3.7V lityum batareyani himoya qilish taxtasi printsipi - lityum batareyaning asosiy va kuchlanish standartlarini tahlil qilish

Batareyalardan foydalanishning keng doirasi

Yuqori texnologiyalarni rivojlantirishdan maqsad uni insoniyatga yaxshiroq xizmat qilishdir. 1990-yilda joriy etilganidan beri lityum-ion batareyalar mukammal ishlashi tufayli ko'paydi va jamiyatda keng qo'llanildi. Lityum-ion batareyalar boshqa batareyalarga nisbatan beqiyos afzalliklarga ega bo'lgan ko'plab sohalarni tezda egalladi, masalan, taniqli mobil telefonlar, noutbuklar, kichik videokameralar va boshqalar. Ko'proq mamlakatlar ushbu batareyadan harbiy maqsadlarda foydalanmoqda. Ilova lityum-ion batareyaning ideal kichik yashil quvvat manbai ekanligini ko'rsatadi.

Ikkinchidan, lityum-ion batareyalarning asosiy komponentlari

(1) Batareyaning qopqog'i

(2) Ijobiy elektrod-faol material lityum kobalt oksididir

(3) Diafragma - maxsus kompozit membrana

(4) Salbiy elektrod - faol material ugleroddir

(5) Organik elektrolitlar

(6) Batareya qutisi

Uchinchidan, lityum-ion batareyalarning yuqori ishlashi

(1) Yuqori ish kuchlanishi

(2) Kattaroq o'ziga xos energiya

(3) Uzoq aylanish muddati

(4) O'z-o'zidan tushirish darajasi past

(5) Xotira effekti yo'q

(6) ifloslanish yo'q

To'rt, lityum batareya turi va quvvat tanlash

Birinchidan, vositangizning kuchiga qarab batareya ta'minlashi kerak bo'lgan doimiy oqimni hisoblang (haqiqiy quvvatni talab qiladi va umuman, haydash tezligi mos keladigan haqiqiy quvvatga mos keladi). Misol uchun, dvigatelning uzluksiz oqimi 20a (1000v da 48 Vt dvigatel) bo'lsin. Bunday holda, batareya uzoq vaqt davomida 20a oqim bilan ta'minlashi kerak. Haroratning ko'tarilishi sayoz (harorat yozda tashqarida 35 daraja bo'lsa ham, batareyaning harorati 50 darajadan pastroq nazorat qilinadi). Bunga qo'shimcha ravishda, agar oqim 20v da 48a bo'lsa, ortiqcha bosim ikki barobar ortadi (96v, masalan, CPU 3) va doimiy oqim taxminan 50a ga etadi. Agar siz haddan tashqari kuchlanishdan uzoq vaqt foydalanishni yoqtirmoqchi bo'lsangiz, iltimos, 50a tokni doimiy ravishda ta'minlaydigan batareyani tanlang (hali ham harorat ko'tarilishiga e'tibor bering). Bu erda bo'ronning uzluksiz oqimi savdogarning nominal batareya tushirish quvvati emas. Savdogarning ta'kidlashicha, bir necha C (yoki yuzlab amperlar) batareyani tushirish quvvati va agar u bu oqimda zaryadsizlangan bo'lsa, batareya kuchli issiqlik hosil qiladi. Agar issiqlik etarli darajada tarqalmasa, batareyaning ishlash muddati qisqa bo'ladi. (Va bizning elektr transport vositalarining akkumulyator muhiti shundaki, batareyalar to'planib, zaryadsizlanadi. Asosan, hech qanday bo'shliq qolmaydi va qadoqlash juda qattiq, issiqlikni tarqatish uchun havo sovutishni qanday majburlash kerakligi haqida gapirmasa ham bo'ladi). Bizning foydalanish muhitimiz juda qattiq. Batareyaning zaryadsizlanish oqimini ishlatish uchun kamaytirish kerak. Batareyani zaryadsizlantirish oqimining qobiliyatini baholash, bu oqimda batareyaning mos keladigan harorat ko'tarilishi qanchalik ko'p ekanligini ko'rishdir.

Bu erda muhokama qilinadigan yagona printsip - foydalanish paytida batareyaning harorati ko'tarilishi (yuqori harorat lityum batareyaning ishlash muddatining halokatli dushmanidir). Batareya haroratini 50 darajadan pastroq nazorat qilish yaxshidir. (20-30 daraja orasida eng yaxshisi). Bu shuningdek, agar u sig'imli turdagi lityum batareya bo'lsa (0.5C dan past zaryadsizlangan), 20a doimiy zaryadsizlanish oqimi 40ah dan ortiq quvvatni talab qiladi (albatta, eng muhimi batareyaning ichki qarshiligiga bog'liq). Agar u quvvat turidagi lityum batareya bo'lsa, 1C ga muvofiq doimiy ravishda zaryadsizlanishi odatiy holdir. Hatto A123 ultra past ichki qarshilikli quvvat turidagi lityum batareyani odatda 1C da olib tashlash yaxshidir (2C dan ko'p bo'lmagan yaxshiroq, 2C zaryadsizlanishi faqat yarim soat davomida ishlatilishi mumkin va u juda foydali emas). Imkoniyatlarni tanlash avtomobilni saqlash joyining hajmiga, shaxsiy xarajatlar byudjetiga va avtomobil faoliyatining kutilayotgan doirasiga bog'liq. (Kichik qobiliyat odatda quvvat turidagi lityum batareyani talab qiladi)

5. Batareyalarni skrining va yig'ish

Lityum batareyalarni ketma-ket ishlatishning katta tabusi batareyaning o'z-o'zidan zaryadsizlanishining jiddiy nomutanosibligidir. Hamma birdek muvozanatsiz ekan, hammasi joyida. Muammo shundaki, bu holat keskin beqaror. Yaxshi batareya kichik o'z-o'zidan tushirishga ega, yomon bo'ron katta o'z-o'zidan zaryadsizlanadi va o'z-o'zidan zaryadsizlanishi kichik bo'lmagan yoki umuman bo'lmagan holat odatda yaxshidan yomonga o'zgaradi. Davlat, bu jarayon beqaror. Shuning uchun, katta o'z-o'zidan zaryadsizlangan batareyalarni ekrandan chiqarib tashlash va faqat kichik o'z-o'zidan zaryadsizlanishi bo'lgan batareyani qoldirish kerak (odatda, malakali mahsulotlarning o'z-o'zidan zaryadsizlanishi kichik va ishlab chiqaruvchi uni o'lchagan va muammo shundaki bozorga ko'plab sifatsiz mahsulotlar kiradi).

Kichik o'z-o'zidan tushirishga asoslanib, shunga o'xshash quvvatga ega seriyalarni tanlang. Quvvat bir xil bo'lmasa ham, bu batareyaning ishlash muddatiga ta'sir qilmaydi, lekin butun batareya to'plamining funktsional qobiliyatiga ta'sir qiladi. Misol uchun, 15 ta akkumulyator 20ah quvvatga ega va faqat bitta batareya 18ah, shuning uchun bu batareyalar guruhining umumiy quvvati faqat 18ah bo'lishi mumkin. Foydalanish oxirida batareya o'lik bo'ladi va himoya taxtasi himoyalangan bo'ladi. Butun akkumulyatorning kuchlanishi hali ham nisbatan yuqori (chunki boshqa 15 ta batareyaning kuchlanishi standart va hali ham elektr quvvati mavjud). Shu sababli, butun akkumulyator batareyasining zaryadsizlanishidan himoyalanish kuchlanishi butun batareya to'plamining quvvati bir xil yoki yo'qligini aniqlashi mumkin (agar butun batareya to'plami to'liq zaryadlangan bo'lsa, har bir batareya xujayrasi to'liq zaryadlangan bo'lishi kerak). Muxtasar qilib aytganda, muvozanatsiz quvvat batareyaning ishlash muddatiga ta'sir qilmaydi, faqat butun guruhning qobiliyatiga ta'sir qiladi, shuning uchun shunga o'xshash darajadagi yig'ilishni tanlashga harakat qiling.

Yig'ilgan batareya elektrodlar orasidagi yaxshi ohmik aloqa qarshiligiga erishishi kerak. Tel va elektrod o'rtasidagi kontakt qarshiligi qanchalik kichik bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi; aks holda, sezilarli kontakt qarshiligi bo'lgan elektrod qiziydi. Bu issiqlik elektrod bo'ylab batareyaning ichki qismiga o'tadi va batareyaning ishlash muddatiga ta'sir qiladi. Albatta, sezilarli yig'ilish qarshiligining namoyon bo'lishi bir xil tushirish oqimi ostida batareyalar to'plamining sezilarli kuchlanish pasayishi hisoblanadi. (Kuchlanishning pasayishining bir qismi hujayraning ichki qarshiligi, bir qismi esa yig'ilgan kontakt qarshiligi va sim qarshiligidir)

Oltita, himoya taxtasini tanlash va zaryadlash va tushirishdan foydalanish masalalari

(Ma'lumotlar uchun lityum temir fosfat batareyasi, oddiy 3.7v batareyaning printsipi bir xil, ammo ma'lumot boshqacha)

Himoya taxtasining maqsadi batareyani haddan tashqari zaryadlash va ortiqcha zaryadsizlanishdan himoya qilish, yuqori oqimning bo'ronga zarar etkazishining oldini olish va batareya to'liq zaryadlanganida batareya kuchlanishini muvozanatlashdir (balanslash qobiliyati odatda nisbatan kichik, shuning uchun agar mavjud bo'lsa o'z-o'zidan zaryadsizlangan batareyani himoya qilish plitasi, bu juda qiyin, muvozanatni saqlash juda qiyin, shuningdek, har qanday holatda muvozanatni saqlaydigan himoya plitalari mavjud, ya'ni kompensatsiya zaryadlash boshidan amalga oshiriladi, bu juda kamdan-kam ko'rinadi).

Batareya to'plamining ishlash muddati uchun batareyaning zaryadlash kuchlanishi har qanday vaqtda 3.6v dan oshmasligi tavsiya etiladi, ya'ni himoya panelining himoya kuchlanishi 3.6v dan yuqori emas va muvozanatli kuchlanish tavsiya etiladi. 3.4v-3.5v (har bir hujayra 3.4v 99% dan ortiq batareya zaryadlangan, statik holatga ishora qiladi, yuqori oqim bilan zaryadlanganda kuchlanish kuchayadi). Batareyaning zaryadsizlanishidan himoyalanish kuchlanishi odatda 2.5v dan yuqori (2v dan yuqori - bu katta muammo emas, odatda uni butunlay quvvatsiz ishlatish imkoniyati kam, shuning uchun bu talab yuqori emas).

Zaryadlovchining tavsiya etilgan maksimal kuchlanishi (zaryadlashning oxirgi bosqichi eng yuqori doimiy kuchlanish zaryadlash rejimi bo'lishi mumkin) 3.5 *, satrlar soni, masalan, 56 qator uchun taxminan 16v. Odatda, batareyaning ishlash muddatini kafolatlash uchun zaryadlash har bir hujayra uchun o'rtacha 3.4v (asosan to'liq zaryadlangan) bilan uzilishi mumkin. Shunga qaramay, agar batareya yadrosi katta o'z-o'zidan zaryadsizlanishi bo'lsa, himoya taxtasi hali muvozanatni boshlamaganligi sababli, vaqt o'tishi bilan u butun guruh sifatida o'zini tutadi; quvvati asta-sekin kamayadi. Shuning uchun har bir batareyani muntazam ravishda 3.5v-3.6v ga (masalan, har haftada) zaryad qilish va uni bir necha soat ushlab turish kerak (agar o'rtacha tenglashtiruvchi boshlang'ich kuchlanishdan katta bo'lsa), o'z-o'zidan zaryadsizlanish qanchalik katta bo'lsa. , tenglashtirish qancha uzoq davom etadi. O'z-o'zidan zaryadsizlanishi Katta o'lchamli batareyalarni muvozanatlash qiyin va ularni yo'q qilish kerak. Shunday qilib, himoya taxtasini tanlayotganda, 3.6v haddan tashqari kuchlanishdan himoya qilishni tanlashga harakat qiling va 3.5v atrofida tenglashtirishni boshlang. (Bozorda haddan tashqari kuchlanishdan himoyalanishning aksariyati 3.8v dan yuqori, muvozanat esa 3.6v dan yuqori hosil bo'ladi). Tegishli muvozanatli boshlang'ich kuchlanishni tanlash himoya kuchlanishidan ko'ra muhimroqdir, chunki maksimal kuchlanish zaryadlovchining maksimal kuchlanish chegarasini sozlash orqali sozlanishi mumkin (ya'ni, himoya taxtasi odatda yuqori kuchlanishli himoya qilish imkoniyatiga ega emas). Shunga qaramay, muvozanatli kuchlanish yuqori deb taxmin qiling. Bunday holda, batareya to'plamida muvozanatni saqlash imkoniyati yo'q (zaryadlash kuchlanishi muvozanat kuchlanishidan kattaroq bo'lsa, lekin bu batareyaning ishlash muddatiga ta'sir qilmasa), hujayra o'z-o'zidan zaryadsizlanish qobiliyati tufayli asta-sekin kamayadi (agar ideal hujayra 0 ning o'z-o'zidan zaryadsizlanishi mavjud emas).

Himoya panelining uzluksiz tushirish oqimi qobiliyati. Bu fikr bildirish uchun eng yomon narsa. Chunki himoya taxtasining joriy cheklash qobiliyati ma'nosizdir. Misol uchun, agar siz 75nf75 trubkasi 50a tokini o'tkazishga ruxsat bersangiz (hozirda isitish quvvati taxminan 30 Vt, kamida ikkita 60 Vt bir xil portli plata bilan ketma-ket), agar issiqlikni tarqatish uchun etarli issiqlik qabul qiluvchi mavjud bo'lsa. issiqlik, hech qanday muammo yo'q. Quvurni yoqmasdan 50a yoki undan yuqori haroratda saqlanishi mumkin. Lekin siz bu himoya taxtasi 50a tokni ushlab turishi mumkin deb ayta olmaysiz, chunki har bir kishining himoya panellarining aksariyati batareya qutisiga batareyaga juda yaqin yoki hatto yaqin joylashgan. Shuning uchun bunday yuqori harorat batareyani isitadi va isitiladi. Muammo shundaki, yuqori harorat bo'ronning halokatli dushmanidir.

Shuning uchun, himoya taxtasidan foydalanish muhiti joriy chegarani qanday tanlashni belgilaydi (himoya taxtasining o'zi joriy quvvati emas). Aytaylik, himoya plitasi batareya qutisidan chiqarilgan. Bunday holda, issiqlik qabul qiluvchisi bo'lgan deyarli har qanday himoya plitasi 50a yoki undan yuqori bo'lgan uzluksiz oqimga bardosh bera oladi (hozirgi vaqtda faqat himoya plitasining sig'imi hisobga olinadi va harorat ko'tarilishidan tashvishlanishning hojati yo'q. batareya xujayrasi). Keyinchalik, muallif har bir kishi odatda batareya bilan bir xil cheklangan joyda foydalanadigan muhit haqida gapiradi. Hozirgi vaqtda himoya plitasining maksimal isitish quvvati 10 Vt dan pastroqda eng yaxshi nazorat qilinadi (agar u kichik himoya taxtasi bo'lsa, u 5 Vt yoki undan kam talab qiladi va katta hajmli himoya plitasi 10 Vt dan ortiq bo'lishi mumkin, chunki u yaxshi issiqlik tarqalishiga ega. va harorat juda yuqori bo'lmaydi). Qanchalik mos kelishiga kelsak, uni davom ettirish tavsiya etiladi. Oqim qo'llanilganda butun taxtaning maksimal harorati 60 darajadan oshmaydi (eng yaxshisi 50 daraja). Nazariy jihatdan, himoya plitasining harorati qanchalik past bo'lsa, shuncha yaxshi bo'ladi va u hujayralarga kamroq ta'sir qiladi.

Xuddi shu port platasi zaryadlovchi elektr moslamasi bilan ketma-ket ulanganligi sababli, bir xil vaziyatda issiqlik hosil bo'lishi turli port kartalariga qaraganda ikki baravar ko'pdir. Xuddi shu issiqlik ishlab chiqarish uchun faqat quvurlar soni to'rt baravar ko'p (mosning bir xil modeli ostida). Keling, hisoblab chiqamiz, agar 50a uzluksiz oqim bo'lsa, u holda mos ichki qarshilik ikki milliohm (bu ekvivalent ichki qarshilikni olish uchun 5 ta 75nf75 trubka kerak) va isitish quvvati 50 * 50 * 0.002 = 5w ni tashkil qiladi. Bu vaqtda, bu mumkin (aslida, 2 milliohms ichki qarshilik mos joriy quvvati 100a dan ortiq, u hech qanday muammo emas, lekin issiqlik katta). Agar u bir xil port platasi bo'lsa, 4 2 milliohm ichki qarshilik mos kerak (har bir ikkita parallel ichki qarshilik bir milliohm, keyin ketma-ket ulanadi, umumiy ichki qarshilik 2 million 75 ta quvur ishlatiladi, umumiy soni 20). Aytaylik, 100a uzluksiz oqim isitish quvvati 10w bo'lishiga imkon beradi. Bunday holda, ichki qarshilik 1 milliohm bo'lgan chiziq talab qilinadi (albatta, MOS parallel ulanishi orqali aniq ekvivalent ichki qarshilikni olish mumkin). Agar turli xil portlar soni hali ham to'rt marta bo'lsa, 100a uzluksiz oqim hali ham maksimal 5w isitish quvvatiga imkon bersa, u holda faqat 0.5 milliohm trubkadan foydalanish mumkin, bu bir xil hosil qilish uchun 50a uzluksiz oqim bilan solishtirganda to'rt baravar ko'p moslikni talab qiladi. issiqlik miqdori). Shuning uchun, himoya taxtasidan foydalanganda, haroratni pasaytirish uchun ahamiyatsiz ichki qarshilikka ega taxtani tanlang. Agar ichki qarshilik aniqlangan bo'lsa, iltimos, taxta va tashqi issiqlik yaxshiroq tarqalsin. Himoya taxtasini tanlang va sotuvchining doimiy oqim quvvatiga quloq solmang. Faqat himoya plitasining tushirish sxemasining umumiy ichki qarshiligini so'rang va uni o'zingiz hisoblang (qanday turdagi trubka ishlatilishini, qancha miqdorda ishlatilishini so'rang va ichki qarshilik hisobini o'zingiz tekshiring). Muallif, agar u sotuvchining nominal uzluksiz oqimi ostida zaryadsizlangan bo'lsa, himoya plitasining harorat ko'tarilishi nisbatan yuqori bo'lishi kerakligini his qiladi. Shuning uchun, dering bilan himoya taxtasini tanlash yaxshidir. (50a uzluksiz deb ayting, siz 30a dan foydalanishingiz mumkin, sizga 50a doimiy kerak, 80a nominal uzluksiz sotib olish yaxshidir). 48v protsessordan foydalanadigan foydalanuvchilar uchun himoya taxtasining umumiy ichki qarshiligi ikki milliohmdan oshmasligi tavsiya etiladi.

Xuddi shu port kartasi va turli port kartasi o'rtasidagi farq: bir xil port kartasi zaryadlash va zaryadlash uchun bir xil chiziqdir va zaryadlash va tushirish ham himoyalangan.

Turli port kartalari zaryadlash va tushirish liniyalaridan mustaqildir. Zaryadlash porti faqat zaryad olayotganda haddan tashqari zaryadlanishdan himoya qiladi va agar u zaryadlash portidan olib tashlangan bo'lsa, himoya qilmaydi (lekin u to'liq zaryadsizlanishi mumkin, lekin zaryadlash portining joriy quvvati odatda nisbatan kichik). Bo'shatish porti tushirish paytida ortiqcha zaryaddan himoya qiladi. Agar zaryadlash portidan zaryad olayotgan bo'lsa, ortiqcha zaryad qoplanmaydi (shuning uchun protsessorni teskari zaryadlash har xil port platalari uchun to'liq ishlatilishi mumkin. Va teskari zaryad sarflangan energiyadan ko'ra kichikroqdir, shuning uchun ortiqcha zaryadlash haqida tashvishlanmang. teskari zaryad tufayli batareya. Toʻliq toʻlov bilan chiqmasangiz, u darhol bir necha kilometr pastga tushadi. Agar eabs teskari zaryadlashni davom ettirsangiz, batareyani ortiqcha zaryadlash mumkin, bu mavjud emas), lekin muntazam ravishda zaryadlashdan foydalanish Hech qachon zaryad qilmang zaryadlash kuchlanishini doimiy ravishda kuzatib turmasangiz (masalan, vaqtinchalik yo'l bo'ylab favqulodda yuqori oqim zaryadlash, siz tushirish portidan ishonishingiz mumkin va to'liq zaryadlanmasdan haydashda davom eting, ortiqcha zaryadlash haqida tashvishlanmang)

Dvigatelingizning maksimal uzluksiz oqimini hisoblang, ushbu doimiy oqimga mos keladigan mos quvvat yoki quvvatga ega batareyani tanlang va harorat ko'tarilishi nazorat qilinadi. Himoya taxtasining ichki qarshiligi imkon qadar kichikdir. Himoya panelining haddan tashqari oqim muhofazasi faqat qisqa tutashuvlardan himoya qilish va boshqa g'ayritabiiy foydalanish himoyasiga muhtoj (himoya taxtasining loyihasini cheklash orqali nazoratchi yoki vosita tomonidan talab qilinadigan oqimni cheklashga urinmang). Chunki sizning dvigatelingiz 50a oqimiga muhtoj bo'lsa, siz 40a oqimini aniqlash uchun himoya taxtasidan foydalanmaysiz, bu tez-tez himoyalanishga olib keladi. Tekshirish moslamasining to'satdan elektr uzilishi boshqaruvchiga osonlikcha shikast etkazadi.

Lityum-ion batareyalarning ettita, kuchlanish standart tahlili

(1) Ochiq tutashuv kuchlanishi: ishlamaydigan holatda lityum-ion batareyaning kuchlanishiga ishora qiladi. Bu vaqtda oqim yo'q. Batareya to'liq zaryadlangan bo'lsa, batareyaning ijobiy va salbiy elektrodlari o'rtasidagi potentsial farq odatda 3.7 V atrofida bo'ladi va yuqori 3.8 V ga yetishi mumkin;

(2) Ochiq tutashuv kuchlanishiga mos keladigan ish kuchlanishi, ya'ni lityum-ion batareyaning faol holatidagi kuchlanishi. Bu vaqtda oqim bor. Oqim oqimining ichki qarshiligini engib o'tish kerakligi sababli, ish kuchlanishi har doim elektr tokining umumiy kuchlanishidan past bo'ladi;

(3) Tugatish kuchlanishi: ya'ni batareya lityum-ion batareyaning tuzilishi bilan belgilanadigan ma'lum bir kuchlanish qiymatiga qo'yilgandan keyin zaryadsizlanishi davom etmasligi kerak, odatda himoya plitasi, batareya kuchlanishi zaryadsizlanish to'xtatildi - taxminan 2.95 V;

(4) Standart kuchlanish: Asosan, standart kuchlanish nominal kuchlanish deb ham ataladi, bu batareyaning ijobiy va salbiy materiallarining kimyoviy reaktsiyasi natijasida yuzaga keladigan potentsial farqning kutilgan qiymatini bildiradi. Lityum-ion batareyaning nominal kuchlanishi 3.7V ni tashkil qiladi. Ko'rinib turibdiki, standart kuchlanish standart ish kuchlanishidir;

Yuqorida aytib o'tilgan to'rtta lityum-ion batareyaning kuchlanishidan kelib chiqqan holda, ish holatida ishtirok etadigan lityum-ion batareyaning kuchlanishi standart kuchlanish va ish kuchlanishiga ega. Ishlamaydigan holatda, lityum-ion batareyaning kuchlanishi lityum-ion batareya tufayli ochiq elektron kuchlanish va oxirgi kuchlanish o'rtasida. Ion batareyasining kimyoviy reaktsiyasi qayta-qayta ishlatilishi mumkin. Shuning uchun, lityum-ion batareyaning kuchlanishi tugatish zo'riqishida bo'lsa, batareyani zaryad qilish kerak. Agar batareya uzoq vaqt davomida zaryadlanmasa, batareyaning ishlash muddati qisqaradi yoki hatto bekor qilinadi.