Блок разрядки Li-ion аккумуляторов для длительного хранения
Вот привалит иногда маленькое счастье в виде нескольких полуживых аккумуляторных батарей от ноутбуков. После ревизии их содержимого остаётся некоторое количество условно годных для использования банок типа «18650» . И, как обычно, прямо сейчас некуда их применить.
Однако и хранить их полностью заряженными или полностью разряженными (как обычно получается после проверки их ёмкости) нерационально — параметры аккумуляторов, особенно бэушных, в процессе хранения быстро «уплывают» безвозвратно.
В статье я хочу поделиться своим опытом работы с литий-ионными аккумуляторами. Расскажу об их хранении и правильной подготовке к хранению.
Содержание / Contents
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
�� Полезные и проверенные железяки, можно брать
Опробовано в лаборатории редакции или читателями.
↑ Коротко о проблеме
Как говорят многочисленные источники в Сети, хранить литиевые аккумуляторы рекомендуется при остаточном заряде около 40%, что для Li-Io составляет напряжение 3,6-3,7 вольта. Вручную подгонять такое напряжение затруднительно.
Обычные зарядники (например, мой OPUS BT-C3100 ), не имеют функции формирования напряжения хранения аккумуляторов.
У зарядного iMAX-B6 есть такой пункт в меню, но работать он может только с одним аккумулятором одновременно, т. к. это одноканальный прибор.
↑ Схема и работа разрядника для хранения лития
Для правильной автоматической разрядки нам нужен параллельный стабилизатор напряжения около 3,65±0,05 Вольта, с ограничением тока и индикацией окончания разряда аккумулятора. И желательно многоканальный.
Режим балансировки для нескольких последовательно соединённых бэушных аккумуляторов даже не рассматривал, т. к. они имеют очень большой разброс ёмкостей и внутренних сопротивлений.
У меня скопилось солидное количество деталей от разного электронного «железа». Не зря же разбирал и собирал! Их можно приложить к данной задаче.
После некоторых раздумий родилась такая простая схема.
Основа схемы — U1 регулируемый стабилитрон TL431 . С помощью делителя на R6 и R7 устанавливается пороговое напряжение открытия этого стабилитрона. При открытии U1 и протекании тока через R4 и R5 открывается транзистор Т2 и подаёт плюс батареи на затвор Т3. Открывшись, Т3 подключает к батарее нагрузку — лампочку.
Лампа (6,3 В × 0,3 А) выбрана для «мягкой» разрядки аккумулятора. Лампочка является своего рода бареттером, и стабилизирует ток разрядки. В начале разряда — около 300 мА при напряжении на аккумуляторе 4,25 В и 60-80 мА при 3,65 В в конце разряда. Второе назначение лампы — «наглядность» процесса разрядки: лампа постепенно гаснет.
При приближении напряжения аккумулятора к нижнему установленному пределу ток через лампу понижается до величины около 60-80 мА, и лампочка уже не светится, но разряд ещё идёт. Падение напряжения на лампе составляет около 1-1,5 Вольт.
Для индикации окончания разряда служит каскад на Т1 и светодиоде HL. Пока идёт разряд и напряжение на лампочке превышает 0,6 В, транзистор Т1 остаётся открытым, светодиод HL светится.
При достижении аккумулятором напряжения нижнего установленного предела регулируемый стабилитрон TL431 закрывается, соответственно — последовательно закрываются Т2, Т3 и Т1. Светодиод HL гаснет.
В этом состоянии разрядник, потребляя менее 1 мА, и может находиться продолжительное время. Про аккумулятор в разряднике можно забыть на пару недель, и ничего неприятного с ним не случится.
↑ Разрядник на макетке
↑ Печатные платы
Плата под выводные детали — удобна для повторения в домашних условиях.
Плата под smd. Я заказывал у китайцев.
↑ Детали разрядника
Я предлагаю два варианта платы: для выводного и smd монтажа, поэтому далее упоминаю детали для обоих типов.
Т1 и Т2 — любые маломощные кремниевые PNP транзисторы. В выводном корпусе TO-92 подойдут: BC556B, 2SA733, 2SA1206, КТ203, КТ208, КТ209, КТ3107, КТ502 и масса других. Перед установкой следует верно определить выводы Э-Б-К и правильно запаять.
Рекомендую «обуть» ноги транзисторов. Легко запастись разноцветными ПВХ-трубками, сняв их с кроссовки или кабеля UTP.
Например, на вывод базы оденьте изолятор белого цвета, на коллектор — красного, на эмиттер NPN — синего, на эмиттер PNP — чёрного или коричневого, или какого у вас больше. Цветовая схема на ваш вкус. И вы уже никогда не ошибётесь с распайкой выводов.
PNP транзисторы в планарном корпусе SOT23: BC807, а также другие, с обозначениями W06, 5Ap, 3Ep, K3N, 2A, 2D, 2L, t06, DKs.
Т3 — полевой n-канальный MOSFET транзистор, у меня планарный APM3054N в корпусе TO-252, с негодной материнской платы. Важное условие — напряжение открытия MOSFETa должно быть не более 2,5 Вольт, желательно даже около 2,0. Подходят большинство низковольтных полевиков со старых материнок.
Высоковольтные, силовые полевики не подходят — у них напряжение открытия (sourse-gate) превышает 3,5 вольта, и они просто не откроются.
Полевики в больших планарных корпусах (ТО-263, DD-PAK) — CEB6030, K3570, K3296, K3572, 15N03, 14N03, FDB6670, FDB6035.
В корпусе TO252 — T40N03, APM2510, 70T03, P75N02.
У всех этих полевичков напряжение открытия 1,8 — 2,2 Вольта. Практически все они с напряжением «сток-исток» около 25-30 Вольт, не более. Вымерял сам, из того, что у меня есть в наличии.
У меня нет низковольтных полевиков в корпусе ТО-220, поэтому ничего о них сказать не могу.
Нагрузка — лампочка 6,3 В × 0,3 А, применялись повсеместно для освещения шкал ламповых радиоприёмников. Более позднее их применение — новогодние гирлянды и т. п. При отсутствии таких лампочек можно установить резистор 10-15 Ом на мощность не менее 1 Вт.
Светодиод HL — любой, видимого цвета, у меня он жёлтый.
Резистор R7 — желательно многооборотный — точнее настройка, и напряжение не прыгает со временем.
Остальные резисторы — какие есть в 50-летних запасах Родины, т. е. любые, по наличию, ±50% от номинала.
Если планируется более серьёзная нагрузка — в качестве Т3 необходимо применить более мощный транзистор и радиатор.
↑ Настройка порога отключения
Перед первым включением желательно проверить монтаж. Это быстрее и проще, чем искать и менять умершие детали на уже смонтированной плате с плотным расположением.
На вход разрядника подайте напряжение 3,65 Вольта от регулируемого источника и с помощью R7 установите порог зажигания светодиода. Потом проверьте поведение схемы при несколько запредельных значениях нужных параметров (4,5 — 3,0) В. Но можно ограничиться и только установкой порогового напряжения.
Если вы считаете, что порог должен быть другим — устанавливайте свой. В принципе, на основе этой схемы можно рассчитать разрядник с любым разумным напряжением и мощностью. Изменяются только параметры делителя R6-R7 и мощность транзистора Т3 (полевики можно параллелить).
↑ Магнитные клеммы
Припаивать провод желательно, предварительно пропустив его через одно из отверстий железного основания. Так провод переломится намного позднее.
↑ Моя итоговая конструкция разрядника
Я насдувал феном деталей со старой материнки и собрал многоканальный разрядник на SMD. Очень удачно применил держатель на 4 банки «18650» , рекомендую.
Отличие схемы только в том, что при настройке вместо R7 подпаивался переменный резистор, устанавливался нужный порог напряжения. После замерялась полученная величина переменного резистора, и впаивался постоянный, ближайшего номинала. Мне так показалось проще, т. к. ±0,05-0,1 вольта не принципиально.
Лампочка впаивается в плату между точкой U4 и точками 1—1 (шина +5 Вольт). На фото ниже это хорошо видно.
Плата в работе.
↑ Заметки о литии
1. В разрядник нужно вставлять предварительно заряженный (!) аккумулятор.
2. Всё описанное выше можно, и даже желательно, применять и к новым Li-Io аккумуляторам для их хранения более 1-2-х месяцев. Например, на зимнее межсезонье.
3. Естественно, эта методика применима ко всем другим Li-Io аккумуляторам, например — от сотовых телефонов. У них иногда барахлит контроллер, а сам аккумулятор — в рабочем состоянии.
4. Аккумуляторы, разряженные до «хранительного» напряжения, желательно сохранять при температуре +2… +4 °С. Лучшее место хранения — верхняя полка холодильника, у задней стенки, в герметичном пакете, и в непрозрачной светлой коробочке, чтоб жена не сразу поняла
↑ Файлы
��Платы печатные, оба варианта в lay.7z 13.04 Kb ⇣ 49
Плату под SMD при печати зеркалить не нужно. Монтаж идёт со стороны фольги.
Как разрядить 18650
Решил тут разрядить свои аккумуляторы через резисторы в ноль. Прсто чтобы разрядить все до одного уровня и разядить вместе и чтобы посмотреть чего при это происходит в контексте планирования самодельного разядного устройства с возможностью "прокачки" (т.е. там должен быть встроенный разрядник).
Так вот, разряжал через тучу R=15 и 4.7 в параллелли. И смотрел напряжение на аккумуляторе. Проседает очень сильно, как только просело до 0.7, отключил 4.7 и оставил 10 шт 15 Ом. И так просадил до 0.2В. Отключил — через 5 минут на аккуме 1.05В!
Ладно, это прогназируемо.
Вопрос в другом, как же их вообще разряжать тогда вообще? Как напряжение контролировать на аккуме во время разрядки, чтобы понять, что все, хватит? На глазок методом проб и ошибок и последовательного приближения? Т.е. типа разрядлили до 0.5 током в 0.5C (пусть ток будет константный), отключили, подождади 5 минут, посомтрели напряжение, если много — повторить. Так что ли?
_________________
Д о л о й и д и о т и з м !
На вопросы по заказам на форуме и в личке НЕ отвечаю! Пишите письма.
Глубокий разряд аккумуляторам вреден. Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторы рекомендуют разряжать до напряжения в 0,9 вольта. Я разряжал последовательной цепочкой из одного обычного диода, одного диода шоттки и резистора. Получался довольно большой ток, который падал при приближении напряжения до напряжения падения на диодах (0,9V). Так как нужное напряжение получалось при довольно малых токах — значение было весьма точным. Потом я решил избавится от диода шоттки, т.к. стоял компаратор, который вовремя всё это дело отключал, а поцесс разрядки значительно ускорился.
И ещё. По своему опыту — заряжайте аккумуляторы импульсным током. Вы не представляете насколько они его любят. На столько, что у них на корпусе даже пишут оптимальную частоту зарядного тока — 16Гц. Но они отлично себя чувствуют и при 50-ти (однополупериодный выпрямитель). С двухполупериодным выпрямлением они уже начинают грется во время заряда и срок службы ихний снижается, как и накопленый при таком заряде заряд. При хорошем питании они вообще холодные даже при токах 0,3C, а нагреваются только после полной зарядки. К сожалению я не встречал ещё ни одной заводской зарядки, в которой аккумуляторы не грелись. Через пару месяцев они часто приходили в негодность, а первый же заряд импульсным током их частично возвращал к жизни.
Последний раз редактировалось INFERION Вт янв 27, 2009 03:37:24, всего редактировалось 1 раз.
_________________
Разбираюсь во всем. Практически все после этого собираю.
Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет
У меня та же беда с аккумами от мышки. Дюрасел на 2500ма и заряжались зарядкой "наша сила". Аккумуляторы грелись довольно сильно, но прослужили год. Заряжал раз в две недели током в 150ма (по два дня ждал — результат великого и могучего лома). Очень живучие оказались. Неожидал. Потом загадочная вещь случилась — они одновременно закоротили во время зарядки. Пишут что можно восстановить коротким и сильным импульсом тока, но я не пробовал. У меня всё равно есть нормальный комплект и самодельная однополупериодная зарядка на реактивном балласте (ИМХО самый лучший вариант по простоте и качеству питания). Я такой зарядкой когдато зарядил человеку аккумуляторы, которые он угрохал за месяц на комплектном зарядном устройстве "DURACELL". Зарядку я у него конфисковал на время и переделал. После чего тех аккумуляторов начало хватать на две недели юзанья цифрового фотика. В родной зарядке они, кстати, сильно грелись.
А наткнулся я на эту любовь к такому току случайно. Надо было зарядить срочно аккумуляторы в поездке, а зарядника небыло. Так я зарядил через настольную лампу с двумя древними диодами "Д7Ж". На моё удивление аккумуляторы были такими холодными, что я проверял заряжаются ли они — заряжаются, дооолго заряжаются (дольше чем при таком же токе на обычной зарядке) а после начинают грется. До этого я считал что нагрев вполне нормальное явление. Но самое интересное началось когда заряженых таким образом аккумуляторов хватило не на месяц, как обычно, а на 2! Думал режим может был более лёгким. Но сейчас я их заряжаю раз в 2-3 месяца (фотик OLYMPUS SP-510UZ, аккумы — GP 2500).
Источники питания MORNSUN удовлетворяют всем необходимым требованиям промышленной и домашней автоматизации. Используя их, можно не только организовать электропитание устройств, но и обеспечить надежное резервирование по питанию, используя предлагаемые компанией модули резервирования.
А я глубокий и не хочу. Я хочу до 0.9 — 1.
А какой номинал резистора?
У шотки прямое напряжение 0.3 что ли? Я с ними еще не работал никогда.
И в итоге когда аккум отключался напряжение не поднималось обратно больше 1В?
Сколько времени на разрядку уходило?
А компартор с чем сравнивал? Откуда опорное напряжение для сравнения брали?
_________________
Д о л о й и д и о т и з м !
На вопросы по заказам на форуме и в личке НЕ отвечаю! Пишите письма.
В статье на примере схемотехнических особенностей и рабочих характеристик LED-драйверов MEAN WELL рассмотрены вопросы, связанные с устройством современных светодиодных светильников и их комплектующих – осветительных светодиодов и LED-драйверов . Поставки продукции MEAN WELL в Россию продолжаются. Наш материал поможет вам выбрать LED-драйвер, соответствующий вашим задачам. Вы также можете задать свои вопросы.
Если нетрудно — схемку нарисуйте.
Я так понял, что "реактивная однополупериодная зарядка" — это выпрямитель на одном диоде с балластом на кондере и питанием от 220В? Т.е. стабилитрона у вас нету? А чем тогда обеспечивается падение на кондере при отсутствии тока?
Я в этих делах не спец. Но я чего то не понял. Был убран шоттки из зарядки, поставлен компаратор, на которое опорное дается из диода+шоттки и резистор. А в чем фишка? Зачем такой огород с компаратором и диод+шотки для него, если просто диод+шотки работало неплохо?
_________________
Д о л о й и д и о т и з м !
На вопросы по заказам на форуме и в личке НЕ отвечаю! Пишите письма.
Ну то есть параллельный стабилизатор. Узнал. Я такой делал для источника питания с гасящим кондером, когда ен было мощного стабилитрона.
Т.е. раз в полпериода у вас открывается диод, через него бежит ток, за счет параллельного стабилизатора стабилизируется напруга от которой заряжается аккум. Потом полпериода схема выключена. Так?
Ага, если автоматизация, то тогда понятно.
Только схемка, на сколько я понял, пыхает не 50 Гц, а 25Гц на аккумулятор.
Вообще, новости, блин. Все что сказано про испульсные токи на низких частотах противоречит тому, что написано в больших и толстых документах по зарядке NiMH от производителей. Я таких документа челых три прочитал. И вот как теперь жить. кому верить.
_________________
Д о л о й и д и о т и з м !
На вопросы по заказам на форуме и в личке НЕ отвечаю! Пишите письма.
Пухич. Загляни во вложения . Только на схеме не соответствие есть. У меня вместо 2-х ватного резистора термистор, а стабилитрон на 21v. Ну и резистор на светодиоде висит соответственно побольше. А. Ещё у меня диод перед аккумулятором стоит, чтоб защитить от саморазогрева стабилитрона и разряда на светодиод при выключеном питании. Ну и шунтирующий конденсатор не на 25, а на 50 вольт.
Только там не напряжение стабилизируется, а ток. А т.к. ток ограничен — напряжение себе задаёт аккумулятор на свой вкус и цвет. По окончании заряда его напряжение упирается в стабилитрон и зарядный ток сильно падает, но не прекращается (не удалось добится чёткой границы разделения).
artemm. При однополупериодном выпрямлении частота не делится. Она остаётся такой же — 50Гц.
А ты пробуй и решай кому верить. Я свой вывод давно уже сделал — только импульсный ток. А лучше асимметричный переменный (10:1). Оцениваю качество зарядного тока по температуре батареии. Добится абсолютно холодного состояния оказалось совершенно не трудно. Схема лежит чуть ниже. Делал для шуруповёрта, но заряжаю ею всё подряд.
| Вложения: |
| Зарядка.png [55.02 KiB] Скачиваний: 3341 |
| Внешний вид.jpg [76.54 KiB] Скачиваний: 2276 |
| Патраха.jpg [80.02 KiB] Скачиваний: 2365 |
Пардон. Перепутал. да, конечно 50Гц.
Сижу в шоке. Буду думать, с реальным личным опытом спорить невозможно, но и документации производителей хочется верить. Буду пытаться скрестить ежа с ужом в голове.
_________________
Д о л о й и д и о т и з м !
На вопросы по заказам на форуме и в личке НЕ отвечаю! Пишите письма.
Тю. А мне вот интересно стало, что вы там начитали ? Я ничего такого сильно уж противоречащего не вычитывал. Производители и сами хвалят импульсный заряд. Да и в старой литературе время от времени натыкаюсь на подобное.
Возможно я действительно ошибаюсь и мои аккумуляторы, которым уже пол года, скоро совершенно неожиданно выйдут из строя из-за неправильного заряда. Правда кроме них ещё по комнате куча устройств разбросано с NiMH аккумуляторами и встроенной зарядкой (напаример МР3 плеер), но емкость заметно упала за год его эксплуатаци. Особенно саморазряд вырос. Неделя и дохляк. При этом с самого начала, как и "положено", при зарядке он нагревается. В мобильниках тоже это всё дело греется несмотря на продвинутые методы из-за повышеной опасности. Инженеры ведь люди не глупые (вроде), а заряжают почему-то постоянным током. Придумывают даже всякие продвинутые режимы быстрой зарядки, доводки и т.п., но аккумулятор при этом всё равно греется и они говорят "I’ts ok. ".
Последний раз редактировалось INFERION Ср янв 28, 2009 00:42:28, всего редактировалось 1 раз.
суть в том, что нигде не сказано ничего про частоту испульсного тока и даже не сказано, что бы он был импульсным. Типой зарядник исполльзует вообще ШИМ контроль для ЗАРЯДА постоянным током с частотой от 20КГЦ до 100КГЦ.
_________________
Д о л о й и д и о т и з м !
На вопросы по заказам на форуме и в личке НЕ отвечаю! Пишите письма.
Последний раз редактировалось ArtemKuchin Ср янв 28, 2009 00:58:13, всего редактировалось 1 раз.
_________________
Д о л о й и д и о т и з м !
На вопросы по заказам на форуме и в личке НЕ отвечаю! Пишите письма.
Последний раз редактировалось ArtemKuchin Ср янв 28, 2009 21:23:52, всего редактировалось 1 раз.
Ага, поглядел вложение. Схемка стандартная. Только в вашем случае электролит используется не для фильтрации выпрямленного напряжения, а только лишь для защиты схемы от перенапряжения при включении. Номинал ИМХО можно было еще меньше взять. И разрядный резюк убрать.
А вот от резюка в цепи БЭ транзистора вы зря отказались.
И еще — а почему стабилитрон на 21В? У вас что, аккумы по 22В?
Придумал вот такую байду на МК с программируемум током разряда.
Суть работы:
1) Выходы ADC1,ADC2,PWM — это все ноги МК
2) МК смотрит напряжение на ADC1, если оно 0.9 или сколько надо, то выключает весь процесс.
3) МК смотрит на напряжение на ADC2 и считает ток (R1 маленькое, около 1 Ом, на 2Вт) и регулирует выход ШИМ, чтобы ток был каким надо.
Вот как-то так.
Вопросы:
1) Будет работать?
2) Чем лучше сгладить сигнал от ШИМ (чтобы на затворе было что-то более или менее ровное) ?
Часовой пояс: UTC + 3 часа
Кто сейчас на форуме
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 32
Как правильно заряжать аккумуляторы 18650?
В этой статье мы поговорим о максимальном сроке службы и о том, что можно сделать, чтобы продлить срок службы батареи.
1. Немного теории
Что такое жизненный цикл аккумулятора 18650?
Циклом называется одна зарядка и разрядка батареи. Литий-ионные батареи 18650 заряжаются до 4,2 В и разряжаются до значения от 2 до 3 В, в зависимости от технических характеристик элемента для напряжения разрядки.
Никогда не разряжайте батарею до напряжения ниже 3,0 В, если вы не знаете спецификации своего аккумулятора. Разряжать аккумулятор можно, как используя его для питания цепи, так и используя оборудование для тестирования аккумуляторов. Для зарядки 18650 следует использовать специальное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов.
Как рассчитать срок службы батареи?
Срок службы определяется разницей в емкости вашего элемента, взятой от ее значения при первом использовании до текущего. Представим, что элемент имел емкость 3000 мА*ч, но в данный момент имеет 2900 мА*ч, тогда элемент имеет 96% от первоначальной емкости.
Когда этот процент достигает 80%, мы говорим, что срок службы закончился (даже если вы можете провести еще несколько тысяч циклов).
Итак, если мы возьмем элемент на 3000 мА*ч, при какой емкости заканчивается срок службы батареи? 80% от 3000 – 2400, поэтому, когда емкость элемента достигает 2400 мА*ч, мы говорим, что его жизненный цикл закончился.
На нашем сайте есть удобный калькулятор, позволяющий вычислить время работы устройства от различных аккумуляторов.
Сколько циклов у стандартной батареи 18650?
Большинство современных аккумуляторов 18650 имеют типичный срок службы 300-500 циклов. В ситуациях с высоким током разряда или разряда это значение может снизиться до 200 циклов. Если вы превысите максимальный ток разряда (A), срок службы может уменьшиться до 50 циклов.
В оптимальных условиях элементы могут выдержать более 500 циклов. Некоторые химические элементы могут иметь запас в тысячи циклов, прежде чем достигнут 80% от своей емкости.