Carga de 2 baterías de iones de litio a través de un solo cargador

Actualmente estoy construyendo un cargador USB portátil. Utiliza 2 baterías de iones de litio en serie conectadas a un puerto USB a través de un convertidor reductor regulado de 5V. Si bien una sola batería de iones de litio sería suficiente para la mayoría de las aplicaciones, este cargador USB debe poder generar 1 A a 5 V; una sola batería de iones de litio del tipo que tengo solo puede generar 1 A a 3-4 V, o un máximo de 3-4 W; por lo tanto, aumentar el voltaje reduciría la salida de corriente máxima. El convertidor en sí no es un problema más que requerir más de 5 V para funcionar (por lo tanto, cablear las baterías en serie para producir un voltaje de entrada de 6-8 V), ya que tiene una salida de corriente máxima de 3 A.

A los efectos de la carga, tengo una microplaca de carga TP4056 relativamente barata diseñada específicamente para cargar baterías de 3,6 V nominales como las que tengo. Es capaz de carga CC-CV y apagado automático cuando la corriente cae demasiado (lo que indica saturación). Sin embargo, solo está diseñado para funcionar con una batería; como tal, solo puede detectar cuando la batería a la que está conectado está llena. ¿Hay algo que pueda configurar que permita que el cargador cambie de batería cuando una esté llena y deje de cargar cuando ambas estén llenas?

Me imagino que una solución relativamente simple de un interruptor manual para la operación después de que una batería esté llena podría funcionar, pero esto introduce una microgestión que creo que se puede evitar con bastante facilidad.

¿Está tratando de cargar 2 baterías de iones de litio (según el título de su pregunta) o está tratando de cargar algo más con dos baterías de iones de litio en serie?
Ambos: las baterías de iones de litio se cargan primero y luego se usan para cargar un dispositivo portátil, pero el único problema es la carga de las celdas internas de iones de litio.
¿Los estás sacando del dispositivo para cargarlos? ¿O quieres una carga de dos celdas totalmente integrada?
Este último. El sistema está completamente encerrado dentro de la carcasa.
@AlexFreeman, hombre, a menos que hagas algo similar a lo que dije en los comentarios de mi respuesta, será muy difícil sin un circuito de carga de equilibrio enorme y complejo. Esos diseños son difíciles de conseguir, he estado buscando toda la semana, para un chico en el trabajo. Lo único que puedo ver es que tiene dos baterías separadas de una sola celda cuidadosamente configuradas, cárguelas por separado y al final únalas en serie para dar el 7.4V Nominal. Esto solo funciona si desconecta la carga del sistema y carga todo (estilo de carga rápida) y luego vuelve a conectar la carga. haciendo la lógica de intercambio como dijimos antes.

Respuestas (4)

Al cargar baterías de litio en serie, necesita lo que se conoce como cargador equilibrado para mantener las celdas a un voltaje similar. Una forma en que algunos cargadores hacen esto es deteniendo la carga de ambos cuando uno está lleno, descargando el que está lleno hasta que estén nivelados y luego volviéndolos a cargar. Hay cargadores con todas las funciones destinados al hobby del control remoto, pero requieren configurar las opciones de carga en la pantalla antes de cada carga. Parece que no puedo encontrar ningún tablero de cargador de equilibrio "plug and play" similar al TP4056. Estoy bastante seguro de que existen circuitos integrados que manejarán la fuente de alimentación buck/boost y el equilibrio, pero parece que no puedo encontrar uno y necesitaría fabricar su propia placa de circuito, y el chip es casi seguro de montaje en superficie.

Dicho esto, hay algunas soluciones. Una es tener las baterías en serie para el funcionamiento y en paralelo para la carga, y utilizar uno o dos cargadores de una sola celda. Esto se puede lograr a través de un interruptor 3PDT, y hay una buena explicación aquí . Tenga en cuenta que no necesita usar el mismo cargador, su TP4056 debería poder ser sustituido.

Una forma más simple y elegante de hacerlo sería usar una fuente de alimentación de modo boost y no poner las celdas en serie. Puede conectar varias de sus celdas actuales en paralelo, de modo que si tiene dos celdas y consume 5 W, serían 2,5 W por celda o ~ 0,67 A. Hay muchos cargadores diseñados para esta aplicación, que manejan tanto la carga CC-CV como el regulador de impulso para la salida, como el Lipo Rider Pro de Seeed Studio, que generará una salida de 1A. Esto es lo que recomendaría.

Alternativamente, puede comprar baterías más potentes que producirán más de 1A en lugar de poner varias en paralelo.

O si desea quitarle toda la diversión a este proyecto y simplemente comprar algo que funcione, hay bancos de baterías USB disponibles en China que se encargarán de la carga y descarga de las baterías 18650 LiPo. He visto bancos que tomarán de una a seis celdas 18650 en paralelo, y algunos de los más grandes pueden hacer hasta 3A de salida. Aquí hay algunos ejemplos y una reseña en video . Sus cualidades de construcción e interfaces de usuario se ven bastante mal, pero aparentemente funcionan.

Se podría hacer un interruptor digital muy simple usando un Arduino u otro controlador fácilmente disponible para detectar el voltaje sobre cada uno (con ADC), y cuando el primero alcance 4V o cualquiera que sea su límite, cambie la carga de carga al otro. Cuando ambos estén llenos, haga que el controlador encienda algunos LED para informarle que la carga está lista.

¿Es eso lo que estabas buscando? Eso está más automatizado que solo un interruptor físico (que sería solo un "tiro único de doble polo" o lo que sea)

Me temo que no es tan simple como eso. Las baterías de iones de litio solo se cargan en un 70-80 % cuando alcanzan el voltaje máximo; después de eso, pasan a una carga de voltaje constante, donde la corriente se reduce lentamente hasta que llega a ser tan baja ~3 % de la corriente nominal) que se considera totalmente saturado. El TP4056 es capaz de detectar esto, pero un simple detector de voltaje no lo sería. Además, necesito que la carga se detenga cada vez que ambos estén cargados, en lugar de simplemente activar un indicador. ¿Quizás un efecto de histéresis por el cual cada vez que se cargan ambas celdas, el circuito se apaga hasta que se reinicia manualmente?
si de hecho Si desea una carga rápida al 80% de su capacidad, es una solución útil. Si quisiera, podría gastar $ 1 en un monitor de derivación actual (TI tiene uno, INA138 se ve bien) y usar una segunda entrada ADC para monitorear eso también. puede tener un interruptor de carga del sistema y un conmutador de ruta para cambiar qué batería está conectada con la salida
de hecho, podría tener un SR Latch/Flip flop para la condición de "¡todo listo!" y tiene un pequeño botón que restablece la condición del pestillo
Veo. Eso ayuda. Sin embargo, no estoy completamente seguro de cómo implementar algunos de estos, especialmente los ADC.
@AlexFreeman Tal vez no entiendo lo que está tratando de hacer, pero cargar iones de litio en serie siempre es un desafío porque eventualmente se desequilibrarán. ¿Qué hay de resolver su problema poniendo ambos iones de litio en paralelo? más fácil de cargar, y podrían apagar la corriente que necesitaría para la parte de salida de sus funciones. Si las baterías están en paralelo y cada una puede producir 1 amperio, entonces juntas pueden hacer 2 amperios en paralelo.
Eso supone que ambas baterías permanecerán con la misma carga todo el tiempo. Ligeras inconsistencias en la descarga pueden generar discrepancias en las cargas de las baterías individuales, y si el circuito de carga solo está diseñado para cargar una batería a la vez, podría resultar fatal para la batería que tiene una carga más alta.

Puede utilizar el convertidor DC-DC 0505 y dos TP4056 , uno de ellos flotante, para cargar las baterías de forma independiente. En este caso, el segundo TP4056 se alimenta de CC-CC, tierra de este TP4056 conectado al cable común de dos baterías conectadas en serie.

El li-ion normalmente necesita tener una conexión entre el primero y el segundo para monitorear el voltaje, y la imagen que muestra puede causar un incendio, porque después de que la primera batería alcance el voltaje 4.1 o 4.2, continuará cargándose y no deje de cargar, debe conectarse un circuito separado o un circuito de protección, por lo que la primera batería dejará de cargarse después de alcanzar los 4.1 o 4.2 voltios y continuará cargando la segunda. Sí tiene PCB de protección para batería Li-ion de 8.4 v. Búscalo en el buscador de Google.

Carga de 2 baterías de iones de litio a través de un solo cargador
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