Каковы основные характеристики аккумулятора Samsung 30Q 18650. Какие преимущества он имеет перед другими моделями. Где чаще всего применяется этот аккумулятор. Как правильно эксплуатировать Samsung 30Q 18650 для максимального срока службы.
Основные характеристики аккумулятора Samsung 30Q 18650
Samsung 30Q 18650 — это высокомощный литий-ионный аккумулятор цилиндрической формы. Давайте рассмотрим его ключевые параметры:
- Ёмкость: 3000 мАч
- Номинальное напряжение: 3,6 В
- Максимальный постоянный ток разряда: 15 А
- Максимальный импульсный ток разряда: 20 А
- Внутреннее сопротивление: 20 мОм
- Диапазон рабочих температур: от -20°C до +60°C
- Размеры: 18 мм (диаметр) x 65 мм (длина)
- Вес: около 45 г
Что выделяет Samsung 30Q среди других моделей формата 18650? Это сочетание высокой ёмкости и способности выдерживать большие токи разряда. При ёмкости 3000 мАч он может обеспечивать постоянный ток до 15 А, что делает его универсальным решением для многих применений.
Преимущества аккумулятора Samsung 30Q 18650
Samsung 30Q обладает рядом преимуществ, которые делают его популярным выбором среди потребителей и производителей:
- Высокая удельная энергия: 208 Вт·ч/кг, что позволяет создавать компактные и легкие батарейные сборки.
- Низкий саморазряд: менее 3% в месяц при комнатной температуре.
- Длительный срок службы: до 500 циклов заряд-разряд с сохранением 80% первоначальной ёмкости.
- Стабильное напряжение под нагрузкой благодаря низкому внутреннему сопротивлению.
- Высокая безопасность: встроенные механизмы защиты от перезаряда, переразряда и короткого замыкания.
Как эти преимущества влияют на практическое использование? Высокая удельная энергия позволяет создавать более легкие и компактные устройства. Низкий саморазряд обеспечивает длительное хранение заряженных аккумуляторов. Большое количество циклов заряд-разряд означает долгий срок службы устройств на базе этих элементов.
Сферы применения Samsung 30Q 18650
Благодаря своим характеристикам, Samsung 30Q нашел широкое применение в различных областях:
- Электронные сигареты и вейпы
- Портативные зарядные устройства (пауэрбанки)
- Фонари высокой мощности
- Электроинструменты
- Электровелосипеды и электросамокаты
- Медицинское оборудование
- Системы резервного питания
Особенно популярен Samsung 30Q в сфере вейпинга, где требуется сочетание высокой ёмкости и способности выдерживать большие токи. В электротранспорте этот аккумулятор часто используется для создания батарейных сборок большой ёмкости.
Сравнение Samsung 30Q с другими популярными моделями 18650
Чтобы лучше понять место Samsung 30Q на рынке, сравним его с другими популярными моделями формата 18650:
- Sony VTC6: имеет схожую ёмкость 3000 мАч, но чуть более высокий максимальный ток разряда — 20 А.
- LG HG2: также 3000 мАч и 20 А, очень близок по характеристикам к Samsung 30Q.
- Panasonic NCR18650B: выигрывает по ёмкости (3400 мАч), но значительно уступает по максимальному току разряда (6,8 А).
- Samsung 25R: меньшая ёмкость (2500 мАч), но более высокий максимальный ток разряда (20 А).
Как видим, Samsung 30Q занимает золотую середину, предлагая оптимальный баланс между ёмкостью и токоотдачей. Это делает его универсальным выбором для широкого спектра применений.
Правила эксплуатации Samsung 30Q 18650
Для обеспечения максимального срока службы и безопасности при использовании Samsung 30Q необходимо соблюдать следующие правила:
- Заряжать аккумулятор током не более 1,5 А (0,5C) до напряжения 4,2 В.
- Не допускать разряда ниже 2,5 В.
- Избегать нагрева выше 60°C и воздействия прямых солнечных лучей.
- Не превышать максимальный постоянный ток разряда 15 А.
- Использовать только в устройствах со встроенной защитой от переразряда и перезаряда.
- Хранить при температуре 0-25°C и уровне заряда 40-60%.
- Не допускать механических повреждений и деформации корпуса.
Соблюдение этих правил позволит максимально продлить срок службы аккумулятора и обеспечить безопасность его использования. Особенно важно не допускать перегрева и механических повреждений, которые могут привести к внутреннему короткому замыканию.
Технология производства Samsung 30Q 18650
Samsung 30Q производится с использованием передовых технологий, что обеспечивает его высокие характеристики:
- Катод: никель-кобальт-марганцевый (NCM) состав, обеспечивающий высокую плотность энергии.
- Анод: графит высокой чистоты с оптимизированной структурой для быстрого движения ионов лития.
- Электролит: специальная формула для обеспечения стабильной работы при высоких токах.
- Сепаратор: многослойная конструкция для повышенной безопасности.
- Корпус: прочный стальной цилиндр с предохранительным клапаном.
Использование NCM-катода позволяет достичь высокой ёмкости, а оптимизированная структура анода обеспечивает хорошую токоотдачу. Специальный состав электролита способствует стабильной работе при высоких нагрузках и низких температурах.
Перспективы развития технологии 18650
Хотя формат 18650 существует уже довольно давно, он продолжает развиваться. Какие улучшения мы можем ожидать в будущем?
- Увеличение удельной энергии до 300 Вт·ч/кг за счет новых материалов катода и анода.
- Повышение безопасности благодаря использованию твердых электролитов.
- Улучшение низкотемпературных характеристик.
- Увеличение количества циклов заряд-разряд до 1000 и более.
- Снижение стоимости производства за счет оптимизации технологических процессов.
Эти улучшения позволят создавать еще более эффективные и долговечные устройства на базе аккумуляторов формата 18650. Однако уже сейчас Samsung 30Q представляет собой отличный пример современного высокопроизводительного литий-ионного аккумулятора.
Основные преимущества и недостатки li-ion аккумуляторов. Описание основных характеристик
Статья обновлена: 2020-08-03
Среди современных литиевых источников питания Li-ion — пожалуй, распространеннее всех за счет их универсальности, небольшого веса, несущественного процента саморазряда и неприхотливости в обслуживании.
У любого устройства есть свои сильные и слабые стороны. Выбор типа аккумулятора определяется тем, какие у вас ожидания от АКБ и какие факторы при конкретных целях имеют большее значение. Если вы хотите выбрать литиевый аккумулятор — плюсы и минусы помогут принять решение.
Достоинства Li-ion Battery
Главное преимущество Li-ion аккумуляторов — в высокой ёмкости энергии при небольшом весе устройства. Это выручает в случаях, когда тяжелая батарея не применима. Отсюда и компактные габариты, которые позволяют создавать АКБ любой формы: к примеру, под треугольную раму электровелосипедов. Также эти аккумуляторы активно используются в портативной технике: смартфонах, носимых гаджетах, электрических инструментах от батареи.
По сравнению с батареями NiCd и NiMH, литий-ионные аккумуляторы выдают более высокое напряжение.
- Высокая отдача тока.
- Диапазон рабочих температур: -20°С…+50°С.
- Саморазряд в минимальных масштабах: за месяц аккумулятор теряет всего 4-6% заряда, за год — не более 20%.
- Даже без регулярной эксплуатации батарея медленно стареет, теряя в ёмкости до 20% за год.
- При соблюдении условий, рекомендованных производителями, АКБ может храниться без потери своих качеств. Достаточно периодически проверять заряд и восполнять его до 45-60%. Оптимальная температура хранения 0°С.
- Большой ресурс заряда-разряда аккумулятора — 500-1000 циклов, что равноценно эксплуатации 10 лет.
- Простота в эксплуатации и уходе.
В отличие от других видов, эти батареи не нуждаются в “тренировке” после покупки. Нет необходимости совершать полный разряд до 5% и затем полный заряд в первый сеанс. Даже отсутствие “эффекта памяти” тоже является одним из преимуществ, так как Li-ion батарею можно регулярно подзаряжать, не доводя до 100%.
Недостатки литий-ионных аккумуляторов
Li-Ion модели с их относительно высокой стоимостью могут проигрывать своим оппонентам в случаях, когда основным фактором выбора служит цена. Другими слабыми сторонами считаются:
- Чувствительность к глубокому разряду (до выключения) и подключению к зарядному устройству при полном заряде до 100%. Этот недостаток нивелируется использованием встроенных систем контроля, которые автоматически отключают зарядку при полном восполнении энергии.
- Ухудшение работы при экстремальных температурах. Даже в пределах своего рабочего диапазона батарея теряет емкость на морозе и при высокой жаре.
- Срок службы не столько зависит от циклов эксплуатации, сколько просто от времени. С его течением батарея теряет емкость независимо от того, как часто она разряжается и заряжается.
- Пожароопасность при негативном воздействии высоких температур, повреждениях корпуса, механических ударах. Но эти риски практически полностью можно избежать, соблюдая рекомендации по использованию.
Как продлить срок службы АКБ
Уход и хранение батареи в условиях, прописанных инструкцией, позволит увеличить её эффективность и обеспечит беспроблемную работу долгие годы. Чтобы использовать достоинства литиево-ионных аккумуляторов как можно дольше, следуйте простым рекомендациям.
- Старайтесь не допускать разряда батареи меньше, чем 10-20%. Li-ion легче выдерживает небольшие регулярные подзарядки, чем глубокий разряд.
- Берегите от перегрева. Не оставляйте батарею незащищенной на прямых солнечных лучах, по возможности откажитесь от использования при аномальной жаре.
- Защищайте аккумулятор от воздействия экстремального холода: на крепком морозе утепляйте его или оставляйте на хранение в зимний период.
- Храните литий-ионный аккумулятор при 0°С и периодически проверяйте его заряд: его нужно поддерживать на уровне около 50%.
- Старайтесь уберечь устройство от повреждений, ударов и существенной вибрации. Если АКБ устанавливается на электротранспорт, необходимо обеспечить амортизирующую мягкую подкладку.
2020-08-03
Комментарии: 0
Просмотры: 2726
Комментарии
Системы баланса Li-ion аккумуляторных батарей
Необходимость балансировать (нивелировать) напряжения на Li-ion аккумуляторах в батарее вытекает из следующих соображений:
- Напряжение, ниже которого мы не можем разряжать отдельно взятый аккумулятор в батарее, состоящей из последовательно соединенных аккумуляторов, лежит в пределах 2,4–2,8 В (в зависимости от рекомендаций их производителя).
- Напряжение, выше которого мы не можем заряжать отдельно взятый аккумулятор, лежит в пределах 4,1–4,3 В.
Работа в указанных пределах напряжений дает гарантию долгой и безопасной эксплуатации аккумуляторов, за этим обычно «следит» контроллер аккумуляторной батареи.
В аккумуляторную батарею (АБ) стараются подобрать аккумуляторы, близкие по емкости (например, батарея может состоять из 4 аккумуляторов емкостью 10,12; 10,17; 10,19 и 10,21 А·ч). При сборке АБ учитывают, что напряжения на аккумуляторах должны иметь как можно более близкие значения (для нашего примера: 3,785; 3,784; 3,783 и 3,782 В).
Однако зарядить их до определенного напряжения можно с некоторой точностью (например, ±0,01 В). К тому же, сами аккумуляторы, даже вышедшие с конвейера друг за другом, имеют немного отличающиеся характеристики: внутреннее сопротивление, токи саморазряда в режиме хранения, скорость деградации электродных материалов и т. д.
Рис. 1. «Окно» разбаланса, снижающее емкость АБ
При заряде/разряде все эти факторы приводят к появлению «окна», которое равно разности между напряжениями самого заряженного и самого разряженного аккумулятора (рис. 1), то есть напряжения, которые были примерно одинаковыми для всех аккумуляторов вначале, постепенно «разбегаются». При расширении этого «окна» емкость самой батареи начинает снижаться, поэтому заряд батареи необходимо будет прекратить, как только один из аккумуляторов достигнет конечного зарядного напряжения, то же самое произойдет и при разряде. В конечном итоге из-за расширения «окна» емкость самой батареи может достигнуть нуля, если не предпринимать определенных мер.
Системы баланса (СБ) можно разделить на несколько классов, которые взаимно пересекаются, дополняют друг друга, поэтому иногда трудно найти нужное решение при проектировании аккумуляторной батареи.
Системы баланса можно разделить по способу управления:
- управляемые;
- автономные.
Автономные системы баланса могут работать постоянно при заранее заданных условиях (например, в определенном диапазоне напряжений на аккумуляторной батарее), вне зависимости от того, идет заряд, разряд или батарея находится в режиме покоя, и даже вне зависимости от того, есть ли разбаланс на аккумуляторах (если разбаланса нет, то СБ работает вхолостую, разряжая батарею в режиме хранения, тогда ее лучше отключить). Автономные СБ могут работать и в определенные периоды времени, например, только при заряде АБ, имея свой датчик тока.
Автономность здесь означает прежде всего то, что система баланса не зависит от других электронных блоков, входящих в состав или обеспечение аккумуляторной батареи, и работает самостоятельно как отдельный блок.
Рис. 2. Автономная система баланса Li-ion АБ
Отсюда вытекают преимущества такой системы баланса. Автономные СБ обычно более просты как по своему строению, изготовлению, ремонту, так и при их модернизации. Когда автономная СБ функционирует как отдельный блок (рис. 2), ее можно протестировать и в случае необходимости отключить или заменить, не затрагивая работу всей системы, просто выдернув такую СБ из соединительного разъема. Поэтому саму систему контроля АБ можно значительно упростить, она будет следить только за напряжениями на отдельных аккумуляторах в составе АБ и током, протекающим через датчик тока. (В данном случае в качестве датчика тока используется сенсорный резистор Rsns). Устройство контроля управляет силовыми ключами (обычно это MOSFETы, для батарей небольшой емкости или с малыми токами разряда).
Простейшую схему построения СБ можно рассмотреть на примере АБ, состоящей из двух аккумуляторов (рис. 3).
Рис. 3. Пример реализации автономной пассивной системы баланса Li-ion АБ из двух аккумуляторов на компараторах
Компараторы DA1 и DA2 сравнивают напряжение общей точки G1 и G2 с общим напряжением на батарее и управляют балансировочными ключами К1 и К2 в зависимости от напряжений на аккумуляторах. Аккумулятор G1 (или G2) разряжается на резистор R4 (или R5).
К недостаткам автономных СБ можно отнести невысокую точность нивелирования аккумуляторов, из-за достаточно простого построения таких СБ. Если автономную СБ сделать, например, на основе более сложных средств измерения напряжения, то такая система станет избыточной, и блок измерения напряжений будет дублироваться, как в СБ, так и в контроллере управления АБ. (Хотя такой вариант не исключен полностью, все зависит от целей построения стратегии модернизации.)
Управляемые СБ, в отличие от автономных, не функционируют как отдельный блок, а управляются извне устройством (обычно модулем контроля и управления (МКУ) работой АБ).
В зависимости от того, каким образом построена СБ и каков алгоритм работы МКУ, она может функционировать как на заряде, так и при определенных условиях на разряде и в режиме покоя. Управляя СБ извне и имея более сложный алгоритм управления в самом МКУ, можно добиться лучших результатов по нивелированию аккумуляторов в составе АБ. Для экономии энергии АБ в период покоя МКУ может отключить физически СБ от питания, а при необходимости — снова включить СБ и управлять нивелированием отдельных аккумуляторов.
По своему строению управляемые СБ в общем случае более сложные: не только по способу управления — необходим алгоритм управления, но и по физическому исполнению. Они оснащены дополнительными элементами управления, имеют дополнительные проводники (или разъем со шлейфом проводов) от МКУ.
Рис. 4. Пассивная, управляемая система баланса Li-ion АБ
Пример построения управляемой СБ представлен на рис. 4. Хотя эта схема и выглядит проще, чем пример неуправляемой СБ, тем не менее, в состав АБ должен входить контроллер (обычно микроконтроллер), имеющий свой алгоритм управления такой СБ.
Балансировочные резисторы R1–R4 замыкаются ключами К1–К4 по команде устройства контроля.
Следующее разделение по способу размещения:
- в составе АБ;
- вне состава АБ.
В составе АБ. СБ, входящие в состав АБ, являются неотъемлемой частью батареи и располагаются внутри корпуса вместе с аккумуляторной сборкой, а чаще всего на одной плате с модулем контроля (МКУ). Особенность таких СБ — их относительная компактность, то есть незначительные масса и габариты по сравнению со всей АБ (для батарей важный показатель — удельные параметры: Вт·ч/кг, Вт·ч/дм3). Из этого следуют отличия таких СБ: они имеют малые токи нивелирования (следствие ограниченности массо-габаритных параметров, отведенных под СБ при проектировании АБ). Действительно, при стационарной системе можно позволить, чтобы СБ была сравнима по весу и габаритам с зарядным устройством, но при создании переносных приложений вряд ли кто-нибудь будет мириться с этим.
Малые токи нивелирования (от сотен мкА до сотен мА) компенсируются тем, что СБ постоянно расположена рядом с аккумуляторами.
АБ чаще всего находится в режиме покоя. (Обычно период заряда/разряда относительно невелик по сравнению с периодом покоя. Поэтому, обходясь небольшими токами нивелирования, СБ удается предотвратить «разбегание» аккумуляторов за счет более длительного времени балансирования, если СБ работает в режиме покоя АБ, или более длительного времени заряда. Ток заряда при этом выбирают в пределах 0,07–0,15 Сн от емкости АБ).
Если в состав АБ входит встроенная СБ, то при достаточно большом разбалансе напряжений на аккумуляторах АБ необходимо заряжать малым током длительное время. Отношение тока заряда к току баланса выбирается таким, чтобы МКУ было чувствительно к зарядному току и четко идентифицировало, что происходит заряд и время заряда приемлемо (например, не более 24 часов).
Встроенные в АБ СБ чаще всего конструктивно изготавливаются из резистора и управляемого от МКУ ключа (для одного аккумулятора), замыкающего резистор N-го аккумулятора. Такие системы работают обычно только при заряде (рис.
4).
Встроенные СБ имеют свою нишу в построении АБ на основе Li-ion аккумуляторов. С одной стороны, они практически не увеличива- ют массо-габаритные показатели всей АБ (при емкости АБ не более 15 А·ч), упрощают структуру зарядного устройства (ЗУ), но, с другой стороны, для их эффективного использования необходимо увеличивать время заряда. Эти проблемы можно решить с помощью размещения СБ вне АБ.
Вне состава АБ. К СБ за пределами АБ уже не предъявляются жесткие требования по массо-габаритным показателям, поэтому такие СБ имеют токи нивелирования более высокие, чем при встроенной СБ. Спроектировать СБ вне АБ можно так, что она позволит нивелировать практически любой разбаланс чуть ли не за один цикл заряда номинальным током.
Конструктивно СБ вне состава АБ чаще всего располагается в одном корпусе с зарядным устройством (ЗУ). Такие СБ также могут быть как управляемыми, так и неуправляемыми, и создаются по различным способам балансирования (пассивные или активные).
К достоинствам СБ вне АБ можно отнести уменьшение массо-габаритных показателей АБ за счет выноса СБ за границы АБ.
К недостаткам — увеличение тех же параметров ЗУ и количества проводников (жил), идущих от ЗУ к АБ (для N аккумуляторов дополнительно N+1 жила), а также контактов в выходном разъеме АБ. К тому же, каждый выведенный контакт от аккумулятора необходимо защищать как минимум предохранителем (плавким или самовосстанавливающимся), чтобы пользователь по неосторожности не замкнул эти концы при присоединении ответной части разъема. Сами предохранители должны находиться внутри АБ, что также занимает место и пространство внутри АБ, особенно при числе аккумуляторов более двух.
Если СБ управляется от внутреннего контролера АБ, то число контактов в разъеме заряда необходимо будет увеличить или ввести одно- или двухпроводный интерфейс обмена данными между СБ и контроллером АБ. Дополнительный интерфейс обмена данными также усложнит всю систему, как аппаратно, так и программно.
Пример неуправляемой СБ вне АБ показан на рис. 5.
Рис. 5. Неуправляемая система баланса вне АБ, совмещенная с зарядным устройством
АБ соединяется с зарядным устройством и с СБ через разъем Х1.
СБ питается от ЗУ, отбирая часть тока на свои нужды, что необходимо учесть при проектировании ЗУ. Предохранители FU1–FU4 служат элементами защиты. Балансирование аккумуляторов осуществляется только в момент заряда или при присоединении к АБ разъема Х1, если такой алгоритм предусмотрен для СБ разработчиками, то есть балансирование осуществляется вне зависимости, идет ток заряда или нет.
Неуправляемая внешняя СБ ни при каких обстоятельствах не должна иметь возможности перезарядить любой из аккумуляторов выше установленного уровня (4,15–4,3 В) при нивелировании, иначе необходимо будет ввести еще один провод управления от внутреннего контроллера АБ на отключение СБ или предусмотреть специальную команду по интерфейсу. Введение дополнительного проводника или команд еще более усложняет систему, и внешняя неуправляемая СБ постепенно превратится в управляемую внешнюю СБ. Каким образом СБ может осуществить перезаряд отдельного аккумулятора, станет ясно после рассмотрения способов балансирования.
По способу балансирования СБ можно разделить на:
- пассивные;
- активные.
Пассивные СБ. Пассивные СБ отличаются тем, что часть энергии аккумулятора с бóльшим напряжением они рассеивают в виде тепла в окружающее пространство. При заряде, отбирая часть энергии (тока), такая СБ уменьшает ток заряда нивелируемого аккумулятора, уменьшая скорость заряда до тех пор, пока не зарядятся все остальные.
Такую СБ можно построить с помощью уже упоминавшегося резистора необходимой мощности и управляемого ключа (твердотельного реле, например, PVG612). Получится пассивная управляемая СБ (рис. 4). Нивелирование можно осуществлять практически на протяжении всего времени заряда.
Другой способ построения пассивной СБ—с помощью стабилитрона. Мощный стабилитрон можно собрать на основе микросхемы TL431 и транзистора с мощным резистором, на которых и будет рассеиваться выделяемое тепло. Это пассивная автономная СБ. Когда напряжение на аккумуляторе достигнет определенного уровня (например, 4,1 В), через транзистор потечет некоторый ток, уменьшая ток заряда аккумулятора.
Остальные аккумуляторы будут заряжаться прежним током и «догонят» через некоторое время этот аккумулятор. Необходимо отметить, что нивелирование здесь будет происходить только в конце заряда, когда аккумуляторы приблизятся к порогу срабатывания стабилитронов. Время заряда при такой СБ увеличится, за счет того, что токи через аккумуляторы будут уменьшаться по мере их заряда. Тем не менее, такую систему баланса применяют из-за ее простоты.
Каждый из приведенных вариантов пассивной СБ можно разместить как в составе АБ, так и вне его. Когда применяют пассивный способ балансирования и СБ находится в составе АБ, обычно токи нивелирования невелики по понятным причинам: происходит рассеивание тепла внутри корпуса АБ. При использовании СБ вне АБ необходимо учитывать падение напряжения на контактных соединителях, проводах и т. д.
К достоинствам пассивных СБ можно отнести простоту реализации, к недостаткам — рассеивание энергии в виде тепла (использование радиаторов, вентиляторов и т.
д. для отвода тепла), что приходится учитывать, чтобы не перегреть сами аккумуляторы. Особенно, если АБ должна работать при температурах окружающей среды до +50 °С и СБ находится внутри корпуса АБ или в непосредственной близости от аккумуляторов.
Активные СБ. Активные СБ отличаются тем, что они перераспределяют энергию от аккумуляторов с наибольшими напряжениями к аккумуляторам с наименьшими напряжениями. Такое перераспределение можно осуществить разными способами.
Рис. 6. Способы активного нивелирования напряжений АБ на DC/DC-преобразователях
Например, их можно построить следующим образом (рис. 6):
- От аккумулятора с наибольшим напряжением энергия отдается всей цепочке аккумуляторов в составе АБ.
- Энергия от всей цепочки аккумуляторов передается аккумулятору с наименьшим напряжением.
На рис. 6 изображена ситуация, когда АБ работает на нагрузку (для наглядности не изображены другие три преобразователя энергии). В первом случае ток I3 станет меньше тока нагрузки I4, а значит, аккумуляторы G2–G4 будут разряжаться медленнее (G1 здесь имеет самое высокое напряжение из всех четырех), во втором больше, аккумуляторы G2–G4 будут разряжать быстрее (G1 здесь имеет самое низкое напряжение из всех четырех).
В качестве преобразователей энергии используют DC/DC-преобразователи.
Второй способ, по мнению автора, предпочтительнее по следующим причинам. Во-первых, если использовать управляемую активную СБ, при разряде АБ, состоящей из 8 последовательно включенных аккумуляторов, «проваливаются» по напряжению чаще всего не более одного-двух по истечении некоторого времени эксплуатации АБ (деградация аккумулятора). Можно снизить нагрузку на эти аккумуляторы, пуская в них ток, берущийся из всей цепочки. При этом мы задействуем всего 1–2 преобразователя (при первом способе их было бы 6–7, так как пришлось бы брать энергию от аккумуляторов с нормальными напряжениями и отдавать эту энергию в нагрузку). Необходимо учитывать, что каждый преобразователь имеет свой КПД. Построить СБ по второму способу перераспределения значительно легче: можно использовать один преобразователь и ключи (на рис. 6 показаны пунктиром), подключающие его к нужному аккумулятору. Так как «проваливается» всего 1–2 аккумулятора, одного преобразователя при втором способе перераспределения энергии может оказаться достаточно (его можно подключать попеременно то к одному, то к другому «провалившемуся» аккумулятору), чего не скажешь о первом способе перераспределения, где необходимо будет задействовать несколько преобразователей.
Таким образом, СБ может не только балансировать, но и «продлевать» разряд АБ, и ее емкость будет падать не так значительно при некоторой деградации 1–2 аккумуляторов. «Продлевать» разряд — в смысле уменьшать нагрузку (если ток разряда больше тока, отдаваемого от преобразователя в аккумулятор) на единичный аккумулятор, который, в свою очередь, будет медленнее разряжаться и достигнет конечного разрядного напряжения за более длительное время (при постоянной нагрузке), чем без преобразователя.
Во-вторых, при заряде токи, отдаваемые от преобразователей всей цепочке аккумуляторов (при первом способе), будут суммироваться с зарядным током, что необходимо учитывать, так как общий ток заряда возрастет.
Рис. 7. Пример реализации активной системы баланса
В-третьих, СБ, построенную по второму способу, легче реализовать аппаратно (рис. 7). Здесь показан DC/DC-преобразователь, сделанный для двух аккумуляторов. Вторичные обмотки намотаны на один сердечник (число обмоток может доходить до десятка).
Энергия перераспределяется в сердечнике, и самый разряженный аккумулятор в цепочке будет получать больше энергии, чем самый заряженный.
К достоинствам активных СБ можно отнести: высокий КПД, не рассеивание значительного количества тепла (особенно при емкостях АБ 50–300 А·ч и более и токах балансировки 3–7 А), как при пассивных СБ, продление срока службы АБ.
К достоинствам следует отнести и тот факт, что активная СБ может быть использована в качестве устройства подзаряда, что особенно важно для бесперебойных источников питания на основе Li-ion аккумуляторов. В таком случае СБ можно питать от сети 220 В, а не от АБ, и она может попеременно (или сразу, в зависимости от исполнения) по командам МКУ или самостоятельно (автономная СБ) подзаряжать как отдельные аккумуляторы, так и все вместе, выполняя и совмещая функцию системы баланса (СБ) и зарядного устройства (ЗУ).
К недостаткам нужно отнести относительную сложность и дороговизну исполнения такой СБ, значительное увеличение уровня шума и помех при работе DC/DC-преобразователя.
Увеличение помех требует более сложной системы измерения напряжений на аккумуляторах, экранирования, фильтрации, продуманности расположения балансира и МКУ и т. д., что также ведет к некоторому удорожанию всей системы обеспечения батареи.
Другой способ реализации показан на рис. 8.
Рис. 8. Структурная схема активной СБ: в качестве промежуточного накопителя энергии используется конденсатор С
Конденсатор С заряжается от цепочки наиболее заряженных аккумуляторов (например, от G1–G3), через ключи К7, К1, а разряжается на один аккумулятор G4, ключи К6, К8. При заряде конденсатор может заряжаться от напряжения всей АБ, через ключи К1, К8. Резистор ограничивает бросок тока при заряде или разряде конденсатора, чтобы не перегружать ключи К1–К8. Такая система баланса была выполнена автором на основе MSP430F1232, этот микроконтроллер обладает широкими возможностями по управлению своим внутренним энергопотреблением. MSP430F1232 имеет на своем борту АЦП и позволяет измерять напряжение на аккумуляторах через резистивные делители (на схеме не показаны).
Балансир управляется извне МКУ, но может и самостоятельно принимать решения при определенном разбалансе напряжений, в определенном диапазоне напряжений на аккумуляторах, и осуществлять балансировку. МКУ имеет возможность принудительно отключить балансир. В результате получается управляемо-автономный балансир.
Стоит упомянуть о еще одном способе балансировки и отнести его к активному. Дело в том, что некоторые проектировщики АБ вообще не используют СБ, а заряжают каждый аккумулятор своим зарядным устройством. Схема такого способа выглядит так же, как и на рис. 5, только вместо СБ и одного ЗУ присутствуют 4 ЗУ (обычно в одном корпусе и имеют единую систему индикации конца заряда). В конце заряда все аккумуляторы будут иметь одинаковое напряжение. Такой способ применяют, когда АБ состоит из 2–3 последовательно соединенных аккумуляторов средней емкости (10–30 А·ч). При этом цена на все ЗУ не так сильно возрастает, но зато не нужно вообще «связываться» с СБ.
Существуют также комбинированные СБ—активно-пассивные.
Часть аккумуляторов (например, цепочка из четырех последовательно соединенных) балансируются активным способом, а внутри цепочки каждый аккумулятор — пассивным. Такой метод можно применять для относительно высоковольтных батарей, состоящих из нескольких десятков последовательно соединенных аккумуляторов, причем активная и пассивная части могут находиться как в составе, так и вне АБ.
В заключение отметим, что для АБ небольшой емкости выпускаются специализированные микросхемы для литиевых батарей, которые обычно имеют встроенную пассивную систему баланса. Для АБ большой емкости необходимо проектировать СБ самостоятельно. Без СБ АБ начнет постепенно терять емкость из-за «разбега» напряжений.
Аккумулятор Samsung 30Q 18650 — 3000 мАч, 15 А сток
Описание
15A Высокий слив, плоская верхняя часть 18650
Samsung 30Q — это мощный литий-ионный аккумулятор 18650, который высоко ценится на рынке аккумуляторных батарей. В 30Q используется химия INR (LiNiMnCoO2), которая обеспечивает превосходную емкость 3000 мАч по сравнению с батареями IMR.
30Q также имеет ток непрерывного разряда 15 А, что делает его отличным выбором для питания устройств со средним и высоким потреблением. Это незащищенная ячейка с плоскими верхними клеммами, которая рекомендуется для использования производителями при создании OEM-аккумуляторов.
Перезаряжаемые и многоразовые
Инвестируйте в перезаряжаемую батарею, которая прослужит долгие годы — эту батарею можно заряжать более 250 раз.Высокая скорость разряда
Максимальная скорость непрерывного разряда 15 А для электроники с высоким энергопотреблением, отлично подходит для изготовления аккумуляторов для устройств, требующих минимальной скорости разряда.Срок годности 3 года
Запасайтесь и храните запасные батареи с уверенностью — литий-ионные батареи имеют срок годности более 3 лет, что гарантирует, что у вас всегда будет свежая замена, когда она вам понадобится.Отличительные особенности
» Огромная емкость 3000 мАч обеспечивает длительную работу всех ваших устройств
» Клемма с плоским верхом идеально подходит для использования при изготовлении аккумуляторных батарей OEM
Обратите внимание, что эти аккумуляторы имеют плоские клеммы и могут быть несовместимы с некоторыми устройствами.
Технические характеристики
непрерывная
com, нашей материнской и ассоциированной компаниями или соответствующими производителями, поскольку самостоятельный продукт. Неправильное использование ионно-литиевых аккумуляторных батарей может привести к серьезным травмам или повреждению имущества.
7
Хотя его емкость 2000 мАч может быть ниже, чем у других аккумуляторов Samsung 18650, его невероятно высокая максимальная скорость разряда 30 А делает его идеальным для устройств с высоким энергопотреблением.
0037
com, нашей материнской и ассоциированной компаниями или соответствующими производителями, поскольку самостоятельный продукт. Неправильное использование ионно-литиевых аккумуляторных батарей может привести к серьезным травмам или повреждению имущества.
