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Autor Tópico: Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização  (Lida 5093 vezes)

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Offline nvoltex

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Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização
« em: 04 de Novembro de 2014, 17:53 »
Embora aqui no forum tenha encontrado algumas referências em relação ao uso de baterias LiPo e os cuidados a ter, pouco consegui encontrar sobre a parte de regulação/monitorização das baterias.

Eu sei que elas não podem ir abaixo de uma certa tensão, mas quais as estratégias mais comuns para lidar com isso?

Para um bocado de contextualização, no projecto que tenho em mão vou usar baterias LiPo para alimentar dispositivos a 5, 9 e 12V. A solução que gostaria seria algo que permitisse regular a tensão para os níveis desejados e que assim que as baterias estivessem perto do "ponto critico" curtasse a alimentação. De preferência até gostava de ter alguma forma de receber a informação de que as baterias estão "gastas" e o circuito de alimentação foi desligado.

Offline senso

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Re: Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização
« Responder #1 em: 04 de Novembro de 2014, 17:57 »
Tens pcb's com um mosfet e um comparador(um melhor um ic dedicado que trata de medir voltagem e activar mosfet em caso de over ou under voltage) que corta um dos terminais da bateria ficando efectivamente desligada.
Podes fazer igual ou parecido, não sei se há chips dedicados de facil acesso que fazem tudo o que queres, podes sempre atirar um micro de 8 patas para fazer isso, mas á que ter em conta o consumo do mesmo para não descarregar as baterias todas.
Dado essa gama de voltagens eu usava só lipos 3s e atirava-lhe com um buck, no caso dos 12v, é ver se pode levar com alguma variação de voltagem.
Avr fanboy

Offline nvoltex

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Re: Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização
« Responder #2 em: 04 de Novembro de 2014, 20:09 »
Na realidade eu tenho varias baterias (conjuntos de células), pelo que acho que até posso alimentar com conjuntos diferentes os vários dispositivos e portanto só precisava de garantir que a tensão era a de alimentação do dispositivo (um regulador) e alguma forma de fazer a parte de monitorização para "desligar" assim que chega perto do ponto critico.

Neste projecto estou a usar um beaglebone, pelo que até me questiono se não posso aproveitar os ADCs da placa para fazer esta parte.

StarRider

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Re: Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização
« Responder #3 em: 04 de Novembro de 2014, 20:47 »
Boas,

A voltagem de uma LIPO 3S é de 11.1v para as células mais comuns de 3.7v, sendo que existem LIPO
com células de 3.3v o que ainda fica mais em baixo.

Geralmente uma LIPO "bem" carregada tem até 4.2v mas é necessário ter em atenção os "C"s da
célula se for para alimentar um circuito que necessite de 12v nominais a alta carga. Uma célula
com por exemplo 15C a debitar 1A vai rapidamente cair abaixo dos 4v (em coisa de poucos minutos).

Para circuitos que necessitem de 12V uma LIPO de 4 células com regulador é o mais indicado.

Podes usar os ADC para monitorizar a tensão, basta um simples divisor de tensão com duas resistências
de forma a manter a tensão dentro dos limites da porta ADC. O que depois fazes com essa informação
é que já depende da estratégia de protecção escolhida.

Abraços,
PA
« Última modificação: 04 de Novembro de 2014, 20:48 por StarRider »

Offline Nunito

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Re: Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização
« Responder #4 em: 04 de Novembro de 2014, 21:37 »
A voltagem de uma LIPO 3S é de 11.1v para as células mais comuns de 3.7v, sendo que existem LIPO
com células de 3.3v o que ainda fica mais em baixo.
Se me permites corrigir, as baterias que são de 3.3v/célula são as chamadas LIFE.
Até mesmo para o pessoal não cair na asneira de carregar um LIFE em modo de LIPO.

Desculpa lá qualquer coisa.  :)

Offline senso

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Re: Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização
« Responder #5 em: 04 de Novembro de 2014, 22:48 »
Pedantry mode:
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Litio+ferro+fosfato
Avr fanboy

Offline nvoltex

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Re: Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização
« Responder #6 em: 05 de Novembro de 2014, 08:37 »
Obrigado pelas dicas, vou ver se testo o ADC do beaglebone para tentar essa via, Entretanto eu tenho uns LM10 e lembro-me de ter visto uma montagem usando um para monitorização de bateria e notificação por LEDs. Alguém já usou um circuito desses?

EDIT: Isto fez me lembrar de uma outra questão (peço desculpa desde já por não perceber muito de baterias LIPO). Mas tenho de monitorizar cada célula individualmente? É que estava a pensar usar aqui 3 "packs" de células, duas que dão um total de 12V e uma que dá 5V.
« Última modificação: 05 de Novembro de 2014, 09:38 por nvoltex »

Offline Nunito

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Re: Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização
« Responder #7 em: 05 de Novembro de 2014, 11:13 »
EDIT: Isto fez me lembrar de uma outra questão (peço desculpa desde já por não perceber muito de baterias LIPO). Mas tenho de monitorizar cada célula individualmente? É que estava a pensar usar aqui 3 "packs" de células, duas que dão um total de 12V e uma que dá 5V.
Para monitorizar cada célula individualmente a melhor coisa é utilizar Um alarm de voltagem baixa em cada celula
Não percebi a parte dos 12V e 5V, só se consegue ter por exemplo ou 3.6V(uma célula), 7.4V(duas células), 11.1V(três células), etc

StarRider

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Re: Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização
« Responder #8 em: 05 de Novembro de 2014, 12:04 »
Obrigado pelas dicas, vou ver se testo o ADC do beaglebone para tentar essa via, Entretanto eu tenho uns LM10 e lembro-me de ter visto uma montagem usando um para monitorização de bateria e notificação por LEDs. Alguém já usou um circuito desses?

EDIT: Isto fez me lembrar de uma outra questão (peço desculpa desde já por não perceber muito de baterias LIPO). Mas tenho de monitorizar cada célula individualmente? É que estava a pensar usar aqui 3 "packs" de células, duas que dão um total de 12V e uma que dá 5V.

Boas,

Estás a complicar :)

Usas UM pack. Primeiro analisas qual a voltagem mais elevada que necessitas, se são os tais 12V tens que
ver se esse circuito necessita mesmo de 12V exactos ... será que não funciona com 11V ?

Depois, recorrendo a um regulador ou conversor step down, retiras os 5V dos 12V.

Para uma utilização simples somente tens que monitorizar a tensão do pack, não existe vantagem em saber
a tensão por célula, mesmo estando desbalanceadas basta usar um threshold de por exemplo 9V para o caso
de um pack de 3 celulas.

Que circuito vais alimentar com os 12V ?

Abraços,
PA
« Última modificação: 05 de Novembro de 2014, 12:08 por StarRider »

Offline metRo_

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Re: Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização
« Responder #9 em: 05 de Novembro de 2014, 12:26 »
Para uma utilização simples somente tens que monitorizar a tensão do pack, não existe vantagem em saber
a tensão por célula, mesmo estando desbalanceadas basta usar um threshold de por exemplo 9V para o caso
de um pack de 3 celulas.

Se não for para usar mais que 1C sim caso contrário uma das células pode começar a ficar descalanceada e acabas por ter os 9V com 4V de 2 céluas e 1V de outra e nessa altura a tua bateria já foi à vida.

StarRider

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Re: Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização
« Responder #10 em: 05 de Novembro de 2014, 12:46 »
Para uma utilização simples somente tens que monitorizar a tensão do pack, não existe vantagem em saber
a tensão por célula, mesmo estando desbalanceadas basta usar um threshold de por exemplo 9V para o caso
de um pack de 3 celulas.

Se não for para usar mais que 1C sim caso contrário uma das células pode começar a ficar descalanceada e acabas por ter os 9V com 4V de 2 céluas e 1V de outra e nessa altura a tua bateria já foi à vida.

Boas,

Parti do principio que o pack é regularmente carregado externamente por um carregador com balanceador,
vai dai as hipóteses disso acontecer são mesmo muito reduzidas.

Se o pack é para estar "sempre" montado no sistema, então existe também a necessidade de implementar
um sistema de carga.

O que eu deduzi foi que ele vai ligar o pack, utilizar o sistema e retirar o pack para o carregar externamente
quando este estiver sem carga (ou mesmo com carga) com alguma frequência, e neste caso o processo de
carga pode detectar (e até mesmo corrigir) alguma célula com problemas.

Abraços,
PA

Offline nvoltex

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Re: Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização
« Responder #11 em: 05 de Novembro de 2014, 14:53 »
Eu compliquei as coisas, o que tenho são 2 packs com 3 células e um com 2 (portanto 11,1V e 7.4V).
O que estava a querer dizer é que depois quero ter 12V dos de 3 de 5V do 2 células.

Os packs de 3 são para alimentar um GPS a 12V (que é um grande bicho) e uns motores que funcionam a 9V. Os 5V são para o beaglebone.

Tenciono carregar as baterias separadamente com um carregador próprio (graupner lipo charger 4), contudo não consigo perceber se este carregador faz o "balanço" das células, até porque só usa os cabos de saída da série e não os pequenos (que deduzo serem a saída de cada célula). É daqueles que supostamente é para usar com a bateria do carro.
« Última modificação: 05 de Novembro de 2014, 14:56 por nvoltex »

StarRider

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Re: Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização
« Responder #12 em: 05 de Novembro de 2014, 15:10 »
Eu compliquei as coisas, o que tenho são 2 packs com 3 células e um com 2 (portanto 11,1V e 7.4V).
O que estava a querer dizer é que depois quero ter 12V dos de 3 de 5V do 2 células.

Os packs de 3 são para alimentar um GPS a 12V (que é um grande bicho) e uns motores que funcionam a 9V. Os 5V são para o beaglebone.

Tenciono carregar as baterias separadamente com um carregador próprio (graupner lipo charger 4), contudo não consigo perceber se este carregador faz o "balanço" das células, até porque só usa os cabos de saída da série e não os pequenos (que deduzo serem a saída de cada célula). É daqueles que supostamente é para usar com a bateria do carro.

Boas,

Para alimentar a beaglebone vais ter sempre que recorrer a um regulador/conversor para obter os 5V, quer
venham eles do pack de 7.4V ou do de 11.1V

Se calhar esse GPS até funciona com os 11.1V ... pois possivelmente deve ter um regulador, mas para mais
certezas só mesmo com mais informação sobre o mesmo.

Os motores é sempre relativo, pois se forem stepper (por exemplo) com um driver chopper o que importa
é a corrente e podem ser alimentados a 12V, por outro lado se foram controlados por tensão a coisa é diferente
mas mais uma vez tens que dar mais informação.

Abraços,
PA


Offline StrikerofDeath

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Re: Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização
« Responder #13 em: 05 de Novembro de 2014, 15:54 »
também tinha interesse numa solução destas. mas eu uso 6 células (22.2V)

para carregar e balancear tens de ligar a fixa com os 4 fios e escolher a opção que o carregador faz isso (isto no imax)

Offline nvoltex

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Re: Baterias LiPo - circuito de regulação/monitorização
« Responder #14 em: 17 de Novembro de 2014, 12:56 »
Bem, tive de parar esta parte do projecto por algum tempo devido a uns problemas mas já estou de volta.
Depois de alguns testes decidi usar um circuito com um mosfet para cortar a alimentação.
Para testar montei um circuito como este:


Testei esta montagem em que a Load era um dos motores que vou usar e realmente funcionava.
Contudo uma vez que quero mesmo cortar qualquer corrente vinda das lipo não sei se isto realmente vai funcionar. Isto porque os motores são controlados por uma ponte H, ou seja, mesmo que "corte o ground" da bateria, vai haver conflitos no circuito por causa do ground do Beaglebone/arduino.

O que sugerem?