Ricaricare batterie Li-ion.

[thoraz]

Salve a tutti, vorrei un consiglio riguardo a come ricaricare delle pile li-ion da 4000mAh. Nello specifico le pile sono le Ultrafire BRC 18650 da 4000mAh per chi volesse cercare in internet. La mia domanda è questa: come posso ricaricarne 3 poste in serie? In pratica devo fare un pacco pile costituito da tre elementi in serie per ottenere così 11,1V e 4Ah. Non sono pratico di gestione delle batterie ma so che esistono dei controller speciali creati apposta per gestire la ricarica. Mi sapreste dire come o da dove partire per implementare un circuito o mi sapreste consigliare un controller che non pretenda troppa circuiteria aggiuntiva attorno a sè, adatto a tre celle li-ion in serie?

[Pepito]

Mah, avevo anni fa' realizzato un circuito di ricarica per due batterie al litio in serie, appoggiandomi su un integrato che richiedeva ben pochi componenti esterni. Se non vuoi impazzire con la circuiteria (caricare le batterie al litio non è un gioco, se carichi male nella migliore delle ipotesi le rovini, nella peggiore le fai esplodere...) è una scelta obbligata.
Adesso come adesso non saprei quale consigliarti, ma da una ricerca veloce potresti volere qualcosa tipo questo

http://www.linear.com/product/LT1510

oppure questo

http://www.ti.com/product/bq24123

Peccato che, essendo nati nell'epoca della miniaturizzazione dei dispositivi a batteria, hanno tutti package un po' poco amichevoli per l'uso casalingo, ma penso che con una ricerca un minimo approfondita troverai quello che fa per te...
ciao

PSQ

[thoraz]

il problema package è l'ultimo. Penso che mi butterò sul secondo che mi hai consigliato. Nel datasheet però ho visto che parla di corrente di carica e precarica. Io so che bisogna caricale con una corrente pari ad un decimo della loro capacità (correggimi se sbaglio) ma di corrente di precarica non ne ho mai sentito parlare. Inoltre nell'esempio del datasheet si presume che il pacco pile abbia un'uscita pure per la temperatura; è necessario utilizzarla o è solo una sicurezza in più? Grazie mille.

[Pepito]

Dunque, la ricarica delle batterie agli ioni di litio si articola sostanzialmente 4 fasi:

1) Se la batteria è praticamente scarica (la sua tensione è inferiore a 2.5 V) viene effettuata una fase di precarica, solitamente con una corrente che è 1/10 di quella di carica, e comunque non superiore a 0.1C

2) Si effettua la carica a corrente costante fino al raggiungimento dei 4.2 V

3) Si effettua la carica a tensione costante di 4.2 V (attenzione, in questa fase la tensione deve essere molto precisa, se non ricordo male +/- 50 mV) finché la corrente non scende sotto a 0.1C

4) Finalizzazione della carica: sempre a tensione costante di 4.2 V, è praticamente finita la carica. Non mi ricordo con precisione il criterio che la fa finire, in ogni caso dovrebbe essere meno critica delle precedenti.

Per quanto riguarda il sensore di temperatura penso che leggendo il datasheet si trovi facilmente il modo di ingannare l'integrato. E' tuttavia una sicurezza, valuterei la possibilità di infilarlo almeno nella sede di ricarica delle batterie. Ricorda che non devono aumentare eccessivamente la loro temperatura, ma non bisogna nemmeno tentare di ricaricarle quando sono a temperature inferiori a qualche grado sopra lo 0 °C.
ciao

PSQ

[thoraz]

Grazie mille per le informazioni. Immagino che queste 4 fasi che mi hai descritto siano completamente gestite dall'integrato. Ti faccio le ultime (spero) tre domande e poi passerò all'azione.

- Quindi devo settare una corrente pari a 1/10C per la fase di precarica e una corrente costante qualunque(?) per la fase successiva?

- Tu dici che la batteria deve raggiungere una tensione di 4,2V mentre le batterie che possiedo hanno una tensione di 3,7V (per lo meno è quello che c'è indicato sopra). Anche spulciando il dataheet del controllore si parla di una tensione per cella di 4,2V. Questa è una tensione che viene raggiunta soltanto durante la carica per ottimizzare l'operazione o c'è qualcosa che non quadra?

- Nel datasheet del componente http://www.ti.com/product/bq24123 pare che solo il bq24125 può caricare tre batterie in serie mentre il bq24123 al massimo due. Ti tisulta? (pag. 6 nella descrizione dei pin di controllo CELLS e FB).

Ti ringrazio e appena posso passerò all'azione. Devo implementare un caricabatterie built-in per delle torce a led, quindi il package del controller è perfetto. Se tutto va bene posterò la mia esperienza magari con immagini e disegni del circuito per incidere il PCB. Byezz

[Pepito]

Ciao.
La tensione di 4.2 V è la tensione raggiunta durante la ricarica, che poi una volta terminata la carica scende gradualmente verso la tensione nominale di 3.7 V.

Ti posso consigliare di guardarti anche i seguenti link:
http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries
https://www.microchip.com/stellent/groups/designcenter_sg/documents/market_communication/en027883.pdf

Entrambi ti danno un'infarinatura generale del processo di carica.

Per quanto riguarda la corrente di precarica, se "hai fretta" settala a 0.1C, altrimenti anche se ti tieni a qualcosa meno non guasta. Tieni sempre conto che per le batterie al litio è la fase più stressante. Per la mia esperienza se riesci ad evitare di scaricarle troppo prima di ricaricarle, le batterie al litio ne giovano in termini di vita.

Effettivamente dal datasheet (al contrario di quanto sembrerebbe affermare la tabella di confronto della pagina web) quello che serve a te è il bq24125, in cui puoi impostare la tensione di output tramite un partitore. Presta solo attenzione ad utilizzare resistori di precisione. L'unica cosa che non riesco a trovare in questo datasheet è la tensione del pin di ingresso FB. Ti serve per calcolare il partitore per la tensione di ricarica. Dal circuito deduco che sia 2.1 V, ma forse qualche prova andrà fatta. Purtroppo ormai i datasheet di tutte le case produttrici di semiconduttori sembrano raffazzonati in qualche modo da gente di dubbia utilità...

Se poi quando avrai fatto avrai voglia di condividere il tuo schema, qui sei sempre benvenuto...

Ciao

PSQ

[thoraz]

Ok sono sempre felice quando c'è da studiare qualcosa di nuovo .

L'unica cosa che non riesco a trovare in questo datasheet è la tensione del pin di ingresso FB.

Anche io mi sono bloccato sulla tensione del pin di ingresso FB in quanto la tensione d'ingresso del partitore è quella delle batterie in ricarica (quindi nel mio caso 12,6V?) ma di quella in uscita non se ne parla proprio, almeno per quello che ho letto.

Vediamo comunque dove andrò a finire...speriamo bene .

Grazie mille Pepito per le dritte.

[Pepito]

Anche io mi sono bloccato sulla tensione del pin di ingresso FB in quanto la tensione d'ingresso del partitore è quella delle batterie in ricarica (quindi nel mio caso 12,6V?) ma di quella in uscita non se ne parla proprio, almeno per quello che ho letto.

Puoi provare a dedurla come ti ho detto nel post precedente. Rimane da verificare sperimentalmente se la deduzione è giusta...

ciao

PSQ

[bobina]

La tensione di 4.2 V è la tensione raggiunta durante la ricarica, che poi una volta terminata la carica scende gradualmente verso la tensione nominale di 3.7 V.

Detto così sembra che la batteria scenda di tensione una volta staccata l'alimentazione e senza applicare un carico alla batteria, ma invece la tensione scende da 4,2V se viene applicato un carico, altrimenti rimarrà a 4,2V per molto tempo.
Non ho mai capito cosa significa la tensione 3,7 o 3,6 per le LiOn, quello che so è:
- una litio è meglio non farla scaricare sotto i 2,7V io per sicurezza non scendo sotto i 3V
- una litio se deve essere conservata per lungo tempo senza usarla è meglio non tenerla ne carica e ne scarica, ma ad una tensione di storage che si aggira intorno ai 3,9V poi ogni produttore ha la sua tensione.

[Pepito]

Concordo in pieno, mi ero espresso male. La tensione non scende immediatamente a 3.7 V se non vi si applica un carico. In realtà vi scenderebbe lo stesso, ma in un tempo lunghissimo per via dell'autoscarica, che comunque nelle litio è veramente piccola...
ciao

PSQ