Mbinu ya kuchaji betri ya lithiamu-ion kwa kuhifadhi nishati

Forfatter: Iflowpower – Fournisseur de centrales électriques portables

Ikilinganishwa na teknolojia za zamani kama vile nikeli-cadmium, teknolojia ya kemia ya betri ya lithiamu-ioni huboresha sana msongamano wa nguvu wa vifaa vinavyobebeka, na hufuata muda wa kawaida wa uendeshaji wa mifumo hii wakati inachaji mara moja. Uwiano wa kutokwa kwa betri ya lithiamu-ion ni nusu ya nickel-cadmium na hidridi za chuma za nickel, ambayo pia husaidia maisha ya rafu, inaruhusu vifaa vya malipo, ili wateja wasilazimike kununua kabla ya matumizi. Hasara ya ioni za lithiamu ni ngumu zaidi kuliko teknolojia ya zamani kuliko kemia ya mapema.

Hata hivyo, usimamizi wa tahadhari unaweza kutumika kuongeza uwasilishaji wa nishati ya ioni za lithiamu, sio tu kutoa uzoefu bora, lakini pia hukuruhusu kupunguza muundo wako ili kutumia betri ndogo. Kwa kuwa betri huhesabu uwiano mkubwa katika saizi na uzito wa kifaa kinachoweza kuvaliwa, inashangaza kwa kubadilisha saketi ya kuchaji hadi saketi nyingine ya kuchaji. Tatizo kuu la betri za lithiamu-ioni ni kwa sababu ni nyeti sana kwa malipo mengi, kwa sababu voltage ya juu sana inaweza kusababisha mkazo wa nyenzo, na hivyo kufupisha maisha ya betri.

Ikiwa malipo yanazidi voltage ya 4.2V kwa betri, pia italeta hatari za usalama. Mizunguko ya malipo ya gharama nafuu inaweza kuongezwa, kwa sababu betri haifikii kikomo halisi.

Wanatumia mikakati inayoitwa ya malipo na kukimbia, mkakati huu una faida ambayo inaonekana haraka. Mkakati huu hutumia sifa za curve ya kuchaji ioni ya lithiamu, ambayo inaweza kugawanywa katika hatua nne muhimu. Awamu ya kwanza hutumia mkondo usiobadilika kusambaza betri.

Kwa betri, voltage yake ni zaidi au chini ya mstari. Voltage imefungwa karibu na kilele, wakati chaja inaweza kuacha. Hata hivyo, ni takriban 85% tu ya malipo kwa wakati huu, na kusababisha muda wa matumizi kuwa mdogo katika nadharia.

Kwa kuongeza, kutokana na sababu za usalama, voltage ya cutoff kawaida huwekwa chini ya kiwango cha juu cha voltage, inapunguza zaidi malipo ya juu yanayotumiwa kwa betri. Voltage ya kukatika ni 3.8V badala ya kiwango cha juu cha kawaida cha 4.

2V, kwa hivyo 60% ya uwezo wa betri inapatikana. Wengine wa malipo hufanywa wakati wa kueneza au awamu ya voltage ya mara kwa mara. Ingawa chaja ya haraka inaweza kupunguza muda unaohitajika kufikia awamu ya kueneza kwa kuongeza mkondo wa kuchaji, hii ina athari ya kupanua awamu ya kueneza, na kudhibiti kwa uangalifu na kwa usahihi hatua ya kueneza ili kujilinda dhidi ya mafadhaiko.

Kielelezo cha 1: Hatua ya kuchaji ya betri za ioni za lithiamu, ikijumuisha hatua za urekebishaji wa halijoto ya juu. Ni vigumu kujaribu betri iliyojaa kufurika, kwa hivyo saa au kiwango cha sasa hutumika kama proksi kuashiria kuwa betri imekaribia kuchaji. Kawaida, malipo ya kueneza ni kama masaa mawili, na hivyo kutoa seti ya muda inayofaa.

Wakati wa kuchaji kueneza, faharasa ya sasa hupungua. Wakati wa sasa unafikia takriban 3% ya kiwango kilichotumiwa katika awamu ya kwanza, betri kwa ujumla inachukuliwa kuwa imejaa chaji na mchakato unaweza kukoma. Voltage inayotumiwa wakati wa malipo iliyojaa hurekebishwa hadi asilimia moja au bora.

Mizunguko inayotekeleza chaji iliyojaa inaweza kutumia majaribio ya sasa na mibofyo ili kudhibiti michakato ili kuhakikisha kuwa nishati itakatwa baada ya muda fulani, na lithiamu ya chuma kujilimbikiza, hivyo kusababisha moto. Joto pia ni muhimu katika kudhibiti malipo. Katika hatua ya kwanza, upinzani wa ndani ni duni, betri haitapunguzwa.

Baada ya kuingia katika awamu ya kueneza, betri itakuwa joto zaidi. Kwa hiyo, sensor ya joto inahusiana na kuhakikisha kwamba betri haiwezi kuzidi na kuwa na hatari salama ni muhimu sana. Watengenezaji wa betri watatoa kikomo cha halijoto salama kwa bidhaa zao, na kwa kawaida hutoa vidhibiti vya joto vinavyoweza kutumika na ADC au saketi za kilinganishi katika saketi ya chaja kwenye pakiti ya betri.

Mchakato wa kuchaji unapaswa kutozwa kabla ya kupungua kwa kina. Hii hutumia chaji kidogo ili kurudisha betri inayoweza kutozwa - iliyojaribiwa voltage yao itakuwa chini ya 3V. Mara tu mchakato wa kuteremka unapotolewa na chaji ya kutosha, voltage itapanda hadi 3V au zaidi na mchakato wa kawaida wa kuchaji hatua ya kwanza unaweza kuchukuliwa.

IC chaja ya LTC4065 ya Linglurt hutumia kifurushi cha DFN cha ukubwa mdogo ambacho hutoa jinsi ya kupanga misururu ya maoni ili kuauni hali mbalimbali za kuchaji zinazohitajika kwa betri za lithiamu ioni. Kifaa hiki kinaauni mbinu za kuchaji voltage za sasa na za mara kwa mara, pamoja na halijoto isiyobadilika ili kuruhusu ukaribu wa malipo kwa betri. Ili kusaidia malipo ya joto la juu, LTC4065 ina mzunguko wa kikomo cha joto.

Hii inaweza kuweka sasa ya malipo kwa mujibu wa joto la kawaida la mazingira (badala ya hali mbaya zaidi), na kuhakikisha kuwa chaja inapunguzwa moja kwa moja katika hali mbaya zaidi. Katika LTC4065, vitanzi vitatu vya maoni vya vikuza sauti hudhibiti hali ya sasa ya mara kwa mara, voltage isiyobadilika na hali ya joto isiyobadilika. Kitanzi cha nne cha maoni cha amplifier kinatumika kuongeza kizuizi cha pato cha jozi ya chanzo cha sasa ili kuhakikisha kuwa mkondo mmoja wa kukimbia ni mara elfu tu ya mkondo wa pili wa kukimbia.

Kitanzi tofauti cha maoni kwa uendeshaji wa mara kwa mara wa sasa na wa mara kwa mara wa voltage hulazimisha chaja kulingana na mtindo wowote unaojaribu kupunguza sasa ya malipo. Pato lingine la amplifier limejaa, ambayo huondoa kwa ufanisi kitanzi chake kutoka kwa mfumo. Wakati iko katika hali ya sasa ya mara kwa mara, inaendeshwa kwa usahihi kwa 1v.

Prog pin ili kupanga mkondo kwa kutumia kipingamizi cha kustahimili asilimia (rPROG). Wakati hali ya voltage ya mara kwa mara inapendwa, kitanzi cha voltage mara kwa mara huendesha pembejeo yake iliyoingia kwenye voltage ya kumbukumbu ya ndani. Kigawanyaji cha kipingamizi cha ndani huhakikisha kuwa voltage ya betri inabaki 4.

Voltage ya pini ya 2V.Prog inaweza pia kuonyesha sasa ya malipo katika hali ya voltage ya mara kwa mara. Katika kazi ya kawaida, kipindi cha malipo huanza na hali ya sasa ya mara kwa mara - sasa iliyotolewa kwa betri ni sawa na 1000V / rProg.

Ikiwa matumizi ya nguvu ya LTC4065 iko karibu 115°C, amplifier ya joto ya kikomo itaanza kupunguza sasa ya malipo, kupunguza joto la chip kwa karibu 115°C. Mara tu hali ya kizuizi cha joto inapotoka, LTC 4065 itarudi hali ya sasa ya mara kwa mara au kuingia mode ya voltage ya mara kwa mara kutoka kwa hali ya joto ya mara kwa mara. Iwe ni modi, voltage ya pini ya PROG inalingana na sasa inayoletwa kwa betri.

Saketi za ndani za vyombo vya habari vya muda na usimamizi wa uchaji wa hila umeboresha utendakazi unaohitajika kwa usimamizi bora wa betri ya lithiamu-ioni. Kifaa hutoa usahihi wa voltage ya 0.6% ya kuelea, vipengele viwili tu vya nje.

Nguvu ya ingizo inapoondolewa, LTC4065 huingia kiotomati katika hali ya chini ya sasa na uvujaji wa betri hupunguzwa hadi 1μA chini. Baada ya nguvu kutumika, LTC4065 inaweza kuingia katika hali ya kuzima na kuacha usambazaji wa umeme hadi 20.

μA chini. Kielelezo 2: Chati ya mtiririko wa hali ya kuchaji LTC4065 uamuzi sawa na huu. Sawa na LTC4065, MaximIntegrated MAX1551 pia ina vitendaji vya kuzuia joto, chaji bora zaidi, bila kuzuiliwa kwa hali ya joto na betri ya hali mbaya zaidi na voltage ya uingizaji.

Wakati kikomo cha joto kinapofikiwa, MAX 15551 na MAX 1555 haitaacha kabisa malipo, lakini hatua kwa hatua hupunguza sasa ya malipo, ambayo husaidia kudumisha kazi wakati wa baridi katika mfumo. Kifurushi cha SOT23 kinatumika, sawa na MAX1551 na MAX 1555, MCP73811 iliyotengenezwa na Microchiptechnology hutolewa kwa shinikizo la mara kwa mara na malipo ya sasa ya mara kwa mara, ya mwisho tu iliyopangwa na upinzani wa nje, na ina vifaa vya kujengwa ndani ya udhibiti wa joto la joto la sensor ya joto. Mfululizo wa BQ2409X wa Ala za Texas (TI) ni kifaa cha chaja kilichounganishwa sana, kinachokabili matumizi ya kubebeka yanayolenga nafasi.

IC hizi zimeundwa kwa ajili ya nishati ya mlango wa USB au haziwezi kurekebishwa adapta za AC zenye masafa ya juu ya voltage ya pembejeo na ulinzi wa uingizaji hewa kupita kiasi. BQ2904X hufanya marekebisho, malipo ya sasa na ya mara kwa mara ya voltage. Katika hatua zote za kuchaji, kitanzi cha udhibiti wa ndani hufuatilia halijoto ya makutano ya IC na mkondo wa chini wa kuchaji wakati unazidi viwango vya joto vya ndani.

Ingawa mchanganyiko wa betri za lithiamu-ioni za kuchaji mbinu huruhusu kujenga mifumo inayobebeka na inayoweza kuvaliwa ili kufanya muundo wa kubebeka na mifumo inayoweza kuvaliwa kuwa ndefu, utendakazi mrefu zaidi hutolewa, na saizi ya betri inaweza kupunguzwa. Biashara bora kati ya ndogo kwa uzito na maisha. .