ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Портативті электр станциясының жеткізушісі
Nakon što se mobilni telefon pojavio, punjiva baterija i s njom povezan indikator napajanja postali su sastavni dio našeg informacijskog društva. Za nas su jednako važni kao i indikator goriva u automobilima koji je imao važnu primjenu u posljednjih 100 godina. Jedina razlika je u tome što vozač ne može tolerirati netočne upute za gorivo, dok korisnici mobilnih telefona žele dobiti visoku preciznost.
Indikator snage visoke rezolucije. Nakon što su mnoga tehnička pitanja riješena, litij-ionska baterija 1997. počela je masovna proizvodnja. Budući da se može osigurati najveća gustoća energije (volumenska gustoća i gustoća težine), naširoko se koriste u raznim sustavima od mobilnih telefona do električnih vozila.
Litij-ionske baterije imaju neke ključne značajke koje utječu na snagu, baterija mora sadržavati različite sigurnosne mehanizme za sprječavanje prekomjernog punjenja baterije, dubinskog pražnjenja ili obrnutog spoja. Budući da je litij element vrlo aktivan, postoji potencijalni rizik od eksplozije, tako da litij-ionska baterija nije izložena okolišu visoke temperature. Anoda litij-ionske baterije sastoji se od karbida, a katoda se sastoji od metalnog oksida, a litij se dodaje najmanjoj metodi pogoršanja rešetke.
Taj se proces naziva implantacija. Metalni litij će imati snažnu reakciju s vodom, tako da litij-ionska baterija koristi netekuću organsku litijevu sol kao elektrolit. Prilikom punjenja litij-ionske baterije, atom litija se elektrolit po elektrolit prenosi na anodu.
Kapacitet baterije Baterija je najvažniji parametar (osim napona) kapacitet, jedinica je mAh (MAH), što znači maksimalnu količinu energije koju daje baterija. Kapacitet proizvođača je vrijednost baterije pod određenim uvjetima pražnjenja, ali će se baterija promijeniti nakon izvoza baterije. Kapacitet baterije povezan je s temperaturom baterije (Sl.
1), a najgornja krivulja prikazuje proces konstantne struje konstantnog tlaka pri različitim temperaturama pri različitim temperaturama. Kao što se može vidjeti iz krivulje, baterija se može napuniti s 20% pomoću baterije na višim temperaturama u usporedbi s podacima punjenja na -20 °C. Dvije krivulje ispod slike 1 pokazuju da temperatura više utječe na temperaturu, a te krivulje pokazuju da cijela baterija prazni preostalu električnu energiju na dvije različite struje pražnjenja, iz ove dvije krivulje se može vidjeti da je preostali kapacitet baterije povezan sa strujom pražnjenja.
Pri danoj temperaturi i brzini pražnjenja, kapacitet litij-ionske baterije koji se može dobiti je razlika između najviše krivulje i donje odgovarajuće krivulje. Stoga će se kapacitet litij-ionske baterije uvelike smanjiti pri niskim temperaturama ili velikim strujama pražnjenja. Pri niskim temperaturama ili velikom strujnom pražnjenju, preostali kapacitet baterije je velik i može se isprazniti manjom strujom pri istoj temperaturi.
Zbog pomiješanih nečistoća u elektrolitu, unutar baterije dolazi do neželjene kemijske reakcije, što dovodi do gubitka električne energije. Tipični omjer samopražnjenja uobičajenog tipa baterije na sobnoj temperaturi prikazan je u tablici 1. Na brzinu kemijske reakcije utječe temperatura, pa je samopražnjenje povezano s temperaturom.
S obzirom na različite tipove baterija, samopražnjenje se može modelirati s paralelnim otporom koji troši struju curenja. Kapacitet baterije opada s novim brojem punjenja i pražnjenja, što se kvantificira radnim vijekom, odnosno baterija prije nego što joj kapacitet padne na 80% od početnog kapaciteta od 80%, pražnjenja. Tipične litij-ionske baterije imaju radni vijek od 300 ~ 500 punjenja/pražnjenja.
Na trajanje litij-ionske baterije također utječe vrijeme, bez obzira na to hoće li njen kapacitet početi postupno opadati nakon tvornice. Na 25 °C, ovaj učinak može uzrokovati da potpuno napunjena baterija izgubi 20% godišnje; gubitak od 35% na 40°C. Što se tiče baterije koja nije potpuno napunjena, ovaj proces starenja je sporiji: 25 °C, preostalih 40% baterije gubi se godišnje za oko 4% količine električne energije.
Priručnik s podacima o bateriji navodi krivulju karaktera pražnjenja pod određenim uvjetima, od kojih jedan utječe na napon baterije je struja opterećenja. Međutim, struja opterećenja ne može se modelirati pomoću jednostavnog otpora izvora, jer otpor ovisi o drugim parametrima, kao što su starenje baterije i razine električne energije. U usporedbi s originalnom baterijom, punjiva litij-ionska baterija pokazuje vrlo ravnu krivulju pražnjenja.
Programeri sustava preferiraju ovu značajku jer je napon koji isporučuje baterija uglavnom nepromijenjen. Međutim, s pražnjenjem baterije, napon baterije gotovo je povezan s preostalom snagom. Jednostavno nije jednako "prečacu" za određivanje dostupne snage baterije, prvo je potrebna jednostavna metoda detekcije, krug detekcije troši samo tragove potrošnje energije, dopuštajući korisniku da izračuna razinu električne energije iz napona baterije (idealno).
Međutim, budući da ne postoji jasan odnos između napona i električne energije, rezultati detekcije napona baterije mogu biti nepouzdani. Osim toga, napon baterije također ovisi o temperaturi i dinamičkom učinku otpuštanja (što krajnji napon čini malo sporijim) kada se smanjuje struja opterećenja. Stoga je jednostavnom metodom detekcije napona teško osigurati da je točnost praćenja snage veća od 25%.
Relativna razina snage često se naziva stanje punjenja (SOC), odnosi se na omjer preostale snage i kapaciteta baterije. Određivanje ovog parametra je praćenje dotoka, istjecanja količine naboja - tzv. "coulombometer" metoda. Stvarni kulombij se postiže akumuliranjem struje koja teče i izlazi iz baterije.
Kada se struja mjeri ADC-om visoke rezolucije, obično se koristi mali otpor u seriji s malim otporom i anodom baterije. Budući da je funkcionalni odnos između SOC baterije i nekih od gore navedenih parametara, kapacitet baterije mora biti određen relevantnim iskustvom. Trenutno ne postoji model detaljne analize (s dovoljnom točnošću) za izračunavanje kapaciteta specifičnih radnih uvjeta (kao što su temperatura, punjenje, struja itd.).
). Teorijski model prikladan je samo za određivanje uvjeta, kako bi se dobile relativne razine napunjenosti, ti se modeli koriste za specifične uvjete i ukupnu kalibraciju. Kako bi se postigla dovoljno visoka točnost mjerenja snage, parametri modela moraju se kontinuirano kalibrirati - korištenjem tzv. moda "učenja" snage, s coulombijem, ova metoda može postići točnost mjerenja snage na nekoliko postotnih bodova.
Metoda električnog mjerenja Što se tiče punjivih baterija u različitim vrstama, konfiguracijama i primjenama, moderni integrirani krugovi mogu odrediti njihov SOC. Unatoč maloj potrošnji energije (60mA potrošnja, mirovanje 1mA), ovi čipovi mogu postići veću preciznost. Električni kvantimetarski čip podijeljen je u tri tipa (Tablica 2) jer je litij-ionska baterija preferirani izbor za većinu primjena, što predstavlja primjer kruga mjerenja snage litij-ionske i litij-polimerske baterije.
Coulombau, također poznat kao monitor baterije, pretvorba za mjerenje, brojanje i parametre baterije, uključujući struju, temperaturu, napon, broj punjenja itd. Coulombia ne može mjeriti varijable, nema inteligencije. DS2762 u ovoj vrsti čipa sadrži visokoprecizne otpornike od 25 MΩ, također može pratiti temperaturu, napon baterije i struju, komunicirajući preko 1-Wire sabirnice, omogućujući baterijskom paketu ili mikrokontroleru u baterijskom paketu ili glavnom sustavu da čita sve podatke.
Možete formirati fleksibilan jeftin sustav, ali morate razumjeti značajno pozadinsko znanje i učiniti da određeni rad na razvoju, softver, modeli i podrška koju isporučuju dobavljači IC-a, mogu smanjiti troškove razvoja. Druga metoda je korištenje mjerača snage za izračunavanje količine, koji može pokrenuti mjerenja električne energije s algoritmima učenja i svim potrebnim mjerenjima. Pametne baterije obično koriste mjerače snage za izvođenje automatskog nadzora, koristeći manje razvojnog rada potrebnog za korištenje integriranih mjerača snage, što pomaže skraćivanju vremena popisa proizvoda.
DS2780 je potpuno integrirani mjerač snage koji omogućuje glavnom računalu očitavanje SOC-a preko 1-Wire sabirnice i osigurava potrebni sigurnosni zaštitni krug za litij-ionsku bateriju. Druga mogućnost je korištenje programibilnog mjerača snage, koji uključuje mikrokontroler, koji može pružiti značajnu fleksibilnost. Na primjer, MAX1781, interna integracija RISC jezgre, E2PROM i RAM-a.
Programeri mogu postići modeliranje baterija, programiranje mjerača snage i potrebna mjerenja. Jednostavna, točna indikacija SOC-a može se implementirati internim LED pogonom. Zaključak Pod utjecajem višestrukih međusobno povezanih parametara, mjerenje količine električne energije punjivih baterija postaje složen zadatak.
Jednostavno mjerenje ne može dati točne rezultate, primjenjivo je samo na neke nevažne primjene. Upotrebom gotovog električnog brojila može se postići visoko precizno i pouzdano mjerenje električne energije.