Jak naładować akumulator LiFePO4?

Z tego, co widziałem, akumulatory LiFePO4 wydają się być jednym z najlepszych akumulatorów do zastosowań w robotyce. Widziałem jednak ludzi, którzy wspominali, że nie można użyć ładowarki do innej baterii, aby je naładować, ale nie rozumiem, dlaczego. Gdybym miał zbudować własny zestaw do ładowania akumulatorów LiFePO4, co konkretnie musiałby zrobić? Jakiego rodzaju napięcia lub natężenia prądu musi on dostarczyć, aby je naładować?

Mówiąc dokładniej, pomyślałem o ustawieniu ładowarki słonecznej do tych akumulatorów. Czy istnieje jakikolwiek bezpośredni powód, dla którego jest to złe rozwiązanie? Na przykład, aby akumulator działał poprawnie, należy naładować go prądem powyżej określonej wartości?

Jeśli jesteś wystarczająco ambitny, aby podać przykład wraz z wyjaśnieniem, szczególnie myślę o równoległym połączeniu 4 takich baterii z 2 parami 2 par.

battery

— golmschenk
źródło

Odpowiedzi:

To jedno z tych pytań, w przypadku których musisz zadać, nie powinieneś tego robić. Dla tych akumulatorów dostępne są tablice monitorujące ładowanie i ze względów bezpieczeństwa powinieneś ich używać. Nadal możesz użyć ładowarki słonecznej lub innej metody, ale moc wyjściowa tego źródła zasilania powinna zasilać obwód ładowania, który został zbudowany specjalnie dla akumulatorów LiFePO ₄ .

Nie tyle szukasz ładowarki, ile jesteś „menedżerem baterii”. Potrzebujesz czegoś, co będzie

zapobiegają nadmiernemu rozładowaniu (zarówno prądu, jak i napięcia)
zapobiegać przeładowaniu (zarówno prądu, jak i napięcia)
wykryć podwyższoną temperaturę (wskazującą na jakąś awarię)
faktycznie ładować baterię

Gotowe ładowarki LiFePO ₄ realizują ładowanie w 3 etapach:

Podaj stały prąd (właściwa ilość jest zależna od modelu akumulatora), aż napięcie ogniwa osiągnie maksimum
Podaj stałe napięcie, aż prąd ładowania osiągnie pewne minimum, zwykle związane z początkowym prądem ładowania.
Utrzymaj ładunek poprzez nieznaczne obniżenie napięcia i dokonanie innych korekt (w tej części nie jestem całkowicie pewien)

Jest to bardziej projekt oparty na czysto EE niż projekt robotyki, więc jeśli nie jesteś w stanie go zbudować, powinieneś skonsultować się z zasobem bardziej elektronicznym.

— Ian
źródło

Planuję to dokładnie zbadać, zanim spróbuję cokolwiek. Zadawanie pytań to jedyny sposób, aby dojść do tego, że nie muszę zadawać. Co konkretnie robią te tablice monitorujące ładunki i dlaczego?

— golmschenk

To słuszna kwestia, do mojej odpowiedzi dodałem kilka szczegółów.

— Ian

Nie sądzę, że istnieje jakiś „menedżer baterii” dla akumulatorów LiFePO4, który jest małym chipem lub czymś, co można zamontować na małym robocie bez zajmowania dużo miejsca? I może wziąć jako zasilacz mały panel słoneczny?

— golmschenk

w punkcie 3 mogą odnosić się do tego, w jaki sposób ładowarki mogą (i powinny) pobierać tylko 95% pojemności za ogólne użycie, 50% za przechowywanie i 100% tylko za konkurencję. Baterie wytrzymają w ten sposób znacznie dłużej (liczba ładunków zanim nierównowaga stanie się problemem).

— Spiked3

Jeśli chodzi o rozmiar, układ „menedżera baterii” nie stanowi problemu (można je uzyskać za kilka mm ^ 2). Problemem są komponenty ścieżki zasilania. Przełączniki, magazynowanie energii i elementy przesyłowe (tranzystory, cewki indukcyjne, interkonekt itp.) Będą musiały być wystarczająco duże, aby poradzić sobie z prądem. Jeśli chcesz wesprzeć ładowanie szybciej niż dziesiątki miliamperów, szybko zbliżysz się do kilkudziesięciu powierzchni planszy mm ^ 2.

— DrFriedParts,

W dalszej części posta @ Iana kilka ważnych komentarzy:

Twój system zarządzania baterią (BMS) (nie tylko zwykła ładowarka!) Musi monitorować stan każdego pojedynczego ogniwa, a nie zestawu jako całości - dotyczy to zarówno fazy rozładowania, jak i ładowania.

Równoważenie komórek (utrzymywanie wszystkich komórek w poziomie) jest prawdopodobnie ważniejsze niż proste monitorowanie ładowania / rozładowania.

Wymogi dotyczące nieujawniania informacji w ciągu dnia ograniczają długą odpowiedź, ale opracowujemy BMS przy użyciu urządzenia TI BQ76PL536A do monitorowania każdej komórki.

Ale to nie jest trywialna aplikacja.

— Andrew
źródło