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Circuito do carregador de bateria para Bicicleta Elétrica

O post explica uma bateria simples de polímero de lítio com recurso de corte de carga excessiva. A idéia foi solicitada pelo Sr. Arun Prashan.

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Carregar uma única célula Lipo com CC e CV

Eu me deparei com o seu trabalho em “Bicycle Dynamo Battery Charger Circuit” no blog de design de circuitos Homemade. Foi realmente informativo.

Eu gostaria de perguntar algo sobre esse artigo. Estou trabalhando em um robô hexapedal com mecanismo de comutação de bateria. Quando a bateria principal ultrapassar uma tensão predefinida, a bateria secundária ligará o sistema do robô. Minha preocupação não é com relação ao circuito de comutação.

Junto com isso, estou trabalhando na geração de energia conectando um gerador a cada motor. A corrente gerada deve ser usada para recarregar a bateria LiPo 30C 11.1V 2200mAh de 3 células.

Estou ciente de que o circuito mencionado em “Circuito do Carregador de Bateria do Dínamo de Bicicleta” não será útil para o meu propósito. Você pode me dar outra opção referente ao meu problema. Eu só preciso saber como modificar o circuito para torná-lo compatível com LiPo com tensão constante e corrente constante ou taxas de CC e CV. Obrigado, ansioso por uma resposta. 

Saudações,

Arun Prashan

Malásia

O design

Uma bateria de polímero de lítio ou simplesmente uma bateria lipo é uma geração avançada da bateria de íon de lítio mais popular, e assim como sua contraparte mais antiga é especificada com rigorosos parâmetros de carregamento e descarregamento.

No entanto, se olharmos para essas especificações em detalhes, achamos que é bastante branda no que diz respeito às taxas, para ser mais preciso, uma bateria Lipo pode ser carregada na taxa de 5C e descarregada até taxas muito mais altas, aqui “C “é a classificação AH da bateria.

As especificações acima, na verdade, nos dão a liberdade de usar entradas de corrente muito mais altas sem se preocupar com uma situação de sobrecorrente para a bateria, o que normalmente ocorre quando estão envolvidas baterias de chumbo-ácido.

Isso significa que a classificação do amplificador da entrada pode ser ignorada na maioria dos casos, uma vez que a classificação não pode exceder as especificações de 5 x AH da bateria, na maioria dos casos. Dito isto, é sempre uma idéia melhor e segura carregar esses dispositivos críticos com uma taxa que pode ser menor que o nível máximo especificado, um C x 1 pode ser considerado a taxa de carregamento ideal e a mais segura.

Como aqui estamos interessados ​​em projetar um circuito de carregador de bateria de polímero de lítio (Lipo), vamos nos concentrar mais nisso e ver como uma bateria lipo pode ser carregada com segurança e de forma otimizada, usando componentes que já podem estar em sua caixa de lixo eletrônico.

Referindo-se ao diagrama de circuito do carregador de bateria Lipo mostrado, todo o design pode ser visto configurado em torno do IC LM317, que é basicamente um chip regulador de tensão versátil e possui todos os recursos de proteção incorporados. Ele não permitirá mais de 1,5 ampères nas saídas e garante um nível de amplificador seguro para a bateria.

O IC aqui é basicamente usado para configurar o nível exato de tensão de carga necessário para a bateria lipo. Isso pode ser conseguido ajustando o pote de 10k acompanhado ou uma predefinição.

Diagrama de circuito

A seção na extrema direita, que incorpora um opamp, é o estágio de corte de sobrecarga e garante que a bateria nunca seja sobrecarregada, além de interromper o fornecimento da bateria assim que o limite de sobrecarga for atingido.

Operação em Circuito

A predefinição de 10 k posicionada no pino3 do opamp é usada para definir o nível de sobrecarga, para uma bateria de polímero de lítio de 3,7 V, isso pode ser configurado para que a saída do opamp suba assim que a bateria for carregada em 4,2 V (para uma única célula). Como um diodo é posicionado no lado positivo da bateria, a saída do LM 317 deve ser ajustada para cerca de 4,2 + 0,6 = 4,8 V (para uma única célula) para compensar a queda de tensão direta do diodo acompanhado. Para 3 células em série, esse valor precisará ser ajustado para 4,2 x 3 + 0,6 = 13,2 V

Quando a energia é ligada pela primeira vez (isso deve ser feito depois de conectar a bateria na posição mostrada), a bateria descarregada puxa a fonte do LM317 para o nível existente de seu nível de tensão, suponha que seja 3,6 V .

A situação acima mantém o pino3 do opamp bem abaixo do nível de tensão de referência fixado no pino2 do IC, criando uma lógica baixa no pino6 ou na saída do IC.

Agora, quando a bateria começa a acumular carga, seu nível de voltagem começa a subir até atingir a marca de 4,2 V, que puxa o potencial do pino3 do opamp logo acima do pino2, forçando a saída do IC a subir instantaneamente para o alto ou no nível da fonte.

O exemplo acima solicita que o LED indicador acenda a chave no transistor BC547 conectado através do pino ADJ do LM 317.

Quando isso acontece, o pino ADJ do LM 317 é aterrado, forçando-o a desligar o fornecimento de saída para a bateria lipo.

No entanto, neste ponto, todo o circuito fica travado nessa posição de corte devido à tensão de realimentação no pino3 do opamp através do resistor de 1K. Esta operação garante que a bateria, em circunstância alguma, receba a tensão de carregamento assim que o limite de sobrecarga for atingido.

A situação permanece bloqueada até que o sistema seja desligado e redefinido para possivelmente iniciar um novo ciclo de carregamento.

Adicionando um CC de corrente constante

No projeto acima, podemos ver uma instalação de controle de tensão constante usando o LM338 IC, no entanto, uma corrente constante parece estar faltando aqui. Para habilitar um CC neste circuito, um pequeno ajuste pode ser suficiente para incluir esse recurso, como mostra a figura a seguir.

Como pode ser visto, uma simples adição de um resistor limitador de corrente e um link de diodo transforma o projeto em um CC eficaz ou em um carregador de células Lipo de corrente constante. Agora, quando a saída tenta extrair corrente acima do limite CC especificado, um potencial calculado é desenvolvido através de Rx, que passa pelo diodo 1N4148 acionando a base BC547, que por sua vez conduz e aterra o pino ADJ do IC LM338, forçando o IC para desligar o suprimento ao carregador.

Rx pode ser calculado com a seguinte fórmula:

Rx = limite de tensão direta de BC547 e 1N41448 / limite máximo de corrente da bateria

Portanto, Rx = 0,6 + 0,6 / limite máximo de corrente da bateria

Bateria Lipo com células da série 3

Na bateria de 11,1V proposta acima, existem 3 células em série e os pólos da bateria são terminados separadamente através de um conector.
Recomenda-se carregar as baterias individuais separadamente, localizando os pólos corretamente no conector. O diagrama mostra os detalhes básicos da fiação das células com o conector:

ATUALIZAÇÃO: para obter um carregamento automático contínuo de uma bateria Lipo de várias células, consulte o artigo a seguir, que pode ser usado para carregar todos os tipos de baterias Lipo, independentemente do número de células incluídas nela. O circuito foi projetado para monitorar e transferir automaticamente a tensão de carregamento para as células que podem ser descarregadas e precisam ser carregadas:

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FONTE

Axtudo
“Solidários, seremos união. Separados uns dos outros seremos pontos de vista. Juntos, alcançaremos a realização de nossos propósitos.” (Bezerra de Menezes) Axtudo Onde a união faz a força !
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