Jak správně dobíjet akupacky, aby vydržely co nejdéle v provozu. Tato první část popisuje, co k tomu potřebujete.
Jak mám dobíjet akupacky, co byste mi doporučil? To je tradiční otázka, kterou často dostávám v kamenné prodejně i od svých internetových zákazníků. Proto jsem se rozhodl sepsat na pokračování takový miniseriál pro lidi, kteří potřebují dobíjet sbodované akupacky a nemají speciální nabíječku s vyvedeným servisním konektorem pro balancování článků.
Sám také lenivím a dříve jsem stavěl akupacky s vyndavacími bateriemi. Vkládal jsem je do pouzder a pro dobíjení jsem je přendaval do nabíječky (a pak zase zpět). Ale když má pack třeba 12 baterií Li-Ion, po několikáté vás to také přestane bavit. Takže už většinu dobíjím vcelku.
Co potřebujete k nabíjení
Po několika letech zkušeností s nabíjením bych doporučil jen toto:
- Stabilizovaný zdroj s proudovou regulací
- Kombinovaný měřák monitorující napětí a proud
Existují další doplňky, ve kterých většina lidí plave. A to jsou
- Balancer
- Omezovač
Oba doplňky jsou popsány ve 3. dílu miniseriálu o nabíjení.
Stabilizovaný zdroj s proudovou regulací
Musíte mít zdroj, který má minimálně dva ovládací prvky (typicky potenciometry nebo trimry) pro nastavení napětí a pro omezení proudu.
Můžete tedy použít klasický laboratorní stabilizovaný zdroj nebo nějaký modul, nejlépe DC/DC měnič, který bude mít výše jmenované ovládací prvky. Zde výhody a nevýhody:
- Laboratorní stabilizovaný zdroj
Vhodné pro nabíjení, které nebudete provádět tak často, protože jinak vás to za po čase otráví (musíte pokaždé nastavit napětí a proud, dát pozor na polaritu banánků, kabely se pletou na zemi, zdroj nemůžete použít v tu chvíli na nic jiného). Výhodou je, že tyto zdroje už obvykle mívají měřáky zabudované v sobě. Bohužel takový zdroj nemůžete svěřit laikovi (typicky manželce), ani po zaškolení. To by se místo z hrnce kouřilo z baterek (a později z baráku). - Jednoúčelová nabíječka
Vyrobíte si ji například z modulu DC/DC měniče (protože se bude méně hřát než lineární zdroje) a doplníte ho nějakým kombinovaným měřákem. Předpokladem je, že bude mít oba ovládací prvky (napětí + proud). Konstrukce jednoduché jednoúčelové nabíječky je uvedena níže.
Ve své dílničce mám zdroj, který je klasické konstrukce (s trafem) a proto se mi ho nikam nechce nosit. Pro občasné nabíjení jsem si proto sestavil laboratorní zdroj s multifunkčním displejem na bázi DC/DC/měniče řady RD60xx. Výhodou těchto přístrojových měničů je, že mají speciální výstup pro nabíjení (na obrázku je vidět prostřední zelená svorka), který má nastavitelný proud pro ukončení nabíjení. Takže pokud nabíjecí proud klesne pod nastavený, výstup (nabíjecí napětí) se odpojí.
Konstrukce jednoduché jednoúčelové nabíječky
Moji konstrukci berte spíš jako inspiraci na dobíjení malých packů pro vrtačky atd. Pro vaši potřebu může vyhovovat třeba něco jiného, ale princip zůstane stejný.
Měřidla
Proč potřebujete k nabíjení digitální měřáky? Někdo si může myslet, že jsem magor posedlý měřením. Ale není nic lepšího, když přijdete k nabíječce a vidíte v jakém stavu je právě nabíjení. Tím nemyslím čtyři indikační LEDky, které blikají při nabíjení o sto péro a každá z nich představuje kapacitu nabití 25 %. S digitálními měřáky získáváte zkušenosti, protože na nich vidíte chování baterie v přímém přenosu. Máte-li víc stejných packů, poznáte rozdíl, například: “Sakra, ten pack se najednou nějak rychle nabil, asi jsou baterky už v háji nebo je někde nějaký průser.”
Možnosti – výhody a nevýhody jednotlivých řešení:
(Není to výčtem úplně všech možností)
- Dva samostatné panelové měřáky
Mají minimálně dvakrát větší segmentovky (displej) než kombinované měřáky. Můžete si vybrat barvu, doporučuji pro napětí zelenou a pro proud červenou. Tip: Není zas tak od věci mít digitální voltmetr a k tomu ručkový ampérmetr.
Panelové stejnosměrné voltmetry
Panelové stejnosměrné ampérmetry
- Panelový kombinovaný voltmetr+ampérmetr
Kompaktní řešení, ušetří propojování. Nižší spotřeba než dva samostatné měřáky (displej běhá v multiplexu). Kombinace barev je bohužel dána modelem (nemáte takové možnosti výběru). Malý displej může být z dálky obtížně čitelný.
Panelová kombinovaná měřidla (voltmetr + ampérmetr)
- Panelový multifunkční wattmetr
Kromě základních veličin (napětí/proud) ukazuje také výkon, proteklou kapacitu (Ah) a proteklou energii (Wh) do baterie, takže si můžete udělat úsudek o tom, kolik je toho v akupacku uloženo.
Panelová multifukční měřidla
- Externí multifunkční wattmetr
Jen když ho chcete používat i pro jiné účely, protože vřazení další chytré krabičky při nabíjení jednak zdržuje a jednak je to další kabeláž mimo nabíječku co se válí vedle.
Multifukční wattmetr
Tento wattmetr jsem několikrát použil pro měření packu s konektorem XT60. Abych nemusel používat nějaké redukce, měl jsem model volným koncem, který jsem opatřil koncovkami XT60.
DC/DC měnič – modul
Pro konstrukci nabíječky si vyberte si měnič, aby měl dostatečnou proudovou rezervu oproti předpokládané spotřebě. Jednak se pak tolik nehřeje (ani v létě) a také předejdete jeho destrukci, když nastane nějaký problém s akupackem.
Osobně používám výhradně měnič LTC3780 (dávám ho všude, pokud mi to prostor v krabičkách dovolí), a to i pro menší proudy. Přiznávám – není levný. Ale je kompaktní, skoro se nehřeje, přitom je robustní a hlavně spolehlivý. Protože je to měnič Step-UP/DOWN, nemusím přemýšlet na na vstup připojím – můžu použít jakýkoliv síťovým adaptér (nad 6 V) nebo se napíchnout na palubní síť v autě. Výstupní napětí bude vždy stejné. Za ty roky co s tímto typem bastlím se mi podařilo odkouřit jen jeden kus (u jiných měničů mám statistiku daleko horší).
Příklad konstrukce nabíječky
Použil jsem robustní přístrojovou krabičku KH-109. Do obou čel jsem vyvrtal otvory pro souosé napájecí konektory (DC5521). Měnič jsem přichytil ke dnu spodního dílu pomocí distančních sloupků. Pro kombinovaný měřák 100V/5A jsem vyřízl v horním dílu obdélníkový otvor CNC frézkou. Pro veškerou kabeláž jsem použil silikonové vodiče.
TIP: Pokud budete nabíječku stavět pro laika, použijte jako vstupní a výstupní konektor odlišné tipy, abyste eliminovali možnost nesprávného připojení. Například DC 5,5×2,1mm a DC 5,5×2,5mm.
Tím, že je kombinovaný měřák připojen přímo na výstup, můžete jím měřit aktuální velikost nabíjecí napětí a proudu, a také proměřit akupack, pokud není připojeno napájení na vstup do měniče (do nabíječky). K rychlému změření akupacku tedy nepotřebujete multimetr.
Sami vidíte, že konstrukce je jednoduchá, nenáročná. Stačí propojit pár konektorů s modulem měniče a měřákem.
Účelem nabíječky je dobíjet akupack se 6 články 18650 zapojené v sérii (6S) na cílové napětí 24,6 V (4,1 V na článek) proudem 0,5 A. Parametry nabíjení spolu s příklady popisuje 2. díl miniseriálu.
Pro napájení DC/DC měniče (nabíječky) používám síťový napájecí zdroj 24V 5A, aby měl dostatečnou proudovou rezervu (nehřál se). Zkoušel jsem také slabší 24V 1,2A, teoreticky měl vyhovět, ale zřejmě kvůli vstupním proudovým špičkám generovaných měničem blbnul (asi má uvnitř citlivou proudovou ochranu).
Závěr
Za pár chvil jsem si postavil jednoduchou jednoúčelovou nabíječku, která dělá to co má. Nepřebíjí (jako některé nabíječky dodávané přímo s výrobky), baterie nabíjí s péčí řádného hospodáře 🙂 Pro moji potřebu (nabíjení akupacku 6S) plně dostačuje.
Použité díly
- Krabička KH-109
- DC/DC měnič LTC3780
- Kombinované panelové měřidlo 100V 5A
- 2x Panelový souosý napájecí konektor
- 4x plastový distanční sloupek
- 4x šroub M3x5 se zapuštěnou hlavou
- 4x matice M3
- 4x podložka M3
- Vodiče se silikonovou izolací