COMO FABRICAR BATERIAS DE 12 VOLTS
Como Fabricar Baterias de 12 Volts
A seguir à título de exemplo mostramos alguns dados de projeto de um pack de baterias de lítio íon, para substituir bateria de chumbo ácido de 12V / 7Ah usada na alimentação de equipamento eletrônico,
Um bom projeto de pack de baterias começa com uma boa especificação técnica.
Figura 1– Cálculo da corrente média no pack de baterias
O ideal é se conhecer o perfil de corrente que o pack de baterias deverá fornecer (figura 1).
As especificações técnicas do pack de baterias objeto de nosso exemplo são as seguintes:
- Aplicação do pack de baterias: Alimentação de equipamento eletrônico
- Tensão: 12V
- Capacidade mínima: 6.500 mAh – duração da energia da bateria de 10 horas
- Corrente nominal do equipamento: 350 mA
- Ciclo de trabalho horário:
- 58,5 minutos com 350mA;
- 0,5 minutos com 7 A;
- 0,5 minutos com 10 A;
- 0,5 minutos com 15 A
- Proteção térmica por NTC de 10K?
- Proteção de sobre corrente por PTC
- Proteção térmica por termostato – 2 fios de saída para contator
- Placa BMS para proteção
- Conector com 5 fios: Positivo, Negativo, NTC, Termostato fio 1, Termostato fio 2
- Temperatura Ambiente durante operação do pack de baterias: 30 ºC
Os dados apresentados nessa especificação, são os dados mínimos que devem ser conhecidos para poder executar um bom projeto de packs de baterias.
O projeto deste pack foi feito usando o software de projeto de packs de baterias Probat – Versão 7.5 - desenvolvido pela empresa S.T.A. Sistemas e Tecnologia Aplicada.
O primeiro passo no projeto do pack é o cálculo da corrente média. Na figura 2 é mostrada a tela do software de cálculo, para cálculo da corrente média do pack de baterias.
Figura 2 – Cálculo da corrente média no pack de baterias
A corrente média para o ciclo de trabalho especificado é de 607,92 A com pico de corrente de 15 A por 0,5 minutos.
A figura 3 mostra a tela do software onde se inserem as especificações básicas do pack de baterias a ser calculado:
- Tensão (V)
- Capacidade (mAh)
- Corrente Média (mA)
- Corrente de Pico (mA)
- Largura Máxima (mm)
- Profundidade Máxima (mm)
- Altura Máxima (mm)
Figura 3 – Tela com as especificações básicas do pack de baterias
A figura 4 mostra a tela do software onde se selecionam as células possíveis de serem utilizadas no pack de baterias.
Para este pack de baterias foi selecionada a célula código 35752, de LiFePO4 com 3,2V – 3.300 mAh – 3C
Figura 4 – Tela para a seleção das células a serem utilizadas
Figura 5 – Tela com os dados do pack de baterias calculado pelo software
A figura 5 mostra a tela do software com os dados do pack de baterias calculado levando em consideração a célula escolhida e as especificações técnicas fornecidas pelo cliente.
O pack de baterias calculado pelo software tem as seguintes características:
- Tensão: 12,8V
- Capacidade: 6.600 mAh
- Corrente média: 607,92 mA
- Corrente de pico: 19,8 A
- Duração da Energia do pack de baterias com corrente média de 607,94 mA: 10,86 horas
- Dimensões: 104 x 52 x 65 mm
- Peso: 680 g
- Número de Células: 8
- Ligação das células: 4S-2P (4 em série – 2 em paralelo)
Uma bateria de chumbo ácido de 12V / 7Ah possui dimensões de 151 x 65 x 94 mm e peso de 2,1 kg. Portanto o pack de baterias calculado pelo software é menor e bem mais leve que uma bateria selada comum.
A etapa seguinte do projeto, envolve a escolha dos elementos de proteção do pack de baterias. A figura 6 mostra a tela do software onde essa escolha é feita. Nessa tela também são escolhidos os fios e conectores do pack de baterias.
Figura 6 – Tela do software para escolha dos acessórios de proteção
Figura 7 – Desenho elétrico do pack de baterias
Figura 8 – Esquema de montagem do pack de baterias
As figuras 7 e 8 mostram os esquemas elétricos e diagramas de montagem do pack de baterias.
A figura 9 mostra a folha de dados do pack projetado.
Figura 9 – Especificações do pack de baterias
A figura 10 mostra uma foto do pack montado, onde pode-se observar a placa PCM e o termostato.
