Batterie LiPo

Apro questo Topic a motivo della mia ignoranza sull'argomento che, credo, possa però suscitare l'interesse di molti, soprattutto di coloro che hanno in mente di realizzare qualcosa alimentabile a batterie, garantendosi una buona autonomia.
Le LiPo (ma anche le LIon) hanno grandi vantaggi rispetto alle NiMh come grandi capacità in poco spazio, notevole tendenza a mantenere la carica nel tempo, ma hanno lo svantaggio di dover essere ricaricate da circuiti specifici, altrimenti possono tranquillamente scoppiare!
Iniziando ad approfondire l'argomento sono usciti alcuni dubbi, sia sulle batterie che sui sistemi di carica delle stesse, ecco perché spero che chiunque di voi abbia esperienza possa aiutarmi a colmare queste carenze.
Intanto ho visto che le "celle" (rigorosamente uguali) possono essere impacchettate in serie o in parallelo, come sempre nel primo caso raddoppia (o triplica, se le celle sono tre) la tensione, nel secondo la capacità in corrente.
E fin qui tutto ok, i problemi iniziano appena bisogna ricaricarle, perché i chip con questa funzione sono dichiarati "single cell" e fin qui c'è poco da capire: caricano solo un elemento. Ma che bisogna fare quando le celle sono due o tre, e se sono in serie o in parallelo. Ecco cosa leggo sul data-sheet della serie MCP73841/2/3/4:

Advanced Single or Dual Cell Lithium-Ion/Lithium-Polymer Charge Management Controllers

poi chiarisce:

The MCP73843 and MCP73844 employ all the features of the MCP73841 and MCP73842, with the exception of the cell temperature monitor

quindi escludiamo 841 e 842 perché non mi interessa la temperatura. Poi leggo:

The MCP73841 and MCP73843 are designed for applications utilizing single-cell Lithium-Ion or Lithium-Polymer battery packs.

e ancora

The MCP73842 and MCP73844 are designed for applications utilizing dual series cell Lithium-Ion or
Lithium-Polymer battery packs.

Cioè io capisco che se si tratta di LIon l'843 carica una singola cella e l'844 ne carica due in serie; se invece si tratta di LiPo dice che in entrambi i casi posso caricare pacchi di batterie.
Bene, mettiamo che io abbia un battery pack LiPo da due celle in serie ed uno con tre celle in parallelo (quest'ultima è la mia condizione reale), come mi dovrei regolare, posto che non sono interessato alle LIon.
Naturalmente oltre al consiglio chiesto ognuno dica ciò che vuole e sa, per il bene del Forum. Grazie

Aggiungo che non riesco a capire se quando parla di pack (parallelo) intende genericamente 2 o più celle, anche perché, essendo collegate in parallelo, e portando solo due fili, come farebbe l'integrato a "capire" se le celle sono due, tre o quattro.

Ciao Michele, la mia esperienza a riguardo è abbastanza limitata ma mi son trovato un paio di volte a far circuiti per la ricarica di queste batterie e per le monocella ho usato un MAX1551/1555
datasheet:
http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX1551-MAX1555.pdf

Per caricare lipo 2-3S invece mi son orientato sui prodotti di linear in particolare LT1510

Lui ti carica la batteria però poi sta a te mettere su un sistema che ne bilanci la carica nelle varie celle, un semplice sistema è il seguente :

(tenendo in considerazione solo la parte sulla destra) oppure poi usarlo tutto ed hai un carica lipo a basso rendimento in quanto usa il 317 che andresti poi a sostituire con l'LT1510.

my 2 cents :wink:

in effetti questa cosa è un poco strana ma secondo me per pack intende serie, voglio dire anche se sente che cè un cambiamento di corrente assorbita non capisco come potrebbe capire appunto quante sono le celle...

ratto93:

[quote author=Michele Menniti link=topic=162202.msg1212239#msg1212239 date=1366660477]
Aggiungo che non riesco a capire se quando parla di pack (parallelo) intende genericamente 2 o più celle, anche perché, essendo collegate in parallelo, e portando solo due fili, come farebbe l'integrato a "capire" se le celle sono due, tre o quattro.

in effetti questa cosa è un poco strana ma secondo me per pack intende serie, voglio dire anche se sente che cè un cambiamento di corrente assorbita non capisco come potrebbe capire appunto quante sono le celle...
[/quote]
grazie per il post precedente, me lo studio con calma dopo; intanto sul sito di Futura trovo una caricabatterie e leggo che ha

un connettore a 3 pin per le batterie a 2 celle e uno a 4 pin per le batterie a 3 celle

allora qui già la cosa è diversa, se a prescindere che le batterie siano in serie o in parallelo, devono portare fuori almeno un filo a testa, altrimenti non c'è modo di capire di quante celle è costituito il pack.

Inoltre leggo, sull'altro modello

Basato sul chip MCP73843-410 della Microchip, permette di caricare una batteria ai polimeri di litio (Li-Poly o LiPo) a singola cella o una batteria agli ioni di litio

In definitiva mi pare di capire che il pack sia in generale costituito da 2 o più batterie in serie o in parallelo: nel primo caso ogni batteria porta fuori il proprio positivo e negativo, p.es. due batterie portano fuori un primo filo (+ della prima cella), un secondo filo (- della prima cella e + della seconda) ed un terzo filo (- della seconda cella); le batterie vengono quindi caricate separatamente, forse qui interviene il discorso del bilanciamento. Mentre se sono in parallelo il problema non si dovrebbe porre, avendo a disposizione solo un filo + e uno - il caricabatterie carica e basta; forse a quel punto il "singola cella" o "pacco batterie" riguarda la potenza di erogazione della carica, un singola cella non è in grado di caricare, per qualche ragione, un pacco costituito da due o più batterie.

I carica batterie commerciali che ho io hanno una coppia di connettori per le 1S, 3 per le 2S, 4 per le 3S e avanti così....
Questi cavi più che per caricarle servono per bilanciare la singola cella ad una tensione identica alle gemelle che si trovano in serie con essa...

ratto93:
I carica batterie commerciali che ho io hanno una coppia di connettori per le 1S, 3 per le 2S, 4 per le 3S e avanti così....
Questi cavi più che per caricarle servono per bilanziare la singola cella ad una tensione identica alle gemelle che si trovano in serie con essa...

S sta per cella?

Si, non so perchè mettano la esse ma presumo sti per stage.
tipo: 1 stadio, 2 stadi etc...
:wink:

Grazie ratto, prezioso come sempre :slight_smile: a questo punto mi resta solo un dubbio: posso caricare un bacco di tre batterie in parallelo (uscita con due soli fili) con un integrato tipo MCP73831 (Miniature Single-Cell, Fully Integrated Li-Ion, Li-Polymer Charge Management Controller), che prevede una singola uscita, oppure devo ricorrere all'MCP73843 (Advanced Single or Dual Cell Lithium-Ion/Lithium-Polymer Charge Management Controller), che comunque ha sempre e solo una singola uscita?

ratto93:
Si, non so perchè mettano la esse ma presumo sti per stage.

S sta per serie (Series) , P per parallelo (Parallel), p.e. un pacco marcato 2S2P vuol dire che è composto da quattro celle messe due a due in parallelo e a loro volta in serie, un pacco 3S è composto da tre celle in serie, un pacco 3P è composto da tre celle in parallelo.
L'equalizzazione va fatta prima di mettere le celle in parallelo, poi non serve più, mentre per le celle in serie è obbligatorio farla sempre durante la ricarica, il caricatore non ha bisogno di sapere ne di quante celle in parallelo è composto il pacco e nemmeno la capacità massima, gli serve solo sapere il tipo di cella (LiPo, LiIon, LiFe) perchè determina la tensione nominale e quella di fine carica e la massima corrente di carica ammessa.
Con le celle Lixx la fine carica viene determinata in base alla tensione delle celle, eventualmente si imposta un parametro di sicurezza per il tempo massimo di ricarica e la massima corrente assorbita in funzione della massima corrente di ricarica imposta.
Rammento che le LiPo si caricano in tensione con limitazione della corrente, ovvero durante la prima fase della ricarica, quando la tensione ai capi della cella è minore di quella di fine carica (4.2V per le LiPo) viene limitata la corrente ad un certo valore, p.e. 1A, quando viene raggiunta la tensione di fine carica si passa al modo tensione costante e si attende che la corrente cala a 1/20C, a questo punto viene interrotto il processo di carica.

Grazie :wink:
A mio avvisso essendo in parallelo è indifferente se usi uno o l'altro, come ha detto Astro una volta equalizzate-bilanciate e messe in parallelo puoi andare tranquillo.

Se non avete particolare esperienza con le litio (hanno la brutta abitudine di offendersi facilmente ed esplodere per ripicca :stuck_out_tongue: :D), e se non vi servono specifiche applicazioni "strane", in commercio ci sono gia schedine che integrano tutti i componenti per fare carica, scarica, bilanciamento e protezioni varie, anche sagomati per essere montati insieme al pacco di celle ... ad esempio, questo venditore ne ha una discreta serie a listino di parecchi tipi, anche per 2, 3 e 4 celle ... | eBay ... poi su ebay ce n'e' una marea, per singola cella :wink:

A proposito, le batterie al litio possono essere tranquillamente parallelate ad esempio, 3 celle da 1500mAh in parallelo diretto danno una cella da 4500mAh ;), ma SOLO A CONDIZIONE CHE SIANO DELLO STESSO LOTTO DI PRODUZIONE !!! ... questo e' importante, perche' e' il solo modo per ridurre i rischi di esplosione e danneggiamenti vari ! ... quando costruite un pacco batterie, controllare SEMPRE che tutte le celle riportino lo stesso numero di lotto di produzione (si, lo so che chi le usa gia lo sa, ma non e' una cosa che sanno tutti)

Ho comprato un paio di schedine, ma purtroppo non c'era indicazione, ed al momento non avevo ancora la più pallida idea. Nel mio caso NON costruisco niente, sarei un pazzo, dispongo di un pacco batterie uscito dalla fabbrica così com'è: tre elementi in parallelo tra loro che escono con due soli fili, quindi immagino, e non vedrei altrimenti come possa essere, che siano già bilanciate e che si possano caricare con un caricatore specifico. Continuo ad avere il dubbio se posso usare l'integrato MCP73831 (circuito molto semplice fino a 500mA) o se mi serve per forza MCP73843 (circuito che prevede un mosfet esterno). I datasheet portano sempre l'esempio di un circuito a singola cella e d'altra parte non vedo come possano essere collegate 2 celle, anche dispondendo dei tre fili :disappointed_relieved:. Invece MCP73861/2/3/4 hanno chiaramente visibili le tre uscite Bat1/2/3 e l' non si può sbagliare. Più di così non riesco a capire, servirebbe l'esperienza diretta di qualcuno che abbia usato e caricato questi pack in parallelo.

Ripeto quanto ho già scritto qualche post dietro:

il caricatore non ha bisogno di sapere ne di quante celle in parallelo è composto il pacco e nemmeno la capacità massima, gli serve solo sapere il tipo di cella (LiPo, LiIon, LiFe) perchè determina la tensione nominale e quella di fine carica e la massima corrente di carica ammessa.

Allora, prima di tutto mi scuso con Astro e ratto per non aver visto stamattina il loro ultimi post, quando ho cliccato sull'ultimo intervento c'era quello di Etemenanki e non mi sono accorto dei due precedenti.
Perfettamente chiarita la questione S-P-bilanciamento. Ora devo comprendere un solo passaggio

gli serve solo sapere il tipo di cella (LiPo, LiIon, LiFe) perchè determina la tensione nominale e quella di fine carica e la massima corrente di carica ammessa

, sul datasheet non mi è parso di vedere finora un pin o un sistema di "indicazione" del tipo di cella. Il 73831 ha una Rprog il cui valore si imposta da 2k (500mA) a 10k (100mA) e fino a 67k (15mA), quindi qui posso limitare la corrente massima; poi nelle caratteristiche leggo:
?Regulated Output Voltage VREG
min typ max
4.168 4.20 4.232 V MCP7383X-2
4.317 4.35 4.383 V MCP7383X-3
4.367 4.40 4.433 V MCP7383X-4
4.466 4.50 4.534 V MCP7383X-5
per cui è il modello di integrato(la cifra dopo il -) che mi dice qual è la tensione di lavoro.
Da ciò deduco che per caricare la mia LiPo 3,7V 6A, avrei bisogno del -4 (se mi confermate che la LiPo vuole 4,4V e di impostarlo per la massima corrente (500mA), anche se ciò significa circa 12 ore per la ricarica completa :sweat_smile:
Due domande:
1 - la differenza tra Tri-State Output - MCP73831 e Open-Drain Output - MCP73832??
2 - un link/tabella con i vari riferimenti di tensione/corrente delle varie tipologie di batterie??
Grazie!

Le LiPo 4.2V

Mentre per la corrente esiste un metodo di calcolo, p.es. una percentuale rispetto alla capacità della batteria?

Dipende solo dalle specifiche della cella che vengono fornite dal produttore, a seconda dei modelli la corrente massima di ricarica varia tra 0.5C e 5C ove con C si intende il valore in mA della capacità nominale, p.e. una cella da 1000 mAh che si può caricare a 1C vuol dire che la corrente massima non deve superare 1A.
Un buon valore di corrente per la ricarica, che garantisce di non stressare mai le celle LiPo, è 0.25C indipendentemente dalla corrente massima ammessa.

Non capisco bene questo calcolo:
C= capacità nominale, se è 2000mAh perché 1C è 1A? ed allora 0,5C e 5C a quanto corrispondono?

Sicuramente errore di battitura di Astro :slight_smile: la carica a 1C è la carica alla corrente nominale della batteria...ovvero se la LiPo è da 2000mAh carica a 2Ampere a 1C, comunque è sempre bene verificare che la cella supporti quella corrente di carica, altrimenti si fa il botto...
considerando la corrente nominale 2000mAh
carica a 1C = 2,00A
carica a 2C = 4,00A
carica a 05C = 1,00A
carica a 5C = 10,00A

il primo numero è un fattore di moltiplicazione, la C sta per la corrente nominale.