¿Cómo manejan los cargadores de baterías las variaciones entre las celdas?

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Algunos tipos de baterías, como el ion de litio, son sensibles a la sobretensión o la sobrecarga. ¿Cómo manejan los cargadores las diferencias entre las células?

Por ejemplo, una celda de iones de litio es de 4 V, por lo que una batería de 12 V supongo que tendrá conjuntos de 3 celdas dispuestas en serie. El problema surge ¿qué sucede si se cargan dos celdas pero la tercera celda se está quedando atrás? Si el cargador está aplicando 12V y dos celdas están llenas, pero la tercera es baja, entonces podría dar lugar a una situación de sobrecarga en desarrollo. ¿Cómo el cargador detecta y maneja esto?

    
pregunta Tyler Durden

2 respuestas

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Algunos componentes químicos de las baterías se equilibran lo suficientemente bien como para permitir que este aspecto sea ignorado, o que se adapte a soluciones de compromiso, pero muchas baterías modernas requieren atención específica a este aspecto.

Con, por ejemplo, las baterías LiIon, el enfoque normal es utilizar circuitos de "balanceo" destinados específicamente a garantizar el equilibrio de las celdas. Son posibles varios acercamientos. Es posible cortar la carga de las celdas que alcanzan un cierto voltaje primero, de modo que "esperen para los demás ", o para reducir las tasas de carga en las celdas de mayor voltaje para que los demás se pongan al día"

Con la química LiFePO4, algunos fabricantes fabrican baterías de 12V 4 celdas para uso automotriz. Algunos han expuesto las conexiones intercelulares y otros no proporcionan acceso. Los que no tienen acceso afirman que no es necesario, pero los vendedores experimentados que ofrecen una gama de tales baterías pueden sugerir que dichas versiones se usen solo para operaciones de 'flotación' y que las aplicaciones de descarga profunda emplean balanceo.

Las baterías de automóviles de plomo de 4 celdas se han utilizado durante décadas sin intentar solucionar problemas de equilibrio. La aplicación del ciclo de aumento o aumento ocasionalmente sirve para activar cualquier celda de menor voltaje. Sin embargo, los usuarios serios de baterías de plomo ácido de gran capacidad verifican el equilibrio por celda, miden y registran la gravedad específica del ácido por celda y se preocupan por cuestiones como la estratificación del ácido.

Los paquetes celulares de NiCd de Ye olde eran notablemente propensos a problemas de desequilibrio cuando se usaban más de aproximadamente 3 células en serie. Cuando V_cell_min x N > V_cell_max x (N-1) para N celdas, entonces es posible tener una celda N-1 completamente cargada, mientras que una celda puede tener menos carga o incluso ninguna mientras la tensión de la batería está en las especificaciones. Ej. Batería de NiCd. 6 celdas. Vmin / celda = 1V decir. Vmax / cell = 1.2V say.
5 x 1.2 = 6V, 6 x 1.0 = 6V. Entonces 5 celdas cargadas y 6 celdas descargadas pueden tener el mismo voltaje. Como V_cell_charged es en realidad > 1.2 V "tenemos problemas". NimH es menos propenso a problemas de desequilibrio, ya que las células NimH modernas NO deben cargarse por goteo *, por lo que, aunque a menudo es posible equilibrar un paquete de NiCd con una carga de goteo lo suficientemente larga, esto no debe hacerse con las células NimH.

* Cuando una celda NimH está sobrecargada, Hydrogen & Los gases de oxígeno son evolucionados. Las células NimH anteriores utilizaron un sistema de recombinación que convirtió el H2 + O2 de nuevo en agua. A medida que aumentaban las densidades de energía, los fabricantes prescindían del sistema de recombinación para empaquetar material más activo. Esto significa que en las celdas modernas de NimH, si se produce gas CUALQUIERA , el agua se pierde permanentemente: la presión de las celdas aumentará, si se proporcionan orificios de ventilación, el gas se escapará. Si los respiraderos NO están provistos, el gas saldrá (aún se escapará): el hidrógeno puede escapar del confinamiento a prueba de Houdini (A TRAVÉS del acero si es necesario, fragilizándolo en el camino). El oxígeno tiene un trabajo más difícil, pero escapará por una fuga o, en el peor de los casos, causará una explosión.

El límite para la inclusión del sistema de recombinación fue en algún lugar en el rango AFAIR de 1500-1800 mAh. Por alrededor de 2000 mAh no se permitió la carga por goteo y, ciertamente, a más de 2500 mAh + capacidad, las células NimH se dañarán incluso por tasas extremadamente pequeñas de carga por goteo.

Hace mucho tiempo, en los primeros días de las baterías de NiCd, vi una célula de NiCd C encerrada en metal sólido que había explotado después de una sobrecarga excesiva, pero eso era raro.

respondido por el Russell McMahon
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Tiene dos opciones: ignorarlo y aguantar los problemas de vida útil y capacidad, o usar un circuito de balance de celdas que controle el voltaje de la celda e iguale las celdas (en su mayoría eliminando cierta carga de la celda con el voltaje más alto). Hay circuitos activos que pueden recuperar la energía.)

Una parte de la protección de la batería y el balance de la celda se puede ver en la hoja de datos a continuación, aunque hay muchas opciones:

Hoja de datos del dispositivo de equilibrio y protección celular

    
respondido por el John D

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