Лабораторный блок питания как зарядка для Li Ion аккумуляторов

[SLY]

В видео, где мощный фонарик переделали на Li Ion аккумуляторы, Алекс говорит, что такую сборку можно заряжать при помощи его лабораторного БП, собранного самостоятельно.
Однако он же говорит, что для зарядки Li Ion аккумуляторов нужны специальные БП, работающие по схеме CC CV.
Где правда?

 

[Wan-Derer]

@SLY, и там, и там. При использовании ЛБП надо режимы контролировать вручную, а специальная зарядка сделает всё сама

 

[SLY]

А если к аккумуляторной батарее подключена BMS, всё равно надо контролировать режимы?

 

[Wan-Derer]

@SLY, BMS защищает от перезаряда и переразряда. А напряжение и ток регулирует источник питания.

 

[EandV]

В видео, где мощный фонарик переделали на Li Ion аккумуляторы, Алекс говорит, что такую сборку можно заряжать при помощи его лабораторного БП, собранного самостоятельно.
Однако он же говорит, что для зарядки Li Ion аккумуляторов нужны специальные БП, работающие по схеме CC CV.
Где правда?

Я заряжаю 12,6 В сборки самодельным ЛБП. Главное знать какое напряжение и ток заряда установить. С готовой зарядкой проще.

 

[SLY]

Я заряжаю 12,6 В сборки самодельным ЛБП. Главное знать какое напряжение и ток заряда установить. С готовой зарядкой проще

Так а протокол CC/CV разве не предусматривает изменения параметров зарядки по ходу дела?

 

[EandV]

Так а протокол CC/CV разве не предусматривает изменения параметров зарядки по ходу дела?

Как бы они и меняются...

Например нужно мне зарядить сборку из 6 аккумов на 12,6В ( 3s 2P). Я ставлю напряжение 12,6 В и ограничение по току 2А.
Сначала идет стадия CC: ток почти максимальный, напряжение растет постепенно где-то с 9 до 12,6В
Далее идет стадия CV: напряжение в районе 12В, ток падает постепенно с 2А до где-то 0,3А.

Я при этом ничего не делаю (никакие настройки не меняю по ходу), только слежу за приборами.

 

[SLY]

Вот оно чо, Михалыч... А я-то думал, там БП как-то хитро что-то датчиками меряет и потом подстраивает ток/напряжение... Сорри, я тут чайник пока
Тогда реально собрать лабораторник и использовать его как БП для самокатов.
Потому что это и два устройства в одном, да плюс я ещё экспериментирую с конфигурацией батареи, поэтому каждый раз готовые БП покупать на разные "s" и "p" конфигурации весьма расточительно.

 

[EandV]

Вот оно чо, Михалыч... А я-то думал, там БП как-то хитро что-то датчиками меряет и потом подстраивает ток/напряжение... Сорри, я тут чайник пока
Тогда реально собрать лабораторник и использовать его как БП для самокатов.
Потому что это и два устройства в одном, да плюс я ещё экспериментирую с конфигурацией батареи, поэтому каждый раз готовые БП покупать на разные "s" и "p" конфигурации весьма расточительно.

Вся фишка в ограничении тока, оно и обеспечивает CC/СV. Т.к. ток изначально ограничен, напряжение вначале проседает, а потом постепенно растет. Касательно моего примера. Если бы ограничения по току не было, ЛБП сразу бы выдал 12,6 В и ток 4-5А ( или сколько там аккум может на себя принять). Соответственно была бы только стадия CV , а стадии CC не было бы. А тема лития (и не только)в том, что 80% зарядки осуществляется в стадии CC, а 20% в стадии CV.

 

[binariti]

Извините, что занимаюсь некромантией, но для меня осталось все же кое что не понятно.
1. Верно ли: На стадии СС максимальный ток и максимальное напряжение на ЛБП ограничены, однако система "ЛБП-аккум" так работает что аккум берет на себя весь доступный ток, но при этом оказывает сам некоторое псевдо-сопротивление зарядке, за счет которого (по закону Ома?) на ЛБП устанавливается определенное напряжение ниже максимального.
2. Верно ли: Далее в ходе зарядки напряжение на аккуме растет, это приводит к тому, что аккум оказывает все большее сопротивление зарядке, это заставляет ЛБП постоянно повышать напряжение при неизменном токе (поскольку ток не меняется а "сопротивление" меняется)
3. Верно ли: когда напряжение достигает ограничения ЛБП, начинается CV-стадия. Аккум все еще продолжает оказывать возрастающее сопротивление зарядке, но, поскольку напряжение ограничено, то это (по закону Ома?) приводит к автоматическому постепенному падению потребляемого тока зарядки.
4. Верно ли: В какой-то момент аккумулятор оказывает такое сопротивление зарядке, что ЛБП уже не может заряжать аккум, ток зарядки падат до нуля и система начинает напоминать сообщающиеся сосуды, в которых уровень жидкости выровнялся - они давят друг на друга с равной силой и ток никуда не идет.
5. Верно ли: Все зарядные устройста имеют ток отсечки - когда ток заряда падает ниже какого то предела, они прекращают зарядку (и зажигают "зеленую лампочку"). Однако в случае с ИБП этого не происходит и ток будет падать пока совсем не перестанет идти. Безопасно ли это?

Если все так, то выходит, что как ни пародоксально, но на самом деле процессом зарядки управляет не столько ЛБП, сколько сам аккумулятор, задачей ЛБП ялвяется лишь поддерживать заданные параметры максимального тока и напряжения.

 

[kalobyte]

у каждого типа аккумуляторов свой алгоритм зарядки, поэтому нельзя просто так взять и заряжать литий блоком питания ,пусть он даже олабораторный
при определенном напряжении там будет скачок напряжения или тока и это есть знак для зарядки, что нужно выставить напряжение 4.2, а ток снижать

5 верно
на то она и зарядка, что там заложен алгоритм распознавания прекращения зарядки и чтобы не было перезарядки, то надо вовремя отключить

Если все так, то выходит, что как ни пародоксально, но на самом деле процессом зарядки управляет не столько ЛБП, сколько сам аккумулятор,

лбп не управляет зарядкой, он просто выдает нужный параметр стабильным
и акум тоже не управляет, как бочка и насос не управляют закачкой воды и там всегда есть датчики и контроллер, которые и включают насос

если бы не было датчиков, то можно было бы сказать, что насос качает воду под стабильным давлением, а бочка наполняется, пока вода не достигнет крышки
но насос будет дальше ее накачивать, пока где-то не потечет или если мощность насоса мала, то он будет просто бесполезно крутится под максимальной нагрузкой и жрать энергию

нужен ли кому такой насос?
кстати у меня же в осмос фильтре как раз насос и стоит и там стоит датчик низкого давления с крана и не включит насос, если вода не поступает из входного крана в фильтр
а когда я закрываю выходной кран (с чистой водой), то насос еще работает какое-то время, мембрана промывается, давление возрастает в контуре чистой воды )кран же закрыт) и через секунд 20 насос отключается по датчику уже высокого давления

как видиш, даже тут есть алгоритм и настроечные параметры
вода продолжает литься, даже если выходной кран закрыт, потому что мембрана должна промываться еще какое-то время, иначе она быстро засрется
и все это без электроники сделано

 

[kDn]

1. Верно ли: На стадии СС максимальный ток и максимальное напряжение на ЛБП ограничены, однако система "ЛБП-аккум" так работает что аккум берет на себя весь доступный ток, но при этом оказывает сам некоторое псевдо-сопротивление зарядке, за счет которого (по закону Ома?) на ЛБП устанавливается определенное напряжение ниже максимального.

Берете литий, глядите емкость, пусть это допустим будет 2600mA/h, ставьте лимит тока 0.5С, т.е. 1300мА (1.3А), а лимит по напряжению 4.1В (но может быть и 4.2, и 4.35 ... т.к. зависит от химии). Далее работает так - лабораторник работает в режиме стабилизатора тока (CC), т.е. обеспечивает стабильный ток до тех пор пока напряжение на аккумуляторе не достигнет 4.1В, далее переходит в режим стабилизации напряжения (CV), ток при этом будет падать. Отсечку делаете либо самостоятельно, допустим по току 0.1С, т.е. 260мА, либо если лабораторник позволяет - устанавливайте в нем. Также обязательно контроллировать температуру и приостанавливать заряд если есть превышение значений из даташита. Вот так можно сделать простейшую CC/CV зарядку . Где могут быть потери - на проводах, поэтому провода должны быть качественные, так же могут быть проблемы с определением порогового напряжения, т.к. правильным будет делать замер в паузе между зарядом. А еще лучше по четырехпроводной схеме. Если все это очень сложно звучит - то проще всего взять готовую фабричную зарядку. Ну а также каждый аккумулятор характеризуется внутренним сопротивлением, обычно замеряют на 1кГц, хотя есть разные варианты. Это может быть частью продвинутой зарядки или отдельным устройством.

2. Верно ли: Далее в ходе зарядки напряжение на аккуме растет, это приводит к тому, что аккум оказывает все большее сопротивление зарядке, это заставляет ЛБП постоянно повышать напряжение при неизменном токе (поскольку ток не меняется а "сопротивление" меняется)

Напряжение на элементе увеличивается по мере заряда это верно, внутреннее сопротивление элемента может меняться, но у вас не верное понимание сути... Почитайте о стабилизаторах тока и стабилизаторах напряжения. Да и вообще про CC/CV алгоритм заряда. Повышаться напряжение должно не выше лимита, который вы задаете. Дальше напряжение стабильно и падает ток.

3. Верно ли: когда напряжение достигает ограничения ЛБП, начинается CV-стадия. Аккум все еще продолжает оказывать возрастающее сопротивление зарядке, но, поскольку напряжение ограничено, то это (по закону Ома?) приводит к автоматическому постепенному падению потребляемого тока зарядки.

Блин, это не сопротивление. Для начала аккумулятор нелинейный элемент, во вторых он больше похож по своему принципу на конденсатор. У конденсаторов тоже есть ESR. Закон Ома никуда не девается, но тут несколько иной принцип.

4. Верно ли: В какой-то момент аккумулятор оказывает такое сопротивление зарядке, что ЛБП уже не может заряжать аккум, ток зарядки падат до нуля и система начинает напоминать сообщающиеся сосуды, в которых уровень жидкости выровнялся - они давят друг на друга с равной силой и ток никуда не идет.

Оставьте сопротивление в покое))). Но аналогия примерно верная - напряжение устаканивается на одном уровне. Правда ждать N часов до устаканивания не обязательно. Обрубают зарядку раньше, по току отсечки. Для совсем другой химии, типа NiCd там другие принципы зарядки.

5. Верно ли: Все зарядные устройста имеют ток отсечки - когда ток заряда падает ниже какого то предела, они прекращают зарядку (и зажигают "зеленую лампочку"). Однако в случае с ИБП этого не происходит и ток будет падать пока совсем не перестанет идти. Безопасно ли это?

Это безопасно в том случае, если нет перегрева. Правда бессмысленно. Вы так можете сутки глядеть на 20мА зарядного тока. Только зачем?
Лабароторник можно использовать, но с оговорками, что вы будете самостоятельно выполнять часть функций зарядного устройства. Ну как минимум отключите сами руками в нужный момент.

Если все так, то выходит, что как ни пародоксально, но на самом деле процессом зарядки управляет не столько ЛБП, сколько сам аккумулятор, задачей ЛБП ялвяется лишь поддерживать заданные параметры максимального тока и напряжения.

А температурный режим тоже выдерживает аккумулятор? А отключает ток на момент замера напряжения тоже он? Несколько не верный у вас вывод...

 

[binariti]

Спасибо за ответы, примерно понятно.

kDn, все же когда я писал, что "аккум управляет процессом" я имел ввиду что 1) ЛБП сам ничем не управляет и не анализирует состояние аккума, а просто реагирует на изменения в токе потребления. 2) Ну и естественно в данном случае я не рассматривал ни отсечку по току ни температуру, поскольку ясно, что в общем случае у ЛБП нет таких функций. А раз нет ни отсечки ни контроля тепмературы ни какого-то иного хитрого контроля за аккумом, то и выходит, что ЛБП совершенно не управляет процессом зарядки, но при этом из за изменений на стороне аккумулятора, ЛБП естественным образом начинает вести себя как зарядное устройство. Это меня и удивило по сути.

Ведь получается что все пишут что при зарядке CC/CV зарядное устройство будто специально следит какой режим в какой момент включать и какой ток ставить. А по итогу получается, что оно работает просто как ЛБП, следит только за тем чтобы ток и напряжение не превышало максимально установленных и больше никакой хитрой механики там нет, а всю схему зарядки обеспечивает закон Ома. Ну кроме определения момента отсечки по току.

И мне все же вот интересно: мы имеем два источника питания, которые по сути противостоят друг другу и пока БП побеждает в противостоянии, аккум заряжается, а когда их силы становятся равны, то противостояние прекращается. И очевидно у аккума есть какой-то параметр, не сопротивление, но что-то вроде активного противодействия току заряда. Я бы хотел узнать, как этот параметр называется. Вы советовали почитать про CC/CV, но большинство материалов которые я нашел тупо описывают схему зарядки, но не описывают скрытую за ней физику и механику цепи, в которой друг напротив друга подключены по факту два источника энергии.

 

[kDn]

@binariti, изучите к примеру эти материалы: https://batteryuniversity.com/learn/article/lithium_based_batteries (не только тему по ссылке, а вообще). У аккумулятора есть внутреннее сопротивление и есть приборы его измеряющие. Вообще это один из показателей износа элемента. Чем выше внутреннее сопротивление, тем меньше потенциально отдаваемый ток. Есть очень интересные элементы типа литий-титанатные, там ток зарядки и разрядки впечатляет. Но ничего не дается даром, цена высока, а энергоэффективность низка.

 

[kostyamat]

@binariti, ну, все пять ваших вопросов базируются скорее на не совсем правильном понимании физики процесса и терминологии. Но как ни странно, вывод вы сделали верный. Практически же я неоднократно, и вполне удачно, заряжал от ЛБП как литий-ион, так и литий-полимер. Контроль температуры в принципе можно опустить, если соблюдать правила предосторожности: например не заряжать аккумулятор в плотном корпусе, который не обеспечивает теплоотвод, и не заганяться с током зарядки. Эсли вы поставите ток 0.25С, аккумулятор не обидется и не перегреется, просто вместо 2 часов будет заряжаться 4-ре. Ну и не забывать батарею на зарядке.