Undirstöðuatriði í hleðslu rafhlöðu og hleðslusnið

Li-jónahleðslutæki eru tæki sem stjórna hleðslustraumi og spennu rafhlöðunnar og eru almennt notuð fyrir færanleg tæki, eins og farsíma, fartölvur og spjaldtölvur. Í samanburði við önnur rafhlöðuefnafræði hafa Li-rafhlöður einn mesta orkuþéttleika, veita hærri spennu á hverja frumu, þola hærri strauma og þurfa ekki að vera hleðsla þegar rafhlaðan er fullhlaðin. Að auki hafa Li-rafhlöður ekki minnisáhrif, sem þýðir að þær „muna“ ekki minni hleðslugetu ef þær eru hlaðnar áður en þær tæmast að fullu. Hins vegar verður að hlaða Li-rafhlöður með ákveðnum stöðugum straumi og stöðugri spennu (CC-CV) hleðslusniði sem er sjálfkrafa stillt eftir hitastigi og spennustigi rafhlöðunnar.

Hleðslusniðið er grundvallaratriði í Li-jónarafhlöðum, þar sem það lýsir því hvernig spenna og straumur rafhlöðunnar er breytilegur á meðan rafhlaðan er hlaðin.

Li-rafhlöður fylgja tiltölulega algengu hleðslusniði sem lýst er nánar hér að neðan. Athugaðu að ef IC hleðslutæki veitir stillanleika gæti hönnuðurinn getað stillt eigin þröskulda fyrir þessa áfanga. Þessi stillanlegu viðmiðunarmörk eru mjög gagnleg, miðað við að flestir rafhlöðuframleiðendur tilgreina ákveðin viðmiðunarmörk fyrir mismunandi hámarkshleðslustraum. Stillingar geta veitt aukið öryggi með því að vernda rafhlöðuna fyrir of-spennu og of-hitaskilyrðum, sem og ofhleðslu, sem allt gæti skaðað rafhlöðuna varanlega eða dregið úr afkastagetu hennar.

Hleðsluhleðsla:

Almennt er hleðslufasinn aðeins notaður þegar rafhlaðan er undir mjög lágu stigi (um 2,1V). Í þessu ástandi gæti innri verndarkerfi rafhlöðunnar áður hafa aftengt rafhlöðuna vegna þess að hún var djúpt afhlaðin eða ef of-atburður átti sér stað. Hleðslutækið gefur lítinn straum (venjulega 50mA) til að hlaða rýmd rafhlöðupakkans, sem kveikir á verndar-IC til að endurtengja rafhlöðuna með því að loka FET-tækjum hennar. Þrátt fyrir að hleðsluhleðsla standi venjulega í nokkrar sekúndur ætti IC hleðslutækið að samþætta tímamæli sem hættir að hlaða ef rafhlöðupakkinn er ekki tengdur aftur innan ákveðins tíma, þar sem það gefur til kynna að rafhlaðan hafi skemmst.

Forhleðsla-:

Þegar rafhlöðupakkinn hefur verið-tengdur aftur eða er í tæmdu ástandi hefst forhleðsla.- Meðan á -forhleðslu stendur byrjar hleðslutækið að hlaða tæma rafhlöðu á öruggan hátt með lágum straumstyrk sem er venjulega C / 10 (þar sem C er afkastageta (í mAh)). Sem afleiðing af for-hleðslu hækkar rafhlöðuspennan hægt. Tilgangurinn með forhleðslu-er að hlaða rafhlöðuna á öruggan hátt við lágan straum. Þetta kemur í veg fyrir skemmdir á frumunni þar til spenna hennar nær hærra stigi.

Constant Current (CC) hleðsla:

Constant current (CC) hleðsla er einnig talin hraðhleðsla, sem er lýst nánar hér að neðan. CC hleðsla hefst eftir forhleðslu- þegar rafhlaðan hefur náð um 3V á hverja klefa. Í CC hleðslufasa er öruggt fyrir rafhlöðuna að höndla hærri hleðslustrauma á milli 0,5C og 3C. CC hleðsla heldur áfram þar til rafhlöðuspennan hefur náð „fullu“ eða fljótandi spennustigi, en þá hefst stöðugi spennufasinn.

Stöðug spenna (CV) hleðsla:

Stöðug spenna (CV) þröskuldur fyrir litíum frumur er venjulega á milli 4,1V og 4,5V á hverja frumu. IC hleðslutækið fylgist með rafhlöðuspennunni meðan á CC hleðslu stendur. Þegar rafhlaðan nær CV þröskuldinum, fer hleðslutækið úr CC yfir í CV reglugerð. CV hleðsla er útfærð vegna þess að ytri rafhlöðupakkaspennan sem sjást af hleðslutækinu IC fer yfir raunverulega rafhlöðufrumuspennu í pakkanum. Þetta er vegna innri frumuviðnáms, PCB viðnáms og samsvarandi röð mótstöðu (ESR) frá verndar FET og frumunni. Til að tryggja örugga notkun má IC hleðslutækið ekki leyfa rafhlöðuspennu að fara yfir hámarks fljótandi spennu.

Uppsögn gjalds:

Hleðslutækið IC ákvarðar hvenær á að slíta hleðslulotunni miðað við að straumurinn sem fer inn í rafhlöðuna fari niður fyrir ákveðna þröskuld (um C / 10) á CV áfanganum. Á þessum tímapunkti er rafhlaðan talin fullhlaðin og hleðslu er lokið. Ef slökkt er á hleðslulokun í hleðslutækinu IC mun hleðslustraumurinn náttúrulega minnka niður í 0mA, en það er sjaldan gert í reynd. Þetta er vegna þess að hleðslumagnið sem fer inn í rafhlöðuna minnkar veldisvísis við hleðslu CV (þar sem frumuspennan eykst eins og stór þétti) og það myndi taka verulega lengri tíma að endurhlaða rafhlöðuna með mjög lítilli aukningu í afkastagetu.

Raunverulegur hleðslustraumur á hvaða augnabliki sem er getur verið lægri en það sem er stillt vegna reglna um lykkju, svo sem inntaksstraumsmörk, innspennumörk, varmastjórnun eða hitastig rafhlöðunnar.