В этой статье обсуждаются литий-ионные аккумуляторы и описывается универсальное зарядное устройство для них с поддержкой интерфейса Smart Battery («Умная Батарея»). Зарядное устройство основано на микроконтроллере Atmel ATmega8, программа создана в среде разработки GCC ver. 3.2.
Введение
Литий ионные батареи становятся практической альтернативой для питания роботов. После того, как я недавно выкинул герметичную свинцовую батарею от своего робота, я стал искать замену. Бегло проглядев EBay я нашел литий-ионную батарею 10.8 В 4500 мАч за 20$, и не устоял. Эта батарея имела в два раза большую емкость, чем моя свинцовая, и 2/3 цены. Позже я купил батарею Gateway 11.1 В 6400 мАч за 25$. Следствием использования батарей в работе стало универсальное зарядное устройство литий ионных аккумуляторов, описанное в этой статье.
Аккумуляторы действительно работают очень хорошо. Кажется. что мой робот способен работать без подзарядки вечно. Увы, однако, не все так безупречно.
Ниже представлено то, что мне сейчас известно о литий ионных аккумуляторах:
Плюсы
- Высокая емкость относительно веса и объема – почти в 2 раза выше чем у NiCd.
- Высокая емкость относительно цены, если вы найдете ненужный аккумулятор от ноутбука, новые аккумуляторы для ноутбука лишены этого преимущества. Аккумуляторы для ноутбуков имеют подходящий размер для небольших роботов и они становятся легко доступными.
- Часто аккумуляторы оснащены интерфейсом Smart: вы можете запросить их емкость, а они могут контролировать настройки зарядного устройства.
- Отсутствует эффект памяти.
- Низкий саморазряд: менее половины по сравнению с NiCd.
- Быстрая зарядка: 2 часа из мертвого состояния до полной зарядки – вполне реально.
Минусы
- Необходим контроллер заряда – последовательный резистор с этой задачей не справится.
- Недорогих универсальных контроллеров зарядки для литий ионных батарей пока нет.
- Трудно найти комбинацию батареи и зарядного устройства по разумной цене.
- Напряжение не постоянно. В моей батарее оно в процессе использования падает с 12.6 В до 10.8 В. Это не проблема для моего робота, но возможно, будет проблемой для вашего.
- Большее внутренне сопротивление чем у NiCd, но меньшее чем у NiMH. Литий-ионные аккумуляторы не рекомендуют применять там, где продолжительно требуется большой постоянный ток, например в силовых устройствах.
- Аккумуляторы постепенно изнашиваются, теряя до 20% емкости после 500 циклов заряда. Иногда они также теряют свои параметры через 2 года, независимо от того, используются или нет. Эта проблема еще не решена.
- Не все аккумуляторы с интерфейсом Smart используют один и тот же язык.
- Аккумуляторы могут выйти из строя, или даже взорваться (есть множество разных историй об этом), если их неправильно заряжать.
- Не рекомендуется полностью разряжать литий-ионные аккумуляторы – большинство аккумуляторов имеет защиту от этого, но я не нашел какой либо информации о последствиях полного разряда.
Зарядное устройство – большая проблема. Существует несколько зарядных устройств, но к ним подходят только определенные аккумуляторы, которые имеют тенденцию быть очень дорогими. Многие ноутбуки имеют внутреннее зарядное устройство, при этом внешнего не существует. Некоторые батареи невозможно зарядить до тех пор, пока зарядное устройство не обратится к ним на правильном диалекте. Если вам не посчастливилось найти батарею с соответствующим зарядным устройством, вам нужно собрать свое собственное, или купить очень дорогое универсальное зарядное устройство.
В этой статье описываются две отдельных, но связанных технологии: зарядка литий ионных батарей и связь с батареей, имеющей интерфейс Smart. Эти две технологии могут существовать отдельно, но часто применяются вместе.
Параметры зарядки устанавливаются одним из трех способов:
- если будет обнаружена батарея с интерфейсом Smart, будут использованы установки из батареи;
- если переключатель «Вручную» будет включен, параметры будут взяты с переключателей на плате и переменного резистора;
- в других случаях предопределенный набор параметров выбирается на основе позиций других переключателей на плате.
Ниже показана готовая зарядная система. В литий-ионную батарею вмонтирована моя плата измерения температуры.
Продолжение читайте здесь
