Metoda punjenja litijum-jonske baterije za skladištenje energije

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Portable Power Station Supplier

U poređenju sa starim tehnologijama kao što je nikl-kadmijum, hemijska tehnologija litijum-jonskih baterija značajno poboljšava gustinu snage prenosive opreme i prati normalno vreme rada ovih sistema kada je jedno punjenje. Odnos samopražnjenja litijum-jonske baterije je polovina nikl-kadmijum i nikl metal hidrida, što takođe pomaže u trajnosti, omogućava punjenje opreme, tako da kupci ne moraju da kupuju pre upotrebe. Nedostatak litijum jona je složeniji od stare tehnologije od rane hemije.

Međutim, oprezno upravljanje može se koristiti za maksimiziranje isporuke energije litijum jona, ne samo da obezbeđuje bolje iskustvo, već vam takođe omogućava da suzite svoj dizajn na korišćenje manjih baterija. Budući da baterija ima značajan omjer u veličini i težini nosivog uređaja, izvanredno je zamjenom kruga za punjenje drugim krugom za punjenje. Ključni problem litijum-jonskih baterija je zato što su veoma osetljive na prekomerno punjenje, jer previsok napon može da izazove stres materijala, a samim tim skraćuje životni vek baterije.

Ako punjenje premašuje napon od 4,2V po bateriji, to će također donijeti sigurnosne rizike. Jeftini krugovi za punjenje mogu biti prepunjeni, jer baterija ne dostiže stvarnu granicu.

Koriste takozvane strategije punjenja i rada, ova strategija ima prednost što izgleda brzo. Ova strategija koristi karakteristike krivulje punjenja litijum jona, koja se može podijeliti u četiri ključne faze. Prva faza koristi konstantnu struju za napajanje baterije.

Kod baterije, njen napon je manje-više linearan. Napon je spljošten u blizini vrha, kada se punjač može zaustaviti. Međutim, samo oko 85% napunjenosti u ovom trenutku, što rezultira da je vrijeme korištenja teoretski nisko.

Osim toga, iz sigurnosnih razloga, napon prekida je obično postavljen ispod maksimalnog napona, što dodatno smanjuje maksimalno punjenje baterije. Prekidni napon je 3,8 V, a ne tipični maksimum od 4.

2V, tako da je dostupno 60% kapaciteta baterije. Ostatak punjenja se vrši tokom faze zasićenja ili konstantnog napona. Iako brzi punjač može smanjiti vrijeme potrebno za dostizanje faze zasićenja dodavanjem struje punjenja, ovo ima učinak produženja faze zasićenja i pažljivo i precizno upravlja fazom zasićenja kako bi se zaštitio od stresa.

Slika 1: Faza punjenja litijum-jonskih baterija, uključujući faze termičkog podešavanja u uslovima visoke temperature. Teško je testirati bateriju punu prelijevanja, tako da se vrijeme ili nivo struje koristi kao proksi da bi se pokazalo da je baterija blizu potpunog punjenja. Uobičajeno, zasićenje punjenje je oko dva sata, čime se osigurava razumno vrijeme.

Tokom punjenja zasićenja, trenutni indeks opada. Kada struja dostigne oko 3% nivoa koji se koristi u prvoj fazi, generalno se smatra da je baterija potpuno napunjena i proces se može zaustaviti. Napon koji se koristi tokom zasićenog punjenja je podešen na jedan posto ili više.

Krugovi koji izvode zasićeno punjenje mogu koristiti testiranje struje i pritisnuti za upravljanje procesima kako bi osigurali da će struja biti prekinuta nakon određenog vremenskog perioda i da se metalni litijum akumulira, što rezultira požarom. Temperatura je također korisna u kontrolnom punjenju. U prvoj fazi, unutrašnji otpor je relativno nizak, baterija se neće sužavati.

Kada uđete u fazu zasićenja, baterija će postati toplija. Stoga je senzor temperature vezan za osiguravanje da se baterija neće pregrijati i da je vrlo važan rizik. Proizvođači baterija će osigurati sigurnu temperaturnu granicu za svoje proizvode i obično isporučuju termistore koji se mogu koristiti s ADC-ima ili komparatorskim krugovima u krugu punjača u baterijskom paketu.

Proces punjenja treba napuniti prije iscrpljivanja dubine. Ovo koristi protočno punjenje za nastavak punjive baterije - testirani njihov napon će biti niži od 3V. Jednom kada se proces curenja snabdijeva dovoljnim punjenjem, napon će porasti na 3V ili više i može se preuzeti normalan prvi stupanj punjenja.

Linglurtov LTC4065 punjač IC koristi DFN paket male veličine koji pruža mogućnost organiziranja povratnih petlji da podrži različite načine punjenja potrebnih za litijum-jonske baterije. Uređaj podržava metode punjenja konstantnom strujom i konstantnim naponom, kao i konstantnu temperaturu kako bi se omogućilo efikasno punjenje u blizini baterije. Kako bi podržao punjenje pri visokim temperaturama, LTC4065 ima krug ograničenja topline.

Ovo može postaviti struju punjenja u skladu s tipičnom temperaturom okoline (a ne u najgorem slučaju) i osigurati da se punjač automatski smanji u najgorem slučaju. U LTC4065, tri povratne petlje pojačala kontroliraju konstantnu struju, konstantni napon i režim konstantne temperature. Četvrta povratna petlja pojačala se koristi za dodavanje izlazne impedanse para strujnih izvora kako bi se osiguralo da je jedna struja odvoda samo hiljadu puta veća od struje drugog odvoda.

Zasebna povratna sprega za operacije konstantne struje i konstantnog napona prisiljava punjač na osnovu bilo kojeg modela koji pokušava minimizirati struju punjenja. Još jedan izlaz pojačala je zasićen, što efektivno eliminiše njegovu petlju iz sistema. Kada je u modu konstantne struje, precizno se pokreće na 1v.

Prog pin za programiranje struje korištenjem otpornika postotne tolerancije (rPROG). Kada se voli režim konstantnog napona, petlja konstantnog napona pokreće svoj invertirani ulaz na interni referentni napon. Interni rezistorski razdjelnik osigurava da napon baterije ostane na 4.

2V.Prog pin napon takođe može ukazivati ​​na struju punjenja u režimu konstantnog napona. U tipičnom radu, period punjenja počinje u režimu konstantne struje - struja koja se isporučuje bateriji je jednaka 1000V / rProg.

Ako je potrošnja energije LTC4065 blizu 115°C, granično temperaturno pojačalo će početi snižavati struju punjenja, ograničiti temperaturu čipa za oko 115°C. Jednom kada se izađe iz režima ograničenja temperature, LTC 4065 će se vratiti u režim konstantne struje ili će ući u režim konstantnog napona iz režima konstantne temperature. Bilo da je u modu, napon PROG pina je proporcionalan struji koja se isporučuje bateriji.

Interna kola sa pritiskom na vrijeme i upravljanje punjenjem su poboljšali funkcije potrebne za efikasno upravljanje litijum-jonskim baterijama. Uređaj daje 0,6% tačnosti plutajućeg napona, samo dvije vanjske komponente.

Kada se isključi ulazno napajanje, LTC4065 automatski ulazi u stanje niske struje i curenje baterije se smanjuje na 1μA ispod. Nakon uključivanja napajanja, LTC4065 može ući u režim isključivanja i smanjiti napajanje na 20.

μA ispod. Slika 2: Dijagram toka statusa punjenja LTC4065 odluka slična ovoj. Slično kao LTC4065, MaximIntegrated MAX1551 takođe ima funkcije ograničavanja temperature, optimalno punjenje, bez da bude termički ograničen baterijom i ulaznim naponom u najgorem slučaju.

Kada se dostigne granica topline, MAX 15551 i MAX 1555 neće potpuno prestati s punjenjem, već postupno smanjuju struju punjenja, što pomaže u održavanju funkcije prilikom hlađenja u sistemu. Koristi se SOT23 paket, slično MAX1551 i MAX 1555, MCP73811 razvijen od strane Microchiptechnology se snabdijeva punjenjem konstantnim pritiskom i konstantnom strujom, potonje je programirano samo vanjskim otporom i opremljeno je ugrađenim senzorom topline za kontrolu temperature, punjenje ograničenja temperature. BQ2409X serija Texas Instruments-a (TI) je visoko integrisani linearni punjač, ​​koji se suočava sa prostorno orijentisanim prenosivim uređajima.

Ove IC-ove su dizajnirane za napajanje preko USB porta ili možda nisu prilagođeni AC adapteri sa visokim opsegom ulaznog napona i zaštitom od prenapona na ulazu. BQ2904X vrši podešavanje, punjenje konstantnom strujom i konstantnim naponom. U svim fazama punjenja, interna kontrolna petlja prati temperaturu IC spoja i nižu struju punjenja kada se prekorače pragovi unutrašnje temperature.

Iako kombinacija litijum-jonskih baterija za tehnike punjenja omogućava izgradnju prenosivih i nosivih sistema kako bi se izgradnja prenosivih i nosivih sistema produžila, isporučuje se najduža funkcija, a veličina baterije se može smanjiti. Najbolji kompromis između male težine i života. .