COMO BALANCEAR BATERIAS DE LI-ION EM PACKS DE BATERIAS
Balanceamento em Packs de Baterias de Li-Ion
Quando um equipamento exige um pack de baterias de lítio-íon com vida útil longa e com desempenho elevado, é necessário o balanceamento de cada uma das células.
Essa função de balanceamento é executada pela placa PCM, que é uma placa eletrônica, acoplada ao pack de baterias e que tem como função principal proteger tanto a bateria quanto o usuário contra falhas.
Para garantir o uso seguro, as células de lítio-íon devem operar dentro de parâmetros de tensão muito rigorosos. Dependendo do fabricante e da composição química da célula, esse parâmetro de tensão varia entre 2,5 V por célula para a bateria descarregada e 4,25 V por célula para a bateria carregada. A placa PCM monitora esses parâmetros de tensão e se forem excedidos, providencia a desconexão da bateria da carga ou do carregador.
No caso de uma única célula ou de múltiplas células ligadas em paralelo, isso é muito simples de ser feito, já que a placa PCM monitora uma única tensão. Porém quando se ligam várias células em série, a placa PCM deve monitorar a tensão individual de cada célula.
Placas PCM que não possuem a função de balanceamento, apenas monitoram a tensão de cada célula e quando a tensão de uma das células excede o valor inferior na descarga ou o valor superior na carga, ocorre a desconexão da bateria do carregador ou da carga.
Por exemplo, no caso de um pack de baterias de lítio-íon com três células conectadas em série, durante o ciclo de carga, se qualquer uma das células atingir seu limite superior de tensão, a placa PCM desconectará automaticamente o pack do carregador, encerrando assim todo o processo de carregamento, independentemente do estado de carga das outras duas células.
Dependendo da disparidade nas tensões das células usadas no pack de baterias, essa situação pode resultar em um pack de baterias que nunca atinge a carga total, diminuindo assim o seu desempenho e o tempo de uso do equipamento alimentado por essa bateria.
Da mesma forma, durante a descarga, se qualquer uma das três células atingir seu limite de tensão mais baixo, a placa PCM desconectará a carga e encerrará o processo de descarga, independentemente dos estados de carga das outras duas células.
Em outras palavras, um pack de baterias só funcionará tão bem quanto sua célula mais fraca.
Uma solução para atenuar esse problema seria usar células novas, de um mesmo lote de fabricação, de forma a ter no pack de baterias, células com características as mais próximas possíveis entre si. Porém, mesmo células de fabricantes excelentes, não são exatamente iguais e portanto esse procedimento por si só não resolve o problema.
Para evitar esse desequilíbrio entre as células, o uso de placas PCM com circuitos de balanceamento é altamente recomendável.
Os circuitos de balanceamento de células usados nas placas PCM são projetados com FET´S, como se fossem chaves liga-desliga, que podem desviar parte da corrente de cada célula, tanto na carga como na descarga. Com isso a placa PCM com a função de balanceamento consegue manter todas as células sempre com tensão similar fazendo com que todas as células sejam carregadas e descarregadas até os valores máximos permitidos, conseguindo-se assim o desempenho máximo para o pack de baterias.
