Зарядка нескольких литиевых аккумуляторов

Параллельная зарядка LiPo, как зарядить сразу несколько аккумуляторов

Параллельная зарядка LiPo — это плата, с помощью которой можно зарядить от 4 до 6 (обычно) аккумуляторов LiPo.

В качестве зарядного устройства я использую Imax B6, но рекомендуется использовать более мощные зарядные устройства, например, ISDT Q6.

Зачем нужна параллельная зарядка?

В первую очередь — это удобство и экономия времени. Вам больше не нужно будет по отдельности заряжать все аккумуляторы, достаточно будет подключить штук 6 аккумуляторов к параллельной зарядке и они будут заряжены.

В зависимости от мощности зарядного устройства и блока питания, вы сможете зарядить аккумуляторы примерно за час, причем все 4-5 штук!

Как работает параллельная зарядка?

Схематичная демонстрация работы:

Такое соединение называется параллельным, то есть, в данном случае все 4 аккумулятора соединены в единую цепь.

Каждый аккумулятор имеет емкость 1300mAh и напряжение 16.8V. При параллельном соединении увеличится общая емкость до 5200mAh, но напряжение останется прежним — 16.8V.

При последовательном соединении, увеличивается напряжение, а емкость остается прежней. В нашем случае было бы: 67.2V и 1300mAh.

Как подключать аккумуляторы к параллельной зарядке?

Подключаются аккумуляторы довольно просто:

Питание (плюс и минус) подключаются к зарядному устройству, также как и балансировочный кабель, который состоит из 7 проводов, это для того, чтобы можно было заряжать 6S аккумуляторы.

Недостаточно просто подключить аккумуляторы. Здесь есть свои правила, ниже о них.

Правило 1. Нельзя заряжать вместе аккумуляторы с разным количеством секций, с большой разницей напряжения и с разным типом. Также, нельзя допускать большой разброс емкостей: можно заряжать вместе аккумулятор на 500-1500mAh, 1300 и 2200mAh, а вот 500 и и аккумулятор на 8000mAh вместе заряжать нельзя!

То есть, если хотите параллельно зарядить аккумуляторы, то для примера, можно подключить только: 4S Lipo 1300mAh и все они разряжены примерно до 3,85-4 вольта.

Кроме того, параллельно можно заряжать только такие типы аккумуляторов:

Почему нужно придерживаться малой разницы в напряжении?

Это связано с тем, что аккумуляторы в момент поочередного подключения будут пытаться выравнять напряжение друг друга. В пример можно привести сообщающиеся сосуды с водой. Самый «полный» аккумулятор начнет отдавать ток менее «полному» аккумулятору до тех пор, пока они не станут одинаковыми по напряжению.

Правило 2. Отсюда выходит еще одно: подключать сначала нужно силовые провода всех аккумуляторов, подождать несколько минут (смотрите таблицу зависимостей ниже) и затем подключить балансировочные провода.

Сколько нужно ждать времени, чтобы напряжение аккумуляторов выравнялось между собой?

Таблица конечно же примерная, но отражает полную суть вопроса:

Например, если один аккумулятор разряжен на 50% (от максимальной отметки напряжения, до минимальной), а второй на разряжен на 20%, то вам нужно будет подождать примерно 15 минут, так как 50-20 = 30%.

Что будет, если подключить заряженный аккумулятор и разряженный? Ответ прост — так как будет протекать слишком большой ток от заряженого к разряженному, то дорожки на плате параллельной зарядки поплавятся, потому что они не рассчитаны на такие большие токи.

Каким током можно заряжать аккумуляторы в параллельной зарядке?

Моя параллельная зарядка LiPo (ссылка ниже) работает с токами до 40 ампер:

У нее также есть предохранитель:

и в случае перегрузки — он перегорит и спасет дорожки платы от перегорания.

Так как в такой зарядке параллельное соединение, то суммируется mAh, в нашем случае, если мы разместим 3 аккумулятора по 1500mAh:

то сможем заряжать током 4,5 ампера, так как заряжать в такой зарядке нужно токами 1С — 4500mAh это 4,5 А. Зарядное устройство будет «видеть» эти аккумуляторы как одно единое целое. Как видим, запас у этой платы очень большой.

О параллельной зарядке

Я использую вот такую параллельную зарядку:

Очень качественный пластик и приличный вес, пайка чистая. В комплекте идет балансировочный кабель и собственно, сама плата.

Фотографии

Где купить?

С Banggood зарядка протестирована лично, нареканий нет.

Техника безопасности

Будьте осторожны в процессе зарядки аккумуляторов не только с помощью параллельной зарядки, но и в одиночном случае. Заряжать аккумуляторы нужно всегда под присмотром. Также очень рекомендуется использоваться специальные пакеты для зарядки lipo, например, такие:

Источник

ОДНОВРЕМЕННАЯ ЗАРЯДКА НЕСКОЛЬКИХ АККУМУЛЯТОРОВ

Сейчас всё большую популярность набирают литиевые аккумуляторы. Особенно пальчиковые, типа 18650, на 3,7 В 3000 мА. Ни сколько не сомневаюсь, что ещё 3-5 лет, и они полностью вытеснят никель-кадмиевые. Правда остаётся открытым вопрос про их зарядку. Если со старыми АКБ всё понятно — собирай в батарею и через резистор к любому подходящему блоку питания, то тут такой фокус не проходит. Но как же тогда зарядить сразу несколько штук, не используя дорогие фирменные балансировочные ЗУ?

Теория

Для последовательного соединения аккумуляторов, обычно к плюсу электрической схемы подключают положительную клемму первого последовательное соединение аккумуляторов аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к минусу блока. Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Значит если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.

Энергия, накопленная в АКБ, равна сумме энергий отдельных аккумуляторов (произведению энергий отдельных аккумуляторов, если аккумуляторы одинаковые), независимо от того, как соединены аккумуляторы — параллельно или последовательно.

Литий-ионные батареи просто подключить к БП нельзя — нужно выравнивание зарядных токов на каждом элементе (банке). Балансировку проводят при зарядке аккумулятора, когда энергии много и её можно сильно не экономить и поэтому без особых потерь можно воспользоваться пассивным рассеиванием «лишнего» электричества.

Никель-кадмиевые АКБ не требуют дополнительных систем, поскольку каждое звено при достижении его максимального напряжения заряда перестает принимать энергию. Признаки полного заряда Ni-Cd — это увеличение напряжения до определенного значения, а затем его падение на несколько десятков милливольт, и повышение температуры — так что лишняя энергия сразу превращается в тепло.

У литиевых аккумуляторов наоборот. Разрядка до низких напряжений вызывает деградацию химии и необратимое повреждение элемнта, с ростом внутреннего сопротивления. В общем они не защищены от перезаряда, и можно потратить много лишней энергии, резко сокращая тем самым время их службы.

Если соединить несколько литиевых элементов в ряд и запитать через зажимы на обоих концах блока, то мы не можем контролировать заряд отдельных элементов. Достаточно того, что одно из них будет иметь несколько более высокое сопротивление или чуть меньшую емкость, и это звено гораздо быстрее достигнет напряжения заряда 4,2 В, в то время как остальные будут еще иметь 4,1 В. И когда напряжение всего пакета достигнет напряжение заряда, может оказаться, что эти слабые звенья заряжены до 4,3 Вольт или даже больше. С каждым таким циклом будет происходить ухудшение параметров. К тому же Li-Ion является неустойчивым и при перегрузке может достичь высокой температуры, а, следовательно, взорваться.

Чаще всего на выходе источника зарядного напряжения ставится устройство, называемое «балансиром». Простейший тип балансира — это ограничитель напряжения. Он представляет из себя компаратор, сравнивающий напряжение на банке Li-Ion с пороговым значением 4,20 В. По достижении этого значения приоткрывается мощный ключ-транзистор, включенный параллельно элементу, пропускающий через себя большую часть тока заряда и превращающий энергию в тепло. На долю самой банки при этом достается крайне малая часть тока, что, практически, останавливает ее заряд, давая дозарядиться соседним. Выравнивание напряжений на элементах батареи с таким балансиром происходит только в конце заряда по достижении элементами порогового значения.

Упрощённая схема балансира для АКБ

Вот упрощённая схема балансира тока на базе TL431. Резисторы R1 и R2 устанавливают напряжение 4,20 Вольт, или можно выбрать другие, в зависимости от типа батареи. Эталонное напряжение для регулятора снимается с транзистора, и уже на границе 4,20 В система начнет приоткрывать транзистор, чтобы не допустить превышения заданного напряжения. Минимальное увеличение напряжения вызовет очень быстрый рост тока транзистора. Во время тестов, уже при 4,22 В (превышение на 20 мВ), ток составил более 1 А.

Сюда подходит в принципе любой транзистор PNP, работающий в диапазоне напряжений и токов, которые нас интересуют. Если батареи должны быть заряжены током 500 мА. Расчет его мощности прост: 4,20 В х 0,5 А = 2,1 В, и столько должен потерять транзистор, что вероятно, потребует небольшого охлаждения. Для зарядного тока 1 А или больше мощность потерь, соответственно, растет, и все труднее будет избавиться от тепла. Во время теста были проверены несколько разных транзисторов, в частности BD244C, 2N6491 и A1535A — все они ведут себя одинаково.

Делитель напряжения R1 и R2 следует подобрать так, чтобы получить нужное напряжение ограничения. Для удобства вот несколько значений после применения которых, мы получим следующие результаты:

• R1 + R2 = Vo
• 22K + 33K = 4,166 В
• 15К + 22K = 4,204 В
• 47K + 68K = 4,227 В
• 27K + 39K = 4,230 В
• 39K + 56K = 4,241 В
• 33K + 47K = 4,255 В

Схема устройства для балансировки аккумуляторов

Это аналог мощного стабилитрона, нагруженного на низкоомную нагрузку, роль которой здесь выполняют диоды D2. D5. Микросхема D1 измеряет напряжение на плюсе и минусе аккумулятора и если оно поднимается выше порога, открывает мощный транзистор, пропуская через себя весь ток от ЗУ. Как соединяется всё это вместе и к блоку питания — смотрите далее.

Блоки получаются действительно маленькие, и вы можете смело устанавливать их сразу на элементе. Следует только иметь в виду, что на корпусе транзистора возникает потенциал отрицательного полюса батареи, и вы должны быть осторожны при установке систем общего радиатора — надо использовать изоляцию корпусов транзисторов друг от друга.

Испытания

Сразу 6 штук балансировочных блоков понадобились для одновременной зарядки 6 аккумуляторов 18650. Элементы видны на фото ниже.

Все элементы зарядились ровно до 4,20 вольта (напряжение были выставлены потенциометрами), а транзисторы стали горячие, хотя и обошлось без дополнительного охлаждения — зарядка током 500 мА. Таким образом, можно смело рекомендовать данный метод для одновременного заряда нескольких литиевых аккумуляторов от общего источника напряжения.

Форум по обсуждению материала ОДНОВРЕМЕННАЯ ЗАРЯДКА НЕСКОЛЬКИХ АККУМУЛЯТОРОВ

Тристабильный мультивибратор — схема трёхканального переключателя LED.

Микроконтроллер ATtiny13 и MOSFet транзисторы будут управлять светодиодными лентами в этой схеме ЦМУ.

Обзор возможностей комплекта бесконтактного модуля считывателя карт RFID RDM6300. Подключение схемы и тесты.

Источник