для этого, зарядное устройство разряжает или заряжает аккумулятор до 3.8V на одну секцию. В случае с lipo 4S это будет 15.2V.

Преимущества «умного» зарядного устройства

Экран для вывода всей необходимой информации;
Выбор режима зарядка;
Выбор типа аккумулятора;
Контроль заряда каждой ячейки;
Контроль температуры;
Защитные функции: выключение по таймеру, контроль температуры, емкости;
Возможность измерения сопротивления;
Возможность наблюдать за напряжением каждой ячейки аккумулятора в реальном времени;
Возможность сохранения профилей настроек для быстрого запуска заряда;
Звуковые уведомления (пищалка);
Возможность подключения к компьютеру, чтобы управлять процессом заряда через ПК;
Возможность обновления ПО через ПК с помощью USB кабеля.

Параметры схемы защиты и контроля

Давайте разберем некоторые параметры схемы защиты и контроля на литий-полимерную батарею на базе микросхемы DW01-P

основные параметры схемы защиты для литий-полимерного аккумулятора

Сразу можно заметить, что если к батарее с напряжением самого элемента в 3,9 В не подключена никакая нагрузка, то схема защиты и контроля будет «кушать» 3 мкА. Это вообще копейки. Если же на элементе будет 2 В, то схема уйдет в так называемый очень экономный режим и будет кушать максимум 0,1 мкА, то есть почти ничего.

Ну теперь можно перейти к более интересным параметрам.

Overcharge Protection Voltage

По-русски, защита от переЗАРЯДА. В нашем случае типичное значение этого параметра составляет 4,25 В. То есть, когда наша батарея зарядится до 4,25 В, сработает защита и батарея перестанет потреблять ток.

Давайте проверим это на практике. Выставляем на блоке питания значение в 4,2 Вольта

и начинаем заряжать наш аккумулятор. О том, что аккумулятор начал заряжаться, нам показывает индикация силы тока. В данный момент она равна 0,72 Ампера.

Но что случится, если мы подадим большее напряжение на батарею? Выставляем 4,5 В и смотрим на потребление силы тока аккумулятором.

Как вы могли заметить, потребление сразу же упало до нуля, что говорит нам о том, что сработала защита. Напряжение, более чем 4,2 Вольта для Li-ion/Po аккумуляторов считается убийственным. В данном случае схема защиты и контроля заряда отлично справилась со своей работой.

Overcharge Release Voltage

Очень интересный параметр. Итак, у нас батарея «наелась» электрического тока до 4,25 В. Схема защиты ее отключила от дальнейшего заряда, иначе она бы бабахнула, как в опыте выше. Но вот было бы неправильно, если зарядка батареи продолжалась бы после того, как напряжение на батарее просело бы, допустим, до 4,24 В. Что опять подзаряжать батарею? Опять лишний раз «дергать» ключи на мосфетах? Зачем? Поэтому, вводят так называемый гистерезис. Когда напряжение на самом элементе просядет до этого значения, то он снова начнет заряжаться.

В нашем случае типичное значение составляет 4,05 В. То есть, если напряжение батареи просядет до этого уровня, схема контроля и защиты вновь продолжит заряд аккумулятора до уровня Overcharge Protection Voltage.

Overdischarge Protection Voltage

Защита от переРАЗРЯДА.

Достигнув этого значения, батарея уходит в глубокую спячку. Но почему так происходит, что она не желает заряжаться? Дело как раз в параметре Overdischarge Release Voltage (о нем ниже).

Overdischarge Release Voltage

Пока разряженная батарея не достигнет этого уровня, все попытки зарядить ее тщетны, если только напрямую подать электрический ток сразу на выводы аккумулятора, хотя в этом режиме она все равно может заряжаться, но очень-очень долго. То есть в нашем случае, для того, чтобы снова можно было заряжать батарею, на элементе должно быть напряжение не менее 3 В. Если будет меньше, заряд просто не пойдет.

PS. Эх, сколько было выкинуто таких батареек на свалку человечеством! Люди думали, что батарейка полностью сдохла и отказывалась заряжаться. А всего-то надо было немного подзарядить элемент до уровня разрешения зарядки Overdischarge Release Voltage и спокойно дальше заряжать аккумулятор.

Overcurrent Protection

Ну а также есть замечательный параметр, как перегрузка по току Overcurrent Protection. В нормальном режиме микросхема DW01x постоянно контролирует ток разряда на своем выводе CS. Здесь есть два пути развития событий:

— если на ноге CS будет напряжение 150 мВ (перегруз по току), то через 10 мс батарея уйдет «спать» и полностью отключит нагрузку

— если на этой ноге будет напряжение 1,35 В (режим короткого замыкания выводов) то батарея уйдет «спать» меньше, чем за 500 мкс. То есть как только коротнули выводы, батарея мгновенно отключает нагрузку).

Для того, чтобы батарея вышла из спящего режима, надо полностью отцепить нагрузку, либо сделать так, чтобы нагрузка превышала 500 кОм.

Плата зарядки с защитой, для самоделок под литий

AliExpress
Зарядные устройства
Сделано руками

Плата довольно популярная и обзор на нее уже здесь был, так что я просто освежу информацию в памяти сообщества. Сам купил для переделки фонаря с ИК датчиком, т.к. он «поглощает» по 4 батарейки формата ААА каждый месяц.

Обзор сделаю весной, когда собственно доберусь до этого фонаря. Кто впервые видит эту деталь, на языке обывателя вкратце расскажу, что это такое и как её можно применить в домашнем хозяйстве.

Данная плата в основном применяется для переделки изделий на батарейках под питание от лития (аккумуляторов 18650 и старых батарей от телефонов/смартфонов). Очень часто плату используют для переделки фонарей, настольных ламп, игрушек. Так же можно сделать самодельное зарядное устройство.

Правила эксплуатации литий-полимерных аккумуляторов

Li-Pol АКБ прослужит долго, если соблюдать ряд простых правил

Важно понимать, что несоблюдение рекомендаций может причинить непоправимый вред батарее

Защищайте литий-полимерный элемент питания от перегрева, переохлаждения, перепадов температур. При сильном нагреве батарея может воспламениться, при низких температурах замедляются химические реакции и АКБ перестает работать. Чтобы пользоваться телефоном зимой на улице, держите его во внутреннем кармане одежды. При совершении звонка он не успеет остыть даже в мороз.

Сохраняйте баланс энергии — поддерживайте заряд литий-полимерного аккумулятора в диапазоне 10-90%. Емкость АКБ при этом немного теряется (емкостью называют количество запасенной энергии), но зато вы получает выигрыш в виде максимально продленного срока службы батареи.

Новые модели планшетов и смартфонов оснащены контроллером, который помогает поддерживать баланс энергии в батарее. Он не допускает разрядку до нуля и прерывает зарядку до достижения 100%.

Раз в 3-6 месяцев полезно проводить калибровку – разрядите батарею до самоотключения устройства, а затем зарядите до 100%. В отличие от никелевых батарей, литий-полимерные не имеют эффекта памяти и не нуждаются в тренировке зарядом-разрядом.

В обычном режиме эксплуатации гаджета не допускайте его отключения – ставьте на подзарядку, увидев предупреждающий сигнал. Самоотключение в полностью разряженном состоянии сокращает емкость и работоспособность батареи.

Проводите подзарядку при каждом удобном случае, даже если АКБ заряжена до 60-70%. Но внимательно следите за уровнем заряда при коротких подпитках, он не должен дойти до 100%.

Идеальный диапазон заряда Li-Pol батареи составляет 30-80%. Если его постоянно поддерживать, аккумулятор будет максимально защищен от износа и прослужит предельно долго.

Не оставляйте заряженный АКБ включенным в розетку. Встроенный контроллер защищает батарею от перезарядки, но не спасает от перегрева – при контакте с током химические реакции в электролите продолжаются. Это оборачивается резким сокращением срока службы элемента питания и даже может привести к взрыву.

Если литий-полимерную батарею оставить включенной в розетку, даже исправный контроллер может не спасти от перезарядки. Аккумулятор нагревается, и вместе с ростом температуры повышается уровень заряда. Это сокращает рабочий ресурс батареи.

Используйте только оригинальное зарядное устройство, которое входит в комплект поставки гаджета. Такой блок питания откалиброван под особенности АКБ данной модели и обеспечивает оптимальный режим зарядки. Если «родное» ЗУ вышло из строя, его следует заменить зарядным устройством, сертифицированным производителем.

Перед длительным хранением гаджета зарядите батарею до 50-60%. Устройство следует отключить. При включении заряд окажется ниже – в неактивном состоянии Li-Pol аккумулятор продолжает работать и стареть.

Не заряжайте гаджет, если АКБ нагрелся при активной работе устройства. Контакт с током повысит температуру батареи, что легко может привести к взрыву или возгоранию.

Старайтесь снизить нагрузку на устройство, если эксплуатируете его во время зарядки. К примеру, можно отключить Bluetooth, GPS, соединение с интернетом, ограничить прием смс и звонков. В идеале на зарядку надо ставить выключенный гаджет.

АКБ следует беречь от механических повреждений, ударов, контактов с металлическими предметами.