Схема зарядки аккумулятора: практическое руководство по созданию зарядных устройств для автомобильных АКБ — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как работают схемы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов. Какие компоненты необходимы для сборки зарядного устройства своими руками. Какие типы аккумуляторов можно заряжать с помощью самодельных зарядных устройств. На что обратить внимание при проектировании схемы зарядки АКБ.

Содержание

Основные принципы работы зарядных устройств для аккумуляторов

Зарядное устройство для аккумулятора представляет собой электронную схему, предназначенную для пополнения заряда аккумуляторной батареи. Основная задача зарядного устройства — обеспечить оптимальный режим заряда, который позволит максимально эффективно и безопасно зарядить аккумулятор.

Принцип работы большинства зарядных устройств основан на преобразовании переменного тока сети в постоянный ток заданных параметров. Ключевые компоненты типичного зарядного устройства включают:

Трансформатор — понижает сетевое напряжение до необходимого уровня
Выпрямитель — преобразует переменный ток в пульсирующий постоянный
Сглаживающий фильтр — уменьшает пульсации выпрямленного тока

Стабилизатор напряжения — обеспечивает постоянство выходного напряжения
Регулятор тока — ограничивает зарядный ток до безопасного уровня

Качественное зарядное устройство должно обеспечивать контроль напряжения и тока заряда, а также автоматическое отключение при достижении полного заряда аккумулятора. Это позволяет избежать перезаряда и продлить срок службы АКБ.

Типы зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов

Существует несколько основных типов зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов:

1. Простые трансформаторные зарядные устройства

Самый простой и бюджетный вариант. Состоят из трансформатора, выпрямителя и регулятора тока. Обеспечивают постоянный ток заряда. Недостатки — большие габариты, отсутствие автоматики.

2. Импульсные зарядные устройства

Более современный вариант. Используют высокочастотное преобразование напряжения. Компактны, эффективны, но сложнее в изготовлении. Могут обеспечивать различные режимы заряда.

3. Интеллектуальные зарядные устройства

Оснащены микроконтроллером, который управляет процессом заряда. Автоматически определяют оптимальный режим, контролируют параметры, защищают от перезаряда. Наиболее функциональны и безопасны.

Схемы зарядных устройств для сборки своими руками

Рассмотрим несколько схем зарядных устройств, которые можно собрать самостоятельно:

Простое трансформаторное зарядное устройство

Простейшая схема включает:

Понижающий трансформатор
Диодный мост
Сглаживающий конденсатор
Регулятор тока на транзисторе

Такое устройство обеспечит постоянный ток заряда около 5-10% от емкости аккумулятора. Подходит для несложного обслуживания АКБ.

Зарядное устройство с ШИМ-регулированием

Более продвинутый вариант на микросхеме ШИМ-контроллера (например, UC3842). Позволяет точно регулировать ток и напряжение заряда. Компоненты схемы:

Силовой трансформатор
ШИМ-контроллер
Силовой ключ (MOSFET-транзистор)
Выходной выпрямитель
Датчики тока и напряжения

Такая схема обеспечивает эффективный заряд в режиме постоянного тока и постоянного напряжения.

Какие аккумуляторы можно заряжать самодельными устройствами

С помощью корректно спроектированных самодельных зарядных устройств можно заряжать различные типы аккумуляторов:

Свинцово-кислотные автомобильные АКБ
Гелевые аккумуляторы
AGM-аккумуляторы
Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы
Никель-металлгидридные (NiMH) аккумуляторы

При этом важно учитывать особенности заряда каждого типа аккумуляторов и настраивать параметры зарядного устройства соответствующим образом.

Ключевые моменты при проектировании зарядного устройства

При разработке схемы зарядного устройства следует обратить внимание на следующие аспекты:

Выбор оптимального метода заряда для конкретного типа аккумулятора
Обеспечение точного контроля тока и напряжения заряда
Реализация защиты от перегрузки, короткого замыкания, перегрева
Использование качественных компонентов с достаточным запасом по мощности
Правильный расчет и реализация системы охлаждения силовых элементов
Добавление индикации режимов работы и текущих параметров

Грамотный учет этих моментов позволит создать надежное и эффективное зарядное устройство.

Преимущества самодельных зарядных устройств

Изготовление зарядного устройства своими руками имеет ряд преимуществ:

Экономия средств по сравнению с покупкой готового устройства
Возможность точной настройки под конкретные задачи
Получение практических навыков в электронике
Удобство ремонта и модернизации
Удовлетворение от самостоятельно выполненной работы

При этом важно тщательно подойти к проектированию и сборке устройства, чтобы обеспечить его безопасность и надежность.

Меры безопасности при работе с зарядными устройствами

При эксплуатации зарядных устройств, особенно самодельных, необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

Использовать устройство только в хорошо вентилируемых помещениях
Не допускать контакта устройства с водой и другими жидкостями
Периодически проверять исправность изоляции проводов
Не оставлять работающее устройство без присмотра
При появлении посторонних звуков или запахов немедленно отключать устройство
Соблюдать полярность при подключении аккумулятора

Правильное соблюдение техники безопасности позволит избежать опасных ситуаций при использовании зарядного устройства.

Схема подключения лампы зарядки аккумулятора Нива 21213

Контрольная лампа зарядки аккумулятора (АКБ) на автомобиле Нива 21213 с карбюраторным двигателем 21213 (1,7 л) расположена в комбинации приборов.

На примере ее электрической схемы разберемся как она подключена и как работает чтобы в случае появления каких-либо проблем с ней можно было бы быстро диагностировать неисправность.

Схема подключения лампы зарядки аккумулятора (АКБ) Нива 21213

Схема подключения лампы зарядки аккумулятора (АКБ) автомобиля Нива 21213 (карбюратор)

Описание схемы

При включении зажигания напряжение подается на вывод «61» генератора (вывод «В» регулятора напряжения). Запитывается обмотка возбуждения. Электрический ток туда приходит с замка зажигания, через монтажный блок, контрольную лампу зарядки аккумулятора (АКБ) в комбинации приборов. Вывод «61» до пуска двигателя — «масса» контрольной лампы. Лампа зарядки горит красным цветом.

После пуска двигателя с вывода «61» генератора идет «плюс» — контрольная лампа гаснет. Обмотка возбуждения начинает питаться от трех дополнительных диодов на диодном мосту. Электрический ток поступает к потребителям и на аккумулятор с вывода «30» генератора.

В электрическую цепь встроен диод, позволяющий протекать току только в одном направлении.

Помимо этого, через резистор, минус может подаваться на обмотку возбуждения минуя лампочку (в случае если она повреждена). Тем самым обеспечивается резервный запуск генератора. Резистор и диод расположены в щитке приборов рядом с контрольной лампой зарядки АКБ.

Если генератор и его электрическая цепь исправны, она должна загораться после поворота ключа в замке зажигания и гаснуть после пуска двигателя.
В случае, если лампа зарядки не гаснет после пуска двигателя, возможно где-то имеется неисправность. См. «Горит лампа зарядки Нива».

Электрическая цепь контрольной лампы защищена предохранителем №2 в монтажном блоке.

Подробно принцип действия и порядок работы генератора расписан в статье «Принцип действия автомобильного генератора».

Примечания и дополнения

На автомобиль Нива 21214 с инжекторным двигателем устанавливается генератор 9412.3701. Он имеет некоторые конструктивные отличия от 371.3701, но принцип действия и порядок работы у них одинаковый. Хотя схема подключения к нему контрольной лампы зарядки АКБ несколько иная.

Еще схемы электрооборудования автомобиля Нива 21213

— Генератор Нива 21213, схема подключения

— Почему не работают указатели поворота (поворотники) Нива 21213?

— Противотуманный свет в задних фонарях Нива 21213, схема подключения

— Распиновка проводов выключателя аварийной сигнализации Нива 21213

— Схема подключения тахометра на автомобиле Нива 21213

— Лампа открытой воздушной заслонки карбюратора Нива 21213

Подписывайтесь на нас!

Автор MechanikОпубликовано

09.10.202203.11.2022Рубрики Генератор, Электрооборудование автомобиля НиваМетки генератор, комбинация приборов, лампа, лампа зарядки акб, Нива 21213, схема 741 views

своими руками, какие заряжать, достоинства, недостатки

Мобильные устройства используются во всех сферах жизни. Аккумуляторы устанавливают в гаджеты, детские игрушки, в системы резервного электропитания, в медицинские приборы. Зарядное для всех типов аккумуляторов значительно облегчает жизнь — не приходится путаться в бесконечных проводах, подбирать для каждого гаджета свое распредустройство. Собрать такой универсальный агрегат из подручных средств достаточно просто, даже имея минимальный опыт в радиоэлектронике, нужно лишь следовать специальным инструкциям.

Какие аккумуляторы можно заряжать

Вне зависимости от типа бытовых устройств, принцип действия у аккумуляторов аналогичный. Они состоят из 2 электродов — анода (положительного) и катода (отрицательного) погруженных в электролит. Вследствие электролитической диссоциации образуются ионы, которые и создают напряжение (в среднем от 3 до 12 вольт).

Можно заряжать аккумуляторы следующих типов:

Свинцовые (DNS). Их считают устаревшими, но до сих пор используют в возобновляемых энергетических источниках и в автомобилях. При полном разряде устройства саморазрушаются.
Никель-кадмиевые (NiCd). Отличаются безопасностью и морозоустойчивостью. Их устанавливают в фонарики, детские игрушки, электроинструменты. Эти элементы можно полностью разряжать.
Никель-металлогидридные (NiMH). Можно хранить полностью заряженными. В элементы питания не входит кадмий, оказывающий негативное влияние на окружающую среду. Используют элементы в тех же сферах, как и NiCd и фотоэлектронике. Они подходят для работ на открытом воздухе.

Литий-ионные. Устанавливают в персональные гаджеты и электродвигатели для транспорта. Это достаточно большая группа аккумуляторов, в нее входят устройства с разными типами электролитов и материалов, из которых изготавливают катоды.

Внимание!
Нельзя повторно заряжать щелочные источники питания.

Чтобы определить, в рабочем ли состоянии более простые источники питания, необходимо уметь обращаться с вольтметром. Только не следует ждать, пока аккумулятор полностью разрядится. Свинцовый повторной зарядке не подлежит. Литий-ионный же вариант проверяют только на микроконтроллере — он обязательно входит в схему гаджета.

Схема универсального зарядного устройства для всех типов аккумуляторов своими руками

Детали для сборки универсального зарядника указаны в таблице. При замене деталей аналогами нужно учитывать основные характеристики.

Тип	Обозначение	Кол. шт.	Номинал
Линейный регулятор	—	1	142ЕН12
Биполярный транзистор	Q1	1	МП42
Выпрямительный диод	D1	1	1N4001
Диод	BR1	1	B30C2000
Электролитический конденсатор	С1	1	2000 мкФ 25 В
Резисторы	R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7	1	12 Ом; 5,1 Ом; 2,4 Ом; 1,2 Ом; 100 Ом; 5,1 кОм; 2,1 кОм
Светодиод	D2	1	Зеленый
Светодиод	D3	1	Красный
Предохранители	F1 и F2	1	1,5 и 1,25 А
Трансформатор	Т1	1	—
Разъемы	J1, J2	1	—

Это наиболее простая схема, у которой выходное напряжение, несмотря на постоянный источник тока, меняется в зависимости от типа аккумулятора. Чтобы получить идеальную стабильность, нужно нормализовать источник питания. Для индикации используют германиевый транзистор. Предохранитель F2 и диод D1 предохраняют от неправильного включения.

Рекомендации по сборке:

При выборе конденсатора необходимо проверить соотношение 1 А: 2000 мкФ.
Зарядный ток определяется номиналами резисторов.
Микросхему можно заменить на аналогичную. В представленном устройстве использован КР142ЕН12.

Для подзарядки автомобильного кислотного аккумулятора с емкостью 0,002 Ом в цепь нужно ввести дополнительное сопротивление на 2 Ом. Это необходимо для стабилизации тока.

Самостоятельно собранное зарядное устройство подходит для зарядки источников питания всех конструкций — кислотных, литиевых, современных-герметичных и даже щелочных. Важно обратить внимание на то, чтобы резистор R1 оставался на месте, иначе возникнут проблемы с переключателем тока. Не стоит менять резисторы на низкоомные — при повышении нагрузки более 0,2 А возникает нестабильность подвижного контакта.

При работе с аккумуляторами нужно учитывать их тип. Никель-кадмиевые и никель-металлогидридные нужно полностью разрядить. При повторной зарядке им нужно дать 120% заряда по номиналу. Если придерживаться рекомендованного режима, то возобновить работу можно будет через 12 часов.

Существуют и другие зарядные устройства, которые реально изготовить самостоятельно. Изменить значение тока и напряжения можно с помощью стрелочного прибора в ручном режиме. В предложенную схему входят:

диоды выпрямительного моста — КД226, 1N4007 и др., емкостью 0,5 А;
диодный мост — тип КЦ403;
транзисторы — VT1, VT2 (тип КТ805, 815 и 817) или аналог PN2222;
светодиод — АЛ307;
микросхема — DA1;
стабилизаторы напряжения регулируемые, на выбор — LM317 или КРЕН12А.

Плавная регулировка заменена дискретным переключателем, который можно установить в несколько положений — от 1,2 до 12 В. Резисторы допустимо подбирать самостоятельно. Ток контролируется стрелочным микроамперметром, к тому же его можно установить резистором – на схеме он обозначен как Р1.

Инструкция для настройки:

Сопротивление на 100 Ом с мощностью до 5 Вт подключают к клеммам J1 и J2.
Переключатель S1 устанавливают в крайнее положение.
При подборе резисторов следует учитывать, что на выходных клеммах напряжение должно быть на 20% выше, чем на входных. То есть, если 1,2 — 1,4 и т. д.

При переключении S1 подбирают следующий резистор по тому же принципу. Шкалу нужно проградуировать.

Недостатки зарядного устройства

Один из главных недостатков первого зарядного устройства, собранного своими руками — нет автоматического отключения. Поэтому его нельзя оставлять без присмотра. Во второй схеме можно так подобрать резисторы, что ток на выходе из ЗУ отключится самостоятельно. Это будет видно по погасшему светодиоду.

Кроме вышеуказанных деталей, необходимо приобрести корпус, например — от блока питания компьютера, вышедший из строя. Но лучше изготовить самостоятельно. Самое важное — не забыть просверлить отверстия для вентиляции. При перегреве зарядник быстро выйдет из строя, и все усилия окажутся напрасными.

Самодельное устройство для подзарядки аккумуляторов разного типа в эксплуатации надежнее, чем варианты промышленного производства. К тому же, его легче чинить, заменяя детали. Ведь точно известно, как составлена схема.

Автоматическая программируемая зарядка батареи 4,2 В, ток до 500 мА с использованием микросхемы LTH7R с печатной платой

LTH7R IC представляет собой микросхему базового зарядного устройства с постоянным током или постоянным напряжением, в основном используемую для зарядки одноэлементных литиевых батарей.

Внешний чувствительный резистор не требуется, он имеет внутреннюю силовую структуру MOSFET, поэтому внешний обратный диод не требуется.

LTH7R IC имеет защиту и контроль температуры, он автоматически регулирует зарядный ток, чтобы ограничить высокую температуру на чипе.

Его зарядное напряжение зафиксировано на уровне 4,2 В , а зарядный ток можно регулировать с помощью внешнего резистора.

Когда достигается плавающее напряжение и зарядный ток падает до 1/10 определенной цепи, LTH7R IC автоматически завершает процесс зарядки.

При отключении источника входного напряжения LTH7R IC автоматически переходит в режим малого тока, потребляя менее 2 мкА от аккумулятора.

Вас может заинтересовать:

Когда LTH7R IC переходит в режим ожидания, ток питания составляет менее 25 мкА . LTH7R IC также может контролировать зарядный ток, имеет функции определения напряжения, автоматического цикла зарядки и имеет индикаторный контакт для индикации состояния окончания зарядки и состояния входного напряжения.

Особенности

Программируемый зарядный ток до 500 мА
Нет необходимости во внешнем МОП-транзисторе, чувствительном резисторе, обратном диоде
Работа в режиме постоянного тока или постоянного напряжения, с функцией тепловой защиты Предустановленное напряжение зарядки
Ток в режиме ожидания 20 мкА
Напряжение медленной зарядки 2,9 В
Плавный пуск ограничивает пусковой ток
Применение продукта
- Аккумулятор для микрофона
- Осветительная камера
- Мобильные телефоны, КПК, MP3-плееры
- Гарнитуры Bluetooth
Внешнее программирование тока нагрузки:
PROG (контакт 5): Установка постоянного тока нагрузки и клемма контроля тока нагрузки. Ток нагрузки можно запрограммировать, подключив внешний резистор от контакта PROG к земле.
В фазе предварительной зарядки напряжение на этом контакте модулируется 0,1 В ; на этапе зарядки постоянным током напряжение на этом выводе фиксируется на уровне 1В.
Во всех режимах состояния зарядки измерение напряжения на этом выводе позволяет оценить зарядный ток по следующей формуле:
Общая формула:
I_bat = 1000 / R_prog
Для использования, например, в зарядном устройстве, требуемый ток которого составляет 300 мА , мы можем использовать следующую формулу:
R_prog = 1000 / I_bat
R_prog = 1000 / 300
R_Prog = 3.3K

Для использования, например, в зарядном устройстве, требуемый ток которого является максимальным током, мы можем использовать формулу 9000 мА4 следующим образом:

I_BAT = 1000 / R_PROG
R_PROG = 1000 / I_BAT
R_PROG = 1000 /500
R_PROG = 2K

Мы оставляем чуть ниже маленькой таблицы с пятью моделями со стандартными моделями с стандартными моделями с помощью стандартной тамы зарядное устройство.

Модель	R_prog	I_bat
1	10К	100 мА
2	5К	200 мА
3	3,3К	300 мА
4	2,5К	400 мА
5	2К	500 мА

Схема цепи

На рис.0004 .

Все компоненты схемы SMD , ввод питания осуществляется пайкой на печатной плате. Этот тип миниатюрной схемы SMD отлично подходит для использования в схемах с небольшим пространством.

Конденсаторы SMD электролитические, но если у вас есть танталовые конденсаторы, то можно их поставить, поможет с высотой пластины, а если не найдете, то можно и электролитические.

Цепь зарядного устройства поддерживает напряжение между 9От 0003 4,4 В до 7 В , рекомендуется 5 В , что является отличной новостью для нас, поскольку мы можем заряжать нашу батарею через порт USB ПК или даже с помощью зарядных устройств для телефона .

Рис. 3 -Автоматический программируемый заряд батареи 4,2 В, ток до 500 мА с использованием IC

.

— Печатная плата, в файлах GERBER, PDF и PNG. Эти файлы доступны для бесплатного скачивания , на МЕГА сервере , по прямой ссылке, без обхода.

Все для того, чтобы вам было проще выполнить более оптимизированную сборку дома или в компании, которая печатает платы. Вы можете скачать файлы в опции «Загрузить» ниже.

0232

Файлы для скачивания, Прямая ссылка:

Нажмите на ссылку рядом с: GERBER, PDF и PNG файлы

Если у вас есть какие-либо вопросы, предложения или исправления, пожалуйста, оставьте их в комментариях, предложениях или исправлениях. , и мы ответим на них в ближайшее время.

Подписывайтесь на наш блог!!! Нажмите здесь — elcircuits.com!!!

С уважением!!!

Основы зарядки аккумуляторных элементов | Электронный дизайн

Пользователи могут загрузить эту статью в формате PDF.

Что вы узнаете:

Особенности этапов зарядки и разрядки зарядного/разрядного устройства.
Как добиться регулирования с помощью обратной связи.
Посмотрите на 4-проводное соединение с ячейкой.

Зарядка и разрядка являются наиболее фундаментальными действиями, применяемыми к элементам исследователями элементов, инженерами-производителями элементов и разработчиками аккумуляторных батарей. В этой статье я расскажу об основах работы зарядного/разрядного устройства. Я также коснусь того, как контакт с ячейкой через ее приспособление является важной частью успешной зарядки и разрядки.

Как правило, литий-ионный элемент заряжается с использованием этапа зарядки постоянным током/постоянным напряжением (CC/CV). Во время разряда чаще всего используется этап разряда постоянным током (CC). Как зарядное устройство достигает CC/CV, а разрядное устройство достигает CC?

Если мы посмотрим на базовую электронику, то зарядное устройство — это блок питания, очень похожий по конструкции на любой простой настольный блок питания, с которым вы сталкивались в лаборатории электроники. Источник питания позволяет пользователю установить рабочую точку напряжения, которую иногда называют пределом напряжения или заданным значением постоянного напряжения (CV). Если источником питания является источник питания типа CV/CC, пользователь также может установить ограничение тока или заданное значение CC.

Блок питания представляет собой регулируемый усилитель мощности. Регулируемый означает, что он использует систему обратной связи для мониторинга работы и непрерывной регулировки выходного сигнала, чтобы поддерживать контролируемый параметр на заданном пользователем уровне.

Подробное описание этапа зарядки

При попытке выполнить этап зарядки CC/CV инструкцией процесса зарядки может быть «Зарядка при 3 А, пока напряжение не достигнет 4,2 В, затем зарядка при 4,2 В, пока ток не упадет до 10 мА».

Пользователю потребуется установить ограничение тока на значение заряда CC, равное 3 А, и ограничение напряжения на значение заряда CV, равное 4,2 В. (Мы рассмотрим отсечку 10 мА чуть позже.) Пользователь может не понимаю, что это то, что запрограммировано вплоть до аппаратного обеспечения зарядного устройства. Это связано с тем, что аппаратное обеспечение зарядного устройства может управляться с помощью программного интерфейса высокого уровня, который принимает более удобные инструкции процесса зарядки.

Теперь начинается зарядка. Если состояние заряда (SoC) элемента низкое, напряжение холостого хода элемента (OCV) будет низким, возможно, 2,5 В. Цепь питания в зарядном устройстве будет пытаться отрегулировать напряжение до 4,2 В при ячейке, но напряжение ячейки ниже 4,2 В. Схема начнет подавать ток в ячейку, чтобы поднять напряжение, но OCV ячейки останется низким, поскольку ячейка находится на низком уровне SoC. Впоследствии он будет накачивать все больше и больше тока в ячейку, в то время как OCV ячейки остается низким.

В конце концов, цепь питания достигнет запрограммированного пользователем ограничения тока в 3 А. Когда это произойдет, схема переключится в режим CC и отрегулирует ток на запрограммированном пользователем значении 3 A. В режиме CC цепь питания больше не будет пытаться регулировать напряжение, потому что в режиме CC ток является контролируемым параметром, а напряжение не контролируется, позволяя напряжению изменяться в зависимости от того, что происходит в ячейке. Все это происходит за миллисекунды.

Продолжая, ячейка будет заряжаться в CC. По мере того, как ток течет в ячейку, энергия накапливается в ячейке, и SoC ячейки повышается. По мере роста SoC растет и OCV. В конце концов, OCV увеличится до запрограммированного пользователем предела напряжения 4,2 В. Когда это произойдет, цепь питания переключится в режим CV, а затем отрегулирует OCV ячейки на желаемом напряжении. Опять же, это переключение с CC на CV, которое обычно называют переходом режимов, происходит за миллисекунды.

В режиме CV цепь питания больше не будет пытаться регулировать ток, поскольку контролируемым параметром является напряжение. Пока напряжение поддерживается постоянным, ток начнет падать, когда ячейка достигнет 100% SoC, и ячейка больше не сможет принимать больше энергии. В конце концов, ток ячейки снизится до порогового значения 10 мА. После этого общая система управления зарядным устройством решит прекратить зарядку, поскольку достигнуто запрошенное пользователем отсечное значение 10 мА.

Регулирование через обратную связь

Цепь питания должна знать напряжение на ячейке; таким образом, он измеряет напряжение на ячейке с помощью контактов контроля напряжения. (Подробнее о контактах для контроля напряжения позже.) При работе в режиме CV напряжение измеряется и подается обратно в цепь источника питания. Система обратной связи принимает измеренное напряжение и сравнивает его с запрограммированным пользователем заданным значением напряжения, повышая/понижая регулировку напряжения источника питания для поддержания или регулирования правильного напряжения на ячейке. Следовательно, напряжение является контролируемым параметром при постоянном напряжении, а ток не контролируется, поэтому он изменяется в зависимости от того, что происходит в ячейке.

Обратите внимание, что выход цепи зарядного устройства источника питания будет выше, чем OCV элемента на концах проводов из-за падения напряжения в проводах между выходом зарядного устройства и клеммами элемента (рис. 1). ) . Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с этой статьей.

1. Падение напряжения V _dropR1 и V _dropR2 из-за протекания тока через проволочные сопротивления R1 и R2 усложняют зарядку элемента.

Электроника заряда/разряда измеряет OCV элемента на клеммах +S и -S, которые имеют высокое входное сопротивление. В качестве входного сигнала с высоким импедансом на эти клеммы через измерительные провода не поступает ток. Поэтому сопротивление этих проводов значения не имеет. В результате напряжение падает, а токоведущие провода компенсируются. Почему? Поскольку электроника может измерять OCV клетки и регулировать V _из для преодоления перепадов напряжения в проводах за счет повышения выходного напряжения зарядного устройства для поддержания ячейки OCV на концах токонесущих проводов.

Аналогично, схема питания должна знать ток, протекающий к ячейке в режиме CC. Схема измеряет ток в ячейке с помощью внутреннего датчика измерения тока. Нет необходимости в штырях для контроля тока, потому что ток везде одинаков в токовой петле, что контрастирует с напряжением, где вы сталкиваетесь с падением напряжения из-за сопротивления в проводах.

При работе в режиме CC ток измеряется и возвращается в цепь питания. Система обратной связи принимает измеренный ток и сравнивает его с запрограммированной пользователем уставкой тока и регулирует выходной ток источника питания вверх/вниз, чтобы поддерживать правильный ток в ячейке. Следовательно, ток является контролируемым параметром в CC, а напряжение не контролируется, позволяя напряжению изменяться в зависимости от того, что происходит в ячейке.

И последний нюанс: все это означает, что вы не можете сказать «Я хочу зарядить аккумулятор в CC», так как режим работы зарядного устройства не контролируется напрямую. Ячейка определяет, работает ли схема зарядного устройства источника питания в CV или CC. Если OCV элемента меньше уставки напряжения зарядного устройства, зарядное устройство будет находиться в режиме CC. Если OCV элемента соответствует заданному значению напряжения зарядного устройства, зарядное устройство будет находиться в режиме CV.

На этапе разрядки

Для этапа разрядки инструкция процесса зарядки может быть «Разряжать током 6 ампер в течение 60 минут». Как и в предыдущем примере, пользователь может предоставить эту инструкцию некоторому программному обеспечению высокого уровня. В конечном счете, однако, это приведет к программированию оборудования разрядника, чтобы оно действовало как электронная нагрузка, вытягивая ток из элемента.

Обычно разрядка завершается, когда ячейка начинается с высокого SoC%, и OCV ячейки также будет высоким. Схема разряда, вероятно, представляет собой ту же электронику, что и схема зарядки, и, вероятно, будет поддерживать режимы работы CC и CV. По сути, силовая цепь представляет собой комбинированную схему, которая может действовать как источник питания CV/CC, подающий энергию в элемент во время заряда, и как электронная нагрузка CV/CC, поглощающая энергию из элемента во время разряда.

Таким образом, запрашивая разрядку CC при 6 A в течение 60 минут, запрос пользователя будет преобразован системным программным обеспечением в программирование электронной схемы нагрузки с уставкой CC 6 A и очень низкой уставкой постоянного напряжения, возможно, 1 V. Система автоматически установит эту точку напряжения настолько низкой, что она никогда не будет достигнута, как вы увидите в следующих параграфах.

Теперь начинается разрядка. Как правило, вы захотите разрядить элемент, когда SoC элемента высок, что делает OCV элемента также высоким, возможно, 4,2 В. Электронная схема нагрузки в разряднике будет пытаться отрегулировать напряжение на элементе до 1 В, но напряжение ячейки, измеренное контактами измерения напряжения, составляет 4,2 В. Электронная схема нагрузки начнет потреблять ток от ячейки, чтобы снизить напряжение, но OCV ячейки останется высоким, потому что ячейка имеет достаточно накопленной энергии, пока находится в состоянии покоя. высокий SoC. Электронная нагрузка будет потреблять все больше и больше тока от элемента, в то время как OCV элемента все еще остается высоким.

В конце концов, электронная схема нагрузки достигнет запрограммированного пользователем предела тока 6 А. Когда это произойдет, схема переключится в режим CC и будет регулировать ток на запрограммированном пользователем значении 6 A. В режиме CC электронная схема больше не будет пытаться регулировать напряжение, потому что в режиме CC контролируемым параметром является ток. Все это происходит за миллисекунды.

Электронная нагрузка продолжает потреблять накопленную энергию из ячейки, снижая SoC и OCV ячейки. Во время разряда OCV элемента никогда не достигает очень низкого запрограммированного предела напряжения. Таким образом, электронная нагрузка остается в CC на протяжении всего шага разряда, как того требует пользователь. После этого общая система управления зарядным устройством примет решение об остановке этапа разрядки, поскольку достигнут запрошенный пользователем 60-минутный предел.

Связь с ячейками

Высококачественные зарядные/разрядные устройства используют 4-проводное соединение с ячейкой. Ток будет течь по двум токонесущим проводам, (+) плюс и (-) минус, размер которых соответствует максимальному току ячейки. Два других провода предназначены для измерения напряжения на ячейке, чтобы зарядное/разрядное устройство получало необходимую обратную связь для правильного регулирования постоянного напряжения.

Эти провода, известные как провода дистанционного управления, предназначены только для измерения напряжения, поэтому по ним не протекает ток. Таким образом, сенсорные провода и связанные с ними контактные штифты могут быть тонкими. См. таблица для общих имен, используемых этими 4 проводами.

Токонесущие провода будут контактировать с ячейками через токовые контакты соответствующего размера. В зависимости от тока, это могут быть относительно тонкие штырьки, несущие ток в несколько ампер, или большие контактные блоки с большой площадью контакта, обеспечивающие контакт с очень низким сопротивлением в миллиомах или микроомах.

Напротив, выводы для измерения напряжения с помощью дистанционного датчика могут быть небольшими контактными точками на концах тонких проводов, поскольку их сопротивление не имеет критического значения, поскольку через эти контакты или через провода датчиков не протекает ток.

Как для сильноточных, так и для слаботочных контактов контакты часто имеют острые края или острие, чтобы пробить оксидные слои, которые могут скапливаться на контактах выводов ячейки. Поскольку эти оксидные слои будут увеличивать контактное сопротивление, их необходимо будет проколоть острым контактом.