Ličio jonų akumuliatoriaus įkrovimo būdas energijai kaupti

著者：Iflowpower – Dodavatel přenosných elektráren

Lyginant su senosiomis technologijomis, tokiomis kaip nikelis-kadmis, ličio jonų baterijų chemijos technologija labai pagerina nešiojamosios įrangos galios tankį ir atitinka įprastą šių sistemų veikimo laiką, kai vyksta vienas įkrovimas. Ličio jonų akumuliatoriaus savaiminio išsikrovimo koeficientas yra pusė nikelio-kadmio ir nikelio metalo hidridų, o tai taip pat pagerina galiojimo laiką, leidžia įkrauti įrangą, kad klientams nereikėtų pirkti prieš naudojant. Ličio jonų trūkumas yra sudėtingesnis nei senosios technologijos nei ankstyvoji chemija.

Tačiau atsargus valdymas gali būti naudojamas siekiant maksimaliai padidinti ličio jonų energijos tiekimą, ne tik suteikti geresnę patirtį, bet ir susiaurinti dizainą, kad būtų naudojamos mažesnės baterijos. Kadangi akumuliatorius sudaro didelį nešiojamo prietaiso dydžio ir svorio santykį, tai nuostabu pakeitus įkrovimo grandinę kita įkrovimo grandine. Pagrindinė ličio jonų baterijų problema yra ta, kad jos yra labai jautrios pernelyg dideliam įkrovimui, nes per aukšta įtampa gali sukelti medžiagų įtempimą ir taip sutrumpinti akumuliatoriaus tarnavimo laiką.

Jei akumuliatoriaus įkrova viršija 4,2 V įtampą, tai taip pat kelia pavojų saugumui. Nebrangios įkrovimo grandinės gali būti perkrautos, nes akumuliatorius nepasiekia tikrosios ribos.

Jie naudoja vadinamąsias įkrovimo ir veikimo strategijas, šios strategijos pranašumas yra tai, kad ji atrodo greitai. Šioje strategijoje naudojamos ličio jonų įkrovimo kreivės charakteristikos, kurias galima suskirstyti į keturis pagrindinius etapus. Pirmoje fazėje akumuliatoriui tiekti naudojama nuolatinė srovė.

Naudojant akumuliatorių, jo įtampa yra daugiau ar mažiau tiesinė. Įtampa yra išlyginta netoli piko, tada įkroviklis gali sustoti. Tačiau šiuo metu įkraunama tik apie 85%, todėl teoriškai naudojimo laikas yra mažas.

Be to, dėl saugumo priežasčių ribinė įtampa paprastai yra mažesnė už maksimalią įtampą, o tai dar labiau sumažina maksimalų akumuliatoriaus įkrovimą. Išjungimo įtampa yra 3,8 V, o ne įprasta maksimali 4.

2V, todėl yra 60% akumuliatoriaus talpos. Likusi įkrovimo dalis atliekama soties arba pastovios įtampos fazės metu. Nors greitasis įkroviklis gali sutrumpinti laiką, reikalingą soties fazei pasiekti, pridėdamas įkrovimo srovę, dėl to pailgėja prisotinimo fazė ir kruopščiai bei tiksliai valdo prisotinimo etapą, kad apsisaugotų nuo streso.

1 pav. Ličio jonų akumuliatorių įkrovimo etapas, įskaitant terminio reguliavimo etapus esant aukštai temperatūrai. Sunku patikrinti, ar akumuliatorius yra perpildytas, todėl laikas arba srovės lygis naudojamas kaip tarpinis serveris, rodantis, kad akumuliatorius buvo beveik visiškai įkrautas. Paprastai prisotinimo įkrovimas trunka apie dvi valandas, taigi tiekiamas pagrįstas laiko rinkinys.

Įkrovimo metu srovės indeksas mažėja. Kai srovė pasiekia apie 3% pirmoje fazėje naudoto lygio, paprastai laikoma, kad baterija yra visiškai įkrauta ir procesas gali sustoti. Prisotinto įkrovimo metu naudojama įtampa sureguliuojama iki vieno procento ar geresnės.

Grandinės, atliekančios prisotintą įkrovą, gali naudoti srovės testavimą ir presą, kad valdytų procesus, kad užtikrintų, jog po tam tikro laiko nutrūks maitinimas ir susikaups metalo ličio, dėl ko kils gaisras. Temperatūra taip pat naudinga kontroliuojant įkrovimą. Pirmajame etape vidinė varža yra palyginti maža, akumuliatorius nebus kūginis.

Įeinant į prisotinimo fazę, baterija įkaista. Todėl temperatūros jutiklis yra labai svarbus siekiant užtikrinti, kad akumuliatorius neperkaistų ir būtų saugus. Akumuliatorių gamintojai pateiks saugią savo gaminių temperatūros ribą ir paprastai tiekia termistorius, kuriuos galima naudoti su ADC arba lyginamosiomis grandinėmis akumuliatoriaus įkroviklio grandinėje.

Įkrovimo procesas turi būti įkrautas prieš gylio išeikvojimą. Tam naudojamas trumpasis įkrovimas, kad būtų atnaujintas įkraunamas akumuliatorius – patikrinta, kad jų įtampa bus mažesnė nei 3 V. Kai įkrovimo procesas bus pakankamai įkrautas, įtampa pakils iki 3 V ar daugiau ir bus galima perimti įprastą pirmosios pakopos įkrovimo procesą.

Linglurt LTC4065 įkroviklio IC naudoja mažo dydžio DFN paketą, kuriame pateikiama, kaip organizuoti grįžtamojo ryšio kilpas, kad būtų palaikomi įvairūs ličio jonų akumuliatorių įkrovimo režimai. Prietaisas palaiko nuolatinės srovės ir pastovios įtampos įkrovimo būdus, taip pat pastovią temperatūrą, kad būtų galima efektyviai įkrauti akumuliatorių. Siekiant palaikyti aukštos temperatūros įkrovimą, LTC4065 turi šilumos ribojimo grandinę.

Tai gali nustatyti įkrovimo srovę pagal tipinę aplinkos temperatūrą (o ne pačiu blogiausiu atveju) ir užtikrinti, kad blogiausiu atveju įkroviklis būtų automatiškai sumažintas. LTC4065 trijų stiprintuvų grįžtamojo ryšio kilpos valdo pastovią srovę, pastovią įtampą ir pastovios temperatūros režimą. Ketvirtasis stiprintuvo grįžtamasis ryšys naudojamas pridėti srovės šaltinio poros išėjimo varžą, siekiant užtikrinti, kad viena išleidimo srovė būtų tik tūkstantį kartų didesnė už antrąją išleidimo srovę.

Atskira grįžtamojo ryšio kilpa, skirta nuolatinės srovės ir nuolatinės įtampos operacijoms, įkroviklį verčia naudoti pagal bet kokį modelį, kuris bando sumažinti įkrovimo srovę. Kitas stiprintuvo išėjimas yra prisotintas, o tai veiksmingai pašalina jo kilpą iš sistemos. Kai veikia nuolatinės srovės režimas, jis tiksliai įjungiamas į 1v.

Prog kaištis, skirtas programuoti srovę naudojant procentinį tolerancijos rezistorių (rPROG). Kai mėgstamas pastovios įtampos režimas, nuolatinės įtampos kilpa savo apverstą įvestį nukreipia į vidinę atskaitos įtampą. Vidinis rezistoriaus daliklis užtikrina, kad akumuliatoriaus įtampa išliktų 4.

2V.Prog kaiščio įtampa taip pat gali rodyti įkrovimo srovę pastovios įtampos režimu. Įprastame darbe įkrovimo laikotarpis prasideda nuolatinės srovės režimu - į akumuliatorių tiekiama srovė yra lygi 1000 V / rProg.

Jei LTC4065 energijos suvartojimas yra artimas 115°C, ribinės temperatūros stiprintuvas pradės mažinti įkrovimo srovę, apribos lusto temperatūrą maždaug per 115°C. Išėjus iš temperatūros ribojimo režimo, LTC 4065 grįš į pastovios srovės režimą arba pereis į pastovios įtampos režimą iš pastovios temperatūros režimo. Nesvarbu, ar tai režimas, PROG kaiščio įtampa yra proporcinga srovei, tiekiamai į akumuliatorių.

Vidinė laiko paspaudimo grandinė ir srovinio įkrovimo valdymas pagerino funkcijas, reikalingas efektyviam ličio jonų akumuliatoriaus valdymui. Įrenginys tiekia 0,6% slankiosios įtampos tikslumą, tik du išoriniai komponentai.

Atjungus įvesties maitinimą, LTC4065 automatiškai pereina į žemos srovės būseną ir akumuliatoriaus nuotėkis sumažėja iki 1μA žemiau. Įjungus maitinimą, LTC4065 gali pereiti į išjungimo režimą ir sumažinti maitinimo šaltinį iki 20.

μA žemiau. 2 pav. Įkrovimo būsenos schema LTC4065, panašus į šį. Panašiai kaip LTC4065, MaximIntegrated MAX1551 taip pat turi terminį ribojančias funkcijas, optimalų įkrovimą, jo neapriboja blogiausiu atveju akumuliatorius ir įvesties įtampa.

Pasiekus šilumos ribą, MAX 15551 ir MAX 1555 visiškai nenustos krauti, o palaipsniui mažins įkrovimo srovę, kuri padeda palaikyti funkciją aušinant sistemoje. Naudojamas SOT23 paketas, panašiai kaip MAX1551 ir MAX 1555, Microchiptechnology sukurtas MCP73811 tiekiamas pastoviu slėgiu ir pastovios srovės įkrovimu, pastarasis tik programuojamas išorinės varžos, ir yra su įmontuotu šilumos daviklio valdymo temperatūros ribinės įkrovimu. „Texas Instruments“ (TI) BQ2409X serija yra labai integruotas linijinis įkroviklis, skirtas nešiojamam naudojimui erdvėje.

Šie IC yra skirti USB prievado maitinimui arba gali būti nereguliuojami kintamosios srovės adapteriai su dideliu įvesties įtampos diapazonu ir apsauga nuo viršįtampio. BQ2904X atlieka reguliavimą, nuolatinės srovės ir nuolatinės įtampos įkrovimą. Visuose įkrovimo etapuose vidinė valdymo kilpa stebi IC jungties temperatūrą ir mažesnę įkrovimo srovę, kai viršijamos vidinės temperatūros slenksčiai.

Nors ličio jonų baterijų derinys įkrovimui leidžia kurti nešiojamas ir nešiojamas sistemas, kad nešiojamų ir nešiojamų sistemų kūrimas būtų ilgesnis, suteikiama ilgiausia funkcija ir galima sumažinti baterijos dydį. Geriausias kompromisas tarp mažo svorio ir gyvenimo. .