Witam.

Po dość długiej przerwie od ostatniego projektu(Sterownik CWU-działa do dziś elegancko ) postanowiłem po raz kolejny spróbować swoich sił z uC AVR Tym razem muszę stworzyć ładowarkę do akumulatora z wkrętarki. Na chwilę obecną w akumulatorze siedzą ogniwa Ni-Cd, które zastąpię trzema ogniwami Li-Ion.

Ładowanie trzech ogniw szeregowo dwoma przewodami może nie jest zbytnio zalecane, ale koszty ogniw są na tyle niskie, że można sobie na taki e zabiegi pozwolić.

Wracając do ładowarki ma ona działać w ten sposób:

Transformator 9 lub 12V gdzieś 2,5A zasila cały układ. Potencjometrem R2 reguluje napięcie wyjściowe do 12,6V, tranzystor PNP przy pełnym wypełnieniu PWM odetnie prąd ze stabilizatora co będzie skutkowało przepływem prądu z baterii przez dzielnik napięciowy z którego będę odczytywał napięcie . Gdy akumulator osiągnie około 80% napięcia docelowego zmniejszę PWM, żeby ograniczyć prąd ładowania w końcowej fazie.

Schemat poniżej:

http://tomzb.w.interia.pl/schemat.png

Co sądzicie o schemacie ładowarki jak i moim rozumowaniu nt ładowania takowego pakietu Li-Ion ? Dobrze podłączyłem się pod uC żeby odczytać napięcie baterii jak i pod PWM żeby wysterować tranzystor ?


Schemat płytki:
http://tomzb.w.interia.pl/pcb.png

Skoro tranzystor PNP jest zasilony z 12,6V to jak podasz na bazę 5V to też będzie włączony. W tam przypadku należy dodać jeszcze tranzystor NPN sterowany z PWM.
Jednak pomyśl o rozdzieleniu ogniw. Nie chodzi tu o cenę , ale o to, że mogą wybuchnąć. Co za problem dla procesora ładować kilka ogniw jednocześnie.

_________________
Dragonus Cracovus: Biomagia

Właśnie zauważyłem, że zrobiłem gafę z tym tranzystorem. Tranzystor powinien być otwarty na full przy wypełnieniu 0%. Natomiast wypełnienie 100% powinno powodować jego zatkanie. Z dokumentacji wyczytałem, że przy bazie = 0mA Ic = 100mA czyli nie o to chodzi Trzeba by go tu jakoś spolaryzować wstępnie.


Krauser - napięcie raczej nie odgrywa tutaj roli, chodzi o wartość prądu, która wpływa do bazy. Wartość dodatnia prądu powinna zatkać tranzystor skoro przewodzi tylko przy ujemnym prądzie bazy.

Edit:

Sprawdziłem podłączenie tego tranzystora i wygląda na prawidłowe, Vcc podłączone do emitera natomiast GND do kolektora.

Poprawcie mnie jeśli jestem w błędzie, ale o tej o godzinie ciężko się myśli

No, fakt, ogniwa są tanie. A powiedz mi, na ile wyceniasz swoje życie, zdrowie i mieszkanie/dom?
Wiesz jak ładnie lit się pali? Zobacz sobie na YT. Powiem Ci, że mi detonacja przez powolne przeładowanie LiPo 1S ~1Ah (w warunkach kontrolowanych, a tobie ta kocia konstrukcja odpali w najmniej oczekiwanym momencie) sprawiła, że przeszła mi ochota na takie zabawy. W ułamku sekundy masz obłok dymu 1m^3 a batka była pod ceramiczną doniczką (ciężkie cholerstwo, a pękła i z zleciała z aku).
Doskonałe rozumowanie. Al-kaida byłaby z ciebie dumna...

Ogniwa Li-ion/LiPo (wszystkie Li-cośtam) ładujemy CC/CV do (maksymalnie) napięcia podanego w karcie katalogowej danej celi! Przy czym napięcie to odnosi się do napięcia każdej celi oddzielnie (napięcie sumaryczne jest praktycznie nieważne).

W twoim schemacie nie ma niczego:
- kontroli napięcia cel
- kontroli prądu (nie masz CC/CV), bo nie ustawisz tak napięcia na Darlinktonie
- kontroli zakończenia ładowania (ogniw nie katujemy cały czas doładowywaniem małymi prądami tylko zakończamy (do ponownego włożenia) ładowanie po zejściu do 1/10 prądu w fazie CC)
- dodatkowo Darlinktonem nie jesteś w stanie wyłączyć ładowania więc na bank rozwalisz te ogniwa (potrzebujesz Szikaleigo)

Generalnie masz totalnie złe założenia i zrobisz sobie tylko krzywdę...
Wejdź sobie na jakieś forum, gdzie masz to dobrze opisane (polecam [url]swiatelka.pl[/url] - nick ten sam mam). Jeżeli jednak wychodzi z takimi założeniami ładowania (i takim olewactwem zagrożenia) to się nawet do tej chemii nie zbliżaj. Ewentualnie kup sobie jakąś ładowarkę modelarską (np Imax B6) - no ale nawet na niej jak wiesz jak (albo jak masz takie olewatorskie podejście jak ty) zrobisz sobie krzywdę.

_________________
Nie pisz komentarzy - dobry kod komentuje się sam.

A co ogranicza prąd ładowania w początkowej fazie ładowania?
I w sumie to nie wiem, po co ten uP skoro nie realizuje żadnej sensownej funkcji typu: sprawdzanie temperatury ogniw, pomiar napięcia na poszczególnych celach, balansowanie ogniw, pomiary/regulacja prądu ładowania, pomiary ładunku/pojemności.

Zobacz, tak wygląda poprawna charakterystyka szybkiego ładowania ogniwa wysokoprądowego ładowarką modelarską:

Jak to ma wyglądać u Ciebie, jak będzie działał algorytm?

Ja tylko dodam link to najprostszej bezpiecznej ładowarki z balanserem:
http://www.whatcircuits.com/battery-cha ... -balancer/

Na początek "zabawy" z Li-ion polecam zakup akumulatorów z elektronika zabezpieczającą np. taką:
http://www.bto.pl/B2CProdukt.aspx?id_artykulu=40948
http://www.bto.pl/B2CProdukt.aspx?id_artykulu=38018

_________________
Klimatyzacja Przemyśl

fredek, barney

W początkowej fazie ładowania prąd jest ograniczony wydajnością stabilizatora LM317 czyli te 1,5A . Potem przez PWM

Pytacie co robi uC ? Sprawdza napięcie ale na trzech ogniwach jednocześnie i reguluje prąd ładowania poprzez PWM.

Natomiast co do ewentualnych wybuchów to nie miałem pojęcia, że łączenie szeregowo ogniw Li-Ion i ładowanie ich w ten sposób grozi niebezpieczeństwem. Na samym początku myślałem, żeby zastosować jakieś trzy gotowe układy do ładowania każdego ogniwa z osobna, ale to bym musiał demolować obudowę od akumulatora(Bosch PSR12) z racji że ma tylko dwa wyprowadzenia do wkrętarki, a tego bym nie chciał.

Co do sterowania tranzystorem jeszcze poparzę co i jak, dzięki za informacje.

W takim razie proponuje Ci zastanowienie się w jaki sposób umieścić układ ładujący w pakiecie (tak, żebyś na te 2 styki podczas ładowania przyłożył np. 14-18V, a uP wewnątrz zrobił resztę). Będzie to na pewno znacznie ciekawsza aplikacja od tego, co chcesz zrobić teraz.

Fajnie by było, gdybyś wrzucił kilka kostek EEPROMu (do przechowywania danych) i jakiś moduł BT do odczytywania przebiegów i charakterystyk podczas pracy

_________________
Nie pisz komentarzy - dobry kod komentuje się sam.

Jeżeli dla pakietu 3S będziesz miał układ zasilający z napięciem wyjściowym 12,6V i ograniczeniem prądu np. te 1,5A to masz najprostszy układ ładowarki realizujący CC/CV czyli PWM nie jest do niczego potrzebny. uP możesz wtedy wykorzystać do pomiaru temperatury i napięcia na ogniwach czyli do detekcji niebezpiecznych sytuacji. Jak temp na którymś z ogniw przekroczy 50C lub napięcie na jednym zacznie się różnić np. o 50mV od napięcia na innych to przerywasz ładowanie i sygnalizujesz potencjalnie niebezpieczną sytuację. Masz detekcję, czyli możesz zrezygnować z balansowania. Ogniwa do pakietu kupujesz wtedy 3 szt. nowe, takie same (to ważne by miały identyczne parametry), ładujesz połączone równolegle (by się same zbalansowały, ładujesz oczywiście do 4.2V) i przepinasz do pakietu szeregowego. Jeżeli uP będzie na stałe podpięty do pakietu a tylko układ ładujący będzie odłączany, to dodatkowo możesz realizować ochronę ogniw przed nadmiernym rozładowaniem (detekcja U<2,7V dla każdego z ogniw) i funkcje informujące o dostępnej pojemności pakietu.

fredek Mógł byś napisać czy trzeba ograniczać prąd pod koniec fazy ładowania czy może być 1,5A ? uC raczej nie da rady włożyć do akumulatora- za mało miejsca. Natomiast być może udało by się włożyć 3 układy np MCP73838, które zarządzały by ładowaniem każdego ogniwa z osobna. Tylko, że musiał bym zrobić dziurę w obudowie akumulatora żeby dostarczyć zasilanie do układów.

Ogólnie ma to być jak najprostsza konstrukcja, w końcu to akumulator do wkrętarki.

Zastanów się może lepiej nad wyprowadzeniem złącza balancera. Użycie 3 układów wydaje się mi chybionym pomysłem - jak rozwiążesz kwestie zwarć jakie będą robić podłączone jednocześnie (będziesz każde z nich zasilał z izolowanego od pozostałych źródła?)?

_________________
Nie pisz komentarzy - dobry kod komentuje się sam.

Jeżeli masz zasilacz dający 12,6V to pakiet aku w końcowej fazie sam zmniejsza prąd ładowania bo rośnie napięcie na ogniwach - mówimy tu o fazie CV. Prąd trzeba ograniczać gdy napięcie na aku jest mniejsze niż 12,6V - czyli w fazie CC.
Popatrz na ten wykres który wrzuciłem (jest dla 1 ogniwa dlatego 4.2V), od startu do 28 minuty masz fazę CC (stabilizacja prądu, napięcie samo rośnie) po 28 min masz CV (stabilizacja napięcia - prąd sam się zmniejsza). Ładowanie kończysz jak prąd w fazie CV zmniejszy się do ok. 75-150 mAh, przeważnie tak jest w zaleceniach producentów ogniw.

Skoro zastosowanie 3 układów odpada, to zostaje mi tylko uC. Również znalazłem zdjęcie akumulatora, który był ładowany bez balansera http://smg.beta.photobucket.com/user/okraglaczek/media/bateriabum.jpg.html

Czyli mam dwa wyjścia elektronika w środku z balanserem lub elektronika na zewnątrz również z balanserem i robienie dziur w obudowie akumulatora.
Panowie a są jakieś gotowe układy do ładowania 3 ogniw ?


Edit:

Postanowiłem wyprowadzić 4 przewody z akumulatora i zrobić projekt jak należy.

Naskrobałem coś takiego:


I chciał bym się upewnić co do pewnym informacji. Ie=Ib*(B+1) Tranzystor dla przykładu TIP120. Czyli żeby otworzyć tranzystor na full potrzebuje 20mA i 9V na bazie dla pierwszego ogniwa , dobrze kombinuje ?

Panowie zmieniłem schemat na ten powyżej.
Ma to działać w ten sposób, że ognia w pierwszej fazie ładują się szeregowo, gdy np pierwsze ogniwo osiągnie napięcie 4,2V zostaje przebita regulowana dioda zenera, która puszcza prąd na bazę i otwiera tranzystor, który przejmuje cały prąd z ogniwa pierwszego.

Gdy 3 ogniwa zostaną naładowane cały prąd leci od stabilizatora przez trzy tranzystory do masy i zaskakuje zabezpieczenie przeciwzwarciowe

Będzie to działało czy ma gdzieś błąd ? Nie jestem pewien co do ograniczenia prądu bazy tego tranzystora, który powinien wynosić 20mA.

Tak trochę nie widać schematu
Parę postów wyżej podałem linka do najprostszych ale sprawdzonych w praktyce układów- cena minimalna a bezpieczeństwo zachowane. Detekcja "naładowania" akumulatora to zwykle sprawdzenie czy w fazie CV prąd spadł już do wartości 1/20- 1/50C

_________________
Klimatyzacja Przemyśl

Mój schemat http://tomzb.w.interia.pl/charge.png jest przeróbką tego, którego podałeś z tym, że ma ładować prądem maksymalnym jaki wyciśnie stabilizator - w moim przypadku 1,5A.
Również z tego co mi wiadomo nie trzeba w cale pilnować ładowarki, bo własnie tranzystory NPN mają przepuszczać cały prąd do masy po osiągnięciu 4,2V na ogniwie.

Te 1,5A to nie wartość ograniczenia prądowego lecz zabezpieczenia przeciw zwarciowego- jest spora różnica. A jeśli chcesz koniecznie ładować większym prądem to są mocniejsze stabilizatory- np. LM350.

_________________
Klimatyzacja Przemyśl

fredek Mógł byś powiedzieć czy pomiar prądu jest potrzebny ? Czy mogę odłączyć ogniwo z ładowania po osiągnięciu 4,2V traktując je jako naładowane ? Jeśli nie mogę tak zrobić to jaką pojemność ogniwo osiąga po uzyskaniu 4,2V ?

Po zakończeniu CC możesz mieć w niekorzystnym przypadku raptem 80-85% pojemności

_________________
Klimatyzacja Przemyśl

Hmm troszkę nie leży mi pomiar prądu, bo to dużo zachodu. A gdybym zrobił taką sztuczkę i odłączał ogniwo po osiągnięciu >4,2V np 4,25V ? Oczywiście musiał bym cały pakiet ładować napięciem 12,75V

Pomiar prądu nie musi być dokładny, bardziej chodzi o to aby rozróżnić czy płynie 1A czy 100mA
A takie ładowanie do 4,25 znacznie skraca żywotność, chyba że są to akumulatory do tego przystosowane, nie wszystkie bowiem mają końcowe napięcie ładowania na poziomie 4,2V.


Tu masz bardzo prosty sposób na sygnalizację naładowania
http://www.swiatelka.pl/upload_img/obra ... ad7368.jpg
i link do całego tematu na światełkach: http://www.swiatelka.pl/viewtopic.php?t ... =lm317#top

_________________
Klimatyzacja Przemyśl

Z elektroniką analogową stoję na bakier więc zrobię sterowanie na uC schemat jest podobny do tego co zamieściłem tylko zamiast tego rezystora i regulowanej diody zenera podłącze tranzystory do uC. Natomiast między + a - ogniwa zrobię dzielnik napięciowy z rezystorów precyzyjnych po 1K co da mi połowę napięcia ogniwa. Kurcze pomiar prądu to jest dodatkowy rezystor w szeregu ogniwa, który będzie mi generował spadki napięcia. Skoro standardowe ogniwo jest naładowane przy 4,2V i prąd spada po czasie do tych przykładowo 100mA to jak sprawdzę czy napięcie ogniwa > 4,2V to powinno wystarczyć.

Choć by było 4,22V na ogniwie to myślę że się nie obrazi Natomiast ja będę miał ogniwo naładowane na 100% a nie 8x%

Tylko że ładowanie w trybie CV może trwać nawet 1/2-1/3 czasu całego ładowania

Możesz spróbować jeszcze inaczej- ładować stałym napięciem a po osiągnięciu napięcia 4,2V co jakiś czas odłączać akumulator od ładowania i wtedy sprawdzać jego napięcie.

_________________
Klimatyzacja Przemyśl

Zapytam inaczej Czy jest możliwe osiągnięcie wyższego napięcia od 4,2V na ogniwie jeśli nie jest ono naładowane koło 100% ?

No jak? Masz źródło CV o wartości 4,2V....

_________________
Klimatyzacja Przemyśl

Na stabilizatorze ustawił bym wtedy 12,75V zamiast 12,6V Wtedy jest możliwość naładowania ogniwa do 4,25V. Pytanie czy jak ogniwo osiągnie np 4,21V jest już pełne ?

paladyn: strasznie kombinujesz... wstaw jakiś mały opornik typu 0,1 Ohma lub nawet mniej i mierz na nim napięcie... potem przelicz na prąd.
Ogniwo będzie pełne gdy w fazie CV prąd spadnie do określonej wartości.
To jak długo trwa faza CV w stosunku do CC jest zależne głównie od rezystancji wewnętrznej ogniwa i wartości prądu którym ładujesz w fazie CC.

Dobra jeśli wstawię trzy takie oporniki bo trzy ogniwa to przy prądzie 1,5A dostaje spadek napięcia 0,15V. Jak rozumiem na na stabilizatorze mam wtedy ustawić 12,6 + 3 x 0,15 czyli 13,05V tak?

Jeśli mamy na sztywno ustawione napięcie na stabilizatorze to jest sens mierzenia go na ogniwach ? Może lepiej mierzyć tylko prąd który przepływa przez ogniwo ?

A po co 3 oporniki, skoro ładujesz szeregowo (pakiet 3S) to wystarczy jeden, bo prąd ładujący przecież jest taki sam w całej gałęzi
I ustaw napięcie tak, by na 3 szeregowo połączonych ogniwach w końcowej fazie ładowania (czyli przy małym prądzie) było napięcie 12.6V - czyli robisz kompensację strat napięcia na oporniku pomiarowym i kablach przyłączeniowych.

OK a co z pomiarem napięcia na ogniwach ? Coś mi tutaj nie pasuje, bo załóżmy że mamy taką sytuacje:

Ogniwo 1 = 4V
Ogniwo 2 = 3,9V
ogniwo 3 = 4,1V

Jeśli mam tylko jeden opornik do pomiaru prądu i 3 dzielniki sprawdzające napięcie to sytuacja ma w ten sposób wyglądać? Ogniwo 3 osiągnie 4,2V jako pierwsze i teraz mam czekać aż prąd spadnie do 100mA ? A potem odciąć je przez tranzystor co będzie skutkowałem wzrostu prądu z racji mniejszej rezystancji pozostałych ogniw ? Dobrze to rozumie ?