Qu'est-ce qu'il est important de savoir sur les batteries Li-Ion ? Détermination précise du niveau de charge ? – Algorithme ModelGauge Charge minimale de la batterie Li-ion.

Il est difficile d’évaluer les caractéristiques d’un chargeur particulier sans comprendre comment devrait réellement se dérouler une charge exemplaire d’une batterie Li-ion. Par conséquent, avant de passer directement aux schémas, rappelons un peu de théorie.

Que sont les piles au lithium ?

Selon le matériau dont est constituée l'électrode positive d'une batterie au lithium, il en existe plusieurs variétés :

avec cathode de cobaltate de lithium ;
avec une cathode à base de phosphate de fer lithié ;
à base de nickel-cobalt-aluminium ;
à base de nickel-cobalt-manganèse.

Toutes ces batteries ont leurs propres caractéristiques, mais comme ces nuances n'ont pas d'importance fondamentale pour le grand consommateur, elles ne seront pas prises en compte dans cet article.

De plus, toutes les batteries Li-ion sont produites dans différentes tailles et facteurs de forme. Ils peuvent être soit dans un boîtier (par exemple, le populaire 18650 aujourd'hui), soit laminés ou prismatiques (batteries gel-polymère). Ces derniers sont des sacs hermétiquement fermés constitués d'un film spécial, qui contiennent des électrodes et une masse d'électrode.

Les tailles les plus courantes de batteries Li-ion sont indiquées dans le tableau ci-dessous (elles ont toutes une tension nominale de 3,7 volts) :

Désignation	Taille standard	Taille similaire
XXYY0, Où XX- indication du diamètre en mm, AA- valeur de longueur en mm, 0 - reflète le design sous la forme d'un cylindre	10180	2/5 AAA
	10220	1/2 AAA (Ø correspond à AAA, mais la moitié de la longueur)
	10280
	10430	AAA
	10440	AAA
	14250	1/2 AA
	14270	Ø AA, longueur CR2
	14430	Ø 14 mm (identique à AA), mais longueur plus courte
	14500	AA
	14670
	15266, 15270	CR2
	16340	CR123
	17500	150S/300S
	17670	2xCR123 (ou 168S/600S)
	18350
	18490
	18500	2xCR123 (ou 150A/300P)
	18650	2xCR123 (ou 168A/600P)
	18700
	22650
	25500
	26500	AVEC
	26650
	32650
	33600	D
	42120

Les processus électrochimiques internes se déroulent de la même manière et ne dépendent pas du facteur de forme et de la conception de la batterie, donc tout ce qui est dit ci-dessous s'applique également à toutes les batteries au lithium.

Comment charger correctement les batteries lithium-ion

La manière la plus correcte de charger les batteries au lithium est de les charger en deux étapes. C'est la méthode que Sony utilise dans tous ses chargeurs. Malgré un contrôleur de charge plus complexe, celui-ci garantit une charge plus complète des batteries Li-ion sans réduire leur durée de vie.

Nous parlons ici d'un profil de charge en deux étapes pour les batteries au lithium, abrégé en CC/CV (courant constant, tension constante). Il existe également des options avec des courants d'impulsion et de pas, mais elles ne sont pas abordées dans cet article. Vous pouvez en savoir plus sur la charge avec courant pulsé.

Examinons donc plus en détail les deux étapes de la charge.

1. À la première étape Un courant de charge constant doit être assuré. La valeur actuelle est de 0,2 à 0,5 °C. Pour une charge accélérée, il est permis d'augmenter le courant à 0,5-1,0C (où C est la capacité de la batterie).

Par exemple, pour une batterie d'une capacité de 3 000 mAh, le courant de charge nominal au premier étage est de 600 à 1 500 mA et le courant de charge accéléré peut être compris entre 1,5 et 3 A.

Pour assurer un courant de charge constant d'une valeur donnée, le circuit du chargeur doit pouvoir augmenter la tension aux bornes de la batterie. En fait, dans un premier temps, le chargeur fonctionne comme un stabilisateur de courant classique.

Important: Si vous envisagez de charger des batteries avec une carte de protection intégrée (PCB), alors lors de la conception du circuit du chargeur, vous devez vous assurer que la tension en circuit ouvert du circuit ne peut jamais dépasser 6 à 7 volts. Sinon, le panneau de protection pourrait être endommagé.

Au moment où la tension sur la batterie monte à 4,2 volts, la batterie gagnera environ 70 à 80 % de sa capacité (la valeur spécifique de la capacité dépendra du courant de charge : avec une charge accélérée, elle sera un peu moins, avec un charge nominale - un peu plus). Ce moment marque la fin de la première étape de charge et sert de signal pour le passage à la deuxième (et dernière) étape.

2. Deuxième étape de charge- il s'agit de charger la batterie avec une tension constante, mais un courant progressivement décroissant (en baisse).

A ce stade, le chargeur maintient une tension de 4,15 à 4,25 volts sur la batterie et contrôle la valeur du courant.

À mesure que la capacité augmente, le courant de charge diminue. Dès que sa valeur diminue à 0,05-0,01C, le processus de charge est considéré comme terminé.

Une nuance importante du bon fonctionnement du chargeur est sa déconnexion complète de la batterie une fois la charge terminée. Cela est dû au fait que pour les batteries au lithium, il est extrêmement indésirable qu'elles restent longtemps sous haute tension, qui est généralement fournie par le chargeur (c'est-à-dire 4,18-4,24 volts). Cela entraîne une dégradation accélérée de la composition chimique de la batterie et, par conséquent, une diminution de sa capacité. Un séjour de longue durée signifie des dizaines d’heures ou plus.

Au cours de la deuxième étape de charge, la batterie parvient à gagner environ 0,1 à 0,15 de plus de sa capacité. La charge totale de la batterie atteint ainsi 90-95 %, ce qui est un excellent indicateur.

Nous avons examiné deux étapes principales de la recharge. Cependant, la couverture de la question de la charge des batteries au lithium serait incomplète si une autre étape de charge n'était pas mentionnée - celle qu'on appelle. précharge.

Étape de charge préliminaire (précharge)- cette étape est utilisée uniquement pour les batteries profondément déchargées (inférieures à 2,5 V) pour les ramener en mode de fonctionnement normal.

A ce stade, la charge est alimentée par un courant constant réduit jusqu'à ce que la tension de la batterie atteigne 2,8 V.

L'étape préalable est nécessaire pour éviter le gonflement et la dépressurisation (voire l'explosion avec incendie) des batteries endommagées qui présentent, par exemple, un court-circuit interne entre les électrodes. Si un courant de charge important traverse immédiatement une telle batterie, cela entraînera inévitablement son échauffement, et cela dépend ensuite.

Un autre avantage de la précharge est le préchauffage de la batterie, ce qui est important lors d'une charge à basse température ambiante (dans une pièce non chauffée pendant la saison froide).

La charge intelligente doit être capable de surveiller la tension de la batterie pendant la phase de charge préliminaire et, si la tension n'augmente pas pendant une longue période, de conclure que la batterie est défectueuse.

Toutes les étapes de charge d'une batterie lithium-ion (y compris l'étape de précharge) sont schématiquement représentées dans ce graphique :

Un dépassement de la tension de charge nominale de 0,15 V peut réduire la durée de vie de la batterie de moitié. Abaisser la tension de charge de 0,1 volt réduit la capacité d'une batterie chargée d'environ 10 %, mais prolonge considérablement sa durée de vie. La tension d'une batterie complètement chargée après l'avoir retirée du chargeur est de 4,1 à 4,15 volts.

Permettez-moi de résumer ce qui précède et d’en souligner les principaux points :

1. Quel courant dois-je utiliser pour charger une batterie Li-ion (par exemple, 18650 ou autre) ?

Le courant dépendra de la rapidité avec laquelle vous souhaitez le charger et peut varier de 0,2C à 1C.

Par exemple, pour une batterie de taille 18650 d'une capacité de 3 400 mAh, le courant de charge minimum est de 680 mA et le maximum est de 3 400 mA.

2. Combien de temps faut-il pour charger, par exemple, les mêmes accus 18650 ?

Le temps de charge dépend directement du courant de charge et est calculé à l'aide de la formule :

T = C / Je charge.

Par exemple, le temps de charge de notre batterie de 3400 mAh avec un courant de 1A sera d'environ 3,5 heures.

3. Comment charger correctement une batterie lithium polymère ?

Toutes les batteries au lithium se chargent de la même manière. Peu importe qu'il s'agisse de lithium polymère ou de lithium ion. Pour nous, consommateurs, il n’y a aucune différence.

Qu'est-ce qu'un panneau de protection ?

La carte de protection (ou PCB - carte de contrôle de puissance) est conçue pour protéger contre les courts-circuits, les surcharges et les décharges excessives de la batterie au lithium. En règle générale, une protection contre la surchauffe est également intégrée aux modules de protection.

Pour des raisons de sécurité, il est interdit d'utiliser des piles au lithium dans les appareils électroménagers sauf si elles disposent d'un panneau de protection intégré. C'est pourquoi toutes les batteries de téléphones portables ont toujours une carte PCB. Les bornes de sortie de la batterie sont situées directement sur la carte :

Ces cartes utilisent un contrôleur de charge à six pattes sur un appareil spécialisé (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 et autres analogues). La tâche de ce contrôleur est de déconnecter la batterie de la charge lorsque la batterie est complètement déchargée et de déconnecter la batterie de la charge lorsqu'elle atteint 4,25 V.

Voici, par exemple, un schéma de la carte de protection de la batterie BP-6M fournie avec les anciens téléphones Nokia :

Si nous parlons de 18650, ils peuvent être produits avec ou sans panneau de protection. Le module de protection est situé à proximité de la borne négative de la batterie.

La carte augmente la longueur de la batterie de 2 à 3 mm.

Les batteries sans module PCB sont généralement incluses dans les batteries livrées avec leurs propres circuits de protection.

Toute batterie protégée peut facilement se transformer en batterie sans protection ; il suffit de la vider.

Aujourd’hui, la capacité maximale de l’accu 18650 est de 3400 mAh. Les batteries avec protection doivent avoir une désignation correspondante sur le boîtier (« Protégées »).

Ne confondez pas la carte PCB avec le module PCM (PCM - module de charge d'alimentation). Si les premiers servent uniquement à protéger la batterie, les seconds sont conçus pour contrôler le processus de charge - ils limitent le courant de charge à un niveau donné, contrôlent la température et, en général, assurent l'ensemble du processus. La carte PCM est ce que nous appelons un contrôleur de charge.

J'espère que maintenant il n'y a plus de questions, comment charger un accu 18650 ou tout autre accu au lithium ? Passons ensuite à une petite sélection de solutions de circuits toutes faites pour chargeurs (les mêmes contrôleurs de charge).

Schémas de charge pour les batteries Li-ion

Tous les circuits sont adaptés pour charger n'importe quelle batterie au lithium, il ne reste plus qu'à décider du courant de charge et de la base de l'élément.

LM317

Schéma d'un chargeur simple basé sur la puce LM317 avec un indicateur de charge :

Le circuit est le plus simple, toute la configuration se résume à régler la tension de sortie à 4,2 volts à l'aide de la résistance d'ajustement R8 (sans batterie connectée !) et à régler le courant de charge en sélectionnant les résistances R4, R6. La puissance de la résistance R1 est d'au moins 1 Watt.

Dès que la LED s'éteint, le processus de charge peut être considéré comme terminé (le courant de charge ne descendra jamais jusqu'à zéro). Il n'est pas recommandé de maintenir la batterie sur cette charge pendant une longue période après qu'elle soit complètement chargée.

Le microcircuit LM317 est largement utilisé dans divers stabilisateurs de tension et de courant (selon le circuit de connexion). Il est vendu à tous les coins de rue et coûte quelques centimes (vous pouvez en prendre 10 pièces pour seulement 55 roubles).

Le LM317 est disponible dans différents boîtiers :

Affectation des broches (pinout) :

Les analogues de la puce LM317 sont : GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (les deux derniers sont produits dans le pays).

Le courant de charge peut être augmenté jusqu'à 3A si vous prenez du LM350 au lieu du LM317. Ce sera cependant plus cher - 11 roubles/pièce.

Le circuit imprimé et l'ensemble de circuits sont présentés ci-dessous :

L'ancien transistor soviétique KT361 peut être remplacé par un transistor pnp similaire (par exemple, KT3107, KT3108 ou bourgeois 2N5086, 2SA733, BC308A). Il peut être complètement supprimé si l'indicateur de charge n'est pas nécessaire.

Inconvénient du circuit : la tension d'alimentation doit être comprise entre 8 et 12 V. Cela est dû au fait que pour un fonctionnement normal de la puce LM317, la différence entre la tension de la batterie et la tension d'alimentation doit être d'au moins 4,25 Volts. Ainsi, il ne sera pas possible de l’alimenter depuis le port USB.

MAX1555 ou MAX1551

Les MAX1551/MAX1555 sont des chargeurs spécialisés pour batteries Li+, capables de fonctionner depuis USB ou depuis un adaptateur secteur séparé (par exemple, un chargeur de téléphone).

La seule différence entre ces microcircuits est que le MAX1555 produit un signal pour indiquer le processus de charge et le MAX1551 produit un signal indiquant que l'appareil est sous tension. Ceux. Le 1555 reste préférable dans la plupart des cas, le 1551 est donc désormais difficile à trouver en vente.

Une description détaillée de ces microcircuits auprès du fabricant est.

La tension d'entrée maximale de l'adaptateur CC est de 7 V, lorsqu'il est alimenté par USB - 6 V. Lorsque la tension d'alimentation chute à 3,52 V, le microcircuit s'éteint et la charge s'arrête.

Le microcircuit lui-même détecte à quelle entrée la tension d'alimentation est présente et s'y connecte. Si l'alimentation est fournie via le bus USB, le courant de charge maximum est limité à 100 mA - cela vous permet de brancher le chargeur sur le port USB de n'importe quel ordinateur sans craindre de brûler le pont sud.

Lorsqu'il est alimenté par une alimentation séparée, le courant de charge typique est de 280 mA.

Les puces ont une protection intégrée contre la surchauffe. Mais même dans ce cas, le circuit continue de fonctionner, réduisant le courant de charge de 17 mA pour chaque degré au-dessus de 110°C.

Il existe une fonction de précharge (voir ci-dessus) : tant que la tension de la batterie est inférieure à 3V, le microcircuit limite le courant de charge à 40 mA.

Le microcircuit comporte 5 broches. Voici un schéma de connexion typique :

S'il existe une garantie que la tension à la sortie de votre adaptateur ne peut en aucun cas dépasser 7 volts, alors vous pouvez vous passer du stabilisateur 7805.

L'option de chargement USB peut être montée par exemple sur celui-ci.

Le microcircuit ne nécessite ni diodes externes ni transistors externes. En général, bien sûr, des petites choses magnifiques ! Seulement, ils sont trop petits et peu pratiques à souder. Et ils sont aussi chers ().

LP2951

Le stabilisateur LP2951 est fabriqué par National Semiconductors (). Il prévoit la mise en œuvre d'une fonction de limitation de courant intégrée et vous permet de générer un niveau de tension de charge stable pour une batterie lithium-ion à la sortie du circuit.

La tension de charge est de 4,08 à 4,26 volts et est réglée par la résistance R3 lorsque la batterie est déconnectée. La tension est conservée très précisément.

Le courant de charge est de 150 à 300 mA, cette valeur est limitée par les circuits internes de la puce LP2951 (selon le fabricant).

Utilisez la diode avec un petit courant inverse. Par exemple, il peut s'agir de n'importe quelle série 1N400X que vous pouvez acheter. La diode est utilisée comme diode de blocage pour empêcher le courant inverse de la batterie vers la puce LP2951 lorsque la tension d'entrée est coupée.

Ce chargeur produit un courant de charge assez faible, de sorte que n'importe quel accu 18650 peut se charger pendant la nuit.

Le microcircuit peut être acheté à la fois dans un boîtier DIP et dans un boîtier SOIC (coûte environ 10 roubles par pièce).

MCP73831

La puce vous permet de créer les bons chargeurs, et elle est également moins chère que le très médiatisé MAX1555.

Un schéma de connexion typique est tiré de :

Un avantage important du circuit est l'absence de résistances puissantes à faible résistance qui limitent le courant de charge. Ici, le courant est réglé par une résistance connectée à la 5ème broche du microcircuit. Sa résistance doit être comprise entre 2 et 10 kOhm.

Le chargeur assemblé ressemble à ceci :

Le microcircuit chauffe assez bien pendant le fonctionnement, mais cela ne semble pas le gêner. Il remplit sa fonction.

Voici une autre version d'un circuit imprimé avec une LED SMD et un connecteur micro-USB :

LTC4054 (STC4054)

Schéma très simple, excellente option ! Permet de charger avec un courant jusqu'à 800 mA (voir). Certes, il a tendance à faire très chaud, mais dans ce cas, la protection intégrée contre la surchauffe réduit le courant.

Le circuit peut être considérablement simplifié en supprimant une ou même les deux LED avec un transistor. Cela ressemblera alors à ceci (il faut l’avouer, c’est on ne peut plus simple : quelques résistances et un condensateur) :

L'une des options de circuits imprimés est disponible sur . La planche est conçue pour des éléments de taille standard 0805.

I=1000/R. Vous ne devez pas régler un courant élevé tout de suite, voyez d'abord à quel point le microcircuit chauffe. Pour mes besoins, j'ai pris une résistance de 2,7 kOhm et le courant de charge s'est avéré être d'environ 360 mA.

Il est peu probable qu'il soit possible d'adapter un radiateur à ce microcircuit, et ce n'est pas un fait qu'il sera efficace en raison de la haute résistance thermique de la jonction cristal-boîtier. Le fabricant recommande de réaliser le dissipateur thermique « à travers les câbles » - en rendant les traces aussi épaisses que possible et en laissant la feuille sous le corps de la puce. En général, plus il reste de feuille de « terre », mieux c'est.

À propos, la majeure partie de la chaleur est dissipée par la 3ème branche, vous pouvez donc rendre cette trace très large et épaisse (la remplir d'excès de soudure).

Le boîtier de puce LTC4054 peut être étiqueté LTH7 ou LTADY.

LTH7 diffère de LTADY en ce que le premier peut soulever une batterie très faible (sur laquelle la tension est inférieure à 2,9 volts), tandis que le second ne le peut pas (vous devez la balancer séparément).

La puce s'est avérée très réussie, elle a donc un tas d'analogues : STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Avant d'utiliser l'un des analogues, consultez les fiches techniques.

TP4056

Le microcircuit est réalisé dans un boîtier SOP-8 (voir), il possède sur son ventre un dissipateur thermique métallique qui n'est pas connecté aux contacts, ce qui permet une évacuation plus efficace de la chaleur. Permet de charger la batterie avec un courant allant jusqu'à 1A (le courant dépend de la résistance de réglage du courant).

Le schéma de raccordement nécessite le strict minimum d'éléments suspendus :

Le circuit met en œuvre le processus de charge classique : d'abord avec un courant constant, puis avec une tension constante et un courant décroissant. Tout est scientifique. Si vous regardez la recharge étape par étape, vous pouvez distinguer plusieurs étapes :

Surveillance de la tension de la batterie connectée (cela arrive tout le temps).
Phase de précharge (si la batterie est déchargée en dessous de 2,9 V). Chargez avec un courant de 1/10 de celui programmé par la résistance R prog (100 mA à R prog = 1,2 kOhm) jusqu'à un niveau de 2,9 V.
Charge avec un courant constant maximum (1000 mA à R prog = 1,2 kOhm) ;
Lorsque la batterie atteint 4,2 V, la tension sur la batterie est fixée à ce niveau. Une diminution progressive du courant de charge commence.
Lorsque le courant atteint 1/10 de celui programmé par la résistance R prog (100 mA à R prog = 1,2 kOhm), le chargeur s'éteint.
Une fois la charge terminée, le contrôleur continue de surveiller la tension de la batterie (voir point 1). Le courant consommé par le circuit de surveillance est de 2 à 3 µA. Une fois que la tension est tombée à 4,0 V, la charge recommence. Et ainsi de suite en cercle.

Le courant de charge (en ampères) est calculé par la formule I=1200/R prog. Le maximum autorisé est de 1 000 mA.

Un test de charge réel avec un accu 18650 de 3400 mAh est présenté dans le graphique :

L'avantage du microcircuit est que le courant de charge est réglé par une seule résistance. De puissantes résistances à faible résistance ne sont pas nécessaires. De plus, il y a un indicateur du processus de charge, ainsi qu'une indication de la fin de la charge. Lorsque la batterie n'est pas connectée, l'indicateur clignote toutes les quelques secondes.

La tension d'alimentation du circuit doit être comprise entre 4,5 et 8 volts. Plus on est proche de 4,5V, mieux c'est (donc la puce chauffe moins).

La première branche est utilisée pour connecter un capteur de température intégré à la batterie lithium-ion (généralement la borne centrale d'une batterie de téléphone portable). Si la tension de sortie est inférieure à 45 % ou supérieure à 80 % de la tension d'alimentation, la charge est suspendue. Si vous n’avez pas besoin de contrôler la température, posez simplement votre pied sur le sol.

Attention! Ce circuit présente un inconvénient important : l'absence de circuit de protection contre l'inversion de polarité de la batterie. Dans ce cas, le contrôleur est assuré de griller en raison du dépassement du courant maximum. Dans ce cas, la tension d'alimentation du circuit va directement à la batterie, ce qui est très dangereux.

La chevalière est simple et peut être réalisée en une heure sur votre genou. Si le temps presse, vous pouvez commander des modules prêts à l’emploi. Certains fabricants de modules prêts à l'emploi ajoutent une protection contre les surintensités et les décharges excessives (par exemple, vous pouvez choisir de quelle carte vous avez besoin - avec ou sans protection, et avec quel connecteur).

Vous pouvez également trouver des cartes prêtes à l'emploi avec un contact pour un capteur de température. Ou encore un module de charge avec plusieurs microcircuits TP4056 en parallèle pour augmenter le courant de charge et avec protection contre l'inversion de polarité (exemple).

LTC1734

Aussi un schéma très simple. Le courant de charge est réglé par la résistance R prog (par exemple, si vous installez une résistance de 3 kOhm, le courant sera de 500 mA).

Les microcircuits sont généralement marqués sur le boîtier : LTRG (on les retrouve souvent dans les anciens téléphones Samsung).

N'importe quel transistor PNP convient, l'essentiel est qu'il soit conçu pour un courant de charge donné.

Il n'y a pas d'indicateur de charge sur le schéma indiqué, mais sur le LTC1734, il est dit que la broche « 4 » (Prog) a deux fonctions : régler le courant et surveiller la fin de la charge de la batterie. Par exemple, un circuit avec contrôle de fin de charge à l'aide du comparateur LT1716 est représenté.

Le comparateur LT1716 dans ce cas peut être remplacé par un LM358 bon marché.

TL431 + transistors

Il est probablement difficile de proposer un circuit utilisant des composants plus abordables. Le plus difficile ici est de trouver la source de tension de référence TL431. Mais ils sont si courants qu'on les retrouve un peu partout (une source d'alimentation se passe rarement de ce microcircuit).

Eh bien, le transistor TIP41 peut être remplacé par n'importe quel autre avec un courant de collecteur approprié. Même les anciens KT819, KT805 soviétiques (ou KT815, KT817 moins puissants) feront l'affaire.

La mise en place du circuit revient à régler la tension de sortie (sans batterie !!!) à l'aide d'une résistance de trim à 4,2 volts. La résistance R1 définit la valeur maximale du courant de charge.

Ce circuit met pleinement en œuvre le processus de charge des batteries au lithium en deux étapes : d'abord charger en courant continu, puis passer à la phase de stabilisation de la tension et réduire progressivement le courant à presque zéro. Le seul inconvénient est la mauvaise répétabilité du circuit (il est capricieux dans la configuration et exigeant sur les composants utilisés).

MCP73812

Il existe un autre microcircuit injustement négligé de Microchip - MCP73812 (voir). Sur cette base, on obtient une option de recharge très économique (et peu coûteuse !). L'ensemble du kit carrosserie n'est qu'une seule résistance !

À propos, le microcircuit est fabriqué dans un boîtier facile à souder - SOT23-5.

Le seul point négatif est qu'il fait très chaud et qu'il n'y a aucune indication de charge. Cela ne fonctionne pas non plus de manière très fiable si vous disposez d’une source d’alimentation de faible puissance (ce qui provoque une chute de tension).

De manière générale, si l'indication de charge n'est pas importante pour vous et qu'un courant de 500 mA vous convient, alors le MCP73812 est une très bonne option.

NCP1835

Une solution entièrement intégrée est proposée - NCP1835B, offrant une haute stabilité de la tension de charge (4,2 ±0,05 V).

Le seul inconvénient de ce microcircuit est peut-être sa taille trop miniature (boîtier DFN-10, taille 3x3 mm). Tout le monde ne peut pas assurer une soudure de haute qualité de tels éléments miniatures.

Parmi les avantages indéniables, je voudrais noter les suivants :

Nombre minimum de parties du corps.
Possibilité de charger une batterie complètement déchargée (courant de précharge 30 mA) ;
Détermination de la fin de la charge.
Courant de charge programmable - jusqu'à 1000 mA.
Indication de charge et d'erreur (capable de détecter les batteries non rechargeables et de le signaler).
Protection contre la charge à long terme (en modifiant la capacité du condensateur C t, vous pouvez régler le temps de charge maximum de 6,6 à 784 minutes).

Le coût du microcircuit n'est pas vraiment bon marché, mais pas non plus si élevé (~ 1 $) que vous puissiez refuser de l'utiliser. Si vous êtes à l’aise avec un fer à souder, je vous recommande de choisir cette option.

Une description plus détaillée est disponible.

Puis-je charger une batterie lithium-ion sans contrôleur ?

Oui, vous pouvez. Cependant, cela nécessitera un contrôle étroit du courant et de la tension de charge.

En général, il ne sera pas possible de charger un accu, par exemple notre 18650, sans chargeur. Vous devez toujours limiter d'une manière ou d'une autre le courant de charge maximum, donc au moins la mémoire la plus primitive sera toujours requise.

Le chargeur le plus simple pour toute batterie au lithium est une résistance connectée en série avec la batterie :

La résistance et la puissance dissipée de la résistance dépendent de la tension de la source d’alimentation qui sera utilisée pour la charge.

A titre d'exemple, calculons une résistance pour une alimentation de 5 Volts. Nous chargerons un accu 18650 d’une capacité de 2400 mAh.

Ainsi, au tout début de la charge, la chute de tension aux bornes de la résistance sera :

U r = 5 - 2,8 = 2,2 Volts

Disons que notre alimentation 5 V est conçue pour un courant maximum de 1 A. Le circuit consommera le courant le plus élevé au tout début de la charge, lorsque la tension sur la batterie est minimale et s'élève à 2,7-2,8 volts.

Attention : ces calculs ne prennent pas en compte la possibilité que la batterie soit très profondément déchargée et que la tension sur celle-ci puisse être bien inférieure, voire nulle.

Ainsi, la résistance nécessaire pour limiter le courant au tout début de la charge à 1 Ampère doit être :

R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 ohms

Dissipation de puissance de la résistance :

P r = I 2 R = 1*1*2,2 = 2,2 W

A la toute fin de la charge de la batterie, lorsque la tension sur celle-ci approche de 4,2 V, le courant de charge sera :

Je charge = (U ip - 4,2) / R = (5 - 4,2) / 2,2 = 0,3 A

Autrement dit, comme nous le voyons, toutes les valeurs ne dépassent pas les limites admissibles pour une batterie donnée : le courant initial ne dépasse pas le courant de charge maximal autorisé pour une batterie donnée (2,4 A), et le courant final dépasse le courant auquel la batterie ne gagne plus de capacité ( 0,24 A).

Le principal inconvénient d'une telle charge est la nécessité de surveiller en permanence la tension de la batterie. Et coupez manuellement la charge dès que la tension atteint 4,2 Volts. Le fait est que les batteries au lithium tolèrent très mal même les surtensions à court terme - les masses des électrodes commencent à se dégrader rapidement, ce qui entraîne inévitablement une perte de capacité. Dans le même temps, toutes les conditions préalables à la surchauffe et à la dépressurisation sont créées.

Si votre batterie dispose d'une carte de protection intégrée, dont nous avons parlé juste au-dessus, alors tout devient plus simple. Lorsqu'une certaine tension est atteinte sur la batterie, la carte elle-même la déconnectera du chargeur. Cependant, cette méthode de chargement présente des inconvénients importants, dont nous avons parlé dans.

La protection intégrée à la batterie ne permettra en aucun cas de la surcharger. Il suffit de contrôler le courant de charge pour qu'il ne dépasse pas les valeurs admissibles pour une batterie donnée (les panneaux de protection ne peuvent malheureusement pas limiter le courant de charge).

Chargement à l'aide d'une alimentation de laboratoire

Si vous disposez d'une alimentation avec protection de courant (limitation), alors vous êtes sauvé ! Une telle source d'alimentation est déjà un chargeur à part entière qui met en œuvre le profil de charge correct, dont nous avons parlé ci-dessus (CC/CV).

Tout ce que vous devez faire pour charger le Li-ion est de régler l'alimentation électrique sur 4,2 volts et de définir la limite de courant souhaitée. Et vous pouvez connecter la batterie.

Initialement, lorsque la batterie est encore déchargée, l'alimentation du laboratoire fonctionnera en mode de protection de courant (c'est-à-dire qu'elle stabilisera le courant de sortie à un niveau donné). Ensuite, lorsque la tension sur la banque atteint la valeur définie de 4,2 V, l'alimentation passe en mode de stabilisation de tension et le courant commence à baisser.

Lorsque le courant chute à 0,05-0,1C, la batterie peut être considérée comme complètement chargée.

Comme vous pouvez le constater, l’alimentation de laboratoire est un chargeur presque idéal ! La seule chose qu’il ne peut pas faire automatiquement est de prendre la décision de charger complètement la batterie et de l’éteindre. Mais c’est une petite chose à laquelle vous ne devriez même pas prêter attention.

Comment charger des batteries au lithium ?

Et si nous parlons d'une batterie jetable qui n'est pas destinée à être rechargée, alors la bonne (et la seule bonne) réponse à cette question est NON.

Le fait est que toute pile au lithium (par exemple, la CR2032 commune sous la forme d'une tablette plate) se caractérise par la présence d'une couche passivante interne qui recouvre l'anode au lithium. Cette couche empêche une réaction chimique entre l'anode et l'électrolyte. Et l'apport de courant externe détruit la couche protectrice ci-dessus, entraînant des dommages à la batterie.

À propos, si nous parlons de la pile non rechargeable CR2032, alors la LIR2032, qui lui ressemble beaucoup, est déjà une pile à part entière. Il peut et doit être facturé. Seule sa tension n'est pas de 3, mais de 3,6V.

Comment charger des batteries au lithium (qu'il s'agisse d'une batterie de téléphone, d'une batterie 18650 ou de toute autre batterie Li-ion) a été abordée au début de l'article.

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Mesurer avec précision la charge de la batterie est une tâche importante et urgente, en particulier dans le contexte de l’essor observé des appareils mobiles. Il existe aujourd’hui de nombreuses applications pour lesquelles le problème de l’estimation précise des charges est particulièrement critique. Il s'agit de véhicules électriques, d'avions, de divers appareils médicaux et autres. Entreprise Maxime intégré propose sa solution à ce problème sous la forme puces de mesure de charge prise en charge de la technologie des batteries ModèleJauge. Ces puces peuvent simplifier considérablement le processus de développement tout en augmentant la précision des mesures.

C'est difficile à croire, mais il y a 20 ans, le problème de la détermination de la charge de la batterie n'était demandé que dans une gamme restreinte d'applications. Dans l’électronique grand public – appareils photo, lecteurs, jouets – elle était presque toujours absente. Le consommateur ne pouvait connaître avec certitude que deux états : la batterie était chargée et la batterie était déchargée. Les états intermédiaires n'étaient déterminés qu'à l'œil nu. Cela rappelait souvent l'intrigue du célèbre livre de G. Oster, dans lequel un boa constrictor était mesuré « chez les perroquets ». Par exemple, un photographe expérimenté a toujours su qu’avec des piles neuves, il pouvait prendre environ 40 photos. En conséquence, le degré de décharge a été déterminé sur des photographies.

Naturellement, avec l’essor des appareils mobiles, la situation a commencé à changer très rapidement. De nos jours, aucun smartphone ne peut se passer d'un indicateur de charge sur l'écran. Si l'indicateur est plein, alors tout est en ordre, s'il est proche de zéro, il faut commencer à « économiser » de l'énergie pour ne pas se retrouver sans communication.

Des exemples de smartphones, tablettes, lecteurs et décodeurs portables sont très révélateurs de la commodité de la fonction de détermination du niveau de charge. Il existe cependant des applications dans lesquelles cette tâche est encore plus délicate. Par exemple, lorsqu’il s’agit d’appareils médicaux portables, une décharge inattendue de la batterie peut coûter la vie à une personne. Des conséquences pas si tragiques, mais néanmoins désagréables, peuvent survenir si la batterie d'une voiture électrique s'épuise lors d'un long voyage et que la prise la plus proche se trouve à une centaine de kilomètres.

En conséquence, mesurer la charge de la batterie s’avère être une tâche très importante. Dans le même temps, tous les plus grands fabricants de composants électroniques sont confrontés au problème de l’augmentation de la précision. Il existe de nombreuses méthodes de mesure exclusives qui promettent non seulement de minimiser les erreurs, mais également de simplifier considérablement le processus global de développement des appareils. Un exemple en est la technologie ModelGauge créée par l'entreprise Maxime intégré.

Actuellement, la technologie de mesure propriétaire ModelGauge comporte quatre versions :

ModelGauge est l'implémentation la plus simple pour les appareils de petite taille et économiques ;
ModelGauge m3 – option pour les applications avec des exigences accrues en matière de précision de mesure ;
ModelGauge m5 est une implémentation qui offre une précision de mesure exceptionnelle, une excellente fiabilité et un haut niveau de sécurité ;
ModelGauge m5 EZ est une version qui, à tous les avantages de ModelGauge m5, ajoute la possibilité de travailler avec différents types de batteries sans avoir besoin de construire des modèles de leurs caractéristiques de décharge.

Analysons les avantages de ModelGauge par rapport aux autres méthodes de détermination de la charge de la batterie. Nous accorderons une attention particulière aux microcircuits qui utilisent les algorithmes ModelGauge m5 et ModelGauge m5 EZ.

Avant de commencer à analyser les méthodes de mesure, il convient de décider de la formulation du problème lui-même et de décider ce qui doit réellement être mesuré.

Mesure du niveau de charge de la batterie

Tout ingénieur ou utilisateur avancé sait que la capacité nominale d’une batterie est le plus souvent exprimée en ampères-heures (Ah) ou en milliampères-heures (mAh). Ce paramètre vous permet de juger combien de temps durera la batterie à un courant donné. Par exemple, si la capacité est de 1 000 mAh, alors lorsqu'elle est déchargée avec un courant constant de 1 A, la durée de fonctionnement sera de 1 heure.

En principe, mesurer la charge en mAh est très pratique pour un ingénieur. Connaissant la capacité de la batterie et le courant actuel, vous pouvez déterminer le degré de décharge. Cependant, cette méthode est peu pratique pour les consommateurs, car ils doivent tenir compte des caractéristiques des batteries (appareil photo, smartphone, lecteur), ce qui est extrêmement gênant. Pour cette raison, un paramètre relatif tel que le degré de décharge ou le degré de charge de la batterie est introduit.

État de charge de la batterie (SOC) mesuré en pourcentage et indique la quantité de charge complète restant encore stockée dans la batterie. Cependant, ici, vous devez être prudent et noter que dans ce cas, la valeur de la charge totale ne correspond pas à la charge à la capacité nominale. Le fait est que pendant le fonctionnement, la capacité réelle de la batterie diminue et à la fin de sa durée de vie, elle peut diminuer en moyenne de 20 %. La capacité dépend encore plus de la température et de la valeur du courant de décharge.

Ainsi, si nous prenons la capacité nominale de la batterie à 100 %, alors même une batterie neuve ne pourra pas être chargée à 100 % si, par exemple, la température ambiante baisse d'un seul degré.

Pour éviter de telles difficultés, la capacité réelle d'une batterie donnée est utilisée lors du calcul du SOC. En conséquence, l'indicateur d'état de charge SOC s'avère indépendant de la valeur de capacité, de la température, du courant de charge et du temps de service.

Aperçu des méthodes de mesure de la charge de la batterie

Il existe de nombreuses méthodes différentes pour mesurer l’état de charge d’une batterie. Certains d’entre eux sont assez spécifiques. Cependant, lors de leur évaluation, vous pouvez utiliser des indicateurs objectifs, tels que la précision des mesures, la complexité de la mise en œuvre, le coût et les dimensions.

Mesures directes à l'aide d'instruments. Cette méthode convient à une gamme limitée d'applications dans lesquelles la batterie fonctionne avec une résistance de charge constante. Dans ce cas, la dépendance du courant de sortie constant sur la valeur du degré de décharge est utilisée. Comme on le sait, si la résistance de charge reste inchangée lorsque la batterie est déchargée, le courant diminue. Connaissant la valeur actuelle, le degré de décharge peut être déterminé.

Cependant, tout cela ne reste vrai que si plusieurs conditions sont réunies : en l'absence de charge impulsionnelle et en présence d'une courbe de décharge vérifiée. Cela est dû au fait que la dépendance du degré de charge sur le courant de charge s'avère non linéaire. Dès que le courant change, la précision de la mesure chute fortement.

Des problèmes supplémentaires sont causés par le vieillissement de la batterie et la dépendance des caractéristiques à la température.

Cette méthode comporte une erreur significative et est utilisée assez rarement. Son principal avantage est la facilité de mise en œuvre à l’aide des outils disponibles.

Méthode chimique pour déterminer le degré de charge. L'essence de la méthode est de calculer la concentration de réactifs chimiques dans une solution électrolytique. Jusqu’à présent, cette méthode est assez éloignée du domaine de l’électronique mobile.

Détermination de l'état de charge par tension de la batterie. Il est bien connu que lorsqu’une batterie est déchargée, sa tension chute. Naturellement, on souhaite utiliser cette dépendance pour déterminer le SOC - après tout, dans ce cas, un seul ADC sera nécessaire. Cependant, tout n’est pas si simple.

Malheureusement, la dépendance de la tension instantanée de la batterie sur le degré de décharge n'est pas sans ambiguïté. La même valeur de tension instantanée peut correspondre à différents niveaux de SOC. La figure 1 montre des diagrammes temporels des changements de tension et d'état de charge. Comme le montre le graphique, la même valeur de tension instantanée de 3,8 V correspond à SOC 2 %, 50 % et 75 %. Ainsi, dans des conditions réelles, la propagation peut atteindre des dizaines de pour cent.

Dans le même temps, les graphiques présentés sont de forme similaire, ce qui signifie que les valeurs de tension peuvent être utilisées pour calculer le SOC dans certaines zones. Cependant, il existe d’autres pièges.

Premièrement, la tension de la batterie dépend de manière non linéaire du courant de charge (Figure 2).

Deuxièmement, la tension de la batterie dépend de la température de manière non linéaire (Figure 3).

Ainsi, la facilité de mise en œuvre de cette méthode est très souvent compensée par une faible précision. Cependant, dans les cas les plus simples, il peut être utilisé, par exemple, pour éviter une décharge critique des batteries.

Comme nous le voyons, les méthodes de mesure simples n'offrent pas une grande précision et nous devons recourir à des solutions plus complexes.

Méthode d'intégration actuelle. Cette méthode implique l'utilisation d'ADC à grande vitesse pour mesurer et résumer les courants instantanés.

L'algorithme de fonctionnement de cette méthode est le suivant : le courant instantané est converti en tension à l'aide de capteurs de courant (capteurs Hall, shunts, capteurs magnétorésistifs, etc.). La tension résultante est numérisée à l'aide d'un CAN haute vitesse. Les lectures résultantes sont intégrées à l'aide d'un processeur ou d'un microcontrôleur. Connaissant le courant total, vous pouvez déterminer la quantité d’énergie fournie par la batterie.

Comme déjà mentionné, la capacité nominale et réelle de la batterie peut différer considérablement. Pour cette raison, les mesures nécessitent de connaître la quantité d’énergie que la batterie peut réellement stocker. Par conséquent, pour calculer le SOC, vous devez d’abord déterminer l’énergie pompée dans la batterie. Pour ce faire, il est nécessaire de mesurer le courant pendant le processus de charge. La valeur réelle de la capacité obtenue lors du chargement de la batterie ne peut être considérée comme 100 % qu'avec des réserves. La pratique montre que lors de la charge, une partie de l'énergie provient du chauffage. De plus, il existe un effet d’autodécharge. En conséquence, la puissance pompée sera toujours supérieure à la puissance restituée par la batterie.

Il existe différents microcircuits prêts à l'emploi qui fonctionnent selon ce principe. Ils combinent des minuteries, des CAN, des circuits d'horloge et d'alimentation dans un seul boîtier.

La méthode permet d'obtenir une grande précision dans la détermination du SOC, puisque les mesures des courants de charge et de décharge sont effectuées avec une petite erreur. En même temps, cela présente aussi des inconvénients. L'intégration n'est efficace que pour des courants constants ou variant lentement. Avec des charges pulsées, une partie de l'énergie restera inexistante même en utilisant les CAN les plus rapides. La figure 4 montre le pire des cas lors d'un fonctionnement avec un courant pulsé. À chaque fois, aux moments de mesure (le temps compte 1...8), l'ADC a reçu la même valeur. En conséquence, le système pensait que le courant était constant, alors qu'en réalité le taux de décharge changeait et le degré de décharge était plus élevé.

L’erreur ci-dessus a évidemment tendance à s’accumuler. Il peut être éliminé par mise à zéro aux points d'étalonnage : lorsque la batterie est complètement déchargée ou complètement chargée.

Méthode de mesure de l'impédance de la batterie. Pendant le fonctionnement de la batterie, la concentration de porteurs de charge dans la substance active de l'électrolyte change. En mesurant l'impédance d'une batterie, vous pouvez déterminer son état de charge.

Cet algorithme s'avère assez prometteur, notamment compte tenu de l'émergence de microcircuits spécialisés. Son avantage peut être considéré comme une grande précision. Cependant, cela nécessite des cycles de « formation » et de calibrage pour obtenir une relation spécifique. De plus, pour mettre en œuvre l'algorithme, un circuit assez complexe avec des composants supplémentaires est nécessaire.

Méthode de mesure de tension OCV. Malgré l'erreur importante, dans certains cas, la valeur de l'état de charge peut être déterminée à l'aide de la tension instantanée sur la batterie. Cette méthode peut être considérablement améliorée si vous utilisez dans les calculs non pas la valeur de tension instantanée, mais la valeur de tension en régime permanent, et idéalement, la tension en régime permanent sur les contacts ouverts. (Tension de contact ouvert, OCV).

Le fait est que la tension aux contacts ouverts a une dépendance linéaire presque idéale sur le degré de charge (Figure 5).

Cependant, tout n’est pas si simple. Pour que la « vraie » valeur de la tension OCV en régime permanent apparaisse aux bornes de la batterie, celle-ci doit être déconnectée de la charge et maintenue à la température nominale pendant 8 à 9 heures maximum. Il n’est évidemment pas toujours possible de remplir ces conditions. Cependant, il est tout à fait possible de calculer l'OCV en utilisant la tension instantanée et des paramètres supplémentaires. C'est exactement l'approche que Maxim utilise dans sa technologie ModelGauge.

ModelGauge – méthodes de mesure exclusives de Maxim

Actuellement, Maxim Integrated propose plusieurs versions de son algorithme propriétaire ModelGauge.

Cet algorithme est basé sur le calcul du degré de décharge de la batterie en fonction de la tension aux bornes OCV ouvertes. La tension OCV elle-même est calculée à l'aide d'un modèle paramétrique propriétaire qui utilise la valeur de tension instantanée et prend en compte non seulement la dépendance à la température, mais également la dépendance au courant de charge et même le vieillissement de la batterie.

La prise en compte du vieillissement de la batterie est un avantage important de ModelGauge. Toutes les batteries perdent de leur capacité avec le temps. Les pertes de capacité dépendent également du nombre de cycles de charge-décharge. La figure 6 montre une dépendance typique de la capacité sur le nombre de cycles de charge-décharge pour les batteries lithium-ion. Pour eux, la réduction de capacité dans des conditions normales (25°C, décharge avec un courant nominal de 1C, charge avec la moitié du courant nominal C/2) est généralement d'environ 20 %.

Un autre avantage de ModelGauge est sa stabilité lors du travail avec des charges d'impulsion. Même si le système n'a pas le temps de suivre toutes les surtensions, la tendance générale à la baisse de la tension sera quand même prise en compte (Figure 7). L'erreur s'autoéliminera avec le temps et ne s'accumulera pas, comme dans la méthode décrite ci-dessus avec l'intégration actuelle.

Les avantages de ModelGauge sont :

facilité de mise en œuvre - il vous suffit de mesurer la température et la tension ;
coût attractif de la solution finale - aucun composant supplémentaire (shunts, diviseurs, etc.) n'est nécessaire ;
consommation minimale. Par exemple, les microcircuits / en mode veille, ils ne consomment que 3 µA ;
pas besoin de cycles d'étalonnage charge-décharge, comme c'est le cas pour la mesure de l'impédance de la batterie ;
prise en compte de la dépendance à la température ;
prise en compte du vieillissement ;
aucune erreur accumulée pendant la consommation d'impulsions ;
dimensions minimales.

Cependant, par souci d'équité, il convient de reconnaître que la précision de cet algorithme est inférieure à la précision fournie par la méthode avec intégration actuelle, notamment pour les mesures à court terme. Cela est dû au fait que, aussi idéal soit-il, un modèle mathématique reste un modèle et ne peut pas prendre en compte toutes les caractéristiques des applications réelles. La société Maxim l'a très bien compris, c'est pourquoi elle a lancé des microcircuits qui fonctionnent à l'aide d'algorithmes ModelGauge améliorés.

Algorithme ModelGauge m3 combine la précision à court terme de la méthode d'intégration actuelle avec la stabilité à long terme de ModelGauge.

Les puces avec ModelGauge m3 prennent en compte les courants entrants et sortants, comme dans la méthode avec intégration de courant. Cependant, l'erreur accumulée n'est pas réinitialisée uniquement aux points extrêmes (lorsque la batterie est complètement chargée ou complètement déchargée) - des corrections sont apportées directement pendant le travail, en tenant compte des données du modèle mathématique ModelGauge. La précision qui en résulte dans la mesure du degré de charge s'avère être la meilleure parmi les microcircuits similaires.

Algorithme ModelGauge m5– poursuite du développement de ModelGauge m3. Les microcircuits qui implémentent ModelGauge m5 ont des composants supplémentaires à bord :

capteur de température intégré ;
mémoire non volatile pour compter le nombre de cycles de charge et de décharge ;
prise en charge de la fonction de hachage SHA-256, qui vous permet de reconnaître les batteries de marque.

Algorithme ModelGauge m5 EZ. Si l'algorithme ModelGauge m5 suppose un ajustement aux caractéristiques d'un type spécifique de batterie, alors l'algorithme EZ utilise un modèle moyenné. Bien sûr, il ne peut pas être idéal pour tous les types de batteries, mais l'algorithme peut être utilisé pour une large gamme de batteries sans ajustement ni étude supplémentaire de leurs caractéristiques. ModelGauge m5 EZ vous permet de minimiser le temps de développement, ce qui est très important pour le marché moderne.

Étant donné que Maxim propose quatre versions de ModelGauge à la fois, le choix de l'option optimale doit être fait en tenant compte de l'application spécifique.

Recommandations pour choisir la version de ModelGauge pour une application spécifique

Chaque version de ModelGauge a ses propres avantages (Tableau 1). Le choix de la mise en œuvre de l'algorithme doit être fait en tenant compte des exigences d'une application particulière.

Tableau 1. Comparaison des versions de la technologie ModelGauge

Paramètre	Possibilités
Paramètre	/	/
Méthode de mesure	ModèleJauge	ModèleJauge m3	ModèleJauge m5	ModèleJauge m5
Consommation de courant, µA	3	25	9	12
Dimensions du microcircuit, mm	0,9 × 1,7	1,5×1,5	1,6 × 2,34	1,6 × 2,34
Résistance shunt	Non requis	Requis		Conducteur imprimé requis ou utilisé
Mesure de température	Mis en œuvre microcontrôleur	Réalisé à l'aide d'une thermistance externe ou d'un microcontrôleur		Capteur intégré + thermistance externe
Une mémoire non volatile	–	–	Manger	Manger
Prise en compte du vieillissement et du nombre de cycles de charge-décharge	–	–	Manger	Manger
Modèle EZ intégré	–	–	Manger	Manger
Authentification	–	–	SHA-256	SHA-256
Prise en charge de la configuration	1S, 2S (MAX17049)	1S	1S	jusqu'à 15S ; avec équilibrage : 2S, 3S

Examinons des exemples d'exigences typiques.

Simplicité de mise en œuvre du circuit. Si cette exigence est la principale et que les indicateurs de haute précision restent en arrière-plan, il vaut la peine d'utiliser des microcircuits prenant en charge la version initiale de l'algorithme ModelGauge. Par exemple, les moniteurs MAX17048/MAX17049 ne nécessitent qu'un seul condensateur externe (Figure 8). Il convient de rappeler que pour configurer ces microcircuits, un microcontrôleur est nécessaire, qui doit mesurer indépendamment la température et envoyer des données au MAX17048/MAX17049 via l'interface I 2 C.

Grande précision et facilité de mise en œuvre. Si vous avez besoin d'obtenir une faible erreur de mesure SOC et de ne pas perdre de temps à étudier les caractéristiques de la batterie, le ModelGauge m5 EZ serait le choix idéal. Cet algorithme est soutenu par les membres du .

Précision maximale. Une précision maximale est assurée par des microcircuits avec ModelGauge m3/m5. Parallèlement, les microcircuits / avec ModelGauge m3, ils ne comptent pas les cycles de charge-décharge, et cette fonction doit être prise en charge par le microcontrôleur. Pour mesurer la température, les microcircuits nécessitent une thermistance supplémentaire.

Le ModelGauge m5 peut compter indépendamment les cycles de charge-décharge et comprend un capteur de température. Pour augmenter la précision de la mesure, il est possible de connecter une paire de thermistances externes supplémentaires.

Consommation minimale. Si vous devez strictement économiser les ressources de la batterie, vous devez utiliser les puces MAX17048/MAX17049 avec ModelGauge. Leur consommation n'est que de 3 µA. Le courant d'alimentation typique du ModelGauge m5 est de 9 µA. Le ModelGauge m3 a la consommation la plus importante – jusqu'à 25 µA.

Dimensions hors tout minimales. Dans ce cas, le choix idéal serait encore une fois les puces MAX17048/MAX17049 avec ModelGauge, car elles ne nécessitent qu'un seul condensateur externe et leurs propres dimensions ne sont que de 0,9 x 1,7 mm.

Fiabilité et protection contre les batteries sans licence. Seuls les moniteurs MAX172xx dotés de la technologie ModelGauge m5 prennent en charge la fonction de hachage SHA-256. Il permet de reconnaître les batteries sous licence et d'informer le processeur de l'utilisation de batteries « non standards ».

Prend en charge les batteries avec plus de deux cellules. Seul le MAX172x5 doté de la technologie ModelGauge m5 peut se vanter de cette fonctionnalité. Lors de leur utilisation, le nombre de batteries connectées en série peut atteindre 15 pièces.

Les puces MAX172xx dotées de la technologie ModelGauge m5 sont les représentants les plus avancés de la gamme de moniteurs de tension produits par Maxim Integrated. Regardons-les de plus près.

Examen des puces MAX172xx avec la technologie ModelGauge m5

Actuellement, la famille ModelGauge m5 comprend quatre représentants : , et . Leurs caractéristiques distinctives communes sont :

utilisation d'un algorithme pour déterminer le degré de charge ModelGauge m5 ;
la présence d'une mémoire non volatile pour stocker l'historique des opérations, des paramètres et des données utilisateur ;
pas besoin d'étalonnage ;
la capacité d'estimer non seulement le degré de charge, mais aussi le temps approximatif de charge et de décharge ;
la présence d'un capteur intégré pour mesurer la température à cœur sans composants externes ;
prise en charge de thermistances externes supplémentaires ;
la présence de comparateurs à grande vitesse intégrés pour déterminer les surcharges de courant ;
disponibilité d'une fonction d'alarme pour les événements et les conditions d'urgence ;
Prise en charge intégrée de la fonction de hachage pour identifier les batteries sans licence.

Tous les modèles de la famille sont disponibles en deux versions de boîtier : TDFN-CU/14 et WLP/15 (Tableau 2).

Tableau 2. Caractéristiques des puces MAX172xx avec la technologie ModelGauge m5

Paramètre	Nom

Types de batterie	1xLi-Ion	Li-Ion multicellulaire	1xLi-Ion	Li-Ion multicellulaire
Interface	2 fils		1 fil
Mémoire non volatile, octet	156
Caractéristiques mesurées	Niveau de charge, courant, température, temps, tension
Algorithme	ModèleJauge m5
Upit, V	2,3…4,9	4,2…20	2,3…4,9	4…20
Cadre	TDFN-CU/14, WLP/15
Trab, °C	-40…85

Les microcircuits diffèrent les uns des autres par le type de batteries supportées, la consommation et l'interface de communication avec un processeur externe.

Les puces MAX17201 et MAX17211 fonctionnent avec des cellules Li-ion uniques et des tensions maximales allant jusqu'à 4,9 V (Figure 9).

Les MAX17205 et MAX17215 sont conçus pour surveiller le degré de décharge des batteries comportant jusqu'à 15 cellules (Figure 10). Pour eux, la tension d'alimentation maximale atteint 20 V.

Pour communiquer avec un processeur externe, les MAX17201 et MAX17205 utilisent l'interface I 2 C. Aux mêmes fins, les MAX17211 et MAX17215 utilisent une interface 1 fil monofilaire.

Les puces électroniques diffèrent également par leurs niveaux de consommation. En état actif, le MAX172x1 consomme 18 µA et en mode veille 9 µA. Les puces MAX172x5 ont une consommation légèrement supérieure - 25 µA en mode actif et 12 µA en mode veille.

La facilité de mise en œuvre, la faible consommation d'énergie et la haute précision font des circuits intégrés MAX172x1/MAX172x5 un excellent choix pour une grande variété d'applications : smartphones et tablettes, consoles de jeux portables, appareils photo numériques, appareils médicaux portables, etc.

Conclusion

Mesurer l’état de charge d’une batterie est une tâche difficile. Atteindre un haut niveau de précision nécessite beaucoup d’efforts. Heureusement, des solutions intégrées sont apparues récemment qui facilitent grandement la vie des développeurs. Un exemple en est les nouveaux moniteurs de charge de batterie prenant en charge les algorithmes ModelGauge fabriqués par Maxim Integrated.

Aujourd'hui, l'entreprise propose des microcircuits avec différents types d'implémentation de cet algorithme : des solutions compactes et économiques avec ModelGauge, des moniteurs de niveau de charge ultra-précis avec ModelGauge m3, des versions ultra-précises et protégées avec ModelGauge m5, des modèles précis et simples avec ModelGauge m5 EZ.

Les modèles les plus avancés de la famille MAX172x1/MAX172x5 utilisent l'algorithme ModelGauge m5. Ils sont capables de déterminer l'état de charge des batteries Li-ion et des batteries rechargeables, en tenant compte des erreurs de température, des courants de charge et du vieillissement. De plus, le MAX172x1/MAX172x5 peut estimer le temps nécessaire pour terminer la décharge et la charge. Dans le même temps, la mise en œuvre de leurs circuits s'avère extrêmement simple et l'écriture de pilotes pour calculer le SOC n'est pas du tout nécessaire.

Littérature

https://www.maximintegrated.com/.

Nouveau capteur MAX30205 pour une mesure précise de la température corporelle

Entreprise Maxime intégré a publié un capteur de température numérique MAX30205, destiné à être utilisé dans les équipements médicaux et les appareils de fitness. L'ADC sigma-delta intégré au nouveau capteur offre une précision supérieure à 0,1 °C dans la plage de température de 37 à 39 °C. Grâce à la résolution de 16 bits, il est possible d'enregistrer des changements de température de seulement 0,0039°C. En plus de mesurer la température, le nouveau capteur peut signaler le dépassement d'une valeur seuil préenregistrée.
Le MAX30205 fonctionne sur une interface série numérique I²C avec protection contre le blocage du bus et est contrôlé à l'aide d'opérations de lecture-écriture standard. Trois lignes d'adresse supplémentaires permettent à plusieurs capteurs de fonctionner sur le même bus. Étant donné que ces lignes peuvent être connectées non seulement à la terre et à l’alimentation, le nombre total de capteurs peut atteindre 32.
Une caractéristique intéressante du microcircuit est une sortie séparée spéciale pour un comparateur de température. Le signal de sortie (drain ouvert) apparaît lorsque la température dépasse la valeur seuil enregistrée dans le registre TOS. Lorsque la température descend en dessous de la valeur spécifiée par le registre THYST, la sortie est éteinte et fonctionne en mode thermostat. Cette sortie peut être utilisée pour allumer le ventilateur de refroidissement, déclencher une alarme ou faire planter le système. La sortie du comparateur de température peut également fonctionner en mode génération de signal d'interruption. Dans ce cas, la valeur de sortie est fixe (la sortie est activée) avant que l'opération de lecture d'un registre ne soit effectuée sur le bus I²C.
La plage de tension de fonctionnement du capteur est de 2,7…3,6 V. Dans ce cas, la consommation ne dépasse pas 600 μA. Le microcircuit est produit dans un boîtier TDFN à 8 broches et présente une plage de température de fonctionnement de 0 à 50°C.

Batteries

Quel courant dois-je utiliser pour charger une batterie Li-ion 18650 ? Comment utiliser correctement une telle batterie. De quoi les sources d'énergie lithium-ion doivent-elles avoir peur et comment une telle batterie peut-elle prolonger sa durée de vie ? Des questions similaires peuvent surgir dans une grande variété d’industries électroniques.

Et si vous décidez d'assembler votre première lampe de poche ou cigarette électronique de vos propres mains, vous devez absolument vous familiariser avec les règles de travail avec de telles sources de courant.

Une batterie lithium-ion est un type de batterie électrique qui s'est répandu dans les équipements ménagers et électroniques modernes depuis 1991, après son introduction sur le marché par SONY. En tant que source d'énergie, ces batteries sont utilisées dans les téléphones portables, les ordinateurs portables et les caméras vidéo, ainsi que comme source de courant pour les cigarettes électroniques et les voitures électriques.

Les inconvénients de ce type de batterie commencent par le fait que les batteries lithium-ion de première génération ont fait sensation sur le marché. Non seulement au propre, mais aussi au figuré. Ces batteries ont explosé.

Cela s'explique par le fait qu'une anode au lithium métallique a été utilisée à l'intérieur. Au cours du processus de nombreuses charges et décharges d'une telle batterie, des formations spatiales sont apparues sur l'anode, ce qui a entraîné un court-circuit des électrodes et, par conséquent, un incendie ou une explosion.

Après le remplacement de ce matériau par du graphite, ce problème a été éliminé, mais des problèmes pouvaient encore survenir au niveau de la cathode, qui était en oxyde de cobalt. Si les conditions de fonctionnement ne sont pas respectées, ou plutôt en cas de recharge, le problème pourrait se reproduire. Cela a été corrigé avec l’introduction des batteries au lithium ferrophosphate.

Toutes les batteries lithium-ion modernes évitent la surchauffe et la surcharge, mais le problème de la perte de charge persiste à basse température lors de l'utilisation des appareils.

Parmi les avantages indéniables des batteries lithium-ion, je voudrais noter les suivants :

capacité de batterie élevée;
faible autodécharge ;
pas besoin d'entretien.

Chargeurs d'origine

Le chargeur pour batteries lithium-ion est assez similaire au chargeur pour batteries plomb-acide. La seule différence est que la batterie lithium-ion présente des tensions très élevées sur chaque banc et des exigences de tolérance de tension plus strictes.

Ce type de batterie est appelé canette en raison de sa similitude externe avec les canettes de boisson en aluminium. La batterie la plus courante de cette forme est la 18650. La batterie a reçu cette désignation en raison de ses dimensions : 18 millimètres de diamètre et 65 millimètres de hauteur.

Si pour les batteries au plomb certaines imprécisions dans l'indication des tensions limites pendant la charge sont acceptables, avec les cellules lithium-ion tout est beaucoup plus précis. Pendant le processus de charge, lorsque la tension augmente jusqu'à 4,2 volts, l'alimentation en tension de l'élément doit s'arrêter. L'erreur tolérée n'est que de 0,05 Volt.

Les chargeurs chinois que l’on trouve sur le marché peuvent être conçus pour des batteries fabriquées à partir de différents matériaux. Le Li-ion, sans compromettre ses performances, peut être chargé avec un courant de 0,8 A. Dans ce cas, vous devez contrôler très soigneusement la tension sur la banque. Il est conseillé de ne pas autoriser de valeurs supérieures à 4,2 Volts. Si l'ensemble avec la batterie comprend un contrôleur, alors vous n'avez à vous soucier de rien, le contrôleur fera tout pour vous.

Le chargeur le plus idéal pour les batteries lithium-ion sera un stabilisateur de tension et un limiteur de courant au début de la charge.

Le lithium doit être chargé avec une tension stable et un courant limité au début de la charge.

Chargeur fait maison

Pour charger le 18650, vous pouvez acheter un chargeur universel sans vous soucier de savoir comment vérifier les paramètres nécessaires avec un multimètre. Mais un tel achat vous coûtera un joli centime.

Le prix d'un tel appareil variera autour de 45 $. Mais vous pouvez toujours passer 2 à 3 heures et assembler le chargeur de vos propres mains. De plus, ce chargeur sera bon marché, fiable et éteindra automatiquement votre batterie.

Les pièces que nous utiliserons aujourd'hui pour créer notre chargeur sont accessibles à tous les radioamateurs. S'il n'y a pas de radioamateur avec les pièces nécessaires à portée de main, sur le marché de la radio, vous pouvez acheter toutes les pièces pour pas plus de 2 à 4 dollars. Un circuit correctement assemblé et installé avec soin commence à fonctionner immédiatement et ne nécessite aucun débogage supplémentaire.

Circuit électrique pour charger un accu 18650.

En plus de tout, lorsque vous installez le stabilisateur sur un radiateur adapté, vous pouvez charger vos batteries en toute sécurité sans craindre que le chargeur ne surchauffe et ne prenne feu. On ne peut pas en dire autant des chargeurs chinois.

Le schéma fonctionne assez simplement. Tout d’abord, la batterie doit être chargée avec un courant constant, déterminé par la résistance R4. Une fois que la batterie atteint une tension de 4,2 volts, la charge à tension constante commence. Lorsque le courant de charge chute à des valeurs très faibles, la LED du circuit cesse de s'allumer.

Les courants recommandés pour charger les batteries lithium-ion ne doivent pas dépasser 10 % de la capacité de la batterie. Cela augmentera la durée de vie de votre batterie. Si la valeur de la résistance R4 est de 11 Ohms, le courant dans le circuit sera de 100 mA. Si vous utilisez une résistance de 5 Ohm, le courant de charge sera de 230 mA.

Comment prolonger la durée de vie de votre 18650

Batterie démontée.

Si vous devez laisser votre batterie lithium-ion inutilisée pendant un certain temps, il est préférable de stocker les batteries séparément de l'appareil qu'elles alimentent. Un élément complètement chargé perdra une partie de sa charge avec le temps.

Un élément très peu chargé, ou complètement déchargé, peut perdre définitivement sa fonctionnalité après une longue période d'hibernation. Il serait optimal de stocker le 18650 à un niveau de charge d'environ 50 %.

Vous ne devez pas laisser l'élément être complètement déchargé ou surchargé. Les batteries lithium-ion n’ont aucun effet mémoire. Il est conseillé de charger ces batteries jusqu'à ce que leur charge soit complètement épuisée. Cela peut également prolonger la durée de vie de la batterie.

Les batteries lithium-ion n’aiment ni la chaleur ni le froid. Les conditions de température optimales pour ces batteries seront comprises entre +10 et +25 degrés Celsius.

Le froid peut non seulement réduire la durée de fonctionnement de l'élément, mais également détruire son système chimique. Je pense que chacun de nous a remarqué à quel point le niveau de charge d'un téléphone portable chute rapidement par temps froid.

Conclusion

Pour résumer tout ce qui précède, je voudrais noter que si vous souhaitez charger une batterie lithium-ion à l'aide d'un chargeur fabriqué en magasin, faites attention au fait qu'elle n'est pas fabriquée en Chine. Très souvent, ces chargeurs sont fabriqués à partir de matériaux bon marché et ne suivent pas toujours la technologie requise, ce qui peut entraîner des conséquences indésirables sous forme d'incendies.

Si vous souhaitez assembler l'appareil vous-même, vous devez alors charger la batterie lithium-ion avec un courant qui représentera 10 % de la capacité de la batterie. Le chiffre maximum peut être de 20 pour cent, mais cette valeur n'est plus souhaitable.

Lorsque vous utilisez de telles batteries, vous devez suivre les règles de fonctionnement et de stockage afin d'exclure la possibilité d'une explosion, par exemple en cas de surchauffe ou de panne.

Le respect des conditions et règles de fonctionnement prolongera la durée de vie de la batterie lithium-ion et vous évitera ainsi des coûts financiers inutiles. La batterie est votre assistante. Prends soin d'elle!

Actuellement, les batteries Li-ion et Li-pol (lithium polymère) sont largement utilisées.

La différence entre eux est l'électrolyte. Dans la première option, l'hélium est utilisé tel quel, dans la seconde, un polymère saturé d'une solution contenant du lithium. Aujourd'hui, grâce à la popularité des voitures à moteur électrique, il est urgent de trouver le type de batterie Li-ion idéal et optimal pour de tels véhicules.

Elle est constituée, comme les autres batteries, d'une anode (carbone poreux) et d'une cathode (lithium), d'un séparateur les séparant et d'un conducteur - électrolyte. Le processus de décharge s'accompagne de la transition des ions « anode » vers la cathode à travers un séparateur et un électrolyte. Leur sens est inversé lors de la charge (photo ci-dessous).

Les ions circulent pendant le processus de décharge et de charge de la cellule entre des électrodes chargées de manière opposée.

Les batteries ioniques ont une cathode composée de différents métaux, ce qui constitue leur principale différence. Les fabricants utilisent différents matériaux pour les électrodes afin d'améliorer les caractéristiques des batteries.

Mais il arrive qu'une amélioration de certaines caractéristiques entraîne une forte détérioration d'autres. Par exemple, en optimisant la capacité nécessaire pour augmenter le temps de trajet, vous pouvez augmenter la puissance, la sécurité et réduire l'impact négatif sur l'environnement. Dans le même temps, vous pouvez réduire le courant de charge, augmenter le coût ou la taille de la batterie.

Vous pouvez vous familiariser avec les principaux paramètres des différents types de batteries au lithium (lithium-manganèse, lithium-cobalt, lithium-phosphate et nickel-manganèse-cobalt) dans le tableau :

Règles pour les utilisateurs des transports électriques

La capacité de ces batteries ne diminue pratiquement pas lors d'un stockage à long terme. Les batteries Li-ion ne se déchargent que de 23 % si elles sont stockées à une température de 60 degrés pendant 15 ans. C'est grâce à ces propriétés qu'ils sont largement utilisés dans les technologies de transport électrique.

Les batteries lithium-ion dotées d'un système de commande complet intégré au corps conviennent au transport électrique.

Pour cette raison, pendant le fonctionnement, les utilisateurs oublient les règles de base qui peuvent prolonger leur durée de vie :

La batterie doit être complètement chargée immédiatement après son achat en magasin, car les électrodes sont chargées à 50 % pendant le processus de production. Par conséquent, la capacité disponible diminuera, c'est-à-dire durée de fonctionnement sans charge initiale ;
la batterie ne doit pas se décharger complètement afin de préserver sa ressource ;
La batterie doit être rechargée après chaque trajet, même s'il reste encore un peu de charge ;
Ne chauffez pas les batteries, car les températures élevées contribuent au processus de vieillissement. Afin d'utiliser au maximum la ressource, l'opération doit être effectuée à la température optimale, soit 20-25 degrés. La batterie ne peut donc pas être stockée à proximité d’une source de chaleur ;
Par temps froid, il est recommandé d'emballer la batterie dans un sac en plastique avec une fermeture sous vide pour la conserver à 3-4 degrés, soit dans une pièce non chauffée. La charge doit être d'au moins 50 % de la charge totale ;
une fois que la batterie a été utilisée à des températures inférieures à zéro, elle ne peut pas être chargée sans la maintenir à température ambiante pendant un certain temps, c'est-à-dire qu'elle doit être réchauffée ;
La batterie doit être chargée à l'aide du chargeur fourni dans le kit.

Il existe plusieurs sous-types de PU de ces batteries - lithium - LiFePO4 (fer - phosphate), utilisant une cathode au phosphate de fer. Leurs caractéristiques nous permettent de parler des batteries comme du summum de la technologie utilisée pour la production de batteries.

Leurs principaux avantages sont :

le nombre de cycles de charge-décharge, qui atteint 5000 jusqu'à ce que la capacité diminue de 20 % ;
longue durée de vie;
pas d'« effet mémoire » ;
large plage de température avec des caractéristiques de performance inchangées (300-700 degrés Celsius) ;
stabilité chimique et thermique, augmentant la sécurité.

Piles les plus utilisées

Parmi les nombreuses, les plus courantes sont les batteries Li-ion de taille 18650, produites par cinq sociétés : LG, Sony, Panasonic, Samsung, Sanyo, dont les usines sont situées au Japon, en Chine, en Malaisie et en Corée du Sud. Il était prévu que des batteries Li-ion 18650 soient utilisées dans les ordinateurs portables. Cependant, grâce à leur format à succès, ils sont utilisés dans les modèles radiocommandés, les voitures électriques, les lampes de poche, etc.

Comme tout produit de qualité, ces batteries comportent de nombreuses contrefaçons. Par conséquent, afin de prolonger la durée de vie de l'appareil, vous devez acheter uniquement des batteries de marques connues.

Batteries lithium-ion protégées et non protégées

Il est également important pour les batteries au lithium qu'elles soient protégées ou non. La plage de fonctionnement du premier est de 4,2 à 2,5 V (utilisée dans les appareils conçus pour fonctionner avec des sources lithium-ion) : lampes de poche LED, appareils électroménagers de faible consommation, etc.

Les outils électriques, les vélos équipés de moteurs électriques, les ordinateurs portables, les équipements vidéo et photographiques utilisent des batteries non protégées contrôlées par un contrôleur.

Que faut-il savoir sur les batteries lithium-ion ?

Tout d'abord, les restrictions à respecter pendant le fonctionnement :

la tension de recharge (maximale) ne peut pas être supérieure à 4,35 V ;
sa valeur minimale ne peut pas descendre en dessous de 2,3 V ;
Le courant de décharge ne doit pas dépasser plus de deux fois la valeur de la capacité. Si la valeur de cette dernière est de 2200mAh, la valeur maximale du courant est de 4400 mA.

Fonctions exécutées par le contrôleur

Pourquoi avez-vous besoin d'un contrôleur de charge de batterie Li-ion ? Il remplit plusieurs fonctions :

fournit un courant qui compense l’autodécharge. Sa valeur est inférieure au courant de charge maximum, mais supérieure au courant d'autodécharge ;
implémente un algorithme de cycle de charge/décharge efficace pour une batterie spécifique ;
compense la différence de flux d'énergie tout en chargeant et en fournissant de l'énergie au consommateur. Par exemple, lors du chargement et de l’alimentation d’un ordinateur portable ;
Mesure la température en cas de surchauffe ou d'hypothermie, évitant ainsi d'endommager la batterie.

Un contrôleur de charge de batterie Li-ion est fabriqué soit sous la forme d'un microcircuit intégré à la batterie, soit en tant que dispositif séparé.

Pour charger les accus, il est préférable d'utiliser le chargeur standard pour accus li-ion 18650, fourni dans le kit. Un chargeur pour batteries au lithium 18650 possède généralement un indicateur de niveau de charge. Le plus souvent, c'est une LED qui indique quand la charge est en cours et quand elle est terminée.

Sur les appareils plus avancés, vous pouvez suivre sur l'écran le temps restant jusqu'à la fin de la charge et la tension actuelle. Pour un accu 18650 d’une capacité de 2200mA, le temps de charge est de 2 heures.

Mais il est important de savoir quel courant faut-il pour charger une batterie Li-ion 18650. Il doit être égal à la moitié de la capacité nominale, c'est-à-dire que s'il est de 2 000 mAh, le courant optimal est de 1 A. En chargeant la batterie avec un courant élevé, sa dégradation se produit rapidement. Si vous utilisez un courant faible, cela prendra plus de temps.

Vidéo : Comment charger un chargeur de batterie Li-ion de vos propres mains

Schéma d'un dispositif de chargement de batteries

Cela ressemble à ceci :

Le circuit se distingue par sa fiabilité et sa répétabilité, et les pièces incluses sont peu coûteuses et facilement accessibles. Pour augmenter la durée de vie de la batterie, une charge correcte des batteries Li-ion est nécessaire : vers la fin de la charge, la tension doit diminuer.

Après son achèvement, c'est-à-dire Lorsque le courant atteint zéro, la charge de la batterie Li-ion doit s'arrêter. Le circuit présenté ci-dessus répond à ces exigences : une batterie déchargée connectée au chargeur (VD3 allumé) consomme un courant de 300 mA.

Le processus en cours est indiqué par la LED VD1 allumée. Le courant diminuant progressivement jusqu'à 30 mA indique que la batterie est en charge. La fin du processus est signalée par la LED VD2 allumée.

Le circuit utilise un amplificateur opérationnel LM358N (vous pouvez le remplacer par un analogique KR1040UD1 ou KR574UD2, qui diffère par l'emplacement des broches), ainsi qu'un transistor VT1 S8550 9 LED de couleurs jaune, rouge et verte (1,5V).

Est-il possible de relancer une batterie ?

Après quelques années d'utilisation active, les batteries perdent de manière catastrophique leur capacité, créant des problèmes lors de l'utilisation de votre appareil préféré. Est-il possible et comment restaurer une batterie Li-ion pendant que l'utilisateur cherche une remplaçante ?

La restauration d'une batterie Li-ion est possible temporairement de plusieurs manières.

Si la batterie est gonflée, c'est-à-dire ne tient plus la charge, ce qui signifie que des gaz se sont accumulés à l'intérieur.

Procédez ensuite comme suit :

le boîtier de la batterie est soigneusement déconnecté du capteur ;
séparer le capteur électronique ;
ils trouvent un capuchon avec une électronique de commande en dessous et le percent soigneusement avec une aiguille ;
puis, trouvez un objet plat et lourd, d'une superficie supérieure à celle de la batterie, qui servira de presse (n'utilisez pas d'étau ou d'appareils similaires) ;
Placez la batterie sur un plan horizontal et appuyez avec une presse, en gardant à l'esprit que la batterie peut être endommagée en appliquant une force excessive. Si cela ne suffit pas, le résultat risque de ne pas être atteint. C'est le moment le plus crucial ;
Il ne reste plus qu'à déposer de la résine époxy sur le trou et à souder le capteur.

Il existe d'autres moyens, que vous pouvez consulter sur Internet.

Vous pouvez sélectionner un chargeur sur le site http://18650.in.ua/chargers/.

Vidéo : Batteries Li-ion, conseils d'utilisation des batteries Li-ion

Vous pouvez charger des batteries lithium-ion (li-ion) à l’aide de chargeurs ou vous-même. Nous n'examinerons pas la conception des batteries li-ion et polymère (li-pol), mais passerons immédiatement à la pratique. Les deux types de batteries se chargent de la même manière, nous parlerons donc plus loin du Li-ion.

Règles de chargement d'une batterie Li-Ion :

La batterie ne peut être chargée qu'à des températures de 0 à +45 degrés. Jusqu'à ce que la batterie se réchauffe, elle ne se chargera pas normalement ;
La tension minimale d'une batterie Li-Ion est de 2,5 ou 3 volts, selon la composition chimique. Il vaut mieux se concentrer sur 3B ;
Tension nominale 3,7 V ;
La tension de charge maximale est de 4,2 V ou 4,3 V, selon la composition chimique. Il vaut mieux se concentrer sur le 4,2V ;
La capacité est indiquée sur la batterie ou l'appareil, appelons-la C. Ensuite, vous comprendrez pourquoi vous devez la connaître pour le charger ;
Mode de charge normal : le courant est limité à 0,5*C (c'est-à-dire une valeur égale à la moitié de la capacité de la batterie), la tension est limitée à 4,2 V ;
Si la batterie est déchargée à 3 V et moins : le courant doit être limité à 0,1*C jusqu'à ce que la tension dépasse 3 V ;
La batterie est chargée jusqu'à ce que le courant cesse de diminuer ou qu'il n'y ait plus de courant du tout, si vous avez limité la tension à 4,2 V. Si vous ne limitez pas la tension, jusqu'à ce que la tension atteigne 4,2 V ;
N'augmentez jamais la tension au-dessus de 4,2 ou 4,3 volts. Lorsque la tension est constamment dépassée, des dépôts se forment sur les électrodes. Dans le meilleur des cas, la batterie perdra définitivement sa capacité. Si le processus dure longtemps, le dépôt provoque un court-circuit. Il pourrait chauffer, détruire les électrodes et prendre feu.

En plus

Pour vous recharger, vous devez limiter la tension et le courant. Idéal pour cette alimentation de laboratoire.

Dans les batteries lithium-ion avec des tensions supérieures à 3,7 V, les batteries sont connectées en parallèle. En divisant la tension de la batterie par 3,7, on obtient le nombre de batteries connectées en série. En multipliant le nombre de batteries par 3 vous obtiendrez la tension minimale de votre batterie. En multipliant par 4,2, nous obtenons la tension maximale.

Les batteries Li-Ion sont pratiquement dépourvues d'« effet mémoire » et ne nécessitent donc pas de formation. Essayez de ne pas décharger complètement la batterie et de ne pas la maintenir constamment chargée.

La charge optimale de la batterie est de 50 à 80 %. Cependant, il est inutile de souffrir et de maintenir de telles valeurs lorsqu'on utilise un ordinateur portable, un smartphone ou même une lampe de poche. Habituellement, ils se chargent lorsque cela est pratique et lorsque cela est nécessaire, et se déchargent jusqu'à ce que cela soit nécessaire. C'est pour cela que Li-Ion a été créé, cela ne sert à rien de se limiter.

Suivre les méthodes ci-dessus pour charger les batteries avec des tensions élevées ou des courants de « saut » est nocif pour la batterie. Il est préférable de laisser la batterie à faible courant pendant plusieurs heures ou quelques jours. C'est un moyen plus économique de raviver la batterie. Cela permettra au contrôleur de fonctionner comme prévu et de charger à des courants normaux.

Je suppose que c'est tout, bons exercices.