Como carregar uma bateria LiFePO4?

Pelo que vi, as baterias LiFePO4 parecem ser uma das principais opções de bateria para aplicações de robótica. No entanto, já vi pessoas mencionando que você não pode usar um carregador para uma bateria diferente para carregá-las, mas não vi o porquê. Se eu fosse criar minha própria configuração para carregar baterias LiFePO4, o que seria necessário fazer especificamente? Que tipo de voltagens ou taxas de corrente ele precisa fornecer para carregá-las?

Mais especificamente, pensei em configurar um carregador solar para essas baterias. Existe alguma razão imediata para que esta seja uma solução ruim? Por exemplo, a bateria precisa carregar com uma corrente acima de alguma quantidade para funcionar corretamente?

Se você é ambicioso o suficiente para fornecer um exemplo juntamente com sua explicação, estou pensando especificamente em ter 4 dessas baterias com 2 pares de 2 em série em paralelo.

battery

— golmschenk
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Respostas:

Essa é uma daquelas perguntas em que, se você precisar perguntar, não deveria fazê-lo. Existem placas de monitoramento de carga disponíveis para essas baterias e, por razões de segurança, você deve usá-las. Você ainda pode usar um carregador solar ou algum outro método, mas a saída dessa fonte de alimentação deve alimentar um circuito de carga construído especificamente para baterias LiFePO ₄ .

Você não está procurando tanto por um carregador de bateria quanto por um "gerenciador de bateria". Você precisa de algo que vai

evitar excesso de descarga (corrente e tensão)
evitar sobrecarga (corrente e tensão)
detectar temperatura elevada (indicando algum tipo de falha)
realmente carregue a bateria

Os carregadores prontos _{para uso} LiFePO ₄ realizam o carregamento em 3 etapas:

Forneça corrente constante (a quantidade correta é específica para o modelo da bateria) até que a tensão da célula atinja seu máximo
Forneça tensão constante até que a corrente de carga atinja um mínimo, geralmente relacionada à corrente de carga inicial.
Para manter a carga, abaixe a tensão levemente e faça outros ajustes (não sou totalmente claro sobre esta parte)

Este é mais um projeto de EE puro do que um projeto de robótica; portanto, se você está planejando construir isso, consulte um recurso mais centralizado em eletrônica.

— Ian
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Eu pretendo pesquisá-lo completamente antes de tentar qualquer coisa. Fazer perguntas é a única maneira de chegar ao ponto em que não preciso perguntar. O que especificamente essas placas de monitoramento de carga fazem e por quê?

— golmschenk

Esse é um argumento justo, eu introduzi algumas das especificidades em minha resposta.

— Ian

Suponho que não exista algum tipo de "gerenciador de bateria" para baterias LiFePO4 que seja um chip pequeno ou algo que possa ser montado em um robô pequeno sem ocupar muito espaço? E poderia levar como fonte de alimentação um pequeno painel solar?

— golmschenk 5/12/12

no ponto 3, eles podem estar se referindo a como os carregadores podem (e devem) cobrar apenas 95% da capacidade para uso geral, 50% para armazenamento e 100% apenas para a concorrência. As baterias durarão muito mais tempo dessa maneira (número de cargas antes que o desequilíbrio se torne um problema).

— Spiked3

Quanto ao tamanho, o chip "gerenciador de bateria" não é o problema (você pode obtê-los em alguns mm ^ 2). O problema são os componentes do caminho de energia. Os interruptores, armazenamento de energia e elementos de transferência (transistores, indutores, interconexão etc.) terão que ser grandes o suficiente para lidar com a corrente. Se você deseja suportar o carregamento mais rápido do que dezenas de miliamperes, abordará rapidamente dezenas de área da placa mm ^ 2.

— precisa saber é o seguinte

Além do post de @ Ian, alguns comentários importantes:

O seu Sistema de gerenciamento de bateria (BMS) (não apenas um carregador simples!) Precisa monitorar a condição de cada célula individual, não o conjunto como um todo - isso se aplica durante a fase de descarga e durante o carregamento.

E o balanceamento de células (mantendo todas as células em nível geral) é provavelmente mais relevante do que o simples monitoramento de carga / descarga.

Os requisitos de não divulgação do trabalho diurno limitam uma resposta prolongada, mas estamos desenvolvendo um BMS usando o dispositivo TI BQ76PL536A para monitorar cada célula.

Mas não é uma aplicação trivial.

— Andrew
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