RENOVAR PACK DE BATERÍAS

Cambio de las baterías de Níquel-Cadmio por otras de Iones de Litio, en un taladro eléctrico. El conjunto de baterías original está compuesto por 12 elementos de Ni-Cd (1,2V), proporcionando el conjunto una tensión nominal de 14,4V. Al utilizar baterías de Li-ion (3,7V), sólo es necesario instalar 4 módulos. Se utilizan 4 baterías de tipo 18650, con una capacidad de 9800 mAh (según el fabricante, porque es falso). A pesar de que la capacidad real de estas baterías es mucho menor, estas baterías son perfectamente válidas para alimentar un destornillador eléctrico. Dentro del paquete de baterías se instala el módulo de protección y carga YH11047A, y se construye un soporte a medida con una impresora 3D. Este paquete de baterías es totalmente compatible con el original, y puede utilizarse el mismo cargador que venía con el taladro

Circuito de protección y carga: YH11047A

S-8254A

El circuito integrado S-8254A es un circuito de protección para baterías recargables de polímero de litio / iones de litio, para 3 ó 4  baterías en serie. Incluye un detector de voltaje de alta precisión y un circuito de retardo.

Esquema para 3 baterías

La serie S-8254A tiene el pin SEL para cambiar entre protección de 3 y 4 celdas. Cuando el pin SEL está a nivel bajo (VSS), la detección en la celda V4 se deshabilita y no se controla su estado. Así se puede utilizar este módulo para la protección de 3 celdas.

Esquema para 4 baterías

Cuando el pin SEL está a nivel alto (VDD), el módulo controla el estado de las 4 celdas.

Pineado del: S-8254A

Estado normal

Cuando el voltaje de cada una de las baterías está en el rango de VDLn a VCUn (2,5V … 4,25V) y la corriente de descarga es menor que el valor especificado (el voltaje del pin VINI es menor que VIOV1 y VIOV2, y el voltaje del pin VMP es más alto que VIOV3), los MOSFET de carga y descarga están encendidos.

Estado de sobrecarga

Cuando el voltaje de una de las baterías supera el valor VCUn (4,25 ± 0,25 V) y el estado se mantiene durante tCU o más tiempo, el pin COP se pone en alta impedancia. El pin COP se eleva hasta el voltaje pin EB + mediante la resistencia externa RCOP, y el MOSFET de carga deja de conducir para detener la carga. El condensador conectado en el pin CCT retrasa el tiempo de la detección de sobrecarga. El estado de sobrecarga finaliza  cuando se cumple una de las dos condiciones siguientes:

  1. El voltaje de cada una de las baterías desciende a VCLn (4,15 ± 0,5V) o más bajo.
  2. El voltaje de cada una de las baterías es VCUn (4,25 ± 0,25 V) o menor, y el voltaje del pin VMP es 39/40 × VDD o más bajo .

Cuando se conecta una carga externa, se inicia la descarga a través del diodo interno del MOSFET de carga.

Estado de sobredescarga

Cuando el voltaje de una de las baterías llega a ser más bajo que VDLn (2,50 ± 0,8 V) y el estado se mantiene durante tDL o más tiempo, el voltaje del pin DOP toma el valor de VDD, y el MOSFET de descarga deja de conducir para detener la descarga. El condensador conectado en el pin CDT retrasa el tiempo de la detección de sobredescarga.

YH11047A

El módulo de protección YH11047A monta el circuito integrado S-2854A con 4 transistores MOSFET de canal P. Este módulo permite el control de 4 baterías en serie y soporta un consumo constante de 10A, pudiendo llegar a 15A con disipador.Módilo: YH11047A

Construcción del conjunto

En este montaje he utilizado 4 baterías de Li-ion (3,7V)  tipo 18650. A pesar de que todo el conjunto, baterías y módulo de carga, puede conectarse soldando los cables y aislando el conjunto dentro de la carcasa de la batería, he optado por hacer algo más profesional.

Circuito de protección y carga montado

He diseñado un soporte a medida del hueco, para albergar las 4 baterías 18650 y el módulo de carga YH11047A. 

Portapilas cableado

Aunque las baterías podrían ir soldadas dentro del soporte, he utilizado los muelles y contactos de un portapilas viejo. De esta manera es muy fácil desmontar las baterías para comprobarlas o sustituirlas en caso de que alguna falle.

Soporte para las 4 baterías y su módulo de control

El fichero (.stl) de este  soporte lo puedes descargar desde el siguiente enlace:

Battery compartment for 4x 18650 batteries and its protection and charge control circuit

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