Latest revision as of 11:49, 1 February 2026

Introduzione

Calcolo consumi

Dato un circuito che alimentaremo con batteria dovremmo preoccuparci di usarne una di una giusta dimensione in capacità quindi in mAh.
Conoscendo o misurando il consumo in mAh del circuito da alimentare, il calcolo del tempo di durata della batteria è piuttosto semlpice:
durata_in_ore = capacità_batteria_mAh / consumo_circuito
ad es.:
5.000mAh / 100mAh = 50h
NOTE:

• In realtà occorre considerare che, in caso di batteria ricaricabile\powerBank, questa smetterà di erogare potenza al di sotto di una certa soglia causando una minor durata.
• Per prolungare la durata della batteria sarebbe ideale che il circuito si possa "addormentare" (andando in sleep) in caso di non utilizzo.

Batterie LiPo

Le batterie LiPo (Polimeri di Litio) funzionano tramite il movimento di ioni di litio tra un catodo e un anodo, trasportati da un elettrolita polimerico solido o gel, che permette un design flessibile e leggero. Durante la carica, gli ioni si spostano dal catodo all'anodo; durante la scarica, ritornano al catodo, rilasciando elettroni nel circuito esterno per alimentare un dispositivo.
Componenti principali:

• Anodo: generalmente grafite.
• Catodo: ossido di litio e carbonato o materiali simili.
• Elettrolita: un polimero che trasporta gli ioni di litio (a differenza delle batterie agli ioni di litio tradizionali con elettrolita liquido). E' simile a un gel, che permette maggiore flessibilità di forma e sicurezza.
• Separatore: un sottile strato che impedisce il contatto tra anodo e catodo, evitando cortocircuiti.

Sono composte da celle sottili e flessibili, spesso impacchettate in "sacchetti" (pouch cells), che consentono di adattarsi a spazi ristretti.
Risorse:

Aspetti chiave e precauzioni

• Voltaggio: hanno un voltaggio nominale di 3.7V per cella, raggiungendo i 4.2V a piena carica e non dovrebbero scendere sotto i 3.0V per cella.
• Bilanciamento (Balance): Per mantenere le celle alla stessa tensione, si usano caricatori con funzione "Balance", collegando anche il connettore di bilanciamento.
• Storage: conservarle a circa 3.8V (con programma "Storage" sul caricatore) è l'ideale per prolungarne la vita.
• Sicurezza: non caricarle mai senza supervisione, su superfici infiammabili, o se deformate, usando sempre un caricatore specifico per LiPo.

Carica

Si usa un caricabatterie specifico per LiPo, si collega sempre sia il cavo di potenza che il cavo di bilanciamento, seleziona la modalità "Balance", imposta correttamente il numero di celle e la corrente (solitamente 1C), e carica in un ambiente sicuro (non su superfici infiammabili) monitorando il processo.Impostazioni sul caricabatterie:

1. Seleziona il tipo di batteria: LiPo.
2. Scegli la modalità: Balance (per caricare e bilanciare tutte le celle).
3. Imposta la corrente (Amperaggio): 1C (es. per 2200mAh, imposta 2.2A).
4. Imposta il voltaggio corretto (es. 2S, 3S) e il numero di celle.

Avvio: Conferma le impostazioni per avviare la carica. Il caricabatterie inizierà a bilanciare ogni cella, fermandosi automaticamente a carica completata.
ATTENZIONI

• Non scaricare sotto i 3V/cella: scaricare eccessivamente può danneggiare la batteria. Allo scopo ci sono dispositivi chiamati allarmi di tensione.

Grafico di scarica

Il grafico che rappresenta l'uso di una batteria LiPo mostra la tensione che cala gradualmente nel tempo, con una fase iniziale quasi piatta, un calo più rapido nella zona media (ma ancora relativamente stabile, intorno ai 3.7V per cella) e una caduta brusca finale sotto i 3.0V, che indica una batteria scarica, con valori consigliati da non scendere sotto i 3.0V per cella per preservarne la durata.
Caratteristiche del Grafico di Scarica LiPo:

• Tensione Massima (Piena Carica): Circa 4.2V per cella (es. 12.6V per una 3S).
• Regione di Plateau (Stabile): La tensione rimane relativamente costante, intorno a 3.7V per cella, per la maggior parte della scarica.
• Calo Finale (Sotto i 3V): Un rapido declino verso 3.0V o meno, segnalando il termine della scarica e la necessità di ricarica.

Fattori che Influenzano il Grafico:

• Corrente di Scarica (C-Rating): Un valore C più alto (es. 20C, 40C) permette una scarica più elevata, ma può causare un calo di tensione più pronunciato sotto carico pesante.
• Temperatura: Temperature più elevate possono migliorare le prestazioni, ma surriscaldamenti (oltre 50-55°C) sono dannosi.
• Età e Salute della Batteria: Batterie più vecchie o danneggiate mostreranno una capacità ridotta e un calo più veloce.

Controllo livello minimo di carica

Per evitare danni alle batterie LiPo, misura la tensione per cella con un multimetro digitale e non scendere sotto i 3V per cella, usando dispositivi chiamati allarmi di tensione per avvisi acustici in tempo reale.

Batterie al piombo

Ricarica della batteria

Riporto un Post da electroyou:

Per una lunga durata:

• Le batterie al piombo, per durare a lungo, non andrebbero mai scaricate al di sotto di 1,8 V, misurati a vuoto, per elemento (cioè 10,8 V per 6 elementi in serie, corrispondenti a batterie dalla tensione nominale di 12 V).
• Non vanno lasciate scariche per lunghi periodi, ma ricaricate appena possibile.

Vanno conservate cariche. Questo si può fare con una continua carica di mantenimento o con una ricarica da effettuare almeno una volta ogni 6 mesi, per compensare l'autoscarica.

• L'utilizzo di una batteria può essere ciclico (la batteria viene caricata, poi utilizzata, poi nuovamente caricata e così via) oppure in tampone (la batteria viene costantemente mantenuta carica, e scaricata solo occasionalmente in caso di necessità).
• Non è necessario scaricare completamente una batteria al piombo prima di ricaricarla, anzi è meglio evitare le scariche profonde.
• La ricarica in tampone è la più semplice: basta mantenere costantemente una tensione di 2,25 - 2,3 V per elemento (cioè 13,5 - 13,8 V per 6 elementi in serie, corrispondenti a batterie dalla tensione nominale di 12 V) con una limitazione della corrente di ricarica in ampere che non deve essere superiore a un decimo della capacità in Ah.
• La ricarica ciclica andrebbe effettuata a corrente costante (con una corrente in A pari al massimo a un decimo della capacità in Ah) fino a raggiungere una tensione di circa 2,35 V per elemento (cioè 14,1 V per 6 elementi in serie, corrispondenti a batterie dalla tensione nominale di 12 V).

Questa fase è chiamata carica "bulk" ("all'ingrosso").
Da lì in poi bisogna ridurre la corrente (in Ampere) a circa un trentesimo della capacità (in Ampere ora) fino a raggiungere una tensione di 2,45 V per elemento (cioè 14,7 V per 6 elementi in serie).
Questa diminuzione di corrente può essere anche graduale, anzichè avvenire di colpo.
Quando si raggiungono i 2,45 V per elemento con corrente (in A) pari a un trentesimo della capacità (in Ah) la carica è terminata e bisogna smettere di fornire corrente.
Questa fase è chiamata carica "topping" o "di assorbimento".

• Se si prevede di lasciare la batteria attaccata al caricabatterie per lungo tempo o indefinitamente, giunti al termine della carica si può ridurre la tensione a 2,25 - 2,3 V per elemento (13,5 - 13,8 V per 6 elementi in serie) in modo di mantenere la batteria carica compensando l'autoscarica.

Questa fase è chiamata carica di mantenimento.
A seconda del tipo di batteria al piombo ci possono essere leggere variazioni nelle correnti e tensioni dette, e bisogna consultare i datasheet del costruttore. Anche la temperatura influisce sui livelli di tensione, quelli detti valgono intorno ai 20-25 ºC.

• La caratteristica tensione/corrente di un buon caricabatterie al piombo (adatto anche a batterie sigillate, sia per uso ciclico che in tampone) a 12 V potrebbe essere questa:

Risorse:

• libro: manuale tecnico. La parte riguardante la ricarica comincia a pag. 12, la dipendenza dalla temperatura è a pag. 18. Questo è valido per batterie sigillate. Quelle non sigillate accettano (entro certi limiti) di essere trattate un po' peggio.
• guardare anche questa spiegazione dal sito "The battery university".

Se non tornano le tensioni e i metodi da un sito all'altro è perché "Come ricaricare le batterie" è uno dei temi più controversi e confusi.

Confronti tra tipologie

Tra LiPo e piombo

Un grafico di scarica LiPo mostra una curva di tensione più piatta e stabile (vicina ai 3.7V per cella) per gran parte della scarica, con un calo rapido solo alla fine, mentre una batteria al piombo presenta una curva di tensione che cala gradualmente e in modo più lineare, scendendo da circa 12.8V (piena) a livelli critici sotto i 12V (per 12V), rendendo difficile stimare lo stato di carica (SOC) solo dal voltaggio nelle LiPo, ma offrendo un'energia più densa e una maggiore corrente di spunto.

Tra LiPo e Li-ion

Un grafico di scarica LiPo vs. Li-ion mostra la stabilità della tensione, con le LiPo spesso più piatte e adatte a picchi di potenza (FPV, droni), mentre le Li-ion (come le 18650) offrono densità energetica più alta e scarica più uniforme per durata prolungata, entrambe con una tensione nominale di ~3.7V ma curve diverse, le LiPo più "a picco" e le Li-ion più lineari, richiedendo entrambe cure speciali per evitare danni, sebbene le LiPo possano sopportare correnti più elevate.

(Mappa e Link)

Elettronica

Dizionario Elettronica | Domotica | Arduino

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