Lithium-ion batteri opladningsmetode til energilagring

著者：Iflowpower – Dodavatel přenosných elektráren

Sammenlignet med de gamle teknologier såsom nikkel-cadmium, forbedrer lithium-ion batteri kemi teknologi i høj grad strømtætheden af ​​bærbart udstyr, og følger den normale driftstid for disse systemer, når enkelt opladning er. Selvafladningsforholdet for lithium-ion-batteriet er halvdelen af ​​nikkel-cadmium og nikkelmetalhydrider, hvilket også hjælper på holdbarheden, gør det muligt for udstyret at lade op, så kunderne ikke behøver at købe før brug. Ulempen ved lithium-ioner er mere kompleks end gammel teknologi end tidlig kemi.

Forsigtig styring kan dog bruges til at maksimere strømforsyningen af ​​lithium-ioner, ikke kun give en bedre oplevelse, men giver dig også mulighed for at indsnævre dit design til at bruge mindre batterier. Da batteriet står for et betydeligt forhold i størrelsen og vægten af ​​den bærbare enhed, er det bemærkelsesværdigt ved at udskifte et ladekredsløb til et andet ladekredsløb. Nøgleproblemet ved lithium-ion-batterier er, at de er meget følsomme over for overdreven opladning, fordi for høj spænding kan forårsage materialebelastning og dermed forkorte batteriets levetid.

Hvis opladningen overstiger spændingen på 4,2V pr. batteri, vil de også medføre sikkerhedsrisici. Lavprisopladningskredsløb kan blive overopladet, fordi batteriet ikke når den faktiske grænse.

De bruger såkaldte opladnings- og løbestrategier, denne strategi har den fordel at den ser hurtigt ud. Denne strategi bruger karakteristikaene for lithiumion-opladningskurven, som kan opdeles i fire nøgletrin. Den første fase bruger en konstant strøm til at forsyne batteriet.

Med batteriet er dets spænding mere eller mindre lineær. Spændingen udjævnes i nærheden af ​​toppen, hvorefter opladeren kan stoppe. Dog oplades kun omkring 85 % på dette tidspunkt, hvilket resulterer i, at brugstiden i teorien er lav.

Af sikkerhedsmæssige årsager er afskæringsspændingen desuden typisk sat under den maksimale spænding, hvilket yderligere reducerer den maksimale ladning, der påføres batteriet. Afskæringsspændingen er 3,8V i stedet for det typiske maksimum på 4.

2V, så 60% af batterikapaciteten er tilgængelig. Resten af ​​opladningen udføres under mætning eller konstant spændingsfase. Selvom hurtigladeren kan reducere den tid, der kræves for at nå mætningsfasen ved at tilføje ladestrøm, har dette den effekt at forlænge mætningsfasen og styrer mætningsfasen omhyggeligt og præcist for at beskytte mod stress.

Figur 1: Opladningstrin for lithium-ion-batterier, inklusive termiske justeringstrin under høje temperaturforhold. Det er svært at teste batteriet fuld af overløb, så tid eller strømniveau bruges som en proxy for at indikere, at batteriet har været tæt på at være færdig med at lade op. Normalt er mætningsopladningen omkring to timer, hvilket giver et rimeligt sæt tid.

Under mætningsopladning falder det aktuelle indeks. Når strømmen når omkring 3 % af det niveau, der blev brugt i den første fase, anses batteriet generelt for at være fuldt opladet, og processen kan stoppe. Spændingen, der bruges under mættet opladning, justeres til en procent eller bedre.

Kredsløb, der udfører en mættet opladning, kan bruge strømtestning og presse til at styre processer for at sikre, at strømmen afbrydes efter et stykke tid, og metallet lithium akkumuleres, hvilket resulterer i en brand. Temperaturen er også nyttig til kontrol af opladning. I det første trin er den indre modstand relativt lav, batteriet vil ikke blive tilspidset.

Når man går ind i en mætningsfase, bliver batteriet varmere. Derfor er temperatursensoren relateret til at sikre, at batteriet ikke overophedes og har en sikker risiko, er meget vigtigt. Batteriproducenter vil give en sikker temperaturgrænse for deres produkter og leverer typisk termistorer, der kan bruges med ADC&39;er eller komparatorkredsløb i opladerkredsløbet i batteripakken.

Opladningsprocessen skal oplades før dybdeudtømningen. Dette bruger vedligeholdelsesopladning til at genoptage det opladelige batteri - testet vil deres spænding være lavere end 3V. Når trickle-processen er forsynet med tilstrækkelig ladning, vil spændingen stige til 3V eller mere, og den normale første trins opladningsproces kan overtages.

Linglurts LTC4065-oplader-IC bruger en lille størrelse DFN-pakke, der giver mulighed for at organisere feedback-sløjfer for at understøtte de forskellige opladningstilstande, der kræves til lithium-ion-batterier. Enheden understøtter opladningsmetoder med konstant strøm og konstant spænding samt en konstant temperatur for at tillade effektiv opladning i nærheden af ​​batteriet. For at understøtte højtemperaturopladning har LTC4065 et varmebegrænsningskredsløb.

Dette kan indstille ladestrømmen i overensstemmelse med en typisk omgivelsestemperatur (frem for worst case), og sikre at opladeren automatisk reduceres i værste fald. I LTC4065 styrer tre forstærkere feedback-sløjfer konstant strøm, konstant spænding og konstant temperaturtilstand. Den fjerde forstærker-feedback-sløjfe bruges til at tilføje udgangsimpedansen for strømkildeparret for at sikre, at en drænstrøm blot er tusind gange af den anden drænstrøm.

En separat feedback-loop til drift med konstant strøm og konstant spænding tvinger opladeren baseret på enhver model, der forsøger at minimere ladestrømmen. En anden forstærkerudgang er mættet, hvilket effektivt eliminerer dens loop fra systemet. Når den er i konstant strømtilstand, er den nøjagtigt drevet til en 1v.

Prog pin til at programmere strømmen ved at bruge en procent tolerance modstand (rPROG). Når konstantspændingstilstanden er elsket, driver konstantspændingssløjfen sin inverterede input til den interne referencespænding. Den interne modstandsdeler sikrer, at batterispændingen forbliver på 4.

2V.Prog pin spænding kan også angive ladestrømmen i konstant spændingstilstand. I et typisk arbejde begynder opladningsperioden med konstant strømtilstand - strømmen leveret til batteriet er lig med 1000V / rProg.

Hvis strømforbruget på LTC4065 er tæt på 115°C, vil grænsetemperaturforstærkeren begynde at sænke ladestrømmen, begrænse chippens temperatur om ca 115°C. Når temperaturbegrænsningstilstanden er afsluttet, vil LTC 4065 returnere konstant strømtilstand eller gå ind i konstant spændingstilstand fra konstant temperaturtilstand. Uanset om det er mode, er spændingen på PROG-stiften proportional med den strøm, der leveres til batteriet.

Internt tryk-på-tids-kredsløb og vedligeholdelsesopladning har forbedret de funktioner, der kræves til effektiv lithium-ion batteristyring. Enheden leverer 0,6 % flydende spændingsnøjagtighed, kun to eksterne komponenter.

Når indgangsstrømmen fjernes, går LTC4065 automatisk i en lav strømtilstand, og batterilækagen sænkes til 1μA nedenfor. Når strømmen er tilsluttet, kan LTC4065 gå i nedlukningstilstand og slippe strømforsyningen til 20.

μA nedenfor. Figur 2: Opladningsstatus flowdiagram LTC4065 beslutning svarende til dette. I lighed med LTC4065 har MaximIntegrated MAX1551 også termiske begrænsende funktioner, optimal opladning, uden at være termisk begrænset af det værste tilfælde batteri og indgangsspænding.

Når varmegrænsen er nået, stopper MAX 15551 og MAX 1555 ikke helt opladningen, men reducerer gradvist ladestrømmen, hvilket hjælper med at opretholde funktionen ved køling i systemet. SOT23-pakken bruges, i lighed med MAX1551 og MAX 1555, MCP73811 udviklet af Microchiptechnology forsynes med konstant tryk og konstant strøm opladning, sidstnævnte kun programmeret af ekstern modstand, og er udstyret med en indbygget varmeføler kontrol temperaturgrænse opladning. BQ2409X-serien af ​​Texas Instruments (TI) er en meget integreret lineær opladerenhed, der er rettet mod pladsorienteret bærbar brug.

Disse IC&39;er er designet til USB-portstrøm eller er muligvis ikke justerede AC-adaptere med højt indgangsspændingsområde og indgangsoverspændingsbeskyttelse. BQ2904X udfører justering, konstant strøm og konstant spændingsopladning. I alle opladningstrin overvåger intern kontrolsløjfe IC-forbindelsestemperatur og lavere ladestrøm, når de interne temperaturtærskler overskrides.

Selvom kombinationen af ​​lithium-ion-batterier til opladningsteknikker gør det muligt at bygge bærbare og bærbare systemer for at gøre de byggede bærbare og bærbare systemer længere, er den længste funktion leveret, og batteristørrelsen kan reduceres. Den bedste afvejning mellem lille til vægt og liv. .