将电池和电池充电器与我的项目集成 - 我不想从该设备中取出电池进行充电,我该怎么做?

电器工程 电池
2022-01-07 16:14:48

(我曾经设计和制造电子产品——HiFi、自动化、数字系统,甚至包括基于 CPU 的控制器——所以我对基础知识有很好的了解。大约 15 年前我刚刚停止涉足该领域,所以我的知识目前在组件方面可用的东西非常模糊。)

该设备是科学仪器的控制器。每隔一段时间取出电池充电会很麻烦。另外,我想要电池和交流电之间的无缝转换(嗯,不是交流电本身,而是更高电压的外部直流电)。

电池需要 12 V 或更高一点的电压。就它需要存储多少能量而言,一个小型笔记本电脑电池之类的东西就足够了。

所以,基本上,我需要将电池充电电路与设备集成。电池不会(容易)拆卸。该设备将为外部直流电源提供充电端口。内部电池和外部 DC 之间的切换必须是无缝的。它必须自动处理与电池充电相关的所有琐事(调节电流,充满电时停止充电,完全放电时停止设备并且没有外部直流电等)。指示当前的充电水平会很好。

有什么建议?

我很确定我可以为此使用真正的笔记本电脑电池,我只是不知道如何连接它。

我可以串联使用 4 x LiPo 或 4 x 18650 元件吗?我必须使用某种电池充电器/控制器,我很确定这样的东西已经存在,我只是不知道从哪里开始寻找它。我知道这些元素很挑剔。

任何帮助将不胜感激,谢谢。

1个回答

如果锂离子特性适合您,笔记本电脑电池可能是一个不错的选择。这些可能有 2 个或 3 个或 4 个串联的电池。有些提供对所有单元连接点的访问,有些则不提供。那些没有的可能有一个内部控制器来维持细胞平衡。

如果这是一次性或低容量应用程序,您可能希望使用相关笔记本电脑使用的任何内容。如果这是为了大批量使用,那么 Digikey 和其他公司会出售一系列合适的 IC。另一种方法是使用更少的电池和升压转换器。有许多可用于平板电脑/手机/PDA/...的锂聚合物单节电池。有许多可用于相机的 2 芯电池。除非您购买售后电池,否则这些电池通常会更贵。相机电池的一个优点是通常有低成本的售后充电器可用,这些充电器针对特定的相机电池类型,并且在电池充电方面做得足够好[tm]。这种充电器的价格通常足够低,以至于将商用充电器内置到产品中可能具有吸引力。

如果您想要最低 12V,那么您将需要 4 节锂离子电池 - 最低约 12V(您选择),并且完全充电不到 17V。

一种可能的替代方法是密封铅酸电池。单位容量更便宜,但质量和体积能量密度更低,在深度放电使用中循环寿命更低。

LiFePO4(磷酸铁锂)比锂离子电池具有更低的电压和更低的能量密度,但可能具有更长的循环寿命。长期 LiFePO4 提供最佳的 pe 周期成本,但初始价格较高。

NiMH - 不推荐。


添加:

弗洛林评论道:

由于在这个阶段我不需要在电池中存储大量能量,单节锂电池 + 升压电路的想法听起来真的很吸引人,特别是因为我可以很容易地找到一个充电模块,同时也为我的设备提供直流电. 当然,现在我必须找到一个合适的助推器;理想情况下是基于 IC 的东西,周围只有很少的组件。安培数要求非常低。我需要构建两个,一个用于 5V,另一个用于 12V。

该 IC 可从单个锂离子或磷酸铁锂电池提供高达 80 mA 的 18V(100 mA+ AT 12v)或 280 mA 的 5V 电流。Digikey 有现货,价格约为 2/1 美元。

TI / NatSemi LM4510 具有真正关断隔离功能的同步升压 DC/DC 转换器

在合理的负载范围内,效率是“OK”的。

在此处输入图像描述

电路提供了可承受的复杂程度。

在此处输入图像描述

提供了一个评估套件 - 其 PCB 为正确布局提供了良好的指导:

在此处输入图像描述


单个锂离子或 LiFePO4 电池可以很好地供电。后者的能量密度较低,但通常具有较长的循环和更好的餐桌方式的优点。锂离子 18650 电池(用于大多数笔记本电脑电池组)在新电池时可提供约 7 - 9 Wh 的电量,或在升压转换后提供约 6 Wh 的电量。LiFePO4 18650 电池将提供大约 50% 的标准锂离子电池的能量含量。说 3.5 到 4 瓦时。