Правильная зарядка li ion аккумулятора: Как правильно заряжать литий-ионный аккумулятор телефона, ноутбука и других устройств

Дополнительная информация. В случае наличия в АКБ кобальта такие батареи необходимо специальным образом утилизировать, поскольку данный металл опасен для окружающей среды.

Как правильно заряжать литий ионные аккумуляторы

Самое главное требование – применять только те зарядные устройства, которые предусмотрены инструкцией. Это позволит исключить подачу излишнего напряжения или силы тока, поскольку это может привести к выходу батареи из строя. Также необходимо контролировать правильное расположение АКБ в зарядном устройстве: плюс должен быть к плюсу, минус – к минусу. Большинство оборудования для зарядки аккумуляторов имеет индикаторы зарядки, зеленый цвет которых сообщает о том, что емкость батареи пополнена до 100%.

Существует несколько общих принципов, как заряжать литий ионный аккумулятор:

• Не рекомендуется часто полностью разряжать батарею данного типа. Однако следует проводить такую процедуру с определенной периодичностью, чтобы иногда обнулять значения контроллеров (не чаще одного раза в квартал).
• При достижении емкости АКБ в 10-20% следует приступать к процессу зарядки.
• В процессе хранения батареи рекомендуется поддерживать ее емкость на уровне 50%, иначе возможно существенное ухудшение характеристик.
• Не рекомендуется на протяжении длительного времени держать АКБ в жарком или холодном помещении. В первом случае это может привести к снижению длительности эксплуатации, во втором – к резкому падению емкости и прекращению работы оборудования.

Правильная зарядка

Имеются определенные нюансы при зарядке батареи через USB-шнур (поставляется с большинством мобильных устройств) от компьютера. Такой способ пополнения емкости занимает значительно больше времени, поскольку сила тока существенно ниже.

Заряжая устройство в автомобиле, необходимо проверять соответствие адаптера техническим характеристикам смартфона или планшета. В частности, он должен обеспечивать передачу тока силой не менее 1 или 2 ампер, в противном случае зарядка не начнется.

Таким образом, чтобы батарея в устройстве работала как можно дольше, требуется знать, как зарядить ее и как правильно эксплуатировать. Правила эти достаточно простые, но их необходимо соблюдать. В этом случае можно рассчитывать, что АКБ будет функционировать не 400-600 циклов, а все 1500, значит, не придется тратиться на замену батареи. Кроме того, следует помнить, что вышедшие из строя аккумуляторы необходимо специальным образом утилизировать, чтобы не нанести вред окружающей среде.

Видео

как правильно заряжать, чтобы не испортить

Очень часто в мерах предосторожности многие люди задаются вопросом: «Как функционируют li-ion аккумуляторы, как правильно заряжать такие устройства?». Жизнь в современном мире практически невозможно представить без различных электронных приспособлений и техники — от простых фонариков, ставших незаменимыми практически для каждого человека смартфонов до массивных автомобилей и грузовиков. Каждое из этих устройств работает благодаря зарядным устройствам различных типов.

Самый распространенный вид аккумуляторов — литий-ионные, получившие популярность благодаря компактности и высокому уровню энергосбережения. Стоит отметить прекрасное соотношение цены и качества: аккумуляторы недешевы, но имеют более длительный срок службы. А поскольку такие зарядные устройства распространены особенно широко, то необходимо иметь понятие о том, как нужно заряжать литий, также стоит разобраться в схемах их конструкции. Разберемся во всем по порядку.

История создания и прототипы нынешних зарядных устройств

Впервые литиевые батареи начали производить в самом начале прошлого столетия — в далеком 1912 году. Тогда же были и созданы их первые схемы. Однако в бытовых приспособлениях они нашли свое место лишь спустя 60 лет. Стоит подчеркнуть, что это были именно батареи. Первые же попытки создания литиевых аккумуляторов оканчивались провалами в связи с появлением затруднений в осуществлении их безопасной эксплуатации.

Первые аккумуляторы данного типа действительно представляли существенную опасность, если не угрозу, человеческим жизням. Это вполне объяснимо по следующей причине: из всех существующих металлов литий признан наилегчайшим с максимальным электрохимическим потенциалом и обеспечением максимальной энергетической плотности.

Удивительно емкие зарядные устройства, работающие на литии, обеспечивают высокое напряжение, в то же время циклическая работа приборов, работающих на литии, способствует выходу тепловой кондиции за пределы. В таких случаях происходит возгорание исходящих газовых веществ, из-за чего, например, в 1991 году многие японцы пострадали от ожогов по вине воспламенения.

Безопасная альтернатива

Выяснив опасность чистого лития, исследователи решили обратить внимание на ионные аналоги. Разумеется, энергетическая плотность ионных аккумуляторов относительно уступала своим чисто литиевым аналогам, так же, как и никель-кадмиевым приспособлений с повышенным током заряда. Однако благодаря своей безвредности они получили определенное преимущество.

На этом преимущества ion-аккумуляторов не заканчиваются. Аккумуляторы, работающие на ионах лития, обладают пониженным саморазрядом и повышенным напряжением единичного элемента, что делает конструкцию заметно проще. А сравнительно небольшое количество расходов на использование и сервис избавляют от необходимости регулярных разрядных циклов для емкостного восстановления.

Однако здесь, пожалуй, и заканчиваются все достоинства аккумуляторов, работающих на ионах лития. В связи с этим стоит перейти к описанию недостатков аккумуляторов данного типа.

Слабые стороны ионных аналогов

Требуемая для ion-аккумуляторов встроенная протекционная система влечет за собой дополнительные расходы. Помимо этого, даже в случае нахождения в бездействий литий-ионные зарядные устройства обладают старением. Однако разработчики не разглашают сведений об этой проблеме по естественной причине.

Пытаясь найти решение для всех вышеперечисленных проблем, после долгих раздумий запустили в производство полимерные аккумуляторы.

Полимерные аналоги

Li-pol аккумулятор получил такое название не случайно. Дело в том, что здесь применяется сухой жесткий полимер, по своей форме напоминающий пластиковую пленку и пропускающий электрический ток.

Такой тип конструкции очень удобен в связи с тем, что делает производственный процесс проще и по сути несет меньше вреда за счет отсутствия риска воспламенения. При этом возможно создавать тонкие миллиметровые устройства какой угодно формы, которые можно внедрить практически во что угодно.

Слабые стороны

Однако pol-аккумуляторы имеют и слабую сторону. Негативный аспект, который бросается в глаза, — недостаточная электропроводимость при условии содержания в помещениях с комнатной температурой. Когда температура нагрева превосходит 60°С, происходит увеличение электропроводимости до нужной степени. Однако о массовой эксплуатации здесь не может идти и речи.

Как можно самостоятельно создать приспособление для зарядки

Многие люди считают, что создание аккумуляторов своими руками — это дело рук исключительно профессионалов. Отчасти они правы, поскольку не каждому возомнившему себя новым Николой Тесла человеку под силу это сделать, не нанеся при этом ущерба никому, включая себя.

Однако сконструировать такое подобие аккумулятора можно и своими руками следуя специальной схеме. Возможно, кто-то скажет, что только рабочие соответствующих профессий обладают этой нужной вещицей. На самом деле их можно легко найти — нужен всего лишь интернет для этого.

Правила зарядки аккумулятора с ионами лития

Сейчас же стоит, наконец, перейти к вопросу, задаваемому в начале статьи: какими правилами эксплуатации нужно руководствоваться, чтобы знать, как зарядить li-ion аккумулятор? Иными словами, как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы, чтобы не совершить никаких ошибок и не навредить ни зарядному устройству, ни своему электронному помощнику, ни, что самое главное, самому себе?

Первое правило: Нет смысла в переразрядке

Для начала нужно помнить, что нет необходимости в тотальной разрядке аккумулятора в связи с отсутствием в них «эффекта запоминания».

Второе правило: Тотальная разрядка нужна раз в квартал

Необходимость в тотальной разрядке все-таки существует, но исключительно раз в 3 месяца. Это следует делать потому, что ошибка, совершаемая многими людьми, а именно — нестабильная зарядка с отсутствием регулярного цикла, может дать сбой зарядов контроллера. Одного раза тотальной разрядки будет вполне достаточно для продолжительной работы приспособления — ни больше, ни меньше этого.

Третье правило: Не нужен — не надо заряжать

В тех случаях, когда устройство не нужно для использования, его желательно зарядить на 30% либо же ровно до половины и отложить туда, где температура равна 15°С. Это поможет сохранить батарею надолго с отсутствием значимого урона.

Четвертое правило: Нужно заряжать оригинальными приспособлениями

Ни для кого не является секретом тот факт, что, например, у мобильных телефонов и планшетов зарядное устройство находится внутри. Однако аккумуляторы как фотоаппаратов, так и видеокамер требуют изъятия и зарядки во внешнем приспособлении, потому как сторонняя «зарядка» способна пагубно повлиять на их состояние и, как следствие, дальнейшую работу.

Пятое правило: Не перегревать ионные аккумуляторы

Аккумуляторы портятся под влиянием высоких температур. Холод, разумеется, также негативно влияет на них, однако это гораздо менее существенно. Данные аспекты нельзя оставлять без внимания при использовании батарей с ионами лития. Их ни в коем случае нельзя оставлять под прямыми лучами солнца и неподалеку от тепловых источников. Температурный диапазон, при котором можно хранить аккумулятор, находится между -40 и +50°С.

Шестое правило: Не использовать «лягушку» в качестве зарядного устройства

Многим известно, что применение несертифицированных приспособлений для зарядки рискованно и небезопасно. Это предупреждение касается и производимых в Китае «лягушек»: риск применения таких приспособлений заключается в их способности вспыхивать и возгораться во время процесса зарядки.

Поэтому если уж и применять «лягушку» в качестве зарядного устройства, то исключительно при крайней необходимости и с предельной осторожностью. В противном случае это может плохо окончиться — например, уничтожением аккумулятора смартфона или даже пожаром.

И, наконец, последний вопрос: каким током заряжать литий-ионные устройства? При данном процессе применяется способ «постоянного тока», что ограничивает аккумуляторное напряжение. Говоря о том, как нужно правильно заряжать li-pol аккумуляторы, необходимо понимать, что их желательно отсоединить от зарядного устройства при 80 процентах заряда — тотальные разрядка и первая зарядка не приведут к примечательной результативности. А чтобы устройство служило дольше, важно знать, как правильно заряжать аккумулятор еще нового телефона.

Все, нужное о правильной зарядке li ion аккумулятора и не только

В связи со стремительным развитием технологий энергетические батареи-никель металл гидридные и никель-кадмиевые традиционно используемые в производстве электронных устройств, сменились на литий ионные. Имея примерно равный вес одного элемента, последние, в состав которых входит литиевый электрод, в отличие от вышеупомянутых обладают более высоким напряжением на одном элементе и большей степенью емкости. Очевидно, что на сегодняшний день одним из наиболее часто используемых типов энергетических накопителей в бытовых устройствах является аккумулятор li ion. Впервые на мировом рынке о нем заговорили вначале 1990х годов, когда компания Sony Energetic максимализировала выпуск литий-ионных аккумуляторов. Эта компания и сегодня остается крупнейшим импортером аккумуляторов li ion.

Характеристика

Главными составляющими литий-ионных аккумуляторов являются два электрода — отрицательно заряженный (анод) и положительно заряженный (катод), которые помещены в специальный воздухонепроницаемый корпус. Участок между ними полностью заполняется пористым сепаратором. Для пропитки последнего используется электролит (растворенная литиевая соль), благодаря которому в батареях накапливается электрическая энергия. Главная функция сепаратора — предотвратить возможное короткое замыкание между разно полюсными катодом и анодом и обеспечить такой запас электролита, чтобы ионная проводимость была максимально высокой. Когда ионы лития перемещаются из материи анода по электролиту в материю катода, во внешней цепи появляется электрический ток. Выпускаемый на текущий момент аккумулятор li ion наделен хорошей удельной энергоёмкостью (100-180 ватт-час на кг.), рабочее напряжение (от 3,4 до 3,6 в.). Ток разряда в нем колеблется от 2 С до 20 С. Новейшие литий-ионные батареи способны служить при температуре внешней среды от -20 до +60 C. На рынке литиевые батареи встречаются в разных электрических характеристиках, габаритах, размерах и т. д. Причиной этому является то, что на текущий момент не существует единых ГОСТ ов в этом направлении.

Зарядка аккумулятора

Li ion аккумуляторы отличаются комбинированным зарядом. Пока напряжение в аккумуляторе не достигнет значения в 4, 14, 2 вольта, зарядка происходит при постоянно идущем электрическом токе в 0,21С. А затем напряжение на нем поступает непрерывно. Первая часть занимает примерно 40 минут, а вторая — около полутора часов. Для ускоренной зарядки накопителя применяется импульсный режим.
При эксплуатации необходимо соблюдать ряд ограничений:

• степень емкости должна быть в два раза меньше тока разряда; Если ее значение равно — 2200мАЧ, максимально допустимый ток должен быть 4400 мА;
• недопустимо опускать его минимальное значение ниже отметки в 2,3 В;
•  напряжение перезаряда не должно быть выше 4,35В;

Для зарядки батарей лучше всего подходит оригинальное зарядное устройство для 18650 li ion с индикатором уровня заряда, которое идет с ним в комплекте.

Правильная эксплуатация li ion аккумуляторов

Безопасности эксплуатации li ion аккумуляторов изготовители уделяют самое большое внимание. Все накопители такого типа защищены от замыканий, как внутри самого аккумулятора, так и на его поверхности. За обеспечение сохранности устройства отвечает двухслойный сепаратор, в котором один из слоев состоит не из полипропилена, а из материала, идентичного с полиэтиленом. При коротком замыкании благодаря местному разогреву такой слой сепаратора подвергается плавлению и приобретает свойство непроницаемости материи. Более того, для обеспечения безопасности в эксплуатации литий -ионных аккумуляторов в штатном порядке применяется электронная плата. Главная ее функция – контроль за осуществлением процесса заряда и разряда, недопущение перегрева и короткого замыкания.

Тем не менее важно следить за тем, чтобы в батарее постоянно находилось хотя бы минимальное количество заряда. В случае если батарейка не находится в использовании, и ее заряд равен нулю, это привет к недолгому сроку ее службы.

На работу li ion батареек сильно влияет температурный режим. Не стоит хранить литий — ионные аккумуляторы в крайне высоких или низких температурах, это может значительно снизить показатель их емкости.

Перемена напряжения также может послужить потерей части емкости, если напряжение в зарядном устройстве превысит допустимый уровень. Однако на многих современных моделях имеется механический выключатель, который при резком повышении давления внутри корпуса, отключает банку как по минимальному, так и по максимально возможному напряжению. Некоторые виды Li-ion батарей, в состав которых входит такое вещество, как марганец, не имеют схему защиты и оснащены лишь одним предохранителем. Но даже эти модели безопасны ввиду их небольших размеров и маленькой емкости.

Калибровка

Для того, чтобы срок службы батареи и время работы в автономном режиме вашего нового гаджета или бытового устройства были увеличены, необходимо обязательно подготовить li ion аккумулятор к работе. За все это отвечает калибровка контроллера и модуль заряда батареи. Контроллер заряда li ion аккумулятора необходим для того, чтобы вовремя восстановить энергетические потери.

В новейшую АКБ входят несколько последовательно подключенных аккумуляторных частей, и если изготовителем не была предусмотрена установка контроллера, и между питающими компонентами отсутствует балансировка при разряде, происходит выравнивание напряжения и полный заряд всей батареи. Балансир для li ion аккумуляторов как раз следит за силой напряжения на каждом отдельном сегменте.

Хранение литийионных АКБ

Хранение li ion аккумулятора выполняется с учетом температурного режима. АКБ не стоит переохлаждать или подвергать воздействию высоких температур. При должном хранении саморазряд накопителя типа li ion составляет не более 10-20%. Однако даже если он не используется, происходит разрушение элементов батареи. Каждый конкретный образец имеет свои электрические параметры, поэтому все зависит от качества и сборки аккумулятора в целом. Например, напряжение при разряде зависит как от степени зарядки, так и от таких составляющих, как ток, температура внешней среды и другое.

Ошибки в эксплуатации

При повреждении сепаратора внутри самого аккумулятора может произойти короткое замыкание, в результате которого происходит возгорание. Для того, чтобы уберечь li ion аккумуляторы от воспламенения, стоит избегать некоторых ошибок, которые пользователь устройства может допустить в процессе эксплуатации. Среди них: сгибание и деформация части корпуса, сильный перегрев корпуса, неправильно осуществимая зарядка или разрядка устройства, когда превышается максимально допустимое напряжение или подача электрического тока. Батареи типа li ion включают в себя примерно 400-500 циклов перезарядки.

Чтобы продлить срок службы, аккумулятор необходимо правильно эксплуатировать:

1. После покупки литиевого накопителя в магазине необходимо осуществить полный заряд (100%) и полностью разрядить его. Для этого можно включить любимое видео, игру, приложение, которое потребляет достаточно энергии. После всех операций накопитель снова заряжают на 100% и полностью разряжают;
2. Батарея всегда должна иметь минимальное количество заряда, чтобы сохранить ее ресурс. Не допускается ее полная разрядка;
3. Нельзя нагревать аккумуляторы, чтобы не способствовать процессу его старения. Оптимальная температура использования литий — ионного аккумулятора 20-25 градусов, в этом случае возможно максимальное потребление ресурса.
4. При низких температурах аккумулятор следует завернуть в полиэтиленовый пакет, имеющий вакуумный замок. В таком случае можно хранить в неотапливаемом помещении. Количество заряда в аккумуляторе должно быть хотя бы 50% от полного;
5. После того, как аккумулятор эксплуатировался в холодном помещении и при низких температурах, он на некоторое время остается разряженным до его прогревания. Только выдержав некоторое время в отапливаемом помещении, можно приступить к его зарядке.

Какое минимальное напряжение требуется для зарядки литий-ионной батареи 3,7 В?

Нет, батарея постоянно не дает 3.7V. Это значение напряжения при меньшей емкости. 3.7V не значит много. Это значение, при котором аккумулятор наиболее стабилен, но фактическое значение при полной зарядке составляет 4,2 В, поэтому зарядное устройство должно обеспечивать более высокое значение, чем это, если вы хотите полностью зарядить его.

При напряжении 3,3 В стандартные литий-ионные элементы считаются разряженными, поскольку они больше не могут обеспечивать достаточный постоянный ток для средних применений, для которых они предназначены.

Минимальное напряжение для зарядки стандартного Li-Ion составляет 4.201. Но, учитывая импедансы зарядного устройства и элемента, большинство зарядных устройств имеют напряжение 4,25 или даже 4,3 В, когда они работают вхолостую (не подключенные к элементу).

Хотя эти значения были выбраны таким образом, они не похожи на 10 заповедей. Вы можете разрядить элемент до 3,3 В, но он будет обеспечивать меньший ток, и вы можете зарядить его даже до 4,3 + В, и он будет иметь более высокую емкость, но обе практики сократят срок его службы.

Так что в экстренных случаях перезарядите их до 4,3 В, и у вас будет дополнительная емкость для работы, и если вы хотите иметь очень длительное время для элемента, дайте ему заряжаться только до 4 В, но это даст только ~ 80% заявленной вместимости.

Возвращаясь к зарядным устройствам, я бы разработал свое зарядное устройство так:

Вариант 1: 4,0 В — безопасный режим — для безопасной зарядки и длительного срока службы и восстановления избыточной / плохой батареи.

Вариант 2: 4,21 В — стандартный — нормальный режим зарядки (плохие элементы с пониженной емкостью будут перегреваться при зарядке на стандартном уровне)

Вариант 3: 4,32 В — избыточная мощность — режим перезарядки (меньший срок службы элементов, очень высокая опасность для элементов пониженной емкости)

Как правильно заряжать аккумулятор Xiaomi

Автор Денис Олейник Опубликовано 01.10.2017 Обновлено 24.11.2020

Проблема правильной зарядки аккумулятора телефона возникла вместе с первой серийной моделью мобильного устройства на мировом рынке. Никель-кадмиевые и никель-металлогидриные батареи, которыми оснащались первые мобильные, если можно так сказать, телефоны, были крайне капризными в плане эксплуатации. Такие аккумуляторы имели малый ресурс циклов заряда/разряда, небольшую емкость и эффект памяти.

О последнем поговорим отдельно. Старые модели аккумуляторов очень быстро теряли первоначальную емкость при нарушениях правил эксплуатации, поэтому сразу после покупки их необходимо было «раскачать» — провести несколько циклов полной зарядки и разрядки. При этом, если процесс зарядки обрывался на промежуточном этапе, эта точка и становилась точкой максимального заряда. Соответственно, убить батарею было очень просто.

Современные литий-инонные и литий-полимерные аккумуляторы полностью лишены этого недостатка и оснащаются специальным контроллером, управляющим процессом заряда батареи. А рекомендации консультантов в магазинах провести несколько циклов полного заряда и разряда аккумулятора при покупке нового устройства не только не соответствуют действительности, но и наоборот, сокращают ресурс батареи.

Узнаем тип батареи на своем устройстве

Чтобы узнать, какой тип аккумулятора используется в вашем Xiaomi, достаточно снять заднюю крышку и посмотреть на маркировку.

Если на батарее имеется отметка «Li-Ion» — это литий-ионные аккумуляторы, а «Li-Pol» — литий-полимерные.

Если крышка устройства несъемная, либо вы хотите определить тип аккумулятора в вашем фитнес-браслете – достаточно заглянуть в инструкцию по эксплуатации прибора. Также, информация о типе источника питания указывается на нижней стороне упаковки устройства.

Общие правила для Li-Ion аккумуляторов

Данный вид аккумуляторов наиболее распространен благодаря малым размерам, высокой энергоемкости, невысокой стоимости и длительному сроку эксплуатации. Качественный Li-Ion аккумулятор выдерживает порядка 300-400 циклов заряда без потери емкости.

Не смотря на положительные качества, литий-ионные аккумуляторы достаточно капризные. Главное – не допускать их чрезмерного разряда, опускающегося ниже 20%, и перезаряда, выше 80%. Кроме того, Li-Ion аккумуляторы очень не любят перегрева.

Основные правила эксплуатации литий-ионных аккумуляторов:

1. Использовать только родное зарядное устройство, выдающее оптимальные показатели силы тока и напряжения на выходе. Не рекомендуется использовать дешевые аналоги сторонних производителей, выходные показатели которых могут существенно отличаться от указанных на корпусе. Особенно это актуально для смартфонов, поддерживающих быструю зарядку.
2. Первую зарядку нового устройства следует выполнять только после его полного разряда до 0% и только единовременно до 100% без использования устройства в этом промежутке. Такая процедура выполняется один раз и позволяет «разбудить» аккумулятор устройства после длительного хранения в коробке в течении нескольких месяцев.
3. Заряжать от одного из USB портов компьютера в отсутствии качественной зарядки. Этот способ безопасен, но достаточно длителен, поскольку сила тока на выходе порта составляет порядка 0,5 А, что в 4 раза ниже показателей обычных зарядных устройств. Соответственно, устройство с аккумулятором на 4000 мАч будет полностью заряжено не за 2 часа, а за 8.
4. В автомобиле восполнить заряд устройства можно при помощи специального переходника, вставляющегося в прикуриватель. Однако, не редки случаи, когда с целью экономии пользователи приобретали дешевые переходники неизвестного происхождения, которые не только не соответствовали заявленным характеристикам, но и приводили к порче электроники. Чтобы этого избежать, нужно пользоваться только качественными портативными зарядками. Xiaomi производит такие устройства и цена их невелика, зато качество на высшем уровне.
5. В походных условиях можно пользоваться портативными аккумуляторными зарядками PowerBank. Однако и здесь следует следить за качеством используемого устройства, чтобы избежать негативных последствий.
6. Раз в 2-3 месяца рекомендуется проводить полную разрядку устройства до его выключения, а затем зарядку до 100% в выключенном состоянии. Такая процедура называется калибровкой и позволяет продлить жизнь батареи.
7. Удерживание заряда в промежутке от 20 до 80% обеспечивает сохранение максимального ресурса Li-Ion аккумулятора. При этом, постоянные перезаряды до 100% могут снизить время жизни батареи, в среднем, на 20-25%. Этот же показатель справедлив и в случаях постоянной полной разрядки аккумулятора.
8. Литий-ионные аккумуляторы отлично воспринимают частые подзарядки. Поэтому, лучше при возможности немного подзарядить устройство, чтобы поддерживать его заряд в указанных выше пределах.

Общие правила для Li-Pol аккумуляторов

В отличии от литий-ионных аккумуляторов, литий-полимерные являются более совершенными в плане конструкции и используемого электролита. В Li-Ion батареях применяется жидкий электролит, посредством которого происходит передача ионов лития между электродами. Однако это снижало безопасность использования аккумуляторов и при нарушениях формы батареи, физических повреждениях и перегреве могло привести к ее возгоранию. На Youtube достаточно видеороликов, демонстрирующих, как ведут себя литий-ионные аккумуляторы при повреждениях.

Li-Pol лишены этой проблемы, поскольку в них применяется сухой электролит, который не только осуществляет передачу электронов, но и препятствует замыканию контактов батареи при физических повреждениях.

Еще одно существенное отличие – полимерные аккумуляторы могут изготавливаться любых форм и размеров, тогда как ионные могут быть только цилиндрическими или прямоугольными.

Правила эксплуатации литий-полимерных аккумуляторов незначительно отличаются:

1. Рекомендуемые пределы заряда, обеспечивающие максимальный ресурс аккумулятора – от 30 до 70%. Оптимальный заряд – 50%. Однако, при эксплуатации устройства, постоянного баланса на данном уровне достичь невозможно.
2. Li-Pol аккумуляторы более восприимчивы к низким температурам, чем Li-Ion, поэтому во время эксплуатации на холоде быстрее теряют заряд. Рекомендуется переносить устройство с данным типом аккумулятора только во внутренних карманах верхней одежды, в тепле. Хранение устройства в холодное время года в отделениях сумки, рюкзака может не только привести к быстрому уменьшению ресурса аккумулятора, но и к появлению конденсата внутри устройства при резких перепадах температуры.

Зарядка телефонов Xiaomi

Особенность техники Xiaomi, работающей на базе MIUI – поддержка технологии капельной зарядки прямо из коробки. Это означает, что до практически полного заряда смартфон заряжается с обычной силой тока. А последние проценты «капают» на малом токе. Это обеспечивает наиболее правильную зарядку литиевых аккумуляторов, если владелец преждевременно не отключает кабель зарядного устройства.

Рассмотрим особенности правильной зарядки Xiaomi-смартфонов:

1. Во время зарядки смартфон может нагреваться, поэтому рекомендуется перед началом процесса снимать защитные чехлы, которые могут препятствовать нормальному отводу тепла и вызывать перегрев аккумулятора.
2. По этим же причинам нельзя класть устройство под подушку или одеяло. Только открытое пространство, желательно, поверхность стола, тумбы, подоконника.
3. Чтобы устройство заряжалось корректно, и не превышало температурные пределы нагрева, не рекомендуется во время зарядки запускать «тяжелые» игры и другие ресурсоемкие процессы, нагружающие процессор. Последствия такого нагрева – не только снижение ресурса аккумулятора, но и выгорания IPS-матрицы в местах чрезмерного воздействия высокой температуры.
4. На время зарядки рекомендуется отключить доступ к мобильному интернету и домашней беспроводной сети.
5. Телефон, оставленный заряжаться на ночь, на деле восполнит уровень батареи в течении пары часов. После чего, контроллер отключит батарею от подачи тока.
6. Если ваш Xiaomi поддерживает технологию быстрой зарядки – пользоваться следует только комплектным зарядным устройством, а не аналогом от другого производителя. Дело в том, что несоответствие выходного напряжения и силы тока может повредить не только контроллер батареи, но и внутреннюю начинку телефона.

Зарядка фитнес-браслета

Фитнес-браслеты Xiaomi приходится заряжать нечасто – не чаще одного раза в 2 недели. Однако и здесь есть свои нюансы:

1. В комплекте с браслетом имеется только специальный кабель-переходник, а вот зарядного блока нет. Соответственно, посмотреть, выходные показатели можно только в инструкции по эксплуатации, которая не всегда на русском или хотя бы английском языке. Поэтому, рекомендуется заряжать браслет током не выше 1А, либо вообще от USB-порта компьютера или ноутбука.
2. Перед зарядкой корпус устройства извлекается из мягкого ремешка. Делать это нужно, надавливая на устройство сверху, чтобы его корпус смещался внутрь ремешка. Часто пользователи просто повреждают мягкий материал, неправильно извлекая капсулу.
3. Посмотреть уровень заряда на Mi Band 2 можно прямо на экране устройства, а вот в случае c первой версией Mi Band – нужно будет воспользоваться приложением Mi Fit.
4. Полная зарядка устройства происходит в течении 2 часов. Не рекомендуется превышать этот предел и оставлять браслет на зарядке дольше нужного во избежание перегрева аккумулятора.
5. При отсоединении капсулы от кабеля-переходника, необходимо удерживать последний только за штекер, а не за сам провод. Соединение капсулы с разъемом надежно, и удерживание за кабель во время отсоединения может привести к его повреждению.

Зарядка PowerBank

Описанные выше правила зарядки литиевых аккумуляторов справедливы и в случае с портативными батареями Xiaomi, но с некоторыми правками:

1. Заряжать новенький PowerBank нужно под завязку только мощным зарядным устройством, выдающим ток в 2А. Это позволит банально сократить время восполнения объема энергии в батареях устройства. Если вы приобрели оригинальный PowerBank от Xiaomi с заявленной емкостью в 20 000 мАч, на его зарядку уйдет, как минимум, 10 часов времени.
2. Чаще всего, PowerBank имеет модульную структуру и собирается из нескольких элементов 18650. Поэтому, совет несколько раз зарядить и разрядить устройство для нормализации его работы абсолютно справедлив. Дело в том, что такая процедура позволяет уравнять напряжение на отдельных элементах и равномерно распределить нагрузку по всей батарее во время дальнейшей эксплуатации.
3. Не нужно разряжать портативный аккумулятор до 0%. Современные контроллеры имеют функцию защиты от глубокого разряда. Если показатель упал до 0%, но устройство сразу же будет подключено к блоку питания – ничего страшного не произойдет. Однако, если оставить его в таком состоянии на некоторое время, ток на батарее упадет ниже разрешенного минимума в 3,7 В и контроллер уйдет в состояние глубокого разряда батареи. Для восстановления работоспособности аккумулятора придется разбирать его корпус, извлекать поочередно все элементы, заряжать отдельно, специальным зарядным устройством, выравнивать ток всех элементов во избежание их возгорания при разности токов и уже потом только возвращать обратно в корпус.

Безусловно, современные аккумуляторы требуют бережного обращения и имеют свои особенности эксплуатации. Однако, внимательность и соблюдение простых рекомендаций из нашей статьи позволит на долго сохранить отличное состояние батареи вашего Xiaomi.

Зарядка нового Li-Ion аккумулятора ноутбука

Аккумулятор — обязательная составляющая любого мобильного электронного устройства. Ноутбук, имея такие энергопотребляемые комплектующие, как многоядерный процессор, игровая видеокарта и дисплей при автономной работе требует от аккумулятора высокой удельной мощности. Именно поэтому современные устройства комплектуются литий-ионными аккумуляторами — Li-Ion, способными удовлетворить поставленные задачи. Однако, при всех своих достоинствах Li-Ion аккумулятор стоит недешево и требует правильного обращения.

Инструкция, как заряжать новый Li-Ion аккумулятор ноутбука

1. Хотя все современные ноутбуки снабжены Li-Ion аккумуляторами, в этом необходимо дополнительно убедиться при помощи чтения документации и осмотра всех ярлыков и наклеек. Существует улучшенная система Li-Poly (литий-полимерных) аккумуляторов, но принцип их зарядки не отличается от Li-Ion. На них также распространяется дальнейшая часть инструкции.

2. Заводское состояние аккумулятора требует полной зарядки. Поэтому необходимо включить ноутбук в сеть, но не запускать загрузку операционной системы! Индикатор, обычно расположенный на обечайке корпуса, покажет, что началась зарядка. Индикатор имеет два цвета: оранжевый — степень разряда большая, запускать операционную систему нельзя и синий — зарядка идет, но начинать работу можно (подзарядка). Это типичная сигнализация о состоянии батареи. Время первого заряда Li-Ion аккумулятора должно быть не менее 4 часов. При достижении полного заряда светодиоды индикатора погаснут.

3. После заряда нужно запустить ноутбук в работу и дать аккумулятору полный разряд, работая без подключения блока питания к сети. Работать нужно до полного отключения компьютера, имея в виду возможность потери данных в несохраненных файлах. Смысл этого состоит в том, что микросхема супервизора питания или драйвер операционной системы, управляющий питанием, получат информацию о реальных возможностях вашей батареи и зафиксируют необходимые им параметры.

4. После полного разряда аккумулятора нужно снова зарядить его полностью и можно приступать к полноценной работе.

Для профилактики износа Li-Ion аккумуляторов, нужно стремиться к поддержанию их преимущественно в заряженном состоянии, не работая автономно без необходимости. Эксплуатации до полного разряда не требуется. В полном разряде нуждаются только аккумуляторы на никель-кадмиевой электрохимической системе. Но вряд ли их можно встретить в современных ноутбуках.

— Максимальное * зарядное * напряжение для литий-ионного аккумулятора

Итак, когда напряжение элемента близко к 4,2 В, напряжение зарядки должно быть выше, например 4.5V, и это не должно вызвать каких-либо повреждений ячейки. Я правильно понимаю?

Нет. Ваше понимание неверно, и ваше зарядное устройство подозрительно.
И / или ваше описание не совсем полное и однозначное.
Для получения информации о батареях для большинства типов батарей хорошей отправной точкой часто является отличный сайт Battery University.
NB: То, что я написал ниже, основано как на опыте, так и на материалах широкого диапазона источников, включая университет батарей.

Предположим для дальнейшего обсуждения спецификацию производителя

• Максимальный ток = CCmax (обычно 1C для LiIon, но может быть другим для определенных ячеек).
  Для удобства предположим, что CCmax для рассматриваемой ячейки равно 1C.
  Фактическая спецификация будет соответствовать таблице данных и зависит от температуры, а также от того, сколько циклов зарядки / разрядки вы хотите достичь, прежде чем батарея станет кашицей и / или уменьшится до 70% от первоначальной емкости.

• Максимальное напряжение Vmax — обычно 4,2 В или меньше. Скажем, 4,2 В.
  Что касается тока, то максимальное приложенное напряжение влияет на долговечность элемента (и емкость при заданном заряде). Зарядка при напряжении на клеммах, намного превышающем 4,2 В, сократит срок службы элемента, может привести к металлическому покрытию лития и может привести к возбуждению и явлению расплавления батареи «вентиляция с пламенем».

• Минимальный ток Icv_min при зарядке при Vmax.Это минимальный , до которого должен упасть ток при зарядке в режиме CV . В режиме CV заряд прекращается, когда ток падает до этого уровня. Icv_min обычно устанавливается где-то между 25% от Icc (досрочное прекращение заряда) и, скажем, 10% от Icc (возможно, иногда даже 5% от Icc). Чем ниже значение Icv_min, тем больше ток течет в батарею на уровне Vmax в режиме CV. Установка низкого значения Icv_min немного увеличивает энергию, которая может храниться в батарее в данном цикле, И полностью разрывает батарею внутри и сокращает ее срок службы.

Применяются эти два важных момента:

• Максимальное напряжение AT батарея (1 элемент) при максимальном постоянном токе CCmax в этом случае составляет Vmax = 4,2 В.

• НО максимальное напряжение АКБ (1 элемент) при ЛЮБОМ токе также Vmax.
  Если батарея не принимает Imax при применении Vmax, то режим CC больше не подходит. Зарядка должна быть CV (или прекращена, если Icharge при Vmax <= Icv_min - см. Ниже)

Здесь важно измерить то, что вы называете «зарядным напряжением».
Это правильно измеряется на электродах ячейки как можно ближе к внутренним частям ячейки. На практике в любом месте (обычно) приварных выступов должно быть все в порядке, так как при максимально допустимом токе падение напряжения на вкладках должно быть минимальным. Пока напряжение на фактическом элементе составляет <= Vmax, тогда напряжение в других точках зарядного устройства может быть> Vmax, если этого требует конструкция зарядного устройства.

Учтите: Подайте «истинный» источник постоянного тока на разряженный литий-ионный аккумулятор.
Сопротивление выводов будет внешним по отношению к элементу, поэтому напряжение в другом месте системы может быть выше, чем на клеммах батареи.Пока не обращайте на это внимания — прокомментируйте это в конце.
Для разряженной литий-ионной батареи напряжение на клеммах будет где-то около 3 В и будет медленно повышаться при подаче CC.

Примерно через 40–50 минут зарядки литий-ионного элемента при 1C (= CCmax в данном случае) от полностью разряженного состояния НАПРЯЖЕНИЕ НА КОНТАКТЕ достигнет 4,2 В. В этом вы прекращаете подавать CC и применяете CV Vamx (= 4,2 В в данном случае) при любом токе, необходимом для поддержания напряжения на уровне 4,2 В (до максимального значения CCmax.)

Следующий абзац может показаться немного сложным, но он важен. В этом есть смысл — прочтите и поймите, если вам небезразличен ответ на заданный вами вопрос.
Было бы ошибкой думать, что вы должны приложить более высокое напряжение к ячейке, чтобы заставить ее принимать CCmax, когда Vcell находится на Vmax.
Это IS истинно, если батарея полностью заряжена или заряжена выше точки в цикле, когда Vcell сначала достигает Vmax при зарядке на CCmax.
НО это потому, что вы затем пытаетесь сделать что-то, что выходит за рамки надлежащего «конверта» зарядки.
ЕСЛИ литий-ионный аккумулятор не принимает CCmax при применении Vmax, его следует заряжать не выше Vmax, пока Ibattery не упадет до Icv_min.
Если вы применяете Vmax и Ibattery ниже Icv_min, тогда аккумулятор полностью заряжен, и вам следует удалить Vcharge. Если оставить аккумулятор подключенным к источнику напряжения Vmax на неопределенный срок, когда Icharge меньше Icv_min, это приведет к повреждению аккумулятора и уменьшению или значительному сокращению срока его службы.

Зарядное напряжение снимается, когда уровень заряда падает ниже Icv_min, чтобы предотвратить потенциально необратимые электрохимические реакции и предотвратить «отслоение» металлического лития.
Если Vmax установлен на 4,15 В, емкость заряда заметно снижается, но увеличивается срок службы.
Если Vmax установлен на 4,1 В, емкость заряда значительно уменьшается, а срок службы значительно увеличивается.
Потеря емкости за цикл, которая происходит при уменьшении Vmax, приводит к общему УВЕЛИЧЕНИЮ общей емкости срока службы, поскольку увеличение срока службы увеличивается быстрее, чем емкость за цикл падает. Если вы заботитесь в основном о максимальной емкости на одну зарядку, установите Vmax на максимально допустимое значение и согласитесь с малым сроком службы.
Если вы можете выдержать, скажем, от 80% до 90% максимально возможной мощности за цикл, установите Vmax ниже и получите больше общего накопителя энергии перед заменой.

На приведенном ниже графике из статьи Battery University «Как продлить срок службы литиевых батарей» показано, что происходит, когда Vmax увеличивается выше 4,2 В.

В конце приведены 3 таблицы с той же страницы университета по аккумуляторным батареям, которые показывают влияние на продолжительность цикла различных параметров (глубина разряда, температура, Vmax).

Зависимость внутреннего напряжения от напряжения на клеммах:

В элементе будет внутреннее сопротивление, поэтому «реальный» потенциал в самом элементе во время зарядки при CC будет меньше, чем на выводах.При постоянном напряжении внутреннее напряжение приближается к внешнему по мере того, как заряд «спадает».
IF вы хотите играть «быстро и свободно» со всеми спецификациями производителей и всеми предоставленными советами, вы можете предположить, что вы можете «учесть» это сопротивление и предположить истинное внутреннее напряжение, которое ниже, чем напряжение на клеммах. Да пребудет с вами и с вашей батареей сила, и пусть она живет долго и процветает — но, вероятно, этого не произойдет.

Три отличные таблицы от Battery University, показывающие, как срок службы зависит от различных параметров.

Можно ли оставлять литий-ионный аккумулятор в зарядном устройстве — MegaLife Battery Australia

20 августа 2019 г.

Можно ли оставлять литий-ионный аккумулятор в зарядном устройстве?

Большой добрый день от MEGALiFe Battery Australia, и мы возвращаемся с более полезной информацией о литий-ионных батареях

Сегодня мы хотим ответить на часто задаваемый вопрос: «Можно ли оставлять литий-ионный аккумулятор в зарядном устройстве»?

Давайте начнем с некоторых основ зарядки лития, некоторые отличия от традиционных свинцово-кислотных требований.Свинцово-кислотные батареи, включая все широко известные аббревиатуры, такие как AGM, SLA, залитые и т. Д., Часто требуют довольно сложных многоступенчатых процессов для достижения полной зарядки. Возможно, вы слышали о наборе / плавании / импульсе и всевозможных уловках, описывающих, как полностью и правильно получить заряд для этой технологии прошлого века. Свинцово-кислотная химия требует довольно сложных алгоритмов для правильного достижения хорошего состояния заряда из-за характера разложения свинца в элементах.(показать алгоритм свинца)

требуют гораздо более простого профиля зарядки с постоянным током, постоянным напряжением или CC / CV для безопасной и полной зарядки. Проще говоря, устанавливается напряжение и подается ток до тех пор, пока это напряжение не будет достигнуто, и на этом этапе ток по умолчанию перестает течь. Это точный метод, используемый в адаптере питания вашего ноутбука или зарядном устройстве для мобильного телефона, а также тот же выход, который вы получаете от генератора переменного тока автомобиля / лодки / велосипеда в качестве выпрямленного постоянного тока. (показать литиевый алгоритм)

Вооружившись этими знаниями, становится ясно, что если для заряжаемой литий-ионной батареи установлен правильный предел напряжения, не должно возникнуть проблем с тем, чтобы оставить литий-ионную батарею в зарядном устройстве.В MEGALiFe Battery используется элемент LiFePO4 в конфигурации 4S, обеспечивающий номинальное напряжение 12,8 В и полностью заряженное напряжение 14,6 В. Зарядное устройство с выходом CC / CV 14,4–14,6 В будет выполнять эту работу, учитывая, что максимальный выходной ток зарядного устройства не превышает 1С. «Зарядное устройство» также может быть представлено во многих формах, включая более известный адаптер питания для ноутбука, автомобильный генератор переменного тока, регулятор заряда от солнечной батареи, преобразователь постоянного / постоянного тока… и этот список можно продолжить. Пока используется профиль CC / CV, максимальное напряжение находится на правильном уровне, а ток не является чрезмерным, вы обеспечите безопасный и полный заряд аккумулятора.

В качестве дополнительного уровня удобства и безопасности наши батареи имеют встроенную систему управления батареями (IBMS), которая уравновешивает элементы на пике заряда, а также имеет отсечку высокого напряжения (15,6 В), отсечку при высокой температуре и отсоединение от высокого тока просто на случай, если возникла проблема с используемым зарядным устройством.

Нет двух одинаковых электрических систем, и я рекомендую читателям искать как можно больше информации по этому вопросу. Хотя основные факты верны, в приведенном выше примере не говорится о некоторых других деталях, которые можно было бы включить в эту тему.Например, литиевая батарея / элемент, скорее всего, будет «отдыхать» до более низкого напряжения, чем его полностью заряженное состояние, на этом этапе зарядное устройство может снова включиться с током, протекающим снова, до тех пор, пока напряжение не вернется к заданному пределу. Может существовать функция пассивной балансировки, которая «сжигает» энергию в верхней части зарядки до тех пор, пока все элементы не достигнут одинакового уровня напряжения, при котором также будет наблюдаться протекание тока. Также известно, что батареи LiFePO4, особенно если они используются в приложениях с глубоким циклом, могут иметь увеличенный срок службы, если поддерживать их на уровне не более 90% SOC и также разряжать не менее чем на 20% емкости.Все эти факторы играют роль в основном вопросе, но не меняют для нас общего ответа.

Итак, я надеюсь, что это проливает свет на общую тему литий-ионных аккумуляторов. Хотя кажется, что это усложняется, элементы LiFePO4, используемые в MEGALiFe Battery и других литиевых химикатах, на самом деле представляют собой гораздо более простую концепцию правильной зарядки и поддержания заряда аккумулятора в хорошем состоянии.

Мы получаем массу вопросов относительно зарядки наших продуктов, и мы хотим попытаться подробно осветить многие аспекты процесса зарядки литий-ионных аккумуляторов в некоторых из этих сообщений.Вы всегда можете найти дополнительную информацию на нашем сайте, проверить нас в социальных сетях.

Правильное обращение помогает максимально использовать Li

Аннотация: Литий-ионные аккумуляторы обеспечивают наибольшую мощность на единицу объема, но чрезмерная зарядка или разрядка может повредить или разрушить аккумулятор и его окружение. Тщательно разработанные схемы могут помочь вам избежать таких ужасных последствий.Литий-ионные (Li-ion) батареи

Однако литий-ионные аккумуляторы не являются прочными. Они требуют неукоснительного соблюдения правил зарядки и разрядки. Игнорируйте правила, и вы рискуете сократить срок службы батареи или разрушить батарею и ее окружение. В качестве меры безопасности производители аккумуляторных блоков часто включают защитный выключатель, предотвращающий чрезмерную зарядку или разрядку аккумулятора. Специализированные цепи заряда и разряда также предотвращают эти условия.

Сначала рассмотрите схемы зарядки

Зарядный ток зависит от размера и емкости аккумулятора, а необходимый ток варьируется от нескольких сотен миллиампер до примерно 2.5А. Точный химический состав литий-ионной батареи зависит от производителя и, как правило, является частной собственностью, но результирующее напряжение завершения обычно варьируется от 4,2 до 4,3 В на элемент. Хотя точность зарядного тока составляет около ± 10%, требование к напряжению завершения обычно составляет ± 1%.

Выберите топологию зарядного устройства

Эффективность не важна для автономных устройств, питающихся от сети переменного тока или автомобильного аккумулятора; однако, поскольку аккумуляторные блоки и системы стали более сложными, схема зарядного устройства часто должна находиться в портативном оборудовании или в самом аккумуляторном блоке. Такие системы обеспечивают достаточную мощность зарядного устройства по своей конструкции, но неэффективная схема может генерировать избыточное тепло, которое вызывает проблемы в других частях системы.

Следующий пример показывает, сколько тепла может генерировать зарядное устройство.Зарядное устройство с питанием от 8 В ± 20% и зарядкой одного литий-ионного элемента на ток 1 А дает типичную рассеиваемую мощность 1 А (8–3,8 В) = 4,2 Вт. В худшем случае рассеивание составляет 1 А ((1,238 В) -2,5 В) = 7,1 Вт, что означает, что зарядное устройство, вероятно, рассеивает больше мощности, чем система. Если зарядное устройство встроено в аккумуляторный блок, большая часть выделяемого тепла переходит в аккумулятор, сокращая срок его службы и создавая потенциальную угрозу безопасности.

Зарядные устройства с линейным регулятором часто неприемлемы из-за их рассеиваемой мощности, поэтому разработчики обычно выбирают более холодные и более эффективные зарядные устройства с импульсным режимом.Транзистор в импульсном регуляторе включается и выключается так же, как выключатель питания, делая резкие переходы между состояниями отсечки и насыщения. Это действие создает прямоугольную волну, которая проходит через фильтр индуктивности / конденсатора для достижения желаемого напряжения или тока.

Зарядные устройства Switch-Mode Run Cooler

имеют недостатки. Их дорогостоящие пассивные ЖК-фильтры сравниваются с полностью активными компонентами линейных зарядных устройств, которые в форме ИС относительно недороги. Кроме того, шум в импульсном зарядном устройстве намного больше, чем у линейного типа. Для сотовых телефонов и других приложений, чувствительных к шуму, переключение мощности может вызвать кондуктивные или излучаемые помехи в системе.Вы можете предотвратить эти проблемы путем правильного обхода и экранирования, а также путем выбора частоты переключения, которая позволяет избежать диапазонов звука, РЧ и ПЧ.

LC-фильтр может составлять значительную часть стоимости импульсного зарядного устройства, поэтому стоит уменьшить размер и стоимость этого фильтра за счет увеличения частоты переключения. С другой стороны, слишком высокая частота снижает эффективность зарядного устройства, что в первую очередь подрывает основное преимущество использования импульсного зарядного устройства.

Коммутационные потери возникают в основном в переключающем транзисторе.Уровни тока и напряжения относительно высоки во время коротких переходных интервалов между включенным и выключенным состояниями, и эти уровни вызывают рассеяние мощности, пропорциональное частоте переключения. Разработчики редко используют биполярные транзисторы в этих приложениях, потому что эти транзисторы не могут выйти из состояния насыщения достаточно быстро для эффективной работы на высокой частоте. С другой стороны, полевые МОП-транзисторы работают хорошо, если источник с достаточно низким импедансом управляет их затвором с высокой емкостью.

Коммутационные потери снижают производительность

Еще одним недостатком высокочастотного переключения является потеря мощности при зарядке и разрядке емкости затвора переключающего полевого МОП-транзистора.Эта потеря наиболее заметна по своему влиянию на эффективность при малой нагрузке. Вы можете минимизировать потери, управляя переключающим транзистором с помощью частотно-импульсной модуляции (PFM), а не широтно-импульсной модуляции (PWM).

Схемы ШИМ работают на фиксированной частоте и регулируют V _OUT , регулируя рабочий цикл переключающего транзистора. Цепи ЧИМ включают транзистор на фиксированный интервал и регулируют V _OUT , регулируя частоту этих интервалов. Поэтому для слабо нагруженных регуляторов управление ЧИМ потребляет меньше энергии, потому что силовой транзистор переключается с частотой всего несколько герц.Для более тяжелых нагрузок типичные частоты переключения для регуляторов PWM и PFM составляют сотни килогерц.

Сделка со стабильностью

Анализируйте некоторые реальные схемы

Понижающее зарядное устройство на рис. 1а регулирует ток в разряженной батарее, отслеживая при этом возрастающее напряжение на клеммах батареи. Когда это напряжение достигает значения плавающего напряжения, установленного R ₁ и R ₂ (в данном случае 4,2 В), схема переходит от регулирования тока к регулированию напряжения и поддерживает плавающий уровень по мере уменьшения тока батареи. Конфигурация, показанная на рисунке, заряжает одну ячейку, но схема может обрабатывать до трех литий-ионных элементов последовательно. Схема также подает ток нагрузки во время зарядки аккумулятора.

Резистор 0,1, R ₃ , который падает на 10 мВ при максимально допустимом токе 100 мА, определяет ток батареи. Операционный усилитель IC ₂ усиливает это падение 10 мВ с коэффициентом усиления 128 и представляет пороговое напряжение 1,28 В на выводе обратной связи IC ₁ . Таким образом, схема поддерживает ток батареи 100 мА до тех пор, пока напряжение на ее клеммах не достигнет 4,2 В, что заставляет шунтирующий стабилизатор (IC ₃ ) проводить ток и смещать Q ₁ в активную область.Поскольку коллектор Q ₁ передает ток в R ₄ и R ₅ , операционный усилитель поддерживает равновесие в контуре, понижая свое выходное напряжение. Это действие переключает управление с регулирования тока операционным усилителем на регулирование напряжения с помощью шунтирующего регулятора, который предполагает полный контроль, когда выход операционного усилителя достигает 0 В.

Точность шунтирующего регулятора составляет 0,4%, поэтому использование резисторов 0,5% обеспечивает допуск выходного напряжения 1%. Вы можете рассчитать V _OUT , заметив, что напряжение обратной связи регулятора равно 2.5V: V _OUT = 2,5 ((R ₁ + R ₂ ) / R ₂ ). Регулируемый ток

I _OUT = V _REF 3R ₆ / (R ₃ 3 (R ₅ + R ₆ )), где V _REF = 1,28V.

Рис. 1. Это понижающее зарядное устройство (а) выдает 100 мА до тех пор, пока напряжение аккумулятора не поднимется до 4,2 В, а затем регулируется при этом напряжении до завершения зарядки. Максимальный КПД достигается при высокой выходной мощности (b), а КПД увеличивается по мере уменьшения V _IN .

Поскольку падение на D ₁ более существенно для низкого напряжения V _OUT , эффективность во время регулирования тока также пропорциональна низкому выходному напряжению.Максимальная мощность указывает точку, в которой зарядное устройство переходит из режима регулирования тока в режим регулирования напряжения. Таким образом, зарядное устройство сначала подает 250 мВт на разряженную батарею, достигает пика 420 мВт и спадает до нуля, когда батарея полностью заряжена.

Предоставить больше тока

Рис. 2. Для приложений, требующих зарядного тока более 200 мА, в этой схеме используется переключающий полевой МОП-транзистор, внешний по отношению к ИС контроллера.

Повышающее зарядное устройство

Рис. 3. Это повышающее зарядное устройство поддерживает напряжение 0,4 А в режиме тока и 8,4 В в режиме напряжения. Путь постоянного тока от входа к выходу становится проблемой, если напряжение V _IN превышает напряжение батареи.

Токочувствительный резистор R ₁ и резисторы синфазного усилителя R ₂ — R ₅ определяют ток батареи. (R ₂ и R ₄ должны иметь такое же значение, как и ₃ R и ₅ .) Регулируемый ток I _OUT равен V _REF 3R ₂ / R ₃ 3R ₁ . В этом случае V _REF = 1,5 В, что устанавливает I _OUT = 0,4 А. Когда схема регулятора напряжения берет на себя управление, как в зарядных устройствах на рисунках 1 и 2, напряжение батареи стабилизируется на уровне 8,4 В.

Работа с фиксированной частотой

Это зарядное устройство также заменяет улавливающий диод Шоттки в обычных понижающих преобразователях внешний полевой МОП-транзистор с синхронным выпрямителем Q ₂ . (Диод Шоттки, D ₁ , остается параллельно полевому МОП-транзистору, чтобы предотвратить скачки в форме волны тока.MOSFET синхронного выпрямителя действует как выпрямитель, переключение которого синхронизировано с переключением преобразователя. Такое расположение повышает эффективность просто потому, что падение напряжения на полевом МОП-транзисторе ниже, чем у задерживающего диода. Это преимущество особенно важно в приложениях с низким V _OUT , в которых падение напряжения на диоде составляет значительную долю от V _OUT . Второй диод Шоттки (D ₂ ) предотвращает прохождение тока от батареи в случае низкого напряжения V _IN или короткого замыкания на входе.Результат — более низкий КПД, но не такой низкий, как у схемы с традиционным выпрямлением.

Во время управления в токовом режиме IC ₁ контролирует ток катушки индуктивности как падение на R ₁ , измеряемое операционным усилителем IC ₂ и резисторами R ₂ до R ₅ . Схема управления аналогична схеме на рисунке 3. Эта схема регулирует ток батареи до 2,5 А ± 10%, а затем регулирует напряжение батареи до 4,2 В ± 1%. Регулятор 5 В с низким падением напряжения, встроенный в IC ₁ , образует шину питания (шину VL), которая питает внутреннюю схему управления и драйверы MOSFET.Таким образом, напряжение V _IN может повышаться до 30 В без превышения абсолютных максимальных номинальных значений затворов MOSFET. Чтобы минимизировать энергопотребление, внешняя нагрузка шины VL (5 мА при 5 В) может обеспечивать питание низковольтного операционного усилителя для IC ₂ .

Поскольку переходные потери Q1 увеличиваются с увеличением V _IN , измеренный КПД для этой схемы немного ухудшается по мере увеличения V _IN ( Рисунок 4b ). Падение на D ₂ значительно по сравнению с низким V _OUT , поэтому КПД во время регулирования тока (как на рисунке 1b) заметно пропорционален V _OUT .В большинстве случаев эта схема обеспечивает КПД около 85%.

Рис. 4. ИС контроллера в этом зарядном устройстве (а) регулирует спектр шума переключения, работая на фиксированной частоте. Кривые эффективности (b) показывают, что зарядное устройство выдает 6 Вт в начале зарядки, достигает пика 10 Вт и снижается до 2 Вт по окончании зарядки.

Зарядное устройство на рис. 5а Зарядное устройство похоже на то, что показано на рис. 4а, за исключением того, что это зарядное устройство может работать с аккумуляторами с более чем одной последовательной ячейкой.Эта схема заряжает две ячейки до 300 мА. Делители напряжения R ₂ / R ₃ и R ₄ / R ₅ уменьшают напряжение считывания тока на R ₁ до уровня, подходящего для контроллера. Внутренний токовый усилитель имеет синфазный диапазон от 2 до 6 В. Чтобы избежать смещения, в делителях напряжения следует использовать резисторы 1%.

Кроме того, C ₁ и C ₂ противодействуют полюсу, образованному резисторами делителя, и паразитной емкости, связанной с выводами CSH и CSL контроллера.Эта схема регулирует напряжение V _OUT до 8,4 В; в остальном он аналогичен версии с одной ячейкой на рисунке 4a. На рисунке 5b показаны характеристики этого зарядного устройства V _OUT / I _OUT , а на рисунке 5c показаны его КПД в зависимости от выходной мощности для различных значений V _IN .

Рис. 5. Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов (a) выдает 300 мА для последовательной зарядки двух элементов. Два графика иллюстрируют характеристики схемы: V _OUT vs.I _OUT (b) и зависимость КПД от выходной мощности для входных напряжений от 10 до 20 В (c).

Не тратьте все усилия на разработку только зарядного устройства; Литий-ионные аккумуляторы чувствительны как к переразряду, так и к перезарядке. Для большинства этих батарей разряд ниже 2,5 В снижает емкость батареи. Чтобы предотвратить эту проблему, большинство литий-ионных аккумуляторных батарей включает в себя цепь датчика и полевой МОП-транзистор, который отключает нагрузку, если напряжение батареи падает слишком низко (, рис. 6, ).

Рисунок 6.Эти схемы защищают литий-ионный аккумулятор, предотвращая разряд ниже 2,5 В. Микросхемы mP-супервизора блокируют ток батареи, управляя затвором n-канального MOSFET низкого уровня (a) или p-канального MOSFET высокого уровня (b).

Каждая из схем на рисунке 6 включает в себя микросхему микропроцессора-супервизора, предназначенную для сброса микропроцессора, когда его напряжение питания выходит за рамки регулирования. В этом случае супервизор управляет полевым МОП-транзистором, который отключает батарею от нагрузки при заданном пороге 2,63 В, тем самым предотвращая падение напряжения батареи до 2.50В. Микросхемы поставляются в крошечных корпусах SOT-23. В сочетании с MOSFET размером Micro-8 (International Rectifier, El Segundo, CA) получается небольшая схема, подходящая для использования внутри аккумуляторной батареи.

На схеме на рис. 6а нормальная работа обеспечивает подачу положительного напряжения на затвор n-канального полевого МОП-транзистора, позволяя току батареи течь к нагрузке. Когда V _CC падает ниже порога сброса, напряжение затвора становится низким и отключает полевой МОП-транзистор. Напротив, схема на рис. 6b поддерживает нормальную работу с низкоуровневым возбуждением затвора для p-канального MOSFET и отмечает состояние низкого V _CC , устанавливая высокий уровень на затворе MOSFET.

имеют меньшее сопротивление в открытом состоянии, чем эквивалентные типы с р-каналом, поэтому схема на рис. 6а имеет меньшие потери на полевых МОП-транзисторах, чем схема на рис. 6б. Тем не менее, некоторые аккумуляторные блоки включают в себя схему измерения уровня топлива и измерения напряжения, которая привязана к заземлению аккумуляторной батареи. Когда полевой МОП-транзистор на рисунке 6a выключен, схема заземляет положительный вывод батареи через выводы нагрузки, заставляя отрицательный вывод и любые связанные с ним сигналы быть отрицательными по отношению к нагрузке.Это состояние может нарушить работу системы.

Простые схемы на рисунке 6 имеют некоторые недостатки. Точность уровня срабатывания управляющих ИС составляет примерно ± 5% от температуры, поэтому вы должны установить номинальный уровень срабатывания как минимум на 5% выше минимального напряжения на клеммах аккумулятора. Таким образом, в некоторых случаях аккумулятор и нагрузка могут отключиться до того, как V _CC достигнет желаемого порога, оставив неиспользованный заряд в аккумуляторе. Еще один недостаток — отсутствие гистерезиса переключения.Напряжение батареи повышается при снятии нагрузки, тем самым устраняя падение внутреннего сопротивления батареи. Это повышение может позволить нагрузке повторно подключиться, затем отключиться, затем снова подключить и так далее. Цикл продолжается до тех пор, пока напряжение холостого хода батареи не упадет ниже порога сброса.

Альтернативная структура схемы решает эти проблемы с использованием дополнительного компаратора и делителя напряжения ( Рисунок 7 ). Вы можете запрограммировать эти схемы с достаточным гистерезисом, чтобы предотвратить циклическое переключение, а использование резисторов с достаточной точностью позволяет вам установить пороговый уровень в пределах ± 2%.(Эталонная точность компаратора составляет ± 1%, поэтому 1% резисторов дает общую точность около ± 2%.) Схема смещает делитель напряжения на 1 мкА, что достаточно мало, чтобы минимизировать разряд батареи, но достаточно высоко, чтобы избежать уровня сдвиг из-за максимального входного тока смещения компаратора ± 5 нА.

Рисунок 7. В качестве улучшений по сравнению с аналогами на Рисунке 6 эти схемы имеют более точные пороги сброса для экономии энергии батареи и гистерезис для предотвращения дребезга при отключении батареи.

Приложение

Почему литий?

При обычной транспортировке Министерство транспорта США ограничивает количество лития в одной ячейке до 1 г.Литиевые элементы с твердым электролитом (например, литий-йодные и литий-марганцевые диоксиды) имеют высокий внутренний импеданс, что ограничивает их использование в кардиостимуляторах и других слаботочных устройствах с длительным сроком службы. Вы можете разряжать литиевые элементы с жидким катодом с большей скоростью, но эти типы обычно ограничиваются приложениями с сохранением памяти и резервным аккумулятором.

Перезаряжаемые (вторичные) литиевые батареи появились в 1980-х годах. В этих батареях металлический литий используется в качестве отрицательного электрода (анода) и положительного электрода с «интеркаляцией» (катода).Интеркаляция относится к электрохимической реакции, в которой ионы связываются с материалом катода. Поскольку эта реакция обратима (деинтеркаляция), аккумулятор можно сделать перезаряжаемым.

Когда перезаряжаемая литиевая батарея разряжается, металлический литий отдает ионы электролиту, который является жидким или твердым полимером. Эти ионы лития мигрируют к катоду и ионно связываются с этим материалом. Основная проблема с этим типом аккумуляторов — дендриты: маленькие пальчики из металлического лития, которые образуются во время зарядки аккумулятора.Дендриты увеличивают площадь поверхности металла, увеличивая реакционную способность электролита. Таким образом, аккумулятор становится все более чувствительным к неправильному обращению, поскольку количество дендритов увеличивается с каждым циклом заряда-разряда.

Удалите металл
Чтобы преодолеть проблемы, связанные с металлическим литием в батареях, исследователи экспериментировали с использованием интеркаляционных материалов как для анода, так и для катода, производя компонент, известный как литий-ионный (Li-ion) аккумулятор. .Литий металлический отсутствует; вместо этого положительно заряженные ионы лития перемещаются от катода к аноду во время заряда и от анода обратно к катоду во время разряда. Этот возвратно-поступательный поток ионов во время циклов заряда и разряда привел к появлению терминов «качели» и «качалка».

Использование вставных электродов не только устраняет необходимость в металлическом литии, но также упрощает производство, поскольку производители могут создавать аккумулятор с нулевым потенциалом.Затем производитель может зарядить аккумулятор после сборки, тем самым уменьшив вероятность повреждения из-за короткого замыкания.

Первая литий-ионная батарея с угольным анодом и катодом из LiCoO ₂ была произведена Sony Energytec. С тех пор другие производители разработали катоды на основе LiNiO ₂ и LiMn ₂ O ₄ , но все (пока) используют углерод в качестве анода. Этот угольный анод накапливает электроны и ионы лития во время заряда и высвобождает их во время разряда.

Аналогичная версия этой статьи появилась в выпуске EDN от 5 декабря 1996 г.

Ячейки предварительной балансировки | Система управления литий-ионными аккумуляторами Orion

часто отправляются от производителя в разном состоянии заряда. Иногда это происходит из-за того, что производитель выбрал разные партии, элементы с сильно различающейся скоростью разряда или в результате того, что производитель проводил выборочные испытания некоторых из элементов.Это проблема при сборке аккумуляторной батареи, так как элементы должны быть приведены примерно до одинакового уровня заряда, прежде чем аккумулятор можно будет использовать.

Orion BMS и Orion Jr. BMS обладают возможностями балансировки для уравновешивания ячеек друг с другом. Однако для того, чтобы уменьшить количество потраченной впустую энергии и снизить затраты, BMS предназначена для обслуживания уже примерно сбалансированного аккумуляторного блока и не предназначена для обеспечения начальной полной балансировки. Полная балансировка происходит только один раз, и проектирование BMS для обработки этого единственного события в течение срока службы пакета значительно увеличило бы стоимость, размер и вес BMS.

Первый шаг — определить, нужно ли вам предварительно балансировать ячейки или нет. Если ваши ячейки уже сбалансированы, предварительная балансировка, очевидно, не требуется. Точно так же, если время, необходимое BMS для балансировки ваших ячеек, приемлемо, предварительная балансировка не требуется.

Максимальный ток балансировки Orion BMS составляет около 200 мА. Этого тока достаточно для поддержания баланса в большинстве конфигураций с элементами до 1000 Ач (балансировка необходима только для корректировки разницы в саморазряде между элементами, которая обычно измеряется в микроампер (мкА.Общее практическое правило состоит в том, что Orion BMS может корректировать около 25 ампер-часов дисбаланса в неделю или около 3 ампер-часов в день. Если пакет переключается и используется во время начального баланса, балансировка может занять значительно больше времени, так как балансировка происходит только тогда, когда пакет почти полностью заряжен. Для небольших аккумуляторных блоков, таких как 40-100 ампер-часов, может быть приемлемо просто позволить BMS сбалансироваться в течение нескольких дней, независимо от того, насколько разбалансирован аккумулятор. Для больших пакетов, близких к 1000 Ач, балансировка BMS может занять очень много времени, поэтому настоятельно рекомендуется предварительная балансировка.В общем, хорошее практическое правило — попытаться установить балансировку аккумулятора в пределах 40 ампер-часов или меньше, прежде чем передавать его системе BMS для балансировки.

Имейте в виду, что часть аккумуляторного блока может использоваться во время начального баланса, и для некоторых приложений допустимо использование аккумулятора во время начального баланса (например, приложение резервного питания). Неиспользуемая часть — это разница между самой высокой и самой низкой ячейками в упаковке.Например, если аккумуляторная батарея состоит из 4 ячеек с SOC 60%, 80%, 70% и 75%, полезная часть батареи составляет 80%, так как разница в балансе от самого низкого до самого высокого элемента составляет 20%.

С некоторыми химическими составами легче определить разницу в балансе по напряжениям, чем с другими. В частности, в случае фосфата железа трудно определить разницу в уровне заряда только по напряжению. Разница между 3,2 В (напряжение открытого элемента / без нагрузки) и 3,35 В (напряжение открытого элемента) намного более значительна, чем разница между 3.35 и 3,65 об. 3,2 вольта (напряжение открытого элемента) может соответствовать примерно 30-40%, в то время как 3,35 вольт может соответствовать состоянию заряда, близкому к 80-85%. Иногда это вызывает путаницу относительно того, сильно ли разбалансирован аккумуляторный блок.

Если необходима предварительная балансировка, существует несколько общих методов предварительной балансировки ячеек:

Метод 1. Зарядите все элементы по отдельности. Перед сборкой элементов в блок, каждый отдельный элемент можно зарядить независимо с помощью зарядного устройства, предназначенного для одного ионно-литиевого элемента. Важно, чтобы при использовании этого метода зарядное устройство ДОЛЖНО было быть настроено так, чтобы оно не перезаряжало элемент. Никогда не оставляйте зарядку аккумулятора без автоматического отключения зарядного устройства.

Метод 2: соедините все элементы параллельно и полностью зарядите вместе. Перед сборкой батареи элементы можно соединить параллельно и зарядить вместе. Этот метод может не работать с некоторыми типами ячеек или если ячейки значительно разбалансированы, поскольку значительные токи могут течь от одной ячейки к другой.Текущий поток можно рассчитать, разделив разность напряжений от самой низкой до самой высокой ячейки на внутреннее сопротивление. Если вы не уверены, будет ли течь ток, или если вы используете химический состав, отличный от фосфата железа, воспользуйтесь одним из других методов . Зарядное устройство должно быть настроено на максимальное напряжение, не превышающее максимальное напряжение элемента, указанное производителем элемента. Для того, чтобы этот метод работал, элементы должны иметь заряд при параллельном подключении (простое параллельное подключение не позволит протекать току, достаточному для уравновешивания батареи.)

Метод 3. Измерьте напряжение каждой ячейки и отрегулируйте вручную с помощью зарядного устройства или нагрузки. Это самый сложный метод, но он может быть значительно быстрее, чем другие, если только небольшое количество ячеек значительно разбалансировано, а остальная часть пакета уже хорошо сбалансирована. Это особенно полезный метод после замены ячейки в пакете. Используйте изолированную нагрузку или изолированное зарядное устройство, чтобы вручную отрегулировать уровень заряда конкретной ячейки, требуя регулировки, чтобы привести ее в равновесие с остальной частью батареи. Следует уделить особое внимание тому, чтобы аккумулятор не был чрезмерно заряжен или разряжен этим методом. Этот метод можно использовать для балансировки элемента после того, как он был собран в последовательную батарею, но абсолютно необходимо гарантировать, что нагрузка или зарядное устройство изолированы, чтобы не возникло короткое замыкание внутри батареи.

Метод 4. Попросите производителя «сложить» ячейки. Хотя это обычно не вариант для небольших систем, в производственных условиях производители элементов могут «объединять» элементы и сопоставлять их в зависимости от текущего состояния заряда, характеристик внутреннего сопротивления и емкости элементов.Создание пакета с использованием примерно одинаковых ячеек не только устраняет необходимость в предварительной балансировке, но также сохраняет пакет в лучшем состоянии в долгосрочной перспективе, поскольку все клетки, вероятно, стареют одинаково.

AN2462 — Авторское право (C) 2019 Ewert Energy Systems

Как выбрать правильные литиевые батареи для вашей лодки

Увеличьте срок службы и производительность вашей литиевой батареи, установив правильную настройку зарядки, — говорит Дункан Кент.

Перед тем, как планировать полный переход на литиевые батареи, проведите аудит потребления — углубленную оценку ваших электрических потребностей.

Современные бытовые приборы потребляют меньше энергии, чем старые модели, поэтому вы можете рассмотреть возможность использования части своего бюджета на переоснащение при обновлении вашего комплекта.

Холодильники с компрессорным приводом, например, могут потреблять менее трети бюджета термоэлектрических холодильников.

Проведите аудит потребления перед полным обновлением электрооборудования

Поскольку емкость аккумулятора почти всегда указывается в ампер-часах (Ач), часто проще производить расчеты в Ач, чем в ваттах и ​​ватт-часах.

Во-первых, выберите период (обычно 24 часа) между зарядками.

Затем, если вы знаете, какой ток потребляет устройство, вы просто умножаете время, в течение которого оно будет использоваться в течение этого периода, чтобы получить количество Ач, потребленных за этот период.

Емкость аккумулятора

Подсчитав предполагаемое потребление, удвойте его, если вы планируете использовать свинцово-кислотные аккумуляторы, или для качественных литий-ионных аккумуляторов, обеспечивающих разрядку 80%, умножьте свое потребление на 1.25.

Это обеспечит вам необходимую емкость аккумулятора на выбранный период, но я всегда добавляю еще 25% на случай непредвиденных обстоятельств.

Убедитесь, что ваш контроллер заряда берегового питания подходит для литиевых батарей. Кредит: Алами

Обратите внимание, что емкость аккумуляторов глубокого разряда обычно указывается в скорости разряда C20, что является довольно разумным ориентиром для подражания.

Некоторые «досужие» батареи (компромисс между батареей глубокого цикла и пусковой батареей) могут также иметь значение CCA (ток холодного пуска), что является хорошим признаком того, что они не являются надлежащими батареями «тягового» типа глубокого цикла.

Их можно использовать на небольших судах, но они не подходят для круизных яхт с сафари.

Зарядка литиевых батарей

Зарядные устройства переменного тока

Литиевые батареи обычно заряжаются постоянным током от 0,5 ° C до 1,0 ° C (C = емкость в Ач) до тех пор, пока ток не упадет до 0,03 ° C, после чего зарядка должна прекратиться, чтобы не перезарядить элементы.

Эти цифры могут отличаться в зависимости от типа ячейки и инструкций.

Некоторые рекомендуют прекращать зарядку при 0.1С, чтобы уменьшить нагрузку на клетки и продлить срок их службы.

Состояние заряда (SoC) не может быть определено по напряжению батареи, так как оно достигает своего пика, когда батарея заряжена только наполовину.

Зарядное устройство хорошего качества можно запрограммировать в соответствии с вашими батареями. Кредит: Emrhys Barrell

Кроме того, полностью заряженный литий-ионный аккумулятор 12,8 В имеет напряжение покоя от 13,3 до 13,4 В, что намного выше 12,6–12,7 В свинцово-кислотных аккумуляторов.

При 20% SoC он все равно будет читать 13.0V, тогда как LA будет на 11,8V. Если у вас уже установлено многоступенчатое береговое зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов, вы все равно сможете его использовать при условии, что оно дает вам достаточный контроль над режимом зарядки, поэтому вы можете ограничить объемную зарядку до 14,6 В и отключить функция с плавающей запятой.

Одна из жизненно важных функций для проверки того, используется ли существующее береговое зарядное устройство, заключается в том, спроектировано ли оно для выполнения автоматического цикла десульфатации (при котором напряжение зарядки увеличивается до 15,5 В или более в течение нескольких часов), поскольку это полностью разрушит литий-ионный аккумулятор. клетки.

Зарядка генератора

Хотя обычный генератор / регулятор судового двигателя выдает более или менее необходимое напряжение для литий-ионных аккумуляторов, обычно оно предназначено только для подзарядки стартерных аккумуляторов LA, сначала подавая большой ток, а затем снижая его до уровня ниже 50%. пиковой мощности.

Литий-ионный аккумулятор, однако, будет всасывать все, что может, из генератора переменного тока, пока он почти не заполнится, что является быстрым способом его разрушить.

По этой причине необходима подходящая система управления батареями (BMS) или модуль цепи защиты (PCM).

Генератор Integrel может производить намного больше мощности, чем обычный

Если не модернизировать источник зарядки и систему управления, это не только приведет к риску быстрого разрушения ваших литий-ионных аккумуляторов, но и сведет на нет их главное преимущество — их способность быстро принимать заряд.

BMS хорошего качества предлагает защиту от обратной полярности, балансировку отдельных ячеек, ограничение напряжения и тока заряда, управление и аварийное отключение, определение температуры аккумулятора и генератора, ограничение и управление разрядным током, а также визуальную / звуковую сигнализацию.

Часто ошибочно принимаемый за BMS, PCM на самом деле предлагает гораздо менее полную защиту — обычно только отключение при пониженном / повышенном напряжении, перегрузку и мониторинг температуры.

Некоторые производители аккумуляторов встраивают BMS в свои аккумуляторные отсеки, считая, что установщикам «сделай сам» не нужно беспокоиться о поиске и интеграции системы в свои системы.

Вызывает беспокойство то, что они часто продаются в качестве замены старых технических аккумуляторов Лос-Анджелеса, якобы не требующих изменений в существующей системе зарядки.

К сожалению, это бывает редко.

Продолжение ниже…

Новейшие солнечные технологии делают самостоятельные круизы намного более доступными. Дункан Кент подробно рассказывает обо всем, что вам нужно…

Опытные шкиперы и эксперты Yachting Monthly дают свои советы по целому ряду вопросов для круизного моряка

Дункан Кент исследует технологию, используемую в литиевых батареях, и объясняет, что следует учитывать при их согласовании с руководством…

Вместо этого рекомендуется использовать внешний регулятор генератора переменного тока, разработанный специально для использования с литий-ионными элементами, например Wakespeed WS500 или Balmar MC-614-H.

Любой из них обеспечит оптимальную зарядку генератора без риска перегрева.

Некоторые поставщики рекомендуют вам включить монитор напряжения батареи / SOC с программируемыми параметрами и реле, которое позволяет отключать источник зарядки, когда батарея достигает 95% SoC.

Однако они недостаточно точны, так как литий-ионные батареи должны управляться на уровне отдельных ячеек.

Основная проблема заключается в том, что происходит, когда батареи достигают 100% SoC?

Некоторые дешевые BMS просто внезапно отключают источник заряда, что, хотя и нормально для солнечной энергии, мгновенно срывает диоды генератора переменного тока в вашем двигателе.

Солнечная зарядка

Из-за способности лития принимать большие объемные заряды, некоторые владельцы предпочитают заряжать свои литий-ионные аккумуляторы исключительно за счет солнечной энергии.

Это хорошо работает (в умеренно солнечном климате) в том смысле, что вы можете вложить в банк столько энергии, сколько панели будут производить в течение своей наиболее продуктивной части дня.

Это означает, что BMS может просто отключить фотоэлектрические панели, когда батареи достигли выбранной SoC.

Смешанная химия

Несмотря на то, что BMS хорошего качества отключает или отключает питание генератора переменного тока от внешнего регулятора, вы можете переключить заряд на пусковую батарею LA.

При одинаковом химическом составе аккумуляторов это обычно просто включает установку VSR, но со смесью LA / Li-ion это невозможно, так как напряжение покоя литий-ионных аккумуляторов редко падает ниже 13,2 В, а с VSR по умолчанию. порог отключения, обычно 12,8 В, приведет к тому, что реле никогда не отключится.

Якорные лебедки требуют большой емкости батареи, поэтому убедитесь, что вы указали батареи, которые могут доставить. Предоставлено: Грэм Снук

Тем не менее, вы можете установить ACR, управляемый BMS, или диодный изолятор с нулевым сопротивлением Mosfet.

Дункан Кент — технический писатель морских публикаций и веб-сайтов

Тем не менее, в настоящее время рекомендуемый метод зарядки других судовых аккумуляторов LA состоит в том, чтобы подключить все источники зарядки к литий-ионному домашнему банку, а затем подключить аккумуляторы LA через зарядное устройство к аккумулятору (DC-DC), что предоставит пользователю программируемые многоступенчатые параметры заряда для выбранного вами аккумулятора.

Чтобы сэкономить на установке внешнего регулятора генератора переменного тока, некоторые владельцы переносят заряд генератора на стартовую батарею, а затем на литий-ионный аккумулятор через зарядное устройство постоянного и постоянного тока.

Однако это ограничивает количество заряда, доступного для литий-ионного банка, до любого номинала зарядного устройства DC-DC.

Чтобы быть в курсе всех последних новостей из мира парусного спорта, следите за нашими каналами в социальных сетях Facebook, Twitter и Instagram.

Задумывались ли вы о , оформляющем подписку на журнал Yachting Monthly ?

доступны как в печатном, так и в цифровом издании через наш официальный интернет-магазин Magazines Direct, и все почтовые расходы и расходы на доставку включены.

• Yachting Monthly содержит всю необходимую информацию, которая поможет вам максимально эффективно провести время на воде.
• Поднимите свое морское дело на новый уровень с советами, советами и навыками от наших опытных шкиперов и моряков
• Беспристрастные и подробные обзоры новейших яхт и оборудования гарантируют, что вы покупаете лучшее независимо от вашего бюджета
• Если вы хотите отправиться в круиз с друзьями, Yachting Monthly подскажет, где приплыть и бросить якорь