Cargue un paquete de iones de litio 6S con un convertidor elevador

Hola compañeros fabricantes e ingenieros,

Estoy tratando de cargar un paquete de baterías de iones de litio 6S (6 celdas NCR18650B en serie) usando un voltaje de CC rectificado de 16 voltios y aumentándolo a aproximadamente 25,2 V para cargar el paquete usando un convertidor de CC a CC que se indica AQUÍ . Actualmente estoy recibiendo una corriente de carga muy baja en el paquete (alrededor de 20 mA) y me gustaría entender por qué y cómo podría solucionarlo para lograr una corriente más alta. Sé que es una práctica común usar algún tipo de PCM para proteger el paquete de una sobrecarga, etc., pero estoy tratando de seguir un enfoque simple para cargar el paquete y estoy monitoreando mis celdas para desconectar la energía manualmente cuando se alcanzan los límites máximos. de células se alcanzan. Esencialmente, estoy tratando de lograr lo que se describe en esta conferencia de la universidad de la batería .

¿Mi enfoque es correcto o es crucial un enfoque más sofisticado como un algoritmo CC-CV? ¿Es necesario el algoritmo para lograr una corriente de carga adecuada para el paquete? Cualquier ayuda es apreciada.

De hecho, un enfoque simple puede ser un enfoque estúpido cuando se trata de celdas de litio. Lea la hoja de datos de la batería y siga las pautas. En otra nota, nunca he oído hablar de una "universidad de batería".
Notas: 25,2V es insuficiente para una buena carga. Necesita un voltaje más alto que eso (incluso 30 V es bueno). Los 25,2 V deben ser el límite de desconexión de parada de carga medido cuando no está conectado al cargador. Además, esto supone que las 6 celdas están en perfectas condiciones, lo que rara vez es el caso. Si 1 o más celdas no funcionan bien, la carga en serie provocaría que algunas de las celdas se sobrecarguen y otras no se carguen lo suficiente. Es por eso que las baterías de las computadoras portátiles recientes se agotan tan rápido, porque se cargan en pares en serie en lugar de pares individuales. inevitablemente, al menos 1 par llega a tener una carga insuficiente.
@Overmind Sus comentarios sobre el equilibrio son válidos y vale la pena señalarlos. | Su comentario sobre la necesidad de más de 25,2 V es incorrecto. Si bien un cargador PUEDE tener un Voc más alto y estar V limitado al nivel adecuado en la carga (como usted dice), esto no es esencial y corre el riesgo de que ocurran cosas malas si las cosas salen mal. (Las cosas salen mal independientemente :-).). Siempre que el cargador pueda entregar 25,2 V en los terminales de la batería a la corriente deseada (aquí ~= 1650 mA), entonces es adecuado para LiIon. [[Las células LiFePO4 se pueden cargar brevemente por encima de la Vmáx nominal, pero esa es una situación diferente]]. .
@Joel: vale la pena señalar los comentarios de Overmind sobre el equilibrio. Con 6 celdas en serie, es posible que algunas alcancen el voltaje completo (4,2 V) antes que otras y que se produzca un desequilibrio de celdas con posibles consecuencias desastrosas. Esto es un problema mucho menor si se detiene al final del modo CC para que ninguna celda esté completamente cargada. Esta discusión puede continuar una vez que tenga más flujo de corriente.
@ Russell McMahon con 25,2 V sin carga, no podrá cargar completamente un paquete que debe alcanzar los 25,2 V nunca. Es un hecho.

Respuestas (2)

Estás en el camino correcto, pero no está claro por lo que dices lo que realmente estás haciendo. El documento de BU dice que termina al 3% de la tasa C/1, que es demasiado baja para un uso sensato. Usted dice que está tratando de copiar su enfoque PERO también que está obteniendo 20 mA, etc.

¿Necesita decir CUÁNDO obtiene 20 mA, cuando las celdas están descargadas o completamente cargadas o...?

Ayuda a dar especificaciones de la batería Y un enlace. Hoja de datos de Panasonic NCR18650B aquí .

Si las celdas son genuinas de Panasonic, entonces tienen una capacidad nominal de 3250 mAh
y están especificadas para cargarse a C/2 máx. = 1625 mA.

Si las celdas no están completamente cargadas (por ejemplo, Vpack < 6 x 4 = 24 V), la aplicación de una fuente capaz de cargar hasta 1625 mA a 6 x 4,2 = 25,2 V producirá una corriente de carga de 1625 mA excepto en un caso. Si alguna celda se ha descargado a un nivel peligrosamente bajo, el circuito de protección interno puede limitar la corriente a una tasa de goteo, a menudo Cmax/10 = 160 mA aquí. Esto espero que no sea el caso aquí.

Su fuente de alimentación citada tiene las características de lo que necesita, pero debe configurarse correctamente. Si el potenciómetro Iamx está configurado al mínimo, puede limitar la corriente a los 20 mA que está viendo. Entonces ...

  • Mida el voltaje de todas las celdas individuales. Si alguna celda tiene menos de 3V, informe. Si tiene menos de 2,5 V, infórmenos con cuidado :-).

  • Desconecte la batería del cargador.

  • Ajuste el potenciómetro de límite de corriente de la fuente de alimentación a algún punto de rango medio
  • Encienda la PSU y ajuste Vout a 4.2 x 6 = 25.2v.
  • Fuente de alimentación corta en un amperímetro (a través de una resistencia en serie de bajo valor opcional).
  • Ajuste Isc para decir 1600 mA.
  • Aplique una fuente de alimentación máxima de 25,2 V, 1600 mA al paquete de baterías y mida la corriente.

Tenga en cuenta que algunos amperímetros tienen una resistencia bastante alta en rangos de mA (¡he visto un miliámetro de 17 ohmios!). El rango de 10A suele ser de ohmios bajos.
Un buen método es agregar una serie, por ejemplo, una resistencia en serie de 0,1 ohmios o 0,01 ohmios y medir el voltaje a través de ella.
Una resistencia de 0,1 ohmios reducirá V = IR = 1 x 0,1 = 0,1 V a 1 amperio y una resistencia de 0,01 ohmios reducirá 0,01 V a 1 A.

Como dice Diego, detener la carga cuando Vbattery sube por primera vez a 4,2 V/celda solo proporcionará alrededor del 80 % de la capacidad total, PERO el ciclo de vida puede duplicarse si siempre se detiene allí y el 80 % de la capacidad puede estar bien.

NO DEBE dejar la fuente de voltaje conectada a la batería por tiempo indefinido. El ciclo de vida de una batería de iones de litio se verá muy reducido si no se quita Vchg cuando Ichg ha caído a una pequeña fracción del valor inicial. Imax/10 suele ser bastante agresivo. Imax/4 o Imax/2 proporcionan la mayor parte de la capacidad máxima y son mucho más amables con la batería.

Gracias por la completa respuesta Russell. Las celdas son NCR18650 y son genuinas porque probé su capacidad. Obtengo 20mA cuando los cargo. Las celdas se descargan a aproximadamente 2,9 voltios, aunque algunas de ellas pueden tener un voltaje un poco más alto, como 3 V o 3,1 V. Estoy un poco confundido por qué una corriente tan baja. Además, estoy conectando el voltaje de salida del convertidor elevador (25,2 V) directamente al paquete de baterías. ¿Debo cargar a un voltaje más alto o aumentar el voltaje mientras se carga para satisfacer el modo CC? Además, no necesito cargar las baterías a 1C y podría conformarme con 0,2 o 0,1C
@JoelPou ¿Seguiste mis instrucciones para configurar el límite de corriente de la fuente de alimentación? Si no hace esto, no hay certeza de lo que hará el suministro. | La hoja de datos (se proporcionó el enlace) dice que estos están diseñados para una tasa de carga máxima de C/2 o alrededor de 1600 mA. Muchas celdas están especificadas para cargarse a Imax = C/1 pero, por alguna razón, estas no lo son. | Además, puede probar que el suministro hará lo que necesita de la siguiente manera. A 25,2 V para obtener 1600 mA, tiene una carga efectiva de R = V/I = 25,2/1,6 A 1 = 16 ohmios. Entonces, una carga de 16 ohmios debería tener 25,2 V a través de ella. El poder es...
@JoelPou W = V x I = 25,2 x 1,6 = 40 vatios, por lo que necesitaría una resistencia bastante sólida. En cambio, el uso de 2 bombillas para automóviles de, digamos, 15 vatios en serie daría 12,6 V/bombilla, por lo que funcionarían quizás con un vataje ligeramente inferior al nominal (generalmente diseñado para 13,x V, pero quién puede estar seguro. 30 W (2 x 15 W) es una prueba lo suficientemente buena para comenzar. La fuente de alimentación PUEDE tener problemas para iniciarlos, ya que Roff es muy bajo y aumenta a medida que se calientan. Agregar un capacitor tan grande como tenga disponible a través del capacitor, iniciar el suministro y luego agregar carga puede ayudar. Si el suministro no funcionará a 25,2 V con este tipo de carga que debe abordarse. ...
Si tiene módulos LED de 12 V o tiras de LED de 12 V, 2 de estos en serie deberían generar una carga de ~= 24 V. | Reducir el voltaje de la fuente de alimentación, agregar bombillas y luego aumentar V durante más de 1 segundo debería permitir que se enciendan las bombillas. | Nuevamente, ¿FIJÓ EL LÍMITE DE CORRIENTE COMO ANTERIOR?

Con respecto a la desconexión manual versus el algoritmo CC-CV, el problema de interrumpir la carga cuando el voltaje llega a 25.2V es que su batería perderá la fase CV del ciclo de carga y por lo tanto no estará completamente cargada (digamos 80% de carga , como una regla de oro).

Para tener tu batería completamente cargada, debe llegar a 25.2V a corriente de carga cero: si interrumpes manualmente a 25.2V, estás cargando a ese voltaje menos la caída de voltaje en la resistencia interna de tu celda (que depende del valor de la corriente de carga). , también).

LiIon nunca se reducirá al 0 % y no se debe permitir que se acerque al 10 % de Imaxchg. Incluso el 10% de Imax da una celda muy bien cargada en Vmax (digamos 4.2V) y es difícil para la vida de la celda. Detenerse en el 25 % o el 50 % de Imax obtendrá la mayor parte de la capacidad disponible con ganancias útiles en el ciclo de vida. Battery University dice 3% de Imax en su artículo citado anteriormente; esto es muy bajo y no sé cómo eligieron esa cifra.
Estoy bien con una carga del 80 % por ahora y planeo agregar un PCM para cargarlos correctamente a largo plazo. Solo me gustaría aumentar la corriente de carga que ingresa a las baterías desde mi convertidor elevador
Cargue un paquete de iones de litio 6S con un convertidor elevador
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