Acumulatori LiPo

Generalitati
Celulele LiPo sunt constructiv diferite de celulele Li-Ion, cu care nu trebuie confundate. Avantajele esentiale sunt: un raport greutate/capacitate exceptional, un curent de descarcare neagresiv de pana la de 10 ori capacitatea nominala (un LIPO de 1Ah poate furniza pentru cateva minute maxim 10A), incarcare rapida si lipsa efectului de memorie. Dezavantajele sunt: pretul foarte piperat, riscul de explozie, sensibilitate la ciclul de incarcare, scaderea iremediabila si semnificativa a performantelor dupa o descarcare excesiva si numarul relativ mic de cicluri incarcare-descarcare.
Se folosesc de regula in echipamente militare, aeromodelism, telefonie mobila de ultima generatie sau robotica de competitie. Pentru aplicatii obisnuite, este preferabila folosirea vechilor si bunelor baterii NiCd sau NiMH.

Tensiunea nominala a unei celule este de 3.7V, pragul de descarcare este considerat 3.0 ... 2.8V, capacitatea variaza intre 700 si 2500mAh, curentul de incarcare este intre 30% si 70% din capacitatea nominala, durata de incarcare minima de o ora. Se pot lega in serie pentru a obtine tensiunile dorite. Nu se leaga in paralel. Se incarca dupa un ciclu prescris, toata bateria o data. La fiecare 10-20 de cicluri de folosire, se recomanda o egalizare a celulelor, prin incarcarea separata pe celule. Se recomanda achizitia unei baterii gata facute, pentru ca terminalele celulelor sunt din aluminiu, deci lipirea lor este extrem de dificila, cu aliaje si aparate speciale. In plus, bateriile comerciale au protectii electronice interne si "terminale de egalizare" pentru incarcarea separata a celulelor.

Acesti acumulatori, tot mai raspanditi in ultima vreme datorita calitatilor imbunatatite, pot fi insa DEOSEBIT DE PERICULOSI daca nu se respecta conditiile de incarcare si utilizare.

Spre deosebire de bateriile cu plumb, FeNi, NiCd sau NiMH, care sunt destul de tolerante la regimuri relativ largi de incarcare-descarcare, bateriile LIPO se distrug sau explodeaza daca sunt incarcate incorect, scurt-circuitate sau descarcate sub tensiunea limita de 2.8V.
ATENTIE, datorita compozitiei chimice si structurii fizice a bateriilor LIPO, explozia acestora este deosebit de violenta si poate provoca raniri foarte grave!

Regimul de incarcare
Curentul de incarcare trebuie sa fie inferior curentului maxim de incarcare dat de specificatia tehnica a bateriei. Depasirea acestui curent, chiar cu valori mici si pentru timp relativ scurt, distruge iremediabil bateria.
Nici tensiunea de incarcare nu trebuie sa o depaseasca pe cea recomandata, deoarece duce la deteriorarea rapida a bateriei si de cele mai multe ori provoaca explozia acesteia.
Inversarea polaritatii la incarcare este strict interzisa, aceasta fiind cauza cea mai frecventa a exploziei acestui tip de baterii.

Explozia survine datorita faptului ca aceste baterii sunt recipiente inchise ermetic, aflate sub usoara presiune inca din fabricatie, orice incalzire excesiva putand provoca suprapresiuni periculoase.

Din cele de mai sus rezulta ca incarcatorul de baterie specific este unul din elementele esentiale pentru utilizarea acestor baterii. Bateriile LIPO nu pot fi incarcate cu alimentatoare sau incarcatoare obisnuite, de tensiune sau de curent constant.
Incarcatorul pentru LIPO trebuie sa fie in stare sa varieze tensiunea si curentul conform unui ciclu precis determinat.

Cat timp absorb constant curentul de incarcare (de regula 70% din capacitate), aceste baterii se tin sub tensiunea constanta maxima prescrisa de fabricant. Curentul ar putea fi mai mare, maximul admis in general fiind de 75%, cu conditia supravegerii incalzirii bateriei. Cand curentul incepe sa scada, tensiunea trebuie sa scada si ea progresiv pana la zero, pe masura ce incarcarea se completeaza. Incarcatorul de mai jos nu tine cont de temperatura, pentru ca s-ar complica mult, in schimb limiteaza curentul la 50...70% din capacitatea bateriei cu pretul lungirii duratei de incarcare. Incarcarea mai lenta (dar nu sub 30% din capacitatea nominala) lungeste viata bateriei.

Schema
Se gaseste pe acest link si este una dintre cele mai comune ce se gasesc pe Internet. Autorul declara ca montajul functioneaza perfect si incarca in cca. 2 ore bateriile LIPO din gama deservita de incarcator.

Incarcatorul se alimenteaza cu 13...16v. Regulatorul de tensiune LM317 regleaza tensiunea de iesire care, in functie de celulele puse la incarcat, va avea o valoare de prag (cut-off) de 4.20±0.05Volt pentru o celula de 3.7V, de 8.40±0.05Volt pentru o baterie de 7.4V cu 2 celule, respectiv de 12.60±0.05Volt pentru o baterie de 11.1V cu 3 celule.
Rezistorii R9 la R16 servesc reglarii curentului de iesire, care se regleaza in functie de numarul de celule prezente la incarcat, conform tabelelor de mai jos.

Tabelul 1. Numar de CeluleU incarcare S1 - S2
1 Celula = 4.2v OFF OFF
2 Celule = 8.4v ON OFF
3 Celule = 12.6v ON ON

Tabelul 2. Reglare Curent de iesire (alb=ON, negru = OFF

S3 - S4 - S5 - S6 - S7 - S8
10 mA OFF OFF OFF OFF OFF OFF
24 mA ON OFF OFF OFF OFF OFF
62 mA OFF ON OFF OFF OFF OFF
75 mA ON ON OFF OFF OFF OFF
127 mA OFF ON ON OFF OFF OFF
192 mA OFF ON ON ON OFF OFF
260 mA OFF OFF ON ON ON OFF
335 mA ON ON ON ON ON OFF
650 mA OFF OFF OFF OFF OFF ON
725 mA OFF ON OFF OFF OFF ON
790 mA OFF ON ON OFF OFF ON
907 mA OFF OFF ON ON ON ON
972 mA OFF ON ON ON ON ON
985 mA ON ON ON ON ON ON

De exemplu, pentru o baterie de 2 celule de cate 1100mAh, vor fi necesari 8.4v si 1100*60% = 650mA. Din tabele, configuratia este:

S1 ON
S2 OFF
S3 OFF
S4 OFF
S5 OFF
S6 OFF
S7 OFF
S8 ON

Realizarea
Circuitul ocupa 6,5 x 4,5 cm si utilizeaza componente usor de gasit la "demolari" sau la magazinele de electronice. Costul cu toate componentele noi nu depaseste 10€.

Tabelul de componente
Rezistori (respectarea tolerantei este necesara!)
R1-R4 470ohm 5% ¼Watt
R5 Trimmer Linear 470 sau 500 ohm, eventual multitura, pentru un reglaj mai precis
R6-R9 47ohm 5% ¼Watt
R10 1Ko 5% ¼Watt
R11 10ohm 5% ¼Watt
R16 47ohm 5% 1Watt

Condensatori
C1-C2 0,1µF Poliester

Componente active
U1 LM317T
D1 1N4001
DS1 LED Rosu
Q1-Q2 2N2222A

Diverse
Radiator pentru LM317T
DIPswitch DIL16, 8 switchuri
X1-X2 Connectori cu 2 ploturi
Cutie
Cablaj imprimat 6,5 x 4,5 cm sau placa pregaurita

Reglaje
Pentru a evita incidentele la punerea in functiune, atrag atentia ca montajul trebuie mai intai verificat cu mare atentie si reglat "la rece". Se foloseste o sarcina rezistiva corespunzatoare conectata intre pinii Out si GND. Se comuta pe cele 3 valori de tensiune (tabelul cu numarul de celule) si se actioneaza asupra trimerului pentru a obtine valorile prescrise. Daca este cazul se pot modifica valorile rezistorilor de limitare a curentului. Finisarea reglajelor se face pe o baterie reala.

Adaptarea lui Liviu yo5qcd dupa articolul lui Raffaello Bonghi publicat pe http://www.minisumo.net/index.php?option=com_content&task=view&id=52&Itemid=20 si completat cu informatii din forumul robotitaly.net.