Как правильно заряжать li-ion аккумуляторы

Содержание

Полезные рекомендации при эксплуатации аккумуляторов 18650

Чтобы сохранить емкость АКБ и продлить срок их эксплуатации, нужно следовать нескольким советам:

  • правильно выбирать режим работы ЗУ, при отсутствии контроллера регулировать параметры автоматически;
  • избегать глубокого разряда, подключать аккумулятор при снижении заряда до 70-80%;
  • при расчете длительности восстановления учитывать не только количество ампер-часов, но и разницу вольтажа при зарядке в заводских и домашних условиях, которая влияет на ваттную емкость;
  • не пытаться увеличить емкость АКБ циклами разряд-заряд;
  • не допускать перегрева накопителя, не оставлять его под прямыми солнечными лучами;
  • эксплуатировать батарею при температуре +10…+25°С, для использования при низких температурах утеплить корпус;
  • не допускать ударов по телу АКБ, воздействия сильного трения и вибрации, при транспортировке укладывать аккумуляторы на толстую мягкую подложку;
  • хранить литий-ионные накопители с 50-60% заряда и при температуре около 0°С.

Зарядное литиевых аккумуляторов

Самодельная зарядка литиевых АКБ — схема электрическая

Основой для данного прибора являются две микросхемы-стабилизатора 317 и 431 (тема на форуме).

Интегральный стабилизатор LM317 в данном случае служит источником тока, данную деталь берём в корпусе TO-220 и обязательно устанавливаем на теплоотвод с применением термопасты.

Регулятор напряжения TL431 выпускаемый компанией texas instruments существует кроме этого, в корпусах SOT-89, TO-92, SOP-8, SOT-23, SOT-25 и других.

Рекомендуемое входное напряжение от девяти и до двадцати вольт. Выходное же настраивается подстроечным резистором 22 кОм, оно должно быть в районе 4.2V.

Светодиоды (LED) D1 и D2 любого, приятного для вас цвета. Мной были выбраны такие: LED1 красный прямоугольный 2,5 мм (2,5 милиКандел) и LED2 зелёный диффузионный 3 мм (40-80 милиКандел). Удобно применять smd светодиоды, если вы не будете устанавливать готовую плату в корпус.

Минимальная мощность резистора R2 (22 Ohm) 2 Ватта, а R5 (11 Ohm) 1 Ватт. Все отсальные 0,125-0,25W.

Фото измерения вольтажа li-ion аккумулятора от сотового телефона до зарядки (3.7V) и после (4.2V), ёмкость 1100 mA*h.

Печатная плата для литиевого зарядного

Печатная плата (PCB) существует в двух форматах для разных программ — архив находится тут. Размеры готовой печатной платы в моём случае 5 на 2,5 см. По бокам оставил пространство для креплений.

Как работает зарядка

Как работает готовая схема такого зарядного устройства? Сначала аккумулятор заряжается постоянных током, который определяется сопротивление резистора R5, при стандартном номинале 11 Ом он будет примерно 100 мА. Далее, когда перезаряжаемый источник энергии будет иметь напряжение 4,15-4,2 вольта начнется зарядка постоянным напряжением. Когда же ток зарядки снизится до маленьких значений светодиод D1 перестанет светиться.

Как известно, стандартным напряжение для зарядки Li-ion является 4,2V, данную цифру необходимо установить на выходе схемы без нагрузки, с помощью вольтметра, так аккумулятор будет заряжается полностью. Если же немножко снизить напряжение, где-то на 0,05-0,10 Вольт, то ваш аккумулятор будет заряжаться не до конца, но так он прослужит дольше. Автор статьи ЕГОР.

Зарядка для пальчиковых батареек

Этот прибор является необходимым предметом для людей, предпочитающих активный образ жизни, которые перевели максимальное количество используемых гаджетов на работу от аккумуляторов. Одним из самых распространенных среди таких приборов является мобильный телефон.

Все они оснащены батареями на литиевой основе. Поэтому для них рекомендуют приобретать зарядное устройство для литиевого аккумулятора 18650. Так как попытка восстановить емкость батареи используя прибор неподходящей модели приведет к ее порче.

Обычно для зарядки аккумуляторов на литиевой основе используют устройства с маркировкой EP. В мобильном телефоне батарея считается самым уязвимым местом. И при использовании неподходящей зарядки срок ее службы может сократиться, она начнет быстро разряжаться, что доставим массу неудобных моментов. Чтобы избежать этого необходимо правильно подбирать оборудование для восстановления. Причем не обязательно приобретать готовую модель можно сделать зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками. Такой прибор обойдется дешевле, чем промышленное изделие.

Видео к просмотру: Как и чем зарядить Li-ion и Li-po аккумуляторы 18650, от мобильного и др. Tp4056

Существуют универсальные зарядные устройства, которые подходят для подключения и к бытовой технике 220В, и к бортовой сети 12В. Все они оснащены корпусом, кабелем с вилкой, преобразователем в виде трансформатора, стабилизатором напряжения, контролем зарядки и светодиодным индикатором.

Кроме этого, в некоторых моделях есть и другие элементы – например, вольтметр или амперметр, дополнительный дисплей и так далее. Пользоваться ими удобно и совершенно несложно.

К таким моделям можно отнести зарядное устройство mh12210, есть и ряд других вариантов, которые при необходимости вы без труда найдете в любом магазине электроники.

Варианты зарядных устройств для аккумуляторов

Обзор умных зарядных устройств для аккумуляторов.

  • La Crosse Alpha Power BC-700 занимает в рейтинге лучших зарядных элементов призовое место из-за своей универсальности. Заряжает акб любого химического состава и размера. Время зарядки 2 часа. Прибор сам определяет тип и способ получения энергии. В функции обязательно входит заряд, дозаряд, разряд, предотвращение перегрева аккумулятора, выявление поврежденных батарей, их диагностика и реанимация. 
  • OPUS BT-C310заряжает самые распространенные типы батареек аа, ааа. Индикатор перегрева и принудительное охлаждение зарядки защищает ионные аккумуляторы 18650 от повреждений.

OPUS BT-C3100

Зарядка Liito Kala Lii-500 с функцией разряда заряжает, тестирует, определяет внутреннее сопротивление акб. Заряжает от одного до четырех АКБ, возможны разные типы. На дисплее отражается надпись относительно одного элемента. Под экраном расположены кнопки, которые предназначены для выбора силы тока для каждого носителя энергии и режима зарядки. Зарядка отлично работает для 4 аккумуляторов с током в 1000 mА, хотя немного греется.

Liito Kala Lii-500

  • Nitecore D4 – высококлассное зарядное устройство для батареек aa aaa, рассчитанное на 4 аккумуляторные батарейки, автоматически выставляет скорость зарядки и автоматически прекращает зарядку. На большом экране высвечивается информация о скорости, вольтаже АКБ, времени зарядки. Из минусов отсутствие ручной настройки во времени заряда, что не устраивает некоторых покупателей. Но подходят для тех, кто пользуется зарядкой для ионных аккумуляторов 18650 каждый день, имеет несколько устройств с батареями разного типа.
  • Nitecore i2 Intellicharger новая улучшенная версия, хотя рассчитана на восстановление двух батареек. Использует технологию активного распределения тока. Автоматически выставляет скорость заряда. Заряжает АКБ в два раза быстрее предыдущих версий, чем привлекает пользователей.
  • Efest LUC BLU6 имеет защиту от перенапряжения, от обратной полярности, коротких замыканий. Одновременно может заряжать шесть хранителей энергии. Уникальность зарядному для аккумулятора 18650 создает функция Bluetooth. Загруженное приложение на смартфон позволяет следить за процессом поглощения энергии. Зарядник гибкий в работе из-за возможности выбора скорости для каждой ячейки в отдельности.
  • MAX 1551/MAX 1555 – более бюджетный вариант специализированной зарядки акб, работает не только от USB, но и от отдельного адаптера питания (например, зарядника от телефона).

Зарядник от мобильного телефона

Polo P10 используется для ежедневного применения. Зарядник рассчитан на восемь аккумуляторов одного типа. Устройство оснащено интеллектуальной системой. Минусом является отсутствие дисплея.

  • Golisi S4 заряжает одновременно четыре аккумулятора, имеет цифровой дисплей, зарядку для акб 18650 можно проводить при 12 В.
  • Fikida – зарядное устройство, самое недорогое на два аккумулятора. Может заряжать АКБ от юсби разъема, от вывода компьютера или ноутбука. 

Fikida

Technoline BC-700 занимает лидирующие позиции в рейтинге недорогих, но качественных и функциональных зарядных устройств. Заряжает, перезаряжает и разряжает аккумулятор 18650.

Срок службы акб 18650 зависит от качества зарядного устройства, к выбору которого нужно подходить с особой тщательностью и вниманием. При выборе зарядки продавец-консультант сможет подобрать подходящее зарядное устройство для Вашего Li-ion аккумулятора 18650, которое будет не только заряжать, но и заботиться о продлении сроков эксплуатации батареек

Перед покупкой нужно учитывать, что цена качественной и функциональной зарядки для литиевых аккумуляторных батареек 18650 зависит не только от возможностей прибора, но и от бренда.

Самодельное зарядное для литиевых аккумуляторов 18650

Всех приветствую! Недавно возникла необходимость заряжать литиевые аккумуляторы типоразмера 18650. Покупать зарядник в магазине? не, не мой вариант. Мне нужно, что-то по сложнее, например сделать самому)). К тому же всё необходимое есть под рукой. Отлично. Поехали.

Итак, из основных комплектующих понадобится бокс, холдер, держатель – нужное подчеркнуть.

бокс, холдер, держатель.

Данные боксы фирмы Shenzhen Blossom Electronic на мой взгляд самые качественные. Сделаны из прочного пластика, имеют надёжные контакты, аккумуляторы держатся уверенно и в целом выглядит приятно.

Также потребуется контроллер заряда на микросхемы TP4056.

Посмотрите товары для изобретателей. Ссылка на магазин.

Контроллер TP4056.

Он представляет из себя маленькую платку размерами 26X17мм. с функциями защиты от разряда и перезаряда литиевых аккумуляторов. Подключается по micro usb, может работать с аккумуляторами 3,7 вольт, поддерживает зарядный ток около 1 Ампера.

Ниже представлен график контроля заряда TP4056.

В моём зарядном устройстве будет использована только эта функция. А контроль разряда аккумуляторов используется только в случае подключения нагрузки через эту плату.

Электроника для самоделок вкитайском магазине.

Поэтому схема получается крайне простой, припаиваем провода согласно рисунку и уже можно пользоваться устройством.

Схема .

Но на этом мы не заканчиваем, думаю не плохо бы прикрепить плату к боксу и изолировать все голые контакты.

Для крепления платы я использовал двухстороннюю вспененную клейкую ленту.

Двухсторонняя вспененная клейкая лента.

Контроллер приклеен на бокс.

Держится хорошо, просто так не оторвётся. Далее с помощью акрилового герметика я замазал всё контакты.

Акриловый герметик.

И обычным прозрачным скотчем прикрыл плату контроллера. В итоге получилось это!

Готовый девайс.

Готовый девайс.

Готовый девайс.

Да, немного страшновато вышло, но гаджет отлично работает. Главное не перепутать полярность при установке аккумуляторов, иначе сгорит TP4056 а если при этом и к блоку питания подключено, то блок тоже выпустит дым. Пожалуй это является главным недостатком данного устройства.

Что касается времени зарядки, то она зависит от емкости аккумуляторов и тока блока питания. Но в любом случае максимальный ток заряда не превысит 1-го Ампера. Если например установлено 3 аккумулятора по 2000mAh и ток заряда 1 Ампер, то по приблизительным подсчётам потребуется 6 часов. Много это или мало, решайте сами.

Ниже на фото красный светодиод говорит о идущем заряде аккумуляторов.

Идёт заряд.

Зеленый светодиод означает окончание заряда.

Заряд окончен.

В итоге менее чем за 100 рублей я пользуюсь этой зарядкой уже 2 месяца. Но к сожалению остаётся вероятность неправильно воткнуть аккумулятор и лишится устройства. В целом не очень рекомендую такое решение именно по этой причине.

Также есть сборка в видео формате. Все ссылочки на комплектующие будут под видео в ютубе.

Источник

Можно ли заряжать литий-ионный аккумулятор без контроллера?

Да, можно. Однако это потребует плотного контроля за зарядным током и напряжением.

Вообще, зарядить АКБ, к примеру, наш 18650 совсем без зарядного устройства не получится. Все равно нужно как-то ограничивать максимальный ток заряда, так что хотя бы самое примитивное ЗУ, но все же потребуется.

Самое простейшее зарядное устройство для любого литиевого аккумулятора — это резистор, включенный последовательно с аккумулятором:

Сопротивление и мощность рассеяния резистора зависят от напряжения источника питания, который будет использоваться для зарядки.

Давайте в качестве примера, рассчитаем резистор для блока питания напряжением 5 Вольт. Заряжать будем аккумулятор 18650, емкостью 2400 мА/ч.

Итак, в самом начале зарядки падение напряжение на резисторе будет составлять:

Ur = 5 — 2.8 = 2.2 Вольта

Предположим, наш 5-вольтовый блок питания рассчитан на максимальный ток 1А. Самый большой ток схема будет потреблять в самом начале заряда, когда напряжение на аккумуляторе минимально и составляет 2.7-2.8 Вольта.

Внимание: в данных расчетах не учитывается вероятность того, что аккумулятор может быть очень глубоко разряжен и напряжение на нем может быть гораздо ниже, вплоть до нуля.

Таким образом, сопротивление резистора, необходимое для ограничения тока в самом начале заряда на уровне 1 Ампера, должно составлять:

R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 Ом

Мощность рассеивания резистора:

Pr = I2R = 1*1*2.2 = 2.2 Вт

В самом конце заряда аккумулятора, когда напряжение на нем приблизится к 4.2 В, ток заряда будет составлять:

Iзар = (Uип — 4.2) / R = (5 — 4.2) / 2.2 = 0.3 А

Т.е., как мы видим, все значения не выходят за рамки допустимых для данного аккумулятора: начальный ток не превышает максимально допустимый ток заряда для данного аккумулятора (2.4 А), а конечный ток превышает ток, при котором аккумулятор уже перестает набирать емкость (0.24 А).

Самый главный недостаток такой зарядки состоит в необходимости постоянно контролировать напряжение на аккумуляторе. И вручную отключить заряд, как только напряжение достигнет 4.2 Вольта. Дело в том, что литиевые аккумуляторы очень плохо переносят даже кратковременное перенапряжение — электродные массы начинают быстро деградировать, что неминуемо приводит к потери емкости. Одновременно с этим создаются все предпосылки для перегрева и разгерметизации.

Защита, встроенная в аккумулятор не позволит его перезарядить ни при каких обстоятельствах. Все, что вам остается сделать, это проконтролировать ток заряда, чтобы он не превысил допустимые значения для данного аккумулятора (платы защиты не умеют ограничивать ток заряда, к сожалению).

Зарядка при помощи лабораторного блока питания

Если в вашем распоряжении имеется блок питания с защитой (ограничением) по току, то вы спасены! Такой источник питания уже является полноценным зарядным устройством, реализующим правильный профиль заряда, о котором мы писали выше (СС/СV).

Все, что нужно сделать для зарядки li-ion — это выставить на блоке питания 4.2 вольта и установить желаемое ограничение по току. И можно подключать аккумулятор.

Вначале, когда аккумулятор еще разряжен, лабораторный блок питания будет работать в режиме защиты по току (т.е. будет стабилизировать выходной ток на заданном уровне). Затем, когда напряжение на банке поднимется до установленных 4.2В, блок питания перейдет в режим стабилизации напряжения, а ток при этом начнет падать.

Когда ток упадет до 0.05-0.1С, аккумулятор можно считать полностью заряженным.

Как видите, лабораторный БП — практически идеальное зарядное устройство! Единственное, что он не умеет делать автоматически, это принимать решение о полной зарядке аккумулятора и отключаться. Но это мелочь, на которую даже не стоит обращать внимания.

Какое устройство следует использовать

Для подзарядки АКБ 18650 нужно использовать устройства с номинальным напряжением 4,2 В. Если литий-ионный накопитель планируется подключать к универсальному ЗУ, то оно должно быть оборудовано контроллером параметров и индикаторами окончания процесса.

Наиболее дешевые модели имеют 1-2 гнезда для батарей, максимальный ампераж до 1 А и номинальный вольтаж 4,2 В. Лучший вариант ЗУ для литиевых накопителей – интеллектуальное устройство, оборудованное измерителем напряжения на клеммах, функцией восстановления после глубокого разряда и защитой от превышения номинального вольтажа.

Немного о литий-ионных батареях

Особенности АКБ типа 18650:

  1. Длительный срок службы. Источник питания способен выдерживать до 600 циклов разряда и заряда. Литиевые батареи обладают увеличенным сроком эксплуатации, они могут длительно сохранять емкость.
  2. Компактные размеры. Высота элемента составляет 65 мм, диаметр – 18 мм. Эти числа легли в основу названия аккумулятора. При небольших размерах батарея имеет широкие возможности.
  3. Наличие контроллера. Большая часть аккумуляторов старого образца отличается высокой взрывоопасностью. В корпусе батареи протекают химические реакции, скорость которых при перегреве многократно увеличивается. Возникало и механическое замыкание нескольких содержащих электролит емкостей, приводившее к возгоранию. Контроллер, встраиваемый в современные источники питания, препятствует сильному перегреву и взрыву. Это же от перезаряда.
  4. Невозможность длительного хранения. Долго находившиеся в нерабочем состоянии батарейки быстро утрачивают емкость. Заряжать li-ion аккумулятор нужно регулярно. При этом соблюдают ряд правил, препятствующих выходу изделия из строя. Нужно правильно рассчитывать ток заряда и ограничивать напряжение. Нарушение правил приводит к снижению срока службы.

Можно ли заряжать литиевый аккумулятор обычной зарядкой

Две разных системы аккумуляторов – литиевые и свинцовые требуют разного подхода к восстановлению емкости. Свинцовый АКБ не настолько требовательны к параметрам зарядки, как литиевые. Да и критерии заряда другие.

Для зарядки на первом этапе Li-ion, Li-pol требуется постоянный ток, на втором этапе постоянное напряжение. Если не контролировать параметры на первом этапе, возможен перезаряд. Но если в батарее есть встроенная защита – BMS – она справится. Поэтому несколько добавить энергии можно даже зарядником от телефона.

В зарядном устройстве для свинцовых АКБ главный показатель – стабильное напряжение. Для литиевых зарядников на первом этапе важен стабильный ток.

Правда, появились универсальные ЗУ, которые можно перенастроить на тот или иной режим зарядки. Перед вами российская разработка «Кулон».

Чем измерять ёмкость аккумуляторов

В процессе эксплуатации, как мы выяснили, ёмкость литиевой батарейки постепенно уменьшается и со временем значение, указанное на корпусе, не будет соответствовать реальному положению вещей. Как определить реальную ёмкость аккумулятора в домашних условиях? Один из вариантов — использовать специальный универсальный прибор «Аймак», вмещающий интеллектуальное зарядно-разрядное устройство, тестер, вольтметр, амперметр и многое другое.

Вариант неплохой, но его не назовешь бюджетным. Прибор дорогой, а нужен он относительно редко. Гораздо проще для этих целей воспользоваться USB-тестером. Стоит он намного меньше, а точность измерения у устройства вполне приличная.

Чтобы измерить реальную ёмкость батарейки, её необходимо полностью зарядить, а затем разрядить через ту или иную нагрузку, включив между элементом и нагрузкой тестер. При этом вход прибора подключают к элементу питания, а выход — к нагрузке, в качестве которой можно использовать полуваттный резистор сопротивлением 8–16 Ом.

USB-тестер для своего питания требует напряжение величиной 5 В (на то он и USB), но отлично работает и при напряжении до 2,5 В. Так что использовать его для измерения ёмкости одной литиевой ячейки будет возможно.

Что такое плата защиты?

Плата защиты (или PCB — power control board) предназначена для защиты от короткого замыкания, перезаряда и переразряда литиевой батареи. Как правило в модули защиты также встроена и защита от перегрева.

В целях соблюдения техники безопасности запрещено использование литиевых аккумуляторов в бытовых приборах, если в них не встроена плата защиты. Поэтому во всех аккумуляторах от сотовых телефонов всегда есть PCB-плата. Выходные клеммы АКБ размещены прямо на плате:

В этих платах используется шестиногий контроллер заряда на специализированной микрухе (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 и пр. аналоги). Задачей этого контроллера является отключение батареи от нагрузки при полном разряде батареи и отключение аккумулятора от зарядки при достижении 4,25В.

Вот, например, схема платы защиты от аккумулятора BP-6M, которыми снабжались старые нокиевские телефоны:

Если говорить об 18650, то они могут выпускаться как с платой защиты так и без нее. Модуль защиты располагается в районе минусовой клеммы аккумулятора.

Плата увеличивает длину аккумулятора на 2-3 мм.

Аккумуляторы без PCB-модуля обычно входят в состав батарей, комплектуемых собственными схемами защиты.

Любой аккумулятор с защитой легко превращается в аккумулятор без защиты, достаточно просто распотрошить его.

На сегодняшний день максимальная емкость аккумулятора 18650 составляет 3400 мА/ч. Аккумуляторы с защитой обязательно имеют соответствующее обозначение на корпусе («Protected»).

Не стоит путать PCB-плату с PCM-модулем (PCM — power charge module). Если первые служат только целям защиты аккумулятора, то вторые предназначены для управления процессом заряда — ограничивают ток заряда на заданном уровне, контролируют температуру и, вообще, обеспечивают весь процесс. PCM-плата — это и есть то, что мы называем контроллером заряда.

Надеюсь, теперь не осталось вопросов, как зарядить аккумулятор 18650 или любой другой литиевый? Тогда переходим к небольшой подборке готовых схемотехнических решений зарядных устройств (тех самых контроллеров заряда).

Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно

Наиболее простым вариантом считается использование зарядного устройства от мобильного телефона. Приборы выдают напряжение, подходящее для восстановления мощности аккумуляторов 18650. Способ используется только в экстренных случаях. Частое его применение приводит к снижению емкости АКБ.

Самодельная зарядка для литий-ионного 18650-го аккумулятора, сделанная из старого зарядного устройства от телефона.

Чтобы зарядить батарейку, выполняют такие действия:

  1. Штекер зарядного устройства срезают. Провода освобождают от изоляции и делят на положительный и отрицательный полюса. Плюсовой кабель чаще всего имеет оплетку красного цвета, минусовой – черного.
  2. Очищенные провода прикрепляют к полюсам батареи пластилином. USB-кабель подсоединяют к разъему компьютера или специального адаптера.
  3. Источник питания заряжают, периодически отслеживая процесс. Заряжать батарейку рекомендуется не более часа. Этого времени достаточно для полного восстановления емкости.

Советуем изучить Простой лабораторный блок питания на lm317

Для сборки усовершенствованной зарядки используют сложные схемы. Перед началом работы подготавливают паяльник, припой, флюс и клей. Отдельно приобретают плату, необходимую для нормального функционирования самодельного ЗУ.

https://youtube.com/watch?v=2wMnrZpl3Vo

Сборку осуществляют так:

  1. Плату устанавливают в подготовленный заранее пластиковый бокс. Конструкцию снабжают плюсовым и минусовым проводами. Бокс используется для размещения батареи во время зарядки. Сделать емкость можно из старого ЗУ, непригодного к эксплуатации бытового прибора или игрушки. Размеры должны соответствовать параметрам аккумулятора.
  2. Плату припаивают, учитывая маркировку. Обозначения позволяют без труда разместить провода. Плата снабжена разноцветными индикаторами, отражающими ход зарядки. Микросхему приклеивают к боксу в удобном месте. После этого, соблюдая полярность, подключают провода. Перед фиксацией их очищают от изоляции и обрабатывают канифолью. На плату наносят небольшое количество жидкого припоя.

При изготовлении устройства нельзя допускать короткого замыкания. Приведенная выше схема позволяет собрать простое, но надежное ЗУ за несколько часов. С помощью USB-кабеля его подсоединяют к электросети или компьютеру. Батарею устанавливают в получившееся гнездо. После включения зеленого индикатора прибор отключают.

Что такое PCB, BMS и PCM

Прежде чем выяснить, как правильно заряжать литийионные аккумуляторы, разберёмся с аббревиатурами PCB, BMS и PCM, которые неразрывно связаны с источниками тока этого типа.

PCB

Как мы выяснили, литиевые источники не терпят глубокой разрядки и перезаряда. И в том, и в другом случае они катастрофически теряют электрическую ёмкость и выходят из строя. А в случае перезаряда могут даже загореться.

Для контроля за состоянием батареи в неё нередко встраивается модуль PCB — Power Control Board. Его задача — не допустить глубокой разрядки и перезаряда аккумулятора.

Принцип работы такого модуля достаточно прост. Помещённый на небольшой плате контроллер мониторит напряжение на клеммах аккумулятора. Как только оно упадёт ниже 2,8 В, микросхема закрывает соответствующий ключ, отключая элемент питания от нагрузки. При этом зарядка этого элемента разрешена.

Если напряжение на клеммах элемента становится выше 4,2 В (заряжен полностью), эта же схема другим ключом отключает элемент от зарядного устройства, но питание нагрузки разрешено. Таким образом, аккумулятор невозможно ни перезарядить, ни разрядить до критического значения.

Такие платы защиты встраиваются в большинство литиевых батарей. Исключение составляют лишь элементы, предназначенные для устройств с собственными системами контроля за состоянием аккумуляторов. В качестве примера можно взять батарею ноутбука, собранную из шести аккумуляторов 18650 без встроенной защиты.

PCM

Модуль PCM (Power Charge Module) обычно встраивается не в элемент, а в устройство, в котором элемент работает. К примеру, в смартфон. Если плата PCB следит только за уровнем зарядки аккумулятора, то блок PCM полностью управляет процессом зарядки — обеспечивает необходимый ток, контролирует температуру элемента, напряжение на нём.

Это как раз тот узел, который мы называем контроллером зарядки. Он является основным «управляющим» — отключает зарядку, когда батарея зарядилась, принудительно отключает мобильное устройство, если величина напряжения на аккумуляторе критически низкая. В этом случае модуль PCB будет только дополнительной защитой — практически никогда не срабатывает. Впрочем, существуют модули PCM, которые отвечают лишь за правильную зарядку, но не контролируют разряд. В этом случае в работу включается модуль PCB — встроенный в элемент или дополнительный.

BMS

Блок BMS (Battery Monitoring System) можно найти в аккумуляторах, составленных из батарей, включённых последовательно. Он есть, например, в АКБ любого ноутбука. Задача узла — контроль за состоянием каждой отдельной батареи и организация слаженной их работы. Разберём задачу, которую он выполняет, подробно. Итак, мы имеем аккумулятор, составленный из четырёх последовательно соединённых батарей.

Предположим, все элементы полностью заряжены. Напряжение на каждом из них — 4,2 В, на всей батарее 16,8 В. Начинаем разрядку. Через все элементы течёт одинаковый разрядный ток, а значит, разряжаются они одинаково. Но это только в теории. При эксплуатации аккумуляторы теряют ёмкость по-разному, то есть даже при одинаковом токе один элемент разрядится быстрее, другой медленнее. В результате какой-то из аккумуляторов будет уже глубоко разряжен, тогда как остальные ещё «тянут» и выходное напряжение всей батареи вроде ещё в норме.

То же самое произойдёт и во время зарядки. Элемент с наименьшей ёмкостью зарядится быстрее и, пока остальные набирают нужную ёмкость, перезарядится и выйдет из строя. Задача модуля BMS — контроль за состоянием каждого элемента и принятием тех или иных мер, если напряжение на каком-либо из них станет критическим. Если оно ниже, вся батарея отключается от нагрузки. Если выше, то соответствующий элемент отключается от зарядного устройства, когда остальные продолжают заряжаться.

Индикатор зарядки литий-ионного аккумулятора

Выполните следующие действия, чтобы сохранить работоспособность вашего аккумулятора.

Принимая во внимание количество энергии, запасенной в ионно-литиевых батареях, а также характер их химического состава и т. Д., Необходимо обеспечить, чтобы батареи заряжались надлежащим образом и с помощью соответствующего зарядного устройства и оборудования

Зарядные устройства для литий-ионных аккумуляторов или аккумуляторные блоки оснащены различными механизмами для предотвращения повреждений и опасности. Часто эти механизмы предусмотрены в батарейном блоке, который затем можно использовать с простым зарядным устройством.

Механизм, требуемый литий-ионной батареей для зарядки и разрядки, включает в себя:

  • Зарядный ток: ток зарядки должен быть ограничен для литий-ионных аккумуляторов. Обычно максимальное значение составляет 0,8C, но более низкие значения обычно устанавливаются, чтобы дать некоторый запас. Для некоторых батарей возможна более быстрая зарядка.
  • Температура зарядки: температура заряда литий-ионной батареи должна контролироваться. Элемент или батарея не должны заряжаться, если температура ниже 0 ° C или выше 45 ° C.
  • Зарядный ток: защита от тока разряда необходима для предотвращения повреждения или взрыва в результате коротких замыканий.
  • Перенапряжение: защита от перенапряжения необходима для предотвращения слишком высокого напряжения, прикладываемого к клеммам батареи.
  • Защита от перезарядки: Схема защиты от перезарядки необходима для остановки процесса зарядки литий-ионных аккумуляторов, когда напряжение на элементе превышает 4,30 Вольт.
  • Защита от обратной полярности: литиево-ионная батарея необходима для защиты от неправильной полярности, так как это может привести к серьезным повреждениям или даже взрыву.
  • Литий-ионная переразрядка: защита от переразряда необходима для предотвращения падения напряжения батареи ниже примерно 2,3 В в зависимости от производителя.
  • Перегрев: защита от перегрева часто используется для предотвращения работы батареи, если температура поднимается слишком высоко. Температура выше 100 ° C может нанести непоправимый ущерб.

При использовании ионно-литиевой батареи обязательно использовать зарядное устройство производителя, поскольку в зарядном устройстве и батарейном блоке могут использоваться различные элементы защиты, в зависимости от конструкции.

Как сделать своими руками, пошагово

Понадобится один из четырех операционных усилителей (IC1a) и транзистор для создания виртуальной шины 2.5 В через GND, которая поглощает ток, который протекает через часть зарядного устройства схемы.

R2 и R3 представляют собой делитель напряжения с выходным напряжением около 2,5 В в зависимости от допусков резистора, операционный усилитель управляет транзистором таким образом, что независимо от тока, 2,5 В всегда будет падать через него.

Четыре операционных усилителя и светодиодные индикаторы питаются напрямую от источника питания 12 В, но на остальной цепи подается питание 9,5 В; между 12v и 2.5v рельсами.

Схема разработана таким образом, что любой, кто имеет базовые навыки пайки, может легко ее построить.