Carregar baterias de celular ligadas em serie.

Lokinhu · 29 de janeiro de 2015

Boa noite!

Pessoal

Liguei quatro baterias de celular em série, fornecendo um total de 14,8v (4 x 3,7v). São baterias de diferentes marcas e modelos.

No brinquedo que estou montando, elas alimentam uma sirene de alarme de carro 12v. Utilizei elas devido ao tamanho e peso reduzido, isso é um fator determinante no projeto.

Gostatia de montar um carregador para este conjunto de baterias que me indicasse a condição das cargas, se está em 30%, 50% ou 80% da carga...

Isso é possivel?

Aguardo sujestões.

Abraço!

victhor393 · 29 de janeiro de 2015

Se não se importar em usar algo externo ao equipamento, compre um daqueles carregadores de "hobby", "RC", etc. Esses carregadores são capazes de efetuar balanceamento das células, basicamente ele carrega a bateria de forma a manter a carga em todas as células ligadas em série igual. Eles são muito bons, carregam quase todo tipo de bateria que você imaginar, são totalmente ajustáveis, e nem são tão caros assim. Comprei o meu por $60, existem outros mais baratos também.

Isso é uma coisa importante. As células não possuem todas a mesma capacidade, são um pouco diferentes uma das outras. Sem o balanceamento, as células com capacidade maior podem "forçar" as células com capacidade menor a receberem mais carga do que deveriam ou descarregar abaixo do limite recomendado, o que encurtaria a vida útil das células.

Se você precisa usar algo dentro do equipamento ou algo personalizado, use um CI para balanceamento de células ou uma placa chamada como "PCM" que suporte a função de balanceamento de células (normalmente elas possuem outras funções também, como proteção contra sobredescarga e sobrecarga) instalado na bateria, e um CI para carregar baterias de Li-ion.

O bom desses CIs é que eles controlam a carga bem direitinho; cortam na hora certa, normalmente possuem entrada de termistor para medir a temperatura da célula e interromper a carga em caso de superaquecimento, e muitos possuem até um conversor chaveado integrado para carregar a bateria, contando assim com eficiência elevada.

Note que nenhum deles suporta balanceamento, pois eles são desenvolvidos com a premissa que a bateria é quem controla o balanceamento. Os carregadores para hobby são a exceção, pois normalmente eles são usados com baterias sem proteção.

Existem vários fabricantes de CIs carregadores: Texas Instruments, Linear, Maxim, ST, ON Semi, Fairchild, Intersil... entre outros. Esses devem ser fáceis de encontrar em distribuidores como a Farnell, Mouser, Digi-key, mas acho que vai difícil de encontrar em outras lojas por aqui.

Não vou recomendar nenhum CI em específico, pois o catálogo desses fabricantes é tão extenso que sem saber exatamente a situação em mãos fica difícil recomendar alguma coisa realmente apropriada, mas os sites deles possuem ferramentas de busca paramétrica que funcionam muito bem (exceto o da Intersil, o site deles é... não muito bom).

Dá para medir o estado de carga só medindo a tensão mesmo (normalmente uma célula carregada tem 4,2V e uma descarregada 3V-3,3V), mas algumas dessas baterias mantém a tensão quase que constante em 3,7V na maior parte da descarga, então a medição acaba ficando meio imprecisa.

O que pode ser feito para resolver isso é usar um "coulomb counter", que é um circuito que consiste de um meio para medir corrente (um resistor, por exemplo) e um integrador. O que ele faz é integrar (somar) a corrente em relação ao tempo, o que te dá a quantidade de energia (famoso Ah) consumida pelo circuito. Com a capacidade da bateria em mãos, basta subtrair a energia consumida pela capacidade da bateria e terás, aproximadamente, a capacidade restante da bateria.

Outra opção é usar um CI dedicado, normalmente chamam de "gas gauge", que fazem a medição de vários parâmetros da bateria, como tensão (em cada célula até), corrente, temperatura e disponibilizam esses dados em uma interface digital (alguns até permitem a conexão de LEDs para indicar a capacidade da bateria) que pode ser acessada por um microcontrolador. A vantagem sobre um "coulomb counter" como o proposto acima é que, apesar deles normalmente usarem o mesmo algoritmo, eles são dedicados a isso, logo o erro introduzido pela integração pode ser menor, caso o microcontrolador esteja sendo usado para outras tarefas além de medir a capacidade da bateria. Alguns também podem estimar perda de capacidade da bateria com o tempo, logar parâmetros da bateria, etc.

aphawk · 30 de janeiro de 2015

@Lokinhu,

O mais importante no momento é saber se as suas baterias são de mesma tecnologia, isto é, são todas NI-Mh, ou são todas de Li-Ion, ou são todas tipo LiPoli , ou o pior de tudo, se existem tipos misturados....

Mas já adianto que carregar todas em série como se fossem uma só não vai dar certo, devido à diferente capacidade de corrente entre elas.

voce informou que são todas de 3,7 volts, então acredito que sejam Li-Ion ou LiPoli. Precisa saber se elas já tem o circuito limitador de carga para serem ligadas a uma fonte de tensão externa, ou se são apenas baterias sem nenhum tipo de circuito de proteção interno.

Eu sugiro que voce compre no mercado uma dessas baterias LiPoli modelo 4S de 850mAh, que é bem pequena e tem uma excelente capacidade de corrente. Existem carregadores para esse tipo de bateria com preço acessível. Pesquise no Mercado Livre, na faixa entre R$ 50 a R$ 60 .

Quanto a saber qual o percentual de carga ainda disponível, é quase impossível nesse tipo de bateria, pois a tensão cai abruptamente no final da carga. Existem pequenos módulos que são feitos para ficarem acoplados aos terminais de balanceamento das pilhas e que emitem um alerta quando falta muito pouco para a bateria simplesmente acabar de vez.

Paulo

mroberto98 · 30 de janeiro de 2015

Engraçado, é que nos celulares, por e emplo no iPhone, ele indica a carga da bateria de 1 em 1%!

E realmente bem preciso a mediçao!

Nao da pra carregar todas em seria, você mesmo disse que sao de modelos diferentes, então esquece!

Balanceamento de celulas só serve quando sao todas iguais, quando a diferenca entre elas sao minimas!

victhor393 · 30 de janeiro de 2015

Nossa, passou batido esse detalhe das baterias serem diferentes. Ligar baterias diferentes em série é uma péssima ideia!

É porque ele usa um "gas gauge" pra medir a capacidade da bateria. Ele mede a corrente e tensão da bateria e assim determina a capacidade restante. Meu celular usa um "gas gauge" baseado no algoritmo CEDV, que é interessante porque ele não mede a corrente da bateria, só a tensão, e consegue determinar a capacidade restante usando uma curva característica da bateria usada. O problema é que ele costuma ser um pouco impreciso no final da descarga. Os que medem corrente podem integrá-la para obter a energia consumida da bateria, então eles não possuem esse problema.

aphawk · 30 de janeiro de 2015

@mroberto98,

É exatamente o que o @victhor393 mencionou, o Iphone computa a carga e a descarga integrando corrente e tensão ao longo do tempo. Tenho um carregador inteligente que carrega qqr tipo de bateria, e ele também vai mostrando qual a carga que tá acumulando na bateria. O interessante é que em uma bateria Lipo mais "cansada" ele mostra que a carga acumulada vai diminuindo um pouco a cada recarga feita. Creio que o Iphone funciona exatamente da mesma maneira, assim sempre sabe qual o percentual usado. Aliás, Apple sempre é um show de tecnologias !

Esse algoritmo CEDV eu não conhecia, interessante....

Paulo

.if · 30 de janeiro de 2015

bom não vou te ajudar diretamente com a carga das baterias, mas posso dar um ideia no projeto? Como é alarme e você mencionou brinquedo, creio não ser algo tão crítico assim. você pode usar um sonalarme piezoelétrico que possui baxíssimos peso, consumo, custo e um som até que alto (pra um brinquedo ou algo mais). Neste caso pode até mesmo ser alimentado com uma bateria só ou mais de uma em paralelo. Pode até ser mesmo um buzzer piezoelétrico em um 555 p.ex. Também há a possibiliade de dar bips intercalados para reduzir o consumo...

Enfim... é isso. Nossa vida é tão atribulada. Porque não simplificá-la? Se não ajudei, espero não ter atrapalhado kk

Lokinhu · 30 de janeiro de 2015

Boa noite pessoal!

Primeiramente obrigado pelas dicas!

Explicando melhor, eu uso uma sirene de alarmes de carro/moto, daquela bem pequenas. Acredito que o consumo seja muito pequeno. A parte do projeto em questão é composto apenas da sirene, a bateria e um rele para chavear, mais nada... O restante eu já resvolvi.

Eu optei pelo uso das baterias de celular porque eu já as tinha em casa paradas, de celulares antigos, velhos. E também pelo tamanho e peso reduzido delas.

A minha preocupação é quanto a segurança, pois se eu ligar ela em uma fonte de 16v ( a bateria soma 14,8v) para carregar, corro o risco de sobrecarga e uma eventual explosão, correto?

Porém alguns amigos comentaram acima sobre o uso de bateria de LiPo. Gostei da ideia pois estas baterias fornecem 11,1v e são muitos usadas em modelismo e em "armas" Airsoft, e existem carregadores faceis de encontrar... Acredito que 11,1v toque tranquilo a sirene de 12v...

O que vocês acham??

Abraço!

xyko-2020 · 30 de janeiro de 2015

bom não vou te ajudar diretamente com a carga das baterias, mas posso dar um ideia no projeto? Como é alarme e você mencionou brinquedo, creio não ser algo tão crítico assim. você pode usar um sonalarme piezoelétrico que possui baxíssimos peso, consumo, custo e um som até que alto (pra um brinquedo ou algo mais). Neste caso pode até mesmo ser alimentado com uma bateria só ou mais de uma em paralelo. Pode até ser mesmo um buzzer piezoelétrico em um 555 p.ex. Também há a possibiliade de dar bips intercalados para reduzir o consumo...

Enfim... é isso. Nossa vida é tão atribulada. Porque não simplificá-la? Se não ajudei, espero não ter atrapalhado kk

Como sou viciado em lingua portuguesa, não poderia de deixar um comentário "maldoso" sobre a falta de uma vírgula. kkk (entendeu... né)

On tópic:

Uma corrente de manutenção nas baterias, mesmo que de marca diferentes, não faria mal algum.