Akumuliatoriaus įkrovimo pagrindai ir įkrovimo profilis

Li-jonų įkrovikliai yra įrenginiai, reguliuojantys akumuliatoriaus įkrovimo srovę ir įtampą. Jie dažniausiai naudojami nešiojamiesiems įrenginiams, pvz., mobiliesiems telefonams, nešiojamiesiems kompiuteriams ir planšetiniams kompiuteriams. Palyginti su kitomis cheminėmis baterijomis, Li-jonų baterijos turi vieną didžiausių energijos tankių, suteikia didesnę įtampą viename elemente, gali toleruoti didesnę srovę ir jų nereikia įkrauti, kai baterija visiškai įkrauta. Be to, ličio -jonų baterijos neturi atminties efekto, o tai reiškia, kad jos „neprisimena“ mažesnės įkrovimo talpos, jei įkraunamos prieš visiškai išsikrovus. Tačiau Li-jonų akumuliatoriai turi būti įkraunami naudojant tam tikrą pastovios srovės ir pastovios įtampos (CC-CV) įkrovimo profilį, kuris automatiškai reguliuojamas atsižvelgiant į akumuliatoriaus temperatūrą ir įtampos lygius.

Įkrovimo profilis yra pagrindinis ličio{0}}jonų akumuliatorių aspektas, nes jis apibūdina, kaip kinta akumuliatoriaus įtampa ir srovė, kol akumuliatorius kraunamas.

Li-jonų akumuliatoriai veikia gana įprastu įkrovimo profiliu, kuris išsamiau aprašytas toliau. Atminkite, kad jei įkroviklio IC suteikia galimybę konfigūruoti, dizaineris gali nustatyti savo šių fazių slenksčius. Šie konfigūruojami slenksčiai yra labai naudingi, nes dauguma akumuliatorių gamintojų nurodo tam tikrus slenksčius skirtingiems maksimaliems įkrovimo srovės lygiams. Konfigūravimas gali suteikti papildomo saugumo, nes apsaugo akumuliatorių nuo per didelės-įtampos ir per{5}}temperatūrų sąlygų, taip pat nuo perkrovų, kurios gali visam laikui sugadinti akumuliatorių arba sumažinti jo talpą.

Laikinasis įkrovimas:

Paprastai įkrovimo fazė naudojama tik tada, kai akumuliatoriaus įtampa yra žemesnė nei labai žema (apie 2,1 V). Esant tokiai būsenai, akumuliatoriaus vidinė apsaugos IC anksčiau galėjo atjungti akumuliatorių, nes jis buvo labai išsikrovęs arba įvyko per-srovė. Įkroviklio IC tiekia nedidelę srovę (paprastai 50 mA), kad įkrautų akumuliatoriaus talpą, o tai suaktyvina apsauginę IC, kad vėl prijungtų akumuliatorių uždarant FET. Nors trumpasis įkrovimas paprastai trunka kelias sekundes, įkroviklio IC turėtų integruoti laikmatį, kuris sustabdo įkrovimą, jei akumuliatoriaus blokas per tam tikrą laiką neprijungiamas iš naujo, nes tai rodo, kad akumuliatorius buvo pažeistas.

Išankstinis-mokestis:

Kai akumuliatorius vėl-prijungtas arba jis išsikrovęs, pradedamas išankstinis-įkrovimas. Išankstinio-įkrovimo metu įkroviklis pradeda saugiai krauti išsikrovusią bateriją esant žemai srovės lygiui, kuris paprastai yra C / 10 (kur C yra talpa (mAh)). Dėl išankstinio-įkrovimo akumuliatoriaus įtampa lėtai kyla. Išankstinio-įkrovimo tikslas – saugiai įkrauti akumuliatorių esant žemai srovei. Tai apsaugo nuo elemento pažeidimo, kol jo įtampa nepasieks aukštesnio lygio.

Nuolatinės srovės (CC) mokestis:

Pastovios srovės (CC) įkrovimas taip pat laikomas greitu įkrovimu, kuris išsamiau aprašytas toliau. CC įkrovimas pradedamas po išankstinio-įkrovimo, kai baterija pasiekia apie 3 V viename elemente. CC įkrovimo fazėje akumuliatoriui saugu atlaikyti didesnes įkrovimo sroves nuo 0,5 C iki 3 C. CC įkrovimas tęsiasi tol, kol akumuliatoriaus įtampa pasiekia „pilną“ arba slankiosios įtampos lygį, tada prasideda pastovios įtampos fazė.

Pastovios įtampos (CV) įkrovimas:

Ličio elementų pastovios įtampos (CV) slenkstis paprastai yra nuo 4,1 V iki 4,5 V vienam elementui. Įkroviklio IC stebi akumuliatoriaus įtampą CC įkrovimo metu. Kai akumuliatorius pasiekia CV slenkstį, įkroviklis pereina nuo CC prie CV reguliavimo. CV įkrovimas įgyvendinamas, nes išorinio akumuliatoriaus bloko įtampa, kurią mato įkroviklio IC, viršija faktinę akumuliatoriaus elemento įtampą pakuotėje. Taip yra dėl vidinio elemento atsparumo, PCB atsparumo ir lygiavertės serijinės varžos (ESR) iš apsauginio FET ir elemento. Kad būtų užtikrintas saugus veikimas, įkroviklio IC neturi leisti, kad akumuliatoriaus įtampa viršytų maksimalią slankiąją įtampą.

Mokesčio nutraukimas:

Įkroviklio IC nustato, kada nutraukti įkrovimo ciklą, atsižvelgdama į į akumuliatorių patenkančią srovę, kuri CV fazės metu nukrenta žemiau nustatytos ribos (apie C / 10). Šiuo metu baterija laikoma visiškai įkrauta ir įkrovimas baigtas. Jei įkroviklio IC išjungtas įkrovimo nutraukimas, įkrovimo srovė natūraliai sumažės iki 0 mA, tačiau praktikoje tai daroma retai. Taip yra todėl, kad CV įkrovimo metu į akumuliatorių patenkantis įkrovos kiekis eksponentiškai mažėja (kadangi elemento įtampa didėja kaip didelio kondensatoriaus), o akumuliatoriaus įkrovimas užtruktų žymiai ilgiau, kai jo talpa labai maža.

Faktinė įkrovimo srovė bet kuriuo momentu gali būti mažesnė nei nustatyta dėl kilpos taisyklių, tokių kaip įėjimo srovės riba, įėjimo įtampos riba, šiluminis reguliavimas arba akumuliatoriaus temperatūra.