Эрчим хүч хадгалах лити-ион батерейг цэнэглэх арга

Forfatter: Iflowpower – Fournisseur de centrales électriques portables

Никель-кадми зэрэг хуучин технологитой харьцуулахад лити-ион батерейны химийн технологи нь зөөврийн төхөөрөмжийн эрчим хүчний нягтралыг ихээхэн сайжруулж, нэг удаагийн цэнэглэлттэй үед эдгээр системийн хэвийн ажиллах хугацааг дагаж мөрддөг. Лити-ион батерейны өөрөө цэнэглэх харьцаа нь никель-кадми ба никель металл гидридийн тал хувьтай тэнцэх бөгөөд энэ нь хадгалах хугацааг уртасгаж, төхөөрөмжийг цэнэглэх боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр хэрэглэгчид ашиглахаасаа өмнө худалдан авах шаардлагагүй болно. Лити ионуудын сул тал нь химийн эрт үеийн технологитой харьцуулахад илүү төвөгтэй байдаг.

Гэсэн хэдий ч болгоомжтой удирдлага нь литийн ионуудын эрчим хүчийг нэмэгдүүлэхийн тулд илүү сайн туршлага өгөхөөс гадна жижиг батерей ашиглахын тулд дизайныг нарийсгах боломжийг олгодог. Батерей нь зүүж болох төхөөрөмжийн хэмжээ, жингийн ихээхэн хувийг эзэлдэг тул цэнэглэх хэлхээг өөр цэнэглэх хэлхээнд сольсон нь гайхалтай юм. Лити-ион батерейны гол асуудал нь хэт их цэнэглэлтэнд маш мэдрэмтгий байдаг, учир нь хэт өндөр хүчдэл нь материаллаг стресс үүсгэж улмаар батерейны ашиглалтын хугацааг богиносгодог.

Хэрэв цэнэг нь нэг батерейны 4.2V хүчдэлээс хэтэрвэл аюулгүй байдлын эрсдэлийг дагуулна. Хямд өртөгтэй цэнэглэх хэлхээг хэт цэнэглэж болно, учир нь зай нь бодит хязгаарт хүрэхгүй.

Тэд цэнэглэх, ажиллуулах стратеги гэж нэрлэгддэг стратеги ашигладаг бөгөөд энэ стратеги нь хурдан харагддаг давуу талтай юм. Энэхүү стратеги нь литийн ион цэнэглэх муруйн шинж чанарыг ашигладаг бөгөөд үүнийг дөрвөн үндсэн үе шатанд хувааж болно. Эхний үе шат нь батерейг хангахын тулд тогтмол гүйдлийг ашигладаг.

Зайтай бол түүний хүчдэл нь шугаман байна. Хүчдэл нь оргилын ойролцоо хавтгайрсан бөгөөд энэ үед цэнэглэгч зогсох боломжтой. Гэсэн хэдий ч одоогийн байдлаар ердөө 85% цэнэглэгддэг тул ашиглалтын хугацаа онолын хувьд бага байх болно.

Нэмж дурдахад, аюулгүй байдлын үүднээс таслах хүчдэлийг ихэвчлэн хамгийн их хүчдэлээс доогуур тогтоодог бөгөөд энэ нь батерейнд хэрэглэх хамгийн их цэнэгийг улам бүр бууруулдаг. Таслах хүчдэл нь ердийн дээд хэмжээ 4 биш харин 3.8V байна.

2V тул зайны багтаамжийн 60% нь боломжтой. Цэнэглэхийн үлдсэн хэсгийг ханасан эсвэл тогтмол хүчдэлийн үе шатанд гүйцэтгэдэг. Хэдийгээр хурдан цэнэглэгч нь цэнэглэх гүйдлийг нэмснээр ханалтын үе шатанд хүрэх хугацааг багасгаж чаддаг ч энэ нь ханалтын үе шатыг уртасгах нөлөөтэй бөгөөд стрессээс хамгаалахын тулд ханалтын үе шатыг болгоомжтой, үнэн зөв удирддаг.

Зураг 1: Лити ион батерейг цэнэглэх үе шат, үүнд өндөр температурын нөхцөлд дулааны тохируулга хийх үе шатууд. Батерейг бүрэн цэнэглэхэд дөхөж байгааг харуулахын тулд цаг хугацаа эсвэл гүйдлийн түвшинг прокси болгон ашигладаг. Ихэвчлэн ханасан цэнэглэлт нь хоёр цаг орчим байдаг бөгөөд ингэснээр боломжийн багц цагийг хангадаг.

Ханалтын цэнэгийн үед одоогийн индекс буурдаг. Гүйдэл нь эхний үе шатанд ашигласан түвшний 3% орчимд хүрэхэд батерейг бүрэн цэнэглэсэн гэж үздэг бөгөөд процесс зогсох боломжтой. Ханасан цэнэглэх үед ашигласан хүчдэлийг нэг хувь буюу түүнээс дээш хувиар тохируулна.

Ханасан цэнэгтэй хэлхээнүүд нь тодорхой хугацааны дараа цахилгаан тасарч, металл литий хуримтлагдаж, улмаар гал гарч болзошгүйг баталгаажуулахын тулд гүйдлийн туршилтыг ашиглаж, процессыг удирдаж болно. Температур нь хяналтын цэнэглэхэд бас ашигтай байдаг. Эхний шатанд дотоод эсэргүүцэл харьцангуй бага, зай нь нарийсахгүй.

Ханалтын үе шатанд орсны дараа батерей илүү дулаарна. Тиймээс температур мэдрэгч нь батерейг хэт халахгүй, аюулгүй эрсдэлтэй байх нь маш чухал юм. Батерей үйлдвэрлэгчид бүтээгдэхүүндээ аюулгүй температурын хязгаарыг тогтоодог бөгөөд ихэвчлэн зайны багц дахь цэнэглэгчийн хэлхээнд ADC эсвэл харьцуулагч хэлхээнд ашиглаж болох термисторуудыг нийлүүлдэг.

Цэнэглэх үйл явц нь гүн дуусахаас өмнө цэнэглэгдэх ёстой. Энэ нь цэнэглэдэг батерейг сэргээхийн тулд дуслаар цэнэглэх аргыг ашигладаг - туршилтаар тэдгээрийн хүчдэл 3V-ээс бага байх болно. Цэнэглэх процессыг хангалттай цэнэгээр хангасны дараа хүчдэл 3V ба түүнээс дээш болж өсөх ба ердийн эхний шатны цэнэглэх процессыг авч болно.

Linglurt-ийн LTC4065 цэнэглэгч IC нь лити ион батерейнд шаардлагатай янз бүрийн цэнэглэх горимыг дэмжихийн тулд санал хүсэлтийн гогцоонуудыг хэрхэн зохион байгуулах талаар өгдөг жижиг хэмжээтэй DFN багцыг ашигладаг. Төхөөрөмж нь тогтмол гүйдэл ба тогтмол хүчдэлээр цэнэглэх аргуудыг дэмждэг бөгөөд батерейг үр дүнтэй цэнэглэх боломжийг олгодог тогтмол температурыг дэмждэг. Өндөр температурт цэнэглэхийг дэмжихийн тулд LTC4065 нь дулааныг хязгаарлах хэлхээтэй.

Энэ нь цэнэглэх гүйдлийг ердийн орчны температурын дагуу (хамгийн муу тохиолдолд биш) тохируулж, хамгийн муу тохиолдолд цэнэглэгчийг автоматаар бууруулж чадна. LTC4065-д гурван өсгөгчийн санал хүсэлтийн гогцоо нь тогтмол гүйдэл, тогтмол хүчдэл, тогтмол температурын горимыг хянадаг. Дөрөв дэх өсгөгчийн санал хүсэлтийн гогцоо нь гүйдлийн хос гүйдлийн гаралтын эсэргүүцлийг нэмэхийн тулд нэг ус зайлуулах гүйдэл нь хоёр дахь гүйдлийн гүйдлийн мянга дахин их байхыг баталгаажуулахад ашиглагддаг.

Тогтмол гүйдэл ба тогтмол хүчдэлийн үйлдлүүдэд зориулсан тусдаа санал хүсэлтийн гогцоо нь цэнэглэх гүйдлийг багасгахыг оролдсон аливаа загварт суурилсан цэнэглэгчийг хүчээр шахдаг. Өөр нэг өсгөгчийн гаралт нь ханасан бөгөөд энэ нь түүний гогцоог системээс үр дүнтэй арилгадаг. Тогтмол гүйдлийн горимд байх үед энэ нь 1v хүртэл нарийвчлалтай хөдөлдөг.

Хувийн хүлцлийн резистор (rPROG) ашиглан гүйдлийг програмчлах програмын зүү. Тогтмол хүчдэлийн горимд дуртай үед тогтмол хүчдэлийн гогцоо нь урвуу оролтыг дотоод лавлагааны хүчдэлд хүргэдэг. Дотоод резистор хуваагч нь батерейны хүчдэлийг 4-т байлгахыг баталгаажуулдаг.

2V.Prog зүү хүчдэл нь мөн тогтмол хүчдэлийн горимд цэнэглэх гүйдлийг зааж болно. Ердийн ажилд цэнэглэх хугацаа нь тогтмол гүйдлийн горимоос эхэлдэг - батерейнд хүргэх гүйдэл нь 1000V / rProg-тэй тэнцүү байна.

Хэрэв LTC4065-ийн эрчим хүчний хэрэглээ ойролцоо байвал 115°C, температурын хязгаарын өсгөгч нь цэнэглэх гүйдлийг бууруулж, чипийн температурыг ойролцоогоор хязгаарлаж эхэлнэ 115°C. Температурыг хязгаарлах горимоос гарсны дараа LTC 4065 нь тогтмол гүйдлийн горим руу буцах эсвэл тогтмол температурын горимоос тогтмол хүчдэлийн горимд орно. Энэ нь горимд байгаа эсэхээс үл хамааран PROG зүүний хүчдэл нь батерейнд хүргэх гүйдэлтэй пропорциональ байна.

Цагийн дотоод хэлхээ болон дуслаар цэнэглэх удирдлага нь лити-ион батерейг үр дүнтэй удирдахад шаардлагатай функцуудыг сайжруулсан. Төхөөрөмж нь зөвхөн хоёр гадаад бүрэлдэхүүн хэсэг болох хөвөгч хүчдэлийн нарийвчлалыг 0.6% өгдөг.

Оролтын хүчийг арилгах үед LTC4065 автоматаар бага гүйдлийн төлөвт орж, батерейны алдагдал багасна. 1μДоорх А. Эрчим хүч хэрэглэсний дараа LTC4065 унтрах горимд орж, тэжээлийн хангамжийг 20 хүртэл бууруулж болно.

μДоорх А. Зураг 2: Цэнэглэх төлөвийн график LTC4065 үүнтэй төстэй шийдвэр. LTC4065-тай адил MaximIntegrated MAX1551 нь хамгийн муу тохиолдлын батерей болон оролтын хүчдэлээр дулааны хязгаарлалтгүй, оновчтой цэнэглэх, дулаан хязгаарлах функцтэй.

Дулааны хязгаарт хүрсэн үед MAX 15551 ба MAX 1555 нь цэнэглэхээ бүрэн зогсоохгүй, харин цэнэглэх гүйдлийг аажмаар бууруулж, системд хөргөх үед функцийг хадгалахад тусалдаг. MAX1551 ба MAX 1555-тай адил SOT23 багцыг ашигладаг бөгөөд Microchiptechnology-ийн боловсруулсан MCP73811 нь тогтмол даралт, тогтмол гүйдлийн цэнэглэлтээр хангагдсан бөгөөд сүүлийнх нь зөвхөн гадны эсэргүүцэлээр програмчлагдсан бөгөөд суурилуулсан дулаан мэдрэгчийг хянах температурын хязгаарын цэнэглэлтээр тоноглогдсон. BQ2409X цуврал Texas Instruments (TI) нь өндөр нэгдсэн шугаман цэнэглэгч төхөөрөмж бөгөөд орон зайд чиглэсэн зөөврийн хэрэглээнд зориулагдсан.

Эдгээр IC-ууд нь USB портын тэжээлд зориулагдсан эсвэл өндөр оролтын хүчдэлийн хүрээ, оролтын хэт хүчдэлийн хамгаалалт бүхий хувьсах гүйдлийн адаптеруудыг тохируулаагүй байж болно. BQ2904X нь тохируулга, тогтмол гүйдэл, тогтмол хүчдэлийг цэнэглэдэг. Цэнэглэх бүх үе шатанд дотоод хяналтын гогцоо нь IC уулзварын температур болон дотоод температурын босго хэмжээнээс хэтэрсэн үед бага цэнэглэх гүйдлийг хянадаг.

Хэдийгээр лити-ион батерейг цэнэглэх техникийг хослуулсан нь зөөврийн болон элэгддэг системийг бүтээхэд зөөврийн болон элэгддэг системийг уртасгах боломжийг олгодог боловч хамгийн урт функцийг хангаж, зайны хэмжээг багасгах боломжтой. Жижиг жин ба амьдралын хоорондох хамгийн сайн солилцоо. .