3.7V литий батарейканын коргоо тактасынын принциби - литий батареясынын баштапкы жана чыңалуу стандарттарын талдоо

Батареяларды колдонуунун кеңири спектри

Жогорку технологияны өнүктүрүүнүн максаты - аны адамзатка жакшыраак кызмат кылуу. 1990-жылы ишке киргизилгенден бери литий-иондук батарейкалар эң сонун иштөөсүнөн улам көбөйүп, коомдо кеңири колдонула баштады. Литий-иондук батарейкалар башка батарейкалардан, мисалы, белгилүү уюлдук телефондор, ноутбуктар, кичинекей видеокамералар ж.б. караганда теңдешсиз артыкчылыктары менен көп тармактарды тез эле ээледи. Бул аккумуляторду аскерий максаттарда көбүрөөк өлкөлөр колдонушат. Колдонмо литий-иондук батарея идеалдуу кичинекей жашыл энергия булагы экенин көрсөтүп турат.

Экинчиден, литий-иондук батарейкалардын негизги компоненттери

(1) Батарейканын капкагы

(2) Оң электрод-активдүү материал литий кобальт оксиди болуп саналат

(3) Диафрагма - өзгөчө курама мембрана

(4) Терс электрод-активдүү материал көмүртек болуп саналат

(5) Органикалык электролит

(6) Батарея куту

Үчүнчүдөн, литий-иондук батарейкалардын мыкты иштеши

(1) Жогорку жумушчу чыңалуу

(2) Чоңураак өзгөчө энергия

(3) Узак иштөө мөөнөтү

(4) Төмөн өзүн-өзү разряд ылдамдыгы

(5) Эстутум эффекти жок

(6) Булгануу жок

Төрт, литий батарея түрү жана кубаттуулугу тандоо

Биринчиден, моторуңуздун кубаттуулугуна жараша батарейка камсыз кылуу керек болгон үзгүлтүксүз токту эсептеңиз (чыныгы кубаттуулукту талап кылат жана жалпысынан, минүү ылдамдыгы тиешелүү реалдуу кубаттуулукка туура келет). Мисалы, кыймылдаткычта 20а үзгүлтүксүз ток бар дейли (1000вда 48В мотор). Бул учурда, батарея узак убакыт бою 20a ток менен камсыз кылуу керек. Температуранын көтөрүлүшү тайыз (жайкысын сыртта температура 35 градус болсо да, батареянын температурасы 50 градустан төмөн көзөмөлдөнөт). Кошумчалай кетсек, эгерде ток 20вда 48а болсо, ашыкча басым эки эсеге көбөйөт (мисалы, CPU 96 сыяктуу 3v), ал эми үзгүлтүксүз ток болжол менен 50ага жетет. Эгерде сиз ашыкча чыңалуудан узак убакыт бою колдонууну кааласаңыз, 50а токту үзгүлтүксүз камсыз кыла ала турган батарейканы тандаңыз (дагы температуранын жогорулашына көңүл буруңуз). Бул жерде бороон-чапкындын үзгүлтүксүз агымы соодагердин номиналдык батареянын разряддык кубаттуулугу эмес. Соодагер бир нече C (же жүздөгөн ампер) батарейканын разряд сыйымдуулугу деп ырастайт, ал эми бул учурда зарядсызданса, батарея катуу жылуулукту жаратат. Эгерде жылуулук талаптагыдай таралбаса, батареянын иштөө мөөнөтү кыска болот. (Ал эми биздин электр унааларыбыздын аккумулятордук чөйрөсү, батарейкалар үйүлүп, кубатталып турат. Негизинен эч кандай боштук калбайт, таңгактары абдан тыгыз, абаны муздатуу менен жылуулукту таркатууга кантип мажбурлоо керек). Биздин колдонуу чөйрөбүз абдан катаал. Колдонуу үчүн батареянын разрядын азайтуу керек. Батареянын зарядсыздануу агымынын мүмкүнчүлүктөрүн баалоо бул токто батарейканын тиешелүү температурасынын көтөрүлүшүн көрүү болуп саналат.

Бул жерде талкууланган бирден-бир принцип - колдонуу учурунда батареянын температурасынын жогорулашы (жогорку температура литий батареясынын иштөө мөөнөтүнүн коркунучтуу душманы). Батареянын температурасын 50 градустан төмөн көзөмөлдөө эң жакшы. (20-30 градустун ортосунда эң жакшы). Бул ошондой эле, эгерде бул сыйымдуулугу тибиндеги литий батареясы болсо (0.5Сден төмөн разрядталат), 20а үзгүлтүксүз разряд агымы 40ahдан ашык кубаттуулукту талап кылат (албетте, эң негизгиси батареянын ички каршылыгынан көз каранды). Эгерде бул литий батареясы болсо, анда ал 1С боюнча үзгүлтүксүз зарядсыздандырат. Ал тургай, A123 ультра төмөн ички каршылык кубаттуулугу түрүндөгү литий батареясын, адатта, 1Cде алып салуу эң жакшы (2C ашык эмес, 2С разряды жарым саатка гана колдонулушу мүмкүн жана ал абдан пайдалуу эмес). Кубаттуулукту тандоо унааны сактоочу жайдын көлөмүнө, жеке чыгаша бюджетине жана унаа ишинин күтүлгөн спектрине жараша болот. (Кичине жөндөмдүүлүгү жалпысынан кубат түрү литий батареяны талап кылат)

5. Батареяларды скрининг жана жыйноо

Литийдик батарейкаларды сериялык түрдө колдонуунун чоң тыйымы - бул батареянын өзүн-өзү разрядынын оор дисбаланс. Баары бирдей тең салмаксыз болсо, баары жакшы. Маселе бул мамлекеттин кескин туруксуздугунда. Жакшы батарейканын кичинекей өзүн-өзү разряды бар, жаман бороондун чоң өзүн-өзү разряды бар жана өзүн-өзү разряддын аз эмес же болбосо шарты жалпысынан жакшыдан жаманга өзгөрөт. Мамлекет, бул процесс туруксуз. Ошондуктан, чоң өзүн-өзү разряды бар батарейкаларды экрандан чыгарып, кичинекей өзүн-өзү разряды бар аккумуляторду гана калтыруу керек (негизинен, квалификациялуу продукциянын өзүн өзү разряды аз, ал эми өндүрүүчү аны өлчөп койгон жана көйгөй мына ушунда. рынокко квалификациясы жок продукциялар агып чыгат).

Кичинекей өзүн-өзү разряддын негизинде окшош кубаттуулуктагы серияларды тандаңыз. Кубаттуулугу бирдей болбосо да, ал батареянын иштөө мөөнөтүнө таасир этпейт, бирок бүтүндөй батарея топтомунун иштөө жөндөмдүүлүгүнө таасир этет. Мисалы, 15 аккумулятордун кубаттуулугу 20ah, ал эми бир гана батареянын кубаттуулугу 18ah, ошондуктан бул топтун батареяларынын жалпы кубаттуулугу 18ah гана болушу мүмкүн. Колдонуу аяктагандан кийин, батарея өлүп калат жана коргоо тактасы корголот. Бардык батареянын чыңалуусу дагы эле салыштырмалуу жогору (анткени башка 15 батареянын чыңалышы стандарттуу, электр энергиясы дагы бар). Демек, бүт батарейка топтомунун разряддан коргоо чыңалуусу бүтүндөй батарейканын топтомунун сыйымдуулугу бирдей экендигин аныктай алат (батареянын бүтүндөй пакети толук заряддалганда ар бир батарея клеткасы толук заряддалышы керек болгон шартта). Кыскасы, тең салмактуу эмес кубаттуулук батареянын иштөө мөөнөтүнө таасир этпейт, бирок бүт топтун жөндөмүнө гана таасир этет, андыктан ушундай даражадагы монтажды тандоого аракет кылыңыз.

Чогулган аккумулятор электроддор ортосунда жакшы омикалык контакт каршылыкка жетиши керек. Зым менен электроддун ортосундагы контакт каршылыгы канчалык аз болсо, ошончолук жакшы; антпесе, олуттуу байланыш каршылыгы бар электрод ысып кетет. Бул жылуулук электроддун боюнда батареянын ичине өтүп, батареянын иштөө мөөнөтүнө таасир этет. Албетте, олуттуу жыйын каршылык көрүнүшү бир эле разряд агымы астында батарея пакетинин олуттуу чыңалуу төмөндөшү болуп саналат. (Чыңалуунун төмөндөшүнүн бир бөлүгү клетканын ички каршылыгы, ал эми бир бөлүгү чогулган контакт каршылыгы жана зым каршылыгы)

Алты, коргоо тактасын тандоо жана заряддоо жана разряддоо пайдалануу маселелери

(Маалыматтар үчүн литий темир фосфат батареясы, кадимки 3.7v батарейканын принциби бирдей, бирок маалымат башкача)

Коргоо тактасынын максаты - аккумуляторду ашыкча заряддоодон жана ашыкча разряддан коргоо, катуу агымдын бороон-чапкынга жол бербөө жана батарея толук заряддалганда батареянын чыңалуусун тең салмактоо (балансдаштыруу жөндөмдүүлүгү жалпысынан салыштырмалуу аз, ошондуктан өзүн-өзү зарядсыздандыруучу батареяны коргоо тактасы, бул өзгөчө Бул тең салмактуулукту сактоо кыйынга турат, ошондой эле ар кандай абалда тең салмактуулукту сактай турган коргоочу такталар бар, башкача айтканда, компенсация заряддоонун башталышынан тартып аткарылат, бул өтө сейрек кездешет).

Батарея пакетинин иштөө мөөнөтү үчүн, батарейканын заряддоо чыңалуусу каалаган убакта 3.6v ашпоо сунушталат, бул коргоо тактасынын коргоочу иш чыңалуу 3.6v жогору эмес экенин билдирет, ал эми балансталган чыңалуу сунушталат 3.4v-3.5v (ар бир уяча 3.4v 99% Батареядан ашык заряддалган, статикалык абалды билдирет, жогорку ток менен кубаттоодо чыңалуу жогорулайт). Батареянын разрядынан коргоочу чыңалуу жалпысынан 2.5V жогору (2v жогору чоң көйгөй эмес, жалпысынан аны толугу менен кубаттан тышкары колдонууга мүмкүнчүлүк аз, ошондуктан бул талап жогору эмес).

Заряддагычтын сунушталган максималдуу чыңалуусу (заряддоонун акыркы кадамы эң жогорку туруктуу чыңалуу кубаттоо режими болушу мүмкүн) 3.5*, саптардын саны, мисалы, 56 катар үчүн болжол менен 16v. Адатта, батареянын иштөө мөөнөтүн кепилдөө үчүн заряддоону ар бир клеткага орточо 3.4V (негизинен толук заряддалган) менен өчүрүүгө болот. Ошентсе да, батареянын өзөгү чоң өзүн-өзү разрядга ээ болсо, коргоо тактасы тең салмактуулукту түзө элек болгондуктан, убакыттын өтүшү менен ал өзүн бүтүндөй топ катары алып жүрөт; кубаттуулугу акырындык менен төмөндөйт. Ошондуктан, ар бир аккумуляторду 3.5-3.6 вольтка чейин үзгүлтүксүз заряддап туруу керек (мисалы, жума сайын) жана аны бир нече саат бою кармап туруу керек (эгер орточо көрсөткүч теңдөөнүн баштапкы чыңалуусунан жогору болсо), өзүнөн-өзү разряд ошончолук көп болот. , тендештирүүгө ошончолук көп убакыт талап кылынат. Өзүн-өзү зарядсыздандыруучу чоң батареяларды тең салмактоо кыйын жана аларды жок кылуу керек. Ошентип, коргоо тактасын тандап жатканда, 3.6v ашыкча чыңалуудан коргоону тандап, 3.5v тегерегинде теңдештирип баштаңыз. (Рынокто ашыкча чыңалуудан коргоонун көпчүлүгү 3.8vден жогору, ал эми тең салмактуулук 3.6vден жогору түзүлөт). Коргоо чыңалуусуна караганда ылайыктуу тең салмактуу старттык чыңалууну тандоо маанилүү, анткени максималдуу чыңалуу заряддагычтын максималдуу чыңалуу чегин жөнгө салуу менен жөнгө салынышы мүмкүн (башкача айтканда, коргоо тактасында адатта жогорку вольттуу коргоону жасоого эч кандай мүмкүнчүлүк жок). Ошентсе да, тең салмактуу чыңалуу жогору деп коёлу. Бул учурда, батарея топтомунун тең салмактуулукка ээ болуу мүмкүнчүлүгү жок (эгер заряддоо чыңалуусу тең салмактуу чыңалуудан чоңураак болсо, бирок бул батареянын иштөө мөөнөтүнө таасирин тийгизбесе), клетка өзүн-өзү разряддоо мүмкүнчүлүгүнөн улам акырындап азаят (эгер идеалдуу клетка 0 өз алдынча разряд жок).

Коргоо тактасынын үзгүлтүксүз разряддык учурдагы жөндөмдүүлүгү. Бул комментарий берген эң жаман нерсе. Анткени коргоо тактасынын учурдагы чектөө жөндөмдүүлүгү маанисиз. Мисалы, эгер сиз 75nf75 түтүкчөсүнө 50а ток өткөрүүнү уланта берсеңиз (учурда жылытуу кубаттуулугу болжол менен 30 Вт, жок дегенде эки 60 Вт бир эле порт тактасы менен катар), чачыратуу үчүн жетиштүү жылуулук раковинасы бар болсо. жылуулук, эч кандай көйгөй жок. Аны түтүктү күйгүзбөй 50а же андан да жогору кармаса болот. Бирок, бул коргоо тактасы 50а токко чыдай алат деп айта албайсыз, анткени ар бир адамдын коргоочу панелдеринин көпчүлүгү аккумулятордун кутусуна батареяга абдан жакын, ал тургай жакын жайгаштырылат. Демек, мындай жогорку температура батареяны ысытып, ысытат. Маселе, жогорку температура бороондун өлүмгө дуушар болгон душманы болуп саналат.

Ошондуктан, коргоо тактасын колдонуу чөйрөсү учурдагы чекти кантип тандоону аныктайт (коргоо тактасынын учурдагы кубаттуулугу эмес). Коргоо тактасы батареянын кутусунан чыгарылды дейли. Бул учурда, жылуулук раковинасы бар дээрлик бардык коргоо тактасы 50a же андан да жогору үзгүлтүксүз токту көтөрө алат (бул учурда коргоочу тактанын кубаттуулугу гана каралат жана температуранын көтөрүлүшүнө зыян келтирип, тынчсыздануунун кереги жок. батарея клеткасы). Андан кийин, жазуучу батарея сыяктуу эле чектелген мейкиндикте, адатта, ар бир адам колдонгон чөйрө жөнүндө сөз кылат. Бул учурда, коргоо тактасынын максималдуу жылытуу күчү 10 Вттан төмөн көзөмөлдөнөт (эгерде ал кичинекей коргоо тактасы болсо, ага 5 Вт же андан азыраак керектелет, ал эми чоң көлөмдүү коргоо тактасы 10 Вттан ашык болушу мүмкүн, анткени ал жылуулукту жакшы таркатат. жана температура өтө жогору болбойт). Ал эми канчалык ылайыктуу, аны улантуу сунушталат. Ток колдонулганда бүт тактанын максималдуу температурасы 60 градустан ашпайт (эң жакшысы 50 градус). Теориялык жактан караганда, коргоо тактасынын температурасы канчалык төмөн болсо, ошончолук жакшы жана клеткаларга азыраак таасир этет.

Ошол эле порт тактасы заряддоочу электрдик мос менен катар туташтырылгандыктан, ошол эле кырдаалдын жылуулукту генерациясы ар кандай порт тактасына караганда эки эсе көп. Ошол эле жылуулук генерация үчүн, бир гана түтүктөрдүн саны төрт эсе көп (мос ошол эле моделдин шартында). Эсептеп көрөлү, эгерде 50а үзгүлтүксүз ток болсо, анда мос ички каршылыгы эки миллиом (бул эквиваленттүү ички каршылыкты алуу үчүн 5 75nf75 түтүк керек), ал эми жылытуу күчү 50*50*0.002=5w. Бул учурда, бул мүмкүн (чындыгында, 2 milliohms ички каршылык Мос учурдагы кубаттуулугу 100a ашык, ал эч кандай көйгөй эмес, бирок жылуулук чоң). Эгерде ал ошол эле порт тактасы болсо, анда 4 2 миллиом ички каршылык мос керек (ар бир эки параллелдүү ички каршылык бир миллиом, анан катар менен туташтырылган, жалпы ички каршылык 2 миллион 75 түтүк колдонулат, жалпы саны 20). 100a үзгүлтүксүз ток жылытуу күчү 10w болушуна мүмкүндүк берет дейли. Бул учурда, ички каршылыгы 1 миллиом болгон сызык талап кылынат (албетте, так эквиваленттүү ички каршылык MOS параллелдүү туташуу аркылуу алынышы мүмкүн). Эгерде ар кандай порттордун саны дагы эле төрт эсе болсо, 100a үзгүлтүксүз ток дагы эле максималдуу 5w жылытууга мүмкүндүк берсе, анда 0.5 миллиом түтүгүн колдонсо болот, бул бирдей иштеп чыгуу үчүн 50a үзгүлтүксүз токко салыштырганда төрт эсе көп көлөмдү талап кылат. жылуулук көлөмү). Ошондуктан, коргоо тактасын колдонууда, температураны төмөндөтүү үчүн ички каршылыгы аз болгон тактаны тандаңыз. Эгерде ички каршылык аныкталган болсо, тактаны жана сырткы жылуулукту жакшыраак таркатыңыз. Коргоо тактасын тандаңыз жана сатуучунун үзгүлтүксүз ток кубаттуулугун укпаңыз. Жөн гана коргоо тактасынын разряд чынжырынын жалпы ички каршылыгын сураңыз жана аны өзүңүз эсептеңиз (кандай түрдөгү түтүк колдонулганын, канча сан колдонулганын сураңыз жана ички каршылыктын эсебин өзүңүз текшериңиз). Автор, эгерде ал сатуучунун номиналдык үзгүлтүксүз агымы астында разрядталса, коргоо тактасынын температурасынын көтөрүлүшү салыштырмалуу жогору болушу керек деп эсептейт. Ошондуктан, детинг менен коргоо тактасын тандоо жакшы. (50а үзгүлтүксүз деп айтыңыз, сиз 30а колдонсоңуз болот, сизге 50а туруктуу керек, 80a номиналдык үзгүлтүксүз сатып алуу жакшы). 48v CPU колдонгон колдонуучулар үчүн коргоо тактасынын жалпы ички каршылыгы эки миллиомдон ашпашы сунушталат.

Бир эле порт тактасынын жана башка порт тактасынын ортосундагы айырма: бир эле порт тактасы кубаттоо жана кубаттоо үчүн бирдей линия болуп саналат жана кубаттоо жана кубаттоо да корголгон.

Ар кандай порт тактасы заряддоо жана заряддоо линияларынан көз карандысыз. Заряддоо порту кубаттоо учурунда ашыкча кубаттоодон гана коргойт жана аны заряддоо портунан алып салса, коргобойт (бирок ал толугу менен зарядсызданышы мүмкүн, бирок заряддоо портунун учурдагы кубаттуулугу жалпысынан салыштырмалуу аз). Разряд порту разряд учурунда ашыкча разряддан коргойт. Эгерде разряд портунан кубатталып жаткан болсо, ашыкча кубаттоо жабылбайт (ошондуктан CPUнын тескери кубаттоосу ар кандай порт тактасы үчүн толугу менен жарактуу. Ал эми тескери заряд колдонулган энергиядан азыраак, андыктан ашыкча заряддоо жөнүндө кабатыр болбоңуз. тескери кубаттоодон улам батарейка. Толук төлөм менен чыкпасаңыз, ал дароо ылдыйга бир нече километр түшүп калат. Эгер тескери кубаттоону уланта берсеңиз, анда батареяны ашыкча кубаттоо мүмкүн, ал жок), бирок кубаттоону үзгүлтүксүз колдонуу Эч качан заряддабаңыз кубаттоо чыңалуусуна дайыма көз салмасаңыз (мисалы, жол жээгиндеги убактылуу жогорку ток кубаттоо сыяктуу, разряд портунан ишенип, толук заряддалбастан айдай берсеңиз болот, ашыкча кубаттоо жөнүндө кабатыр болбоңуз)

Моторуңуздун максималдуу үзгүлтүксүз тогун эсептеңиз, бул туруктуу токту канааттандыра ала турган ылайыктуу кубаттуулугу же кубаттуулугу бар аккумуляторду тандаңыз жана температуранын көтөрүлүшү көзөмөлдөнөт. Коргоо тактасынын ички каршылыгы мүмкүн болушунча аз. Коргоо тактасынын ашыкча ток коргоосу кыска туташуулардан коргоону жана башка анормалдуу колдонууну коргоону гана талап кылат (коргоо тактасынын долбоорун чектөө менен контроллер же мотор талап кылган токту чектөөгө аракет кылбаңыз). Анткени сиздин кыймылдаткычыңызга 50а ток керек болсо, анда сиз 40а агымын аныктоо үчүн коргоочу тактаны колдонбойсуз, бул тез-тез коргоону пайда кылат. Контроллердин күтүүсүздөн өчүрүлүшү контроллерге оңой эле зыян келтирет.

Литий-иондук батарейкалардын жети, чыңалуу стандарттык анализи

(1) Ачык чынжырлуу чыңалуу: иштебеген абалда литий-иондук батареянын чыңалуусун билдирет. Бул учурда агым жок. Батарея толук заряддалганда, батарейканын оң жана терс электроддорунун ортосундагы потенциалдуу айырма, адатта, 3.7V жана жогорку 3.8V жетиши мүмкүн;

(2) Ачык чынжырдагы чыңалууга жумушчу чыңалуу, башкача айтканда литий-иондук аккумулятордун активдүү абалындагы чыңалуусу туура келет. Бул учурда, агым бар. Ток агып жатканда ички каршылык жеңе тургандыктан, жумушчу чыңалуу электр кубаты учурундагы жалпы чыңалуудан ар дайым төмөн болот;

(3) Аяктоо чыңалуу: башкача айтканда, батареянын литий-иондук батарейканын түзүмү менен аныкталуучу белгилүү бир чыңалуу маанисине коюлгандан кийин зарядсызданууну улантпоо керек, адатта коргоочу пластинка, батареянын чыңалуусу разряд 2.95 В жөнүндө токтотулат;

(4) Стандарттык чыңалуу: Негизи, стандарттык чыңалуу ошондой эле номиналдык чыңалуу деп аталат, ал батареянын оң жана терс материалдарынын химиялык реакциясынан келип чыккан потенциалдык айырманын күтүлгөн маанисин билдирет. Литий-иондук батарейканын номиналдык чыңалуусу 3.7 В. Бул стандарттык чыңалуу Стандарттык жумушчу чыңалуу экенин көрүүгө болот;

Жогоруда айтылган төрт литий-иондук батарейканын чыңалуусуна караганда, жумушчу абалына тартылган литий-иондук батареянын чыңалышы стандарттык чыңалууга жана жумушчу чыңалууга ээ. Иштебеген шартта литий-иондук батарейканын чыңалышы литий-иондук батарейканын айынан ачык чынжырлуу чыңалуу менен акыркы чыңалуу ортосунда болот. Иондук батареянын химиялык реакциясы кайра-кайра колдонулушу мүмкүн. Ошондуктан, литий-иондук батарейканын чыңалышы токтотуу чыңалуусунда болгондо, батареяны заряддоо керек. Батарея узак убакыт бою заряддалбаса, батареянын иштөө мөөнөтү кыскарат, ал тургай, жараксыз болуп калат.