Como equilibrar a carga de uma bateria LiPo

Para carregar uma bateria LiPo com balanceamento, ligue o fio de alimentação principal e a ficha de balanceamento a um carregador compatível, selecione a química correta da bateria e o número de células ligadas em série, defina uma corrente de carregamento adequada e escolha LiPo Balance Charge. Antes de premir Start, confirme que o número S detetado pelo carregador corresponde ao indicado na etiqueta da bateria.

Resposta rápida: O Balance Charge deve normalmente ser o programa predefinido de carregamento completo para baterias RC LiPo convencionais com várias células. O fio principal conduz a maior parte da corrente de carregamento, enquanto o fio de balanceamento permite ao carregador monitorizar e corrigir as tensões das células individuais. Uma LiPo standard normalmente termina próxima de 4,20 V por célula.

Não inicie o carregamento se o conjunto estiver inchado, perfurado, a verter, anormalmente quente, a emitir um odor anormal ou apresentar fios principais ou de balanceamento danificados. O carregamento com balanceamento pode corrigir diferenças de tensão limitadas, mas não pode reparar uma célula fisicamente danificada ou em falha.

Definições do carregamento com balanceamento num relance

O que significa carregamento com balanceamento?

Uma bateria LiPo com várias células contém duas ou mais células ligadas em série. O carregador tem de controlar a tensão total do conjunto, impedindo simultaneamente que qualquer célula individual ultrapasse o seu limite de tensão previsto.

O carregamento com balanceamento utiliza duas ligações elétricas:

• Fio de alimentação principal: Conduz a maior parte da corrente de carregamento.
• Fio de balanceamento: Permite ao carregador aceder a cada grupo de células ligado em série.

Por exemplo, uma bateria LiPo 4S standard tem quatro grupos de células ligados em série. Quando está totalmente carregado, o conjunto completo deve estar próximo de 16,8 V, mas o carregador também precisa de verificar se as células individuais estão próximas de 4,20 V, em vez de depender apenas da tensão total.

Uma tensão total de 16,8 V pode ainda ocultar uma distribuição inadequada, como uma célula com tensão demasiado alta e outra demasiado baixa. É por isso que a tensão total do conjunto, por si só, não é suficiente.

Porque é que as células LiPo ficam desequilibradas

As células da mesma bateria são semelhantes, mas não são perfeitamente idênticas. Pequenas diferenças desenvolvem-se devido a:

• Variações de fabrico
• Diferenças de resistência interna
• Temperatura desigual
• Utilização com corrente elevada
• Idade da bateria
• Descargas profundas repetidas
• Danos físicos
• Condições de armazenamento
• Resistência dos fios de balanceamento ou do conector

Assim, uma célula pode atingir o limite superior de tensão antes das outras. Um carregador com balanceamento reduz a corrente e utiliza o seu circuito de balanceamento para controlar a célula que se adianta, enquanto as células com tensão mais baixa continuam a subir.

Um desequilíbrio limitado pode ser normal. Uma célula que se afaste repetidamente das outras pode indicar envelhecimento da bateria, uma célula fraca ou um problema na ligação de balanceamento.

Antes do carregamento com balanceamento: inspecione a bateria

Não utilize o carregador como primeiro teste de um pack visivelmente duvidoso. Inspecione a bateria antes de a ligar.

Não carregue em modo de balanceamento uma bateria que esteja:

• Expandida ou a mudar de forma
• Perfurada ou esmagada
• Com fugas
• A deitar fumo ou a emitir silvos
• A emitir um odor químico invulgar
• Invulgarmente quente antes do carregamento
• Com plástico do conector derretido
• Com fios expostos ou polaridade invertida
• Contactos do cabo de balanceamento em falta ou danificados

Inspecione também o cabo de saída do carregador, os adaptadores e as portas da placa de balanceamento. Um conector de balanceamento danificado pode causar leituras incorretas das células ou erros de ligação repetidos.

Para conhecer o procedimento de segurança mais abrangente, leia Como carregar uma bateria LiPo em segurança.

Passo 1: Identificar a química da bateria

Leia atentamente a etiqueta da bateria. Uma bateria LiPo, LiHV, LiFe ou Li-ion standard pode utilizar programas de carregamento e limites de tensão diferentes.

Este artigo centra-se nas baterias LiPo convencionais para RC. Selecione LiPo, não LiHV, mesmo quando a definição de tensão mais elevada parece oferecer maior autonomia.

Passo 2: Confirmar o número de células

A classificação S indica o número de células ligadas em série. Determina a tensão total do pack.

Verifique primeiro a etiqueta. Um conector de balanceamento convencional tem normalmente mais um fio do que o número de células em série:

• Uma 2S tem normalmente 3 fios de balanceamento
• Uma 3S tem normalmente 4 fios de balanceamento
• Uma 4S tem normalmente 5 fios de balanceamento
• Uma 6S tem normalmente 7 fios de balanceamento

Esta contagem de fios é uma verificação útil, não substitui a etiqueta da bateria. Os sistemas inteligentes proprietários podem utilizar uma disposição diferente.

Passo 3: Calcular a corrente de carregamento

Aproximadamente 1C é um ponto de partida geral e conservador quando a bateria não especifica outro limite recomendado.

Uma bateria pode permitir uma taxa de carregamento de 2C, 3C ou outra, mas o carregador, a fonte de alimentação de entrada, o conector e o cabo de carregamento devem todos suportar o aumento da corrente e da potência.

Para o cálculo completo, leia Explicação das taxas de carregamento LiPo.

Passo 4: Ligar o cabo de alimentação principal

Siga o procedimento de ligação do fabricante do carregador. Ligue o cabo de carga correto à saída do carregador e, em seguida, ligue o conector de alimentação principal da bateria.

O cabo principal pode utilizar:

• XT30
• XT60
• XT90
• EC3
• EC5
• IC3
• IC5
• Deans / T-Plug
• TRX
• QS8

Muitos carregadores programáveis utilizam uma saída do tipo XT60, pelo que pode ser necessário um cabo de carga ou adaptador corretamente ligado.

Antes de ligar:

• Confirme a polaridade
• Verifique o invólucro do conector
• Inspecione as soldaduras e o isolamento dos fios
• Certifique-se de que o cabo de carga é adequado para a corrente selecionada
• Evite cadeias longas de adaptadores

Para obter informações sobre a identificação de conectores e a compatibilidade de adaptadores, visite o Guia de conectores de baterias RC.

Passo 5: Ligar a ficha de balanceamento

Insira o conector de balanceamento da bateria na porta de balanceamento correta do carregador ou na placa de balanceamento. A porta tem de corresponder ao número de células da bateria e à orientação do conector.

Os packs LiPo RC convencionais utilizam frequentemente conectores de balanceamento JST-XH, mas as disposições variam. Não:

• Force o conector
• Insira-a deslocada um pino
• Inverta a orientação
• Puxe a ficha pelos fios
• Utilize uma extensão de balanceamento visivelmente danificada

Se o carregador não conseguir ler todas as células, pare e verifique a ficha, os fios, a placa de balanceamento e a porta do carregador.

Passo 6: Selecionar LiPo Balance Charge

Abra o menu de tarefas do carregador e selecione:

• Tipo de bateria: LiPo
• Modo: Balance Charge
• Número de células: corresponde à bateria
• Corrente: corresponde à capacidade e às especificações de carga

Não confunda Balance Charge com:

• Carga rápida: Pode encurtar a fase final de carregamento.
• Armazenamento: Coloca a bateria numa tensão de repouso moderada.
• Descarga: Remove energia até ao limite inferior selecionado.
• Carga: Pode não proporcionar o mesmo comportamento de balanceamento, dependendo do carregador.

Para uma comparação completa, leia Explicação dos modos dos carregadores LiPo.

Passo 7: Verificar o número de células manual e detetado

Muitos carregadores comparam o número de células S selecionado manualmente com a tensão detetada na bateria. Os dois valores têm de coincidir.

Se o carregador indicar uma incompatibilidade no número de células, não confirme repetidamente através do aviso. Investigue:

• Definição manual S incorreta
• Tensão muito baixa numa célula
• Cabo de balanceamento danificado
• Conector de balanceamento solto
• Posição incorreta da placa de balanceamento
• Danos na bateria

Passo 8: Iniciar o carregamento com balanceamento

Depois de verificar todas as definições, inicie o carregamento e permaneça presente.

Normalmente, o carregador irá:

1. Confirme a ligação da bateria.
2. Leia a tensão total do pack.
3. Leia as tensões individuais das células.
4. Aplique a corrente selecionada durante a fase de corrente constante.
5. Reduza a corrente à medida que as células se aproximam do limite superior de tensão.
6. Corrija as diferenças entre as células durante a fase de balanceamento.
7. Termine quando as condições programadas forem cumpridas.

Não cubra as aberturas de ventilação do carregador. Mantenha a bateria e o carregador numa superfície estável e não inflamável, afastados de materiais combustíveis.

O que monitorizar durante o carregamento com balanceamento

Observe mais do que a estimativa do tempo restante. Monitorize:

• Tensão total do pack
• Tensões individuais das células
• Corrente de carregamento real
• Capacidade adicionada
• Temperatura da bateria
• Temperatura dos conectores e dos cabos
• Temperatura do carregador
• Avisos repetidos

Pare imediatamente o carregamento se:

• A bateria incha
• O pack fica invulgarmente quente
• Um conector ou adaptador fica quente
• Sente um odor químico anormal
• Surge fumo, uma fuga ou derretimento
• Uma célula comporta-se de forma muito diferente
• O carregador perde a ligação de balanceamento
• A contagem de S apresentada muda inesperadamente

Um carregador quente pode ser normal sob carga, mas a bateria e os conectores não devem apresentar aquecimento anormal durante um carregamento de balanceamento normal.

Aspeto esperado das tensões individuais das células

À medida que o carregamento avança, as tensões das células devem aumentar em conjunto. Não têm de apresentar exatamente o mesmo valor a cada segundo, mas a diferença deve, em geral, diminuir perto da conclusão.

Estes exemplos são ilustrações gerais e não limiares universais de aprovação ou reprovação. A resolução do carregador, a temperatura da bateria e as condições de medição podem afetar os valores apresentados.

Porque é que a parte final demora mais tempo

O carregamento com balanceamento abranda normalmente perto da tensão máxima, porque o carregador passa da fase de corrente constante para as fases de tensão constante e de balanceamento.

Se uma célula atingir primeiro o limite superior, o carregador tem de reduzir a corrente principal enquanto as células com tensão mais baixa recuperam. O processo pode tornar-se lento quando:

• O pack começa significativamente desequilibrado
• O carregador tem uma corrente de balanceamento baixa
• Uma célula tem uma resistência interna mais elevada
• A bateria está a envelhecer
• O conector de equilíbrio tem resistência
• Um cabo de equilíbrio está danificado ou apresenta falhas intermitentes

Aumentar a corrente principal de carregamento não torna necessariamente o equilíbrio mais rápido. O fator limitativo pode ser o circuito de equilíbrio do carregador, e não a potência de carregamento principal.

Para resolver problemas, leia Porque é que a minha bateria LiPo demora tanto tempo a fazer a carga de equilíbrio?

Quanto tempo demora uma carga de equilíbrio?

A aproximadamente 1C, o tempo teórico para repor a capacidade é de cerca de uma hora, mas uma carga de equilíbrio completa demora frequentemente mais tempo.

O tempo real depende de:

• Estado de carga inicial
• Capacidade da bateria
• Corrente selecionada
• Número de células
• Potência de saída do carregador
• Potência de entrada
• Equilíbrio das células
• Corrente de equilíbrio
• Idade e temperatura da bateria

Uma bateria parcialmente carregada e bem equilibrada pode terminar mais cedo. Um pack com uma diferença percetível entre células pode passar muito tempo perto do fim, mesmo quando a fase principal de carregamento foi rápida.

Exemplos de carga de equilíbrio para baterias LiPo comuns

O carregador também tem de ter potência suficiente. Uma bateria 6S de 5000 mAh a 1C requer aproximadamente 126 W perto da tensão máxima, enquanto uma bateria 4S de 5000 mAh requer cerca de 84 W.

É possível fazer uma carga de equilíbrio a 2C?

Sim, quando todas as condições seguintes se verificam:

• A bateria permite explicitamente uma carga de, pelo menos, 2C
• O carregador consegue fornecer a corrente necessária
• O carregador tem potência de saída suficiente
• A fonte de CA ou CC consegue fornecer a potência de entrada necessária
• O cabo de carga e os conectores têm a especificação adequada
• A bateria mantém-se dentro de um intervalo de temperatura adequado

A carga de equilíbrio não significa que o carregador esteja limitado a 1C. O modo de carregamento e a taxa C são definições separadas.

Por exemplo, uma bateria de 5000 mAh a 2C requer 10 A. Um pack 6S de 5000 mAh com essa corrente requer aproximadamente 252 W perto da tensão máxima.

Carga de equilíbrio vs. carga rápida

A carga de equilíbrio é normalmente o programa preferido para o uso diário, pois dá ao carregador tempo para monitorizar e corrigir as diferenças entre células individuais.

A carga rápida pode reduzir o tempo através de:

• Terminar mais cedo a fase de tensão constante
• Utilizar um limiar de corrente de terminação mais elevado
• Passar menos tempo no equilíbrio final
• Terminar com uma capacidade adicionada ligeiramente inferior

A carga rápida não é automaticamente insegura, mas não deve ser usada para ocultar o facto de uma bateria demorar consistentemente muito tempo a equilibrar.

Leia Carga de equilíbrio vs. carga rápida para consultar a comparação detalhada.

É possível fazer a carga de equilíbrio de baterias em paralelo?

Sim, quando as baterias têm especificações compatíveis e estão ligadas através de uma placa de carregamento em paralelo adequada. O carregamento em paralelo é um método de ligação, enquanto o Balance Charge continua a ser o programa do carregador.

Antes de carregar várias baterias em paralelo com balanceamento, confirme:

• Mesma química da bateria
• Mesmo número de células em série
• Tensão inicial dos packs devidamente aproximada
• Tensão de cada célula devidamente aproximada
• Estado adequado das baterias
• Cálculo correto da corrente com base na capacidade combinada
• Equipamento para ligação em paralelo com a classificação adequada

Leia Como carregar baterias LiPo em paralelo com segurança antes de criar um grupo em paralelo.

O que fazer quando termina o carregamento com balanceamento

Quando o carregador indicar a conclusão:

1. Consulte as tensões de cada célula.
2. Verifique a tensão total do pack.
3. Confirme que nenhuma célula ultrapassa o limite de tensão previsto.
4. Verifique se a bateria apresenta aquecimento ou inchaço.
5. Pare a tarefa do carregador antes de desligar, quando necessário.
6. Retire o conector de balanceamento pelo respetivo invólucro.
7. Desligue o cabo principal de carregamento.
8. Mantenha a bateria afastada de objetos condutores.

Siga a ordem de desligamento indicada na documentação do fabricante do carregador, quando especificada.

Não deixe a bateria totalmente carregada ligada ao carregador ou à placa de balanceamento depois de terminar a tarefa.

E se não for utilizar a bateria em breve?

Uma LiPo totalmente carregada não deve permanecer à tensão máxima durante períodos prolongados. Se os planos mudarem e a bateria não for ser utilizada em breve, use o modo de armazenamento do carregador para aproximar o pack de uma tensão de repouso mais adequada.

Muitos carregadores definem como alvo aproximadamente 3,8–3,85 V por célula para uma LiPo normal, embora o alvo programado exato possa variar.

O modo de armazenamento pode carregar ou descarregar a bateria, dependendo da tensão inicial. A descarga pode ser lenta porque muitos carregadores têm uma potência interna de descarga muito inferior à potência de carregamento.

Erros comuns ao carregar com balanceamento

• Selecionar LiHV para uma LiPo normal: isso eleva a tensão final prevista para além do limite de uma LiPo normal.
• Escolher o número errado de S: o carregador pode definir como alvo uma tensão inadequada para o pack.
• Ligar apenas o cabo principal: um pack convencional com várias células normalmente precisa da ligação de balanceamento para o Balance Charge.
• Deslocar a ficha de balanceamento um pino: isso pode danificar a bateria, a placa ou o carregador.
• Ignorar os avisos relativos ao número de células: pare e investigue, em vez de confirmar repetidamente para ultrapassar o erro.
• Usar a classificação C de descarga como taxa de carregamento: o C de carregamento e o C de descarga são especificações diferentes.
• Assumir que todos os packs de 5000 mAh precisam da mesma potência de carregamento: o número de células altera o requisito de potência.
• Aumentar a corrente para corrigir um balanceamento lento: o fator limitante pode ser a corrente de balanceamento ou o estado da bateria.
• Carregar uma bateria inchada ou danificada: o Balance Charge não pode reparar danos físicos.
• Deixar o carregamento sem supervisão: O controlo automático não elimina a necessidade de supervisão.
• Utilizar adaptadores danificados: Ligações soltas ou subdimensionadas podem aquecer.
• Avaliar o estado da bateria apenas pela tensão total: O comportamento de cada célula é importante.
• Partir do princípio de que o carregamento de equilíbrio repara um pack antigo: Não pode reverter o aumento da resistência interna nem uma célula fraca.
• Deixar a bateria totalmente carregada durante o armazenamento: Utilize o modo de armazenamento quando o pack não for utilizado em breve.

Escolher um carregador LiPo com carregamento de equilíbrio

Um carregador de equilíbrio útil deve fornecer:

• Suporte para todo o intervalo de contagens de S que utiliza
• Modos de química LiPo e LiHV corretos
• Visualização clara da tensão de cada célula
• Corrente de carregamento ajustável
• Potência de saída suficiente para a bateria de maior capacidade
• Corrente de equilíbrio adequada
• Programas de carregamento de equilíbrio e de armazenamento
• Deteção fiável do número de células
• Entrada CA ou CC adequada
• Portas de saída principal e de equilíbrio compatíveis

Os utilizadores que carregam várias baterias podem beneficiar de carregadores independentes de canal duplo ou quádruplo. Os canais independentes permitem que baterias diferentes utilizem contagens de S, correntes e modos separados, sem serem ligadas eletricamente entre si.

Consulte a coleção de carregadores de baterias LiPo CNHL para encontrar carregadores de equilíbrio, carregadores de canal duplo e sistemas multicanal.

Para carregadores e equipamento de carregamento ToolkitRC, visite a coleção ToolkitRC.

Perguntas frequentes sobre o carregamento de equilíbrio

Devo carregar a minha LiPo em equilíbrio sempre que a carrego?

O carregamento de equilíbrio deve normalmente ser a opção predefinida para baterias LiPo convencionais com várias células, porque permite ao carregador monitorizar cada célula durante todo o processo de carregamento.

Preciso do cabo principal e do cabo de equilíbrio?

Para a maioria das baterias LiPo convencionais com várias células, sim. O cabo principal conduz a corrente de carregamento, enquanto o cabo de equilíbrio permite aceder à tensão de cada célula.

Posso fazer um carregamento de equilíbrio sem a ficha principal?

A maioria dos carregadores convencionais requer ambas as ligações, porque o cabo de equilíbrio não foi concebido para suportar toda a corrente de carregamento. Alguns sistemas especializados de baixa potência funcionam de forma diferente, por isso siga as instruções do carregador.

Posso fazer um carregamento de equilíbrio sem a ficha de equilíbrio?

Uma LiPo convencional com várias células não pode ser carregada corretamente em equilíbrio sem acesso individual a cada célula. Não ignore um cabo de equilíbrio danificado apenas para concluir o carregamento.

Uma LiPo 1S precisa de carregamento de equilíbrio?

Não. Uma bateria 1S tem apenas uma célula, pelo que não há células para equilibrar entre si. Ainda assim, necessita do modo de carregamento, da corrente e da tensão final corretos.

Que tensão deve atingir cada célula LiPo?

Uma LiPo normal termina normalmente perto de 4,20 V por célula. Um pack 4S termina, portanto, perto de 16,8 V no total.

Qual deve ser a proximidade entre as células LiPo após o carregamento de equilíbrio?

As células em bom estado devem normalmente terminar com tensões razoavelmente próximas. Podem ocorrer pequenas diferenças devido à resolução do carregador e à temperatura da bateria. Um valor atípico persistente ou crescente deve ser investigado.

Porque é que o meu carregador reduz a corrente quando a tensão se aproxima do máximo?

O carregador entra nas fases de tensão constante e de balanceamento. Reduz a corrente para evitar que as células ultrapassem o limite de tensão pretendido enquanto as células com tensão mais baixa recuperam o atraso.

Porque é que o meu carregamento com balanceamento demora horas?

O conjunto pode estar significativamente desequilibrado, o carregador pode ter uma corrente de balanceamento baixa ou uma célula ou ligação de balanceamento pode estar anormal. Verifique as leituras individuais em vez de simplesmente aumentar a corrente.

O carregamento com balanceamento pode corrigir uma bateria desequilibrada?

Pode corrigir diferenças de tensão limitadas durante o carregamento. Não pode reparar uma célula fraca, danos físicos ou um aumento permanente da resistência interna.

Posso carregar com balanceamento a 2C?

Sim, quando a bateria permite explicitamente 2C e o carregador, a fonte de alimentação, os cabos e os conectores suportam a corrente e a potência necessárias.

Posso carregar duas baterias diferentes com balanceamento ao mesmo tempo?

Um carregador de dois canais pode carregar duas baterias diferentes de forma independente. As baterias ligadas à mesma placa de carregamento em paralelo têm de cumprir os requisitos de compatibilidade mais rigorosos do carregamento em paralelo.

O carregamento com balanceamento é mais seguro do que o carregamento rápido?

O carregamento com balanceamento proporciona uma monitorização mais completa de cada célula e é normalmente o programa preferido para utilização diária. O carregamento seguro continua a depender do estado da bateria, das definições, das ligações e da supervisão.

Lista de verificação final do carregamento com balanceamento

O carregamento com balanceamento é a forma habitual de preparar uma bateria LiPo convencional de várias células para utilização, pois controla tanto a tensão total do conjunto como o comportamento de cada célula. O processo torna-se simples quando se segue sempre a mesma sequência de verificação: química, contagem de S, corrente, ligação principal, ligação de balanceamento, células detetadas e tensão final.

Para o sistema de carregamento mais abrangente — incluindo a seleção do carregador, as taxas de carregamento, o carregamento rápido, o armazenamento e o carregamento em paralelo — consulte o Guia de Carregamento de Baterias LiPo da CNHL.