Mehrzellen-Li-Ionen-Ladegerät

Ich habe ein Problem mit der LI-ION-Technologie.

Ich plane, vier 18650-Zellen in Reihe zu verwenden, und ich möchte eine Schaltung bauen, um sie aufzuladen. Die letzte Anwendung ist eine Art kleine USV; Ich sollte die 18650-Akkus aufgeladen lassen und, wenn der Hauptstrom ausfällt, auf die 18650-Akkus umschalten; Wenn der Strom zurückkehrt, schaltet der Strom zurück zum Hauptadapter und die Batterien können wieder aufgeladen werden.

Soweit ich weiß, sollten die vier Zellen immer balanciert sein, aber ich habe keinen IC-Hersteller (TI, Analog, Maxim, Linear, Microchip) gefunden, der ein Ladegerät mit Zellbalancing anbietet.

Hier also meine Fragen:

  1. Gibt es einen IC, der in der Lage ist, vier Li-Ionen-Zellen in Reihe zu laden und sie im Gleichgewicht zu halten?
  2. Ich habe bei ebay ein billiges symmetrisches Ladegerät gefunden (suchen Sie einfach nach BC-4S15D). Wird dies meinen Anforderungen entsprechen (laden und balancieren Sie also vier 18650-Akkus und halten Sie sie aufgeladen, bis sie benötigt werden)?

Danke

BEARBEITEN: Eine andere Idee kam mir in den Sinn: Könnte ich "schwebende" Gründe verwenden, um jede Batterie separat aufzuladen? Ich meine, eine einzelne Batterie zusammenbauen ist

  • ein 18650 Akku
  • ein 5-V-Li-Ionen-Ladegerät (z. B. eines auf Basis eines TP4056)
  • ein Abwärtswandler (z. B. dieser )

Dann werden diese Baugruppen in Reihe geschaltet, und alle Pluspunkte (nur Pluspunkte) der Abwärtswandler werden an eine 24-V-Versorgung angeschlossen.

Ich meine sowas

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Da die maximale Spannung am "letzten Massepunkt" 12,6 V beträgt, hat der 24-V-Eingang genügend Platz, um die 5-V-Spannung zu erzeugen.

Denken Sie, dass dieses Design einige Probleme haben kann?

Antworten (2)

Ihre Idee, den Abwärtsregler an der zu ladenden Zelle zu erden, ist ziemlich clever, funktioniert jedoch nicht richtig, da sein Versorgungsstrom auch durch alle darunter liegenden Zellen fließt. Dies führt dazu, dass die unteren 3 Zellen unterschiedliche Mengen an unkontrolliertem Ladestrom erhalten, den ihre zugehörigen Ladegeräte nicht loswerden können, was schließlich dazu führen wird, dass sie unausgeglichen und möglicherweise überladen werden ( was möglicherweise sehr gefährlich ist).

Um es richtig zu machen, benötigen Sie 4 vollständig isolierte Netzteile oder verwenden Sie ein einzelnes 4-Zellen-Ladegerät und verkabeln Sie einen Balancer mit der Batterie. Günstige 4-Zellen-Balancer-Boards sind bei eBay und anderswo leicht erhältlich . Diese verfügen oft auch über einen Überlade- und Überentladeschutz.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wenn Sie eine Schutzplatine verwenden, kann das Ladegerät nur ein Regler mit einstellbarem Strom und Spannung sein, wie hier .

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ein mit diesen Komponenten gebautes Ladegerät kann effizienter, zuverlässiger und möglicherweise sogar billiger sein als ein Haufen Abwärtsregler und TP4056-Ladegeräte.

Danke. Also muss ich nur eine Ausgleichsschaltung hinzufügen (nicht nur eine Schutzschaltung, richtig?)
Ja. Ein Ausgleich ist erforderlich, um sicherzustellen, dass alle Zellen die gleiche Spannung haben, damit sich die Ladespannung gleichmäßig auf sie aufteilt, und die Schutzschaltung schützt vor falschen Ladegeräteinstellungen oder einem zu niedrigen Ladezustand der Batterie. Das Ladegerät muss dann nur Strom und Spannung begrenzen (Leerlaufspannung des Ladegeräts muss auf 16,8 V oder niedriger eingestellt werden, um ein Auslösen der Überspannungsschutzschaltung zu vermeiden).
Tut mir Leid dass ich dich nochmal störe. Ich habe noch ein paar Fragen. Welche Spannung und Strom soll ich einstellen? Wenn die Ausgleichsspannung 4,25 V / Zelle beträgt, sollte ich für ein 4S 17 V einstellen, oder? Dann kann der Strom beispielsweise 1 A betragen (kein Schnellladen erforderlich), aber dann beträgt der Ausgleichsstrom 100 mA. Soll ich also den Strom verringern, wenn die Ausgleichsphase beginnt? Und... Was passiert am Ende der Ladung? Soll ich die Stromversorgung manuell trennen oder kann ich sie angeschlossen lassen? Danke
Die nominelle Vollladespannung beträgt 16,8 V. Sie könnten bei Bedarf auf 17 V gehen, um einen präzisen Ausgleich zu erzielen, aber der Ladestrom fällt nicht auf Null, da der Ausgleicher bei dieser Spannung jede Zelle kontinuierlich umgeht (vorausgesetzt, die Ausgleichsschaltung ist genau!). Der Strom wird aufgrund von Widerständen im Stromkreis automatisch reduziert, wenn er sich der vollen Ladung nähert, sodass der Balancer in der Lage sein sollte, kleine Ungleichgewichte zu korrigieren. Wenn das Ungleichgewicht zu groß ist, kann es nicht alle Zellenspannungen niedrig halten und die Schutzschaltung schaltet sich ein und trennt das Ladegerät.
Sie sollten die Zellenspannungen regelmäßig mit einem Voltmeter überprüfen und bei einem erheblichen Ungleichgewicht (größer als +-0,05 V bei voller Ladung) mit einer niedrigen Rate laden. Wenn Sie möchten, dass der Ladestrom automatisch früher abfällt, fügen Sie einen kleinen Widerstand (z. B. 0,2 Ohm) in Reihe hinzu.
@BruceAbbott, könnten Sie näher darauf eingehen, warum die ursprünglich vorgeschlagene Schaltung nicht funktionieren würde? Ich verstehe nicht, warum zusätzliche Ladung zu den unteren Zellen im Stapel gelangen würde.
@KennSebesta zum Beispiel hat der obere Konverter eine Eingangsspannung von ~ 24 - (4 + 4 + 4) = 12 V. Es senkt die Spannung auf 5 V und der TP4056 zieht 1 A, sodass der Eingangsstrom zum Wandler ~ 5 W / 12 V = ~ 0,4 A beträgt. Dieser Strom muss durch die unteren Zellen fließen, um wieder zur Stromversorgung zu gelangen. Stellen Sie sich nun vor, eine der anderen Zellen nähert sich der vollen Ladung. Das Ladegerät an dieser Zelle wickelt seinen Ausgangsstrom auf 0 A herunter, aber es kommen immer noch 0,4 A von oben herein. Das Ladegerät kann diesen Strom nicht aufnehmen, sodass die Zelle überladen wird.

Wäre es sinnvoll, das gleiche Setup wie von Bruce Abbot vorgeschlagen (zuerst Regler und dann Ausgleichs- / Schutzplatine) durchzuführen, aber anstelle eines Reglers eine Ladeschaltung wie BC3770 zu verwenden?

Der BC3770 hätte (soweit ich das verstanden habe) ausreichend Leistung, um alle 4 Zellen zu laden, und er wäre viel "intelligenter" als nur ein Regler (Erhaltungsladung für tief leere Batterien, Aufladung usw.)

Hier ist ein Link für das MC32BC3770-Datenblatt

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