Litija jonu akumulatora uzlādes metode enerģijas uzkrāšanai

著者：Iflowpower – Portable Power Station ပေးသွင်းသူ

Salīdzinājumā ar vecajām tehnoloģijām, piemēram, niķeļa-kadmija, litija jonu akumulatoru ķīmijas tehnoloģija ievērojami uzlabo portatīvo iekārtu jaudas blīvumu un ievēro šo sistēmu parasto darbības laiku, kad notiek viena uzlāde. Litija jonu akumulatora pašizlādes koeficients ir puse no niķeļa-kadmija un niķeļa metāla hidrīdiem, kas arī uzlabo glabāšanas laiku, ļauj uzlādēt aprīkojumu, lai klientiem nebūtu jāpērk pirms lietošanas. Litija jonu trūkums ir sarežģītāks nekā vecās tehnoloģijas nekā agrīnā ķīmija.

Tomēr piesardzīgu pārvaldību var izmantot, lai palielinātu litija jonu jaudas piegādi, ne tikai nodrošinot labāku pieredzi, bet arī ļaujot sašaurināt dizainu, lai izmantotu mazākas baterijas. Tā kā akumulators veido ievērojamu valkājamās ierīces izmēra un svara attiecību, tas ir ievērojams, aizstājot uzlādes ķēdi ar citu uzlādes ķēdi. Litija jonu akumulatoru galvenā problēma ir tāpēc, ka tie ir ļoti jutīgi pret pārmērīgu uzlādi, jo pārāk augsts spriegums var izraisīt materiāla spriegumu, tādējādi saīsinot akumulatora darbības laiku.

Ja uzlāde pārsniedz spriegumu 4,2 V uz vienu akumulatoru, tie radīs arī drošības riskus. Zemu izmaksu uzlādes ķēdes var tikt pārlādētas, jo akumulators nesasniedz faktisko robežu.

Viņi izmanto tā sauktās uzlādes un darbības stratēģijas, šīs stratēģijas priekšrocība ir tā, ka tā izskatās ātri. Šī stratēģija izmanto litija jonu uzlādes līknes raksturlielumus, kurus var iedalīt četros galvenajos posmos. Pirmajā fāzē akumulatora barošanai tiek izmantota pastāvīga strāva.

Ar akumulatoru tā spriegums ir vairāk vai mazāk lineārs. Spriegums tiek izlīdzināts pīķa tuvumā, un šajā laikā lādētājs var apstāties. Tomēr šobrīd uzlāde ir tikai aptuveni 85%, kā rezultātā teorētiski lietošanas laiks ir mazs.

Turklāt drošības apsvērumu dēļ izslēgšanas spriegums parasti tiek iestatīts zem maksimālā sprieguma, kas vēl vairāk samazina akumulatora maksimālo uzlādi. Izslēgšanas spriegums ir 3,8 V, nevis tipiskais maksimālais 4.

2V, tātad ir pieejami 60% no akumulatora jaudas. Pārējā uzlāde tiek veikta piesātinājuma vai pastāvīga sprieguma fāzē. Lai gan ātrais lādētājs var samazināt laiku, kas nepieciešams, lai sasniegtu piesātinājuma fāzi, pievienojot uzlādes strāvu, tas pagarina piesātinājuma fāzi un rūpīgi un precīzi pārvalda piesātinājuma stadiju, lai pasargātu no stresa.

1. attēls. Litija jonu akumulatoru uzlādes stadija, ieskaitot termiskās regulēšanas posmus augstas temperatūras apstākļos. Ir grūti pārbaudīt, vai akumulators ir pārpildīts, tāpēc laiks vai strāvas līmenis tiek izmantots kā starpniekserveris, lai norādītu, ka akumulators ir bijis tuvu pilnīgai uzlādei. Parasti piesātinājuma uzlāde ir aptuveni divas stundas, tādējādi nodrošinot saprātīgu laika komplektu.

Piesātinājuma uzlādes laikā pašreizējais indekss samazinās. Kad strāva sasniedz aptuveni 3% no pirmajā fāzē izmantotā līmeņa, akumulators parasti tiek uzskatīts par pilnībā uzlādētu un process var apstāties. Piesātinātās uzlādes laikā izmantotais spriegums ir noregulēts uz vienu procentu vai labāk.

Ķēdes, kas veic piesātinātu lādiņu, var izmantot strāvas testēšanu un presi, lai pārvaldītu procesus, lai nodrošinātu, ka pēc noteikta laika tiks pārtraukta jauda un metāla litijs uzkrājas, izraisot ugunsgrēku. Temperatūra ir noderīga arī uzlādes kontrolei. Pirmajā posmā iekšējā pretestība ir salīdzinoši zema, akumulators nebūs konusveida.

Ieejot piesātinājuma fāzē, akumulators kļūs siltāks. Tāpēc temperatūras sensors ir saistīts ar to, lai nodrošinātu, ka akumulators nepārkarst un ir drošs risks, ir ļoti svarīgi. Akumulatoru ražotāji saviem izstrādājumiem nodrošinās drošu temperatūras ierobežojumu un parasti piegādā termistorus, ko var izmantot kopā ar ADC vai salīdzinājuma ķēdēm akumulatora lādētāja ķēdē.

Uzlādes process ir jāuzlādē pirms dziļuma izsīkuma. Tas izmanto plūstošo uzlādi, lai atsāktu uzlādējamo akumulatoru — pārbaudīts, ka to spriegums būs zemāks par 3 V. Kad sūkšanas process tiek piegādāts ar pietiekamu uzlādi, spriegums pieaugs līdz 3 V vai vairāk, un var pārņemt parasto pirmās pakāpes uzlādes procesu.

Linglurt LTC4065 lādētāja IC izmanto maza izmēra DFN pakotni, kas nodrošina, kā organizēt atgriezeniskās saites cilpas, lai atbalstītu dažādus uzlādes režīmus, kas nepieciešami litija jonu akumulatoriem. Ierīce atbalsta pastāvīgas strāvas un pastāvīga sprieguma uzlādes metodes, kā arī nemainīgu temperatūru, lai nodrošinātu efektīvu uzlādes tuvumu akumulatoram. Lai atbalstītu augstas temperatūras uzlādi, LTC4065 ir siltuma ierobežojuma ķēde.

Tas var iestatīt uzlādes strāvu atbilstoši tipiskai apkārtējās vides temperatūrai (nevis sliktākajā gadījumā) un nodrošināt lādētāja automātisku pazemināšanu sliktākajā gadījumā. LTC4065 trīs pastiprinātāju atgriezeniskās saites cilpas kontrolē pastāvīgu strāvu, pastāvīgu spriegumu un nemainīgas temperatūras režīmu. Ceturtā pastiprinātāja atgriezeniskās saites cilpa tiek izmantota, lai pievienotu strāvas avota pāra izejas pretestību, lai nodrošinātu, ka viena iztukšošanas strāva ir tikai tūkstoš reižu no otrās drenāžas strāvas.

Atsevišķa atgriezeniskās saites cilpa pastāvīgai strāvai un pastāvīgai spriegumam piespiež lādētāju, pamatojoties uz jebkuru modeli, kas mēģina samazināt uzlādes strāvu. Vēl viena pastiprinātāja izeja ir piesātināta, kas efektīvi novērš tā cilpu no sistēmas. Pastāvīgās strāvas režīmā tas tiek precīzi virzīts uz 1v.

Prog pin, lai programmētu strāvu, izmantojot procentuālo pielaides rezistoru (rPROG). Kad tiek mīlēts pastāvīgā sprieguma režīms, pastāvīgā sprieguma cilpa virza savu apgriezto ievadi uz iekšējo atsauces spriegumu. Iekšējais rezistoru dalītājs nodrošina, ka akumulatora spriegums paliek 4.

2V.Prog tapas spriegums var norādīt arī uzlādes strāvu pastāvīgā sprieguma režīmā. Parastā darbā uzlādes periods sākas ar pastāvīgas strāvas režīmu - akumulatoram piegādātā strāva ir vienāda ar 1000 V / rProg.

Ja LTC4065 enerģijas patēriņš ir tuvu 115°C, robežtemperatūras pastiprinātājs sāks pazemināt uzlādes strāvu, ierobežot mikroshēmas temperatūru apm. 115°C. Kad temperatūras ierobežošanas režīms ir iziets, LTC 4065 atgriezīsies nemainīgas strāvas režīmā vai pāries pastāvīgā sprieguma režīmā no nemainīgas temperatūras režīma. Neatkarīgi no tā, vai tas ir režīms, PROG tapas spriegums ir proporcionāls strāvai, kas tiek piegādāta akumulatoram.

Iekšējā laika nospiešanas shēma un nepārtrauktās uzlādes vadība ir uzlabojušas funkcijas, kas nepieciešamas efektīvai litija jonu akumulatora pārvaldībai. Ierīce nodrošina 0,6% peldošā sprieguma precizitāti, tikai divas ārējās sastāvdaļas.

Kad ieejas strāva tiek atvienota, LTC4065 automātiski pāriet zemas strāvas stāvoklī un akumulatora noplūde tiek samazināta līdz 1μA zemāk. Pēc strāvas padeves LTC4065 var pāriet izslēgšanas režīmā un samazināt strāvas padevi līdz 20.

μA zemāk. 2. attēls. Lādēšanas statusa blokshēma LTC4065 lēmums, kas līdzīgs šim. Līdzīgi kā LTC4065, MaximIntegrated MAX1551 ir arī termiski ierobežojošas funkcijas, optimāla uzlāde, to termiski neierobežojot sliktākajā gadījumā akumulators un ieejas spriegums.

Kad tiek sasniegts siltuma limits, MAX 15551 un MAX 1555 pilnībā nepārtrauks uzlādi, bet pakāpeniski samazina uzlādes strāvu, kas palīdz uzturēt funkciju dzesēšanas laikā sistēmā. Tiek izmantota SOT23 pakotne, līdzīgi kā MAX1551 un MAX 1555, Microchiptechnology izstrādātais MCP73811 tiek piegādāts ar pastāvīgu spiedienu un pastāvīgu strāvas uzlādi, pēdējo tikai programmējot ar ārējo pretestību, un ir aprīkots ar iebūvētu siltuma sensora kontroles temperatūras limita uzlādi. Texas Instruments (TI) sērija BQ2409X ir ļoti integrēta lineāra lādētāja ierīce, kas paredzēta pārnēsājamai lietošanai kosmosā.

Šie IC ir paredzēti USB porta barošanai, vai arī tie var nebūt pielāgoti maiņstrāvas adapteriem ar augstu ieejas sprieguma diapazonu un ieejas pārsprieguma aizsardzību. BQ2904X veic regulēšanu, pastāvīgu strāvu un pastāvīga sprieguma uzlādi. Visos uzlādes posmos iekšējā vadības cilpa uzrauga IC savienojuma temperatūru un samazina uzlādes strāvu, ja tiek pārsniegti iekšējās temperatūras sliekšņi.

Lai gan litija jonu akumulatoru kombinācija uzlādes paņēmieniem ļauj izveidot pārnēsājamas un valkājamas sistēmas, lai padarītu pārnēsājamu un valkājamu sistēmu izveidi ilgāku, tiek nodrošināta visilgākā funkcija un akumulatora izmēru var samazināt. Labākais kompromiss starp mazu, svaru un dzīvi. .