Ładowanie dwóch akumulatorów Li-Ion połączonych szeregowo (2S, 18650)

[piechnat]

Dzień dobry.

W internecie można kupić przykładowy moduł zabezpieczający dwa ogniwa Li-Ion:

(Moduł BMS PCM PCB ładowania i ochrony ogniw Li-ion - 2S - 8.4V - 13A - do ogniw 18650)

Przykładowy sprzedawca twierdzi, że można używać go również do ładowania:

https://abc-rc.pl/modul-ladowania-ochrony-ogniw-2s-13a

1. Czy jeśli podłączę na złącza P- P+ przetwornicę impulsową ustawioną na 8.4V to faktycznie zajdzie poprawny i bezpieczny proces ładowania ogniw?

2. Jeśli tak, to jaki prąd powinna zapewniać przetwornica? 13A?

3. Czy w trakcie ładowania urządzenie (4 silniczki 6V + elektronika) będzie mogło być zasilane z tych samych łącz P- P+?

4. Jak wykryć moment rozładowania, zanim wymieniony układ zabezpieczający zadziała (jak rozumiem odetnie zasilanie)?

Dzięki i pozdrawiam.

[deshipu]

1. Nie. Moduł zabezpieczający zabezpiecza także przy ładowaniu (przed zbyt dużym prądem), ale nie zastępuje ładowarki.

2. Nie.

3. Nie.

4. Mierzyć napięcie.

[piechnat]

No to szkoda. Liczyłem na bardziej optymistyczny obrót sprawy 🙂 Czy zatem odpowiednie są ładowarki pojedyńczej celi, np. popularne moduły TP4056? Jeśli tak, to czy jest jakiś odpowiednik dla pakietu 2S?

[deshipu]

Przy wielo-celowej baterii potrzebujesz ładowarkę z balanserem, która nie tylko naładuje ogniwa, ale jeszcze przypilnuje żeby wszystkie miały to samo napięcie. Jeśli tak nie będzie, to jedne ogniwa będą rozładowywać inne i w efekcie to najsłabsze rozładuje się całkiem podczas gdy pozostałe prawie wcale. Takie ładowarki to niestety trochę bardziej skomplikowane urządzenia niż pojedynczy czip.

Polecam po prostu wyposażyć się w ładowarkę modelarską i jej używać do ładowania ogniw.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[piechnat]

Dziękuję za pomoc. Przy okazji znalazłem moduł, który realizuje wiele z moich marzeń, jeśli chodzi o doładowywanie ogniwa w trakcie zasilania urządzenia i kontrolę poziomu naładowania. (Niestety tylko jedno ogniwo i wydajność do 2.5A).

http://www.atnel.pl/atb-lion.html

A jeszcze spytam, czy miałoby sens, gdyby skorzystać z dwóch TP4056 oraz jakichś przekaźników, które na czas ładowania, rozłączały by połączenie szeregowe? Czy coś takiego jest praktykowane?

[deshipu]

Zazwyczaj w trakcie ładowania po prostu zasilasz swoje urządzenie z tego samego źródła, co ładowarkę, zamiast z baterii.

[piechnat]

1. Nie. Moduł zabezpieczający zabezpiecza także przy ładowaniu (przed zbyt dużym prądem), ale nie zastępuje ładowarki.

2. Nie.

3. Nie.

4. Mierzyć napięcie.

A jeśli wskazany w pierwszym poście moduł wymienię na poniższy:

http://allegro.pl/zabezpieczenie-pcm-balanser-2s-12a-li-ion-7-4v-i7204396830.html

To pierwsze dwie odpowiedzi będą twierdzące? 🙂

[deshipu]

Naprawdę ciężko jest cokolwiek powiedzieć ze zdjęcia. Przydałaby się porządna nota katalogowa, razem z opisem, schematem urządzenia, etc. — a nie tylko screenshot z jednej tabelki ze środka. Nazwy pól w tabelce coś tam sugerują, ale ciężko ocenić co tak naprawdę. Może zapytaj sprzedawcę o datasheet od tego?

[Mechano]

Niestety ale te moduły mają zbyt szeroko rozstawione progi pod- i ponad- napięciowe. Maksymalne napięcie odcięcia dla akumulatorów li-ion to 4.25V (oczywiście zdarzają się wyjątki, ale typowo jest właśnie tyle), w opisie jest podane nawet 4.35V (!), nie spowoduje to jednak jego eksplozji (czy jakiegoś innego uszkodzenia tego typu) ale bardzo wpłynie na jego żywotność. To samo z rozładowaniem, minimalnie powinno być 2.5V i nie niżej. Poza tym potrzeba do tych układów osobne ładowarki, które niezależnie od tego bms'a przeprowadzają ładowanie algorytmem CC/CV (bo tego bms nie zapewnia). A żeby wykryć moment naładowania trzeba mierzyć jednocześnie napięcie i prąd i w okolicach 8.5V i jakichś 100mA odciąć ładowanie (wtedy zacznie się dopiero balansowanie).

[piechnat]

Serdecznie dziękuję za odpowiedzi.

4. Mierzyć napięcie.

Mam jeszcze jedno pytanie niejako związane z tematem. Do zmierzenia napięcia przez ADC chciałem zastosować dzielnik napięcia. Zrobiłem najpierw test: bateria 9V dwa rezystory 220Om no i fajnie napięcie dzieli się na połowę, ale oporniki potwornie się grzeją. Chciałem spytać czy to ma tak być, czy zastosować inne rezystory, czy potrzebny jest radiator? Czy przy pomocy jakichś obliczeń można sprawdzić, czy to się nie spali? Oporniki są zwyczajne, zgodnie z opisem THT przewlekane 0,25W.

[Mechano]

Spróbujmy policzyć jaką moc tracisz na tych rezystorach:

I=U/R czyli 9V/440R=~0.02A

Moc:

P=I^2*R czyli 0.02^2*440=0.176W

Taka moc to już ok. 70% mocy tych rezystorów, więc nie można się dziwić, że się grzeją.

Zauważ, że przy rezystorach 2k2 będzie już 0.0184W (dziesięciokrotnie mniej mocy rozpraszanej!).

Jak widać, w tym przypadku warto najpierw przeliczyć prąd i moc, żeby potem nie było takiej niespodzianki.

PS. Tak, wiem w pierwszym przypadku trochę źle zaokrągliłem ten prąd dlatego moc wychodzi inna niż liczyć wszystko za jednym razem na kalkulatorze.

No tak moje obliczenia mocy traconej dotyczą dwóch rezystorów, marek1707 to jednak umie wyjaśnić.

[marek1707]

Ojej, to wygląda naprawdę kiepsko... Znaczy, że zabierasz się do procesorów a nie pamiętasz podstawowych wzorów? Może warto samodzielnie zajrzeć do podręcznika fizyki lub na jakąś stronę dla początkujących elektroników (kurs podstaw na Forbocie np.)?

Wypadkowa rezystancja dwóch oporników połączonych szeregowo (jak w dzielniku) to zwykła suma:

R = R1 + R2

Prąd płynący przez opornik to:

I = U / R

Z kolei moc wydzielana w oporniku to:

P = I² * R

Zatem w Twoim przypadku masz:

R = 220Ω + 220Ω, czyli 440Ω

I = 9V / 440Ω, czyli 20.5mA

P = (0.0205A)² * 220Ω, czyli 92mW

Dla małego oporniczka to sporo, skoro w absolutnie idealnych warunkach może on wytrzymać tylko 250mW. Nie zniszczy go, ale cenna energia baterii idzie na bezsensowne grzanie. Twój procesor w Arduino pobiera mniej niż cały ten dzielnik.

Zrób te same obliczenia i podaj wyniki dla oporników 2x10kΩ.

A potem dla wprawy policz jakich oporników musiałbyś użyć (i jakie prądy i moce będziesz miał w układzie) dla pomiaru napięcia akumulatora samochodowego 12V. Pamiętaj, że prąd płynący przez dzielnik jest czystą stratą więc nie powinien być zbyt duży. Przyjęcie okolic 1mA jest dobrym kompromisem a dla małych baterii może być nawet <100uA.

[piechnat]

Hej, dzięki za pomoc, wiem, że to podstawy podstaw – takie już teraz czasy, że do Arduino ciągnie kompletnych amatorów 🙂

dla 10kOm to będzie 2mW.

Już wcześniej chciałem dać na oko opornik 10kOm, ale grzał się jeszcze szybciej, dlatego pomyślałem sobie, że im większy opór „tym większe tarcie”, tym więcej ciepła 🙂 i napisałem post na forum. Teraz widzę, że się kopnąłem w kolorach pasków i przez przypadek wziąłem 10Om 🙂

Jeśli dobrze rozumiem dla akumulatora 12V żeby popłynął prąd 1mA powinno się użyć rezystorów o wartościach 5k i 7k Om, co da pracę 5 i 7 mW?

[marek1707]

Nie sposób się nie zgodzić..

Jak liczysz te moce, bo mi dla dzielnika 2x10k i napięcia 5V wychodzi 1.25mW.

Przy okazji: zapoznaj się z tzw. szeregami wartości oporników, bo nie kupisz dowolnego jaki sobie wymyślisz. Znajdź tabelę dla popularnego szeregu E24 i tylko takich wartości (a jeszcze lepiej E12) używaj do planowania układów i obliczeń. Tylko w wyjątkowych wypadkach sięgaj po wyższe, bardziej "rozdrobnione" szeregi a dzielniki do prostych pomiarów na pewno taką sytuacją nie są. W E24 nie ma ani 5k ani 7k. Znajdź najbliższe im wartości (w górę lub w dół - zdecyduj sensownie by zachować żądany zakres pomiaru) i takich użyj po czym przelicz cały dzielnik raz jeszcze: prądy, moce, współczynnik podziału, współczynnik przez jaki musisz mnożyć wynik ADC żeby dostać prawdziwe miliwolty napięcia wejściowego itp. Po pół roku będziesz znał na pamieć wszystkie możliwe E24. To jak znaki drogowe, bez ich znajomości nie da się bezpiecznie jeździć.

EDIT: Moc i praca to dwie różne wielkości fizyczne. Ty liczysz moc w [W], praca jest w [J], pamiętasz? Dla wprawy: jak to się ma do siebie i np. po jakim czasie prąd wykona pracę (lub inaczej wydzieli energię) 1J w Twoim całym dzielniku 2x10k zasilanym z 9V?