4 دوائر بسيطة لشاحن بطارية Li-Ion - باستخدام LM317 ، NE555 ، LM324

جرب أداة القضاء على المشاكل





يشرح المنشور التالي أربع طرق بسيطة لكنها آمنة لشحن بطارية Li-ion باستخدام دوائر متكاملة عادية مثل LM317 و NE555 والتي يمكن إنشاؤها بسهولة في المنزل بواسطة أي هاوٍ جديد.

على الرغم من أن بطاريات Li-Ion هي أجهزة ضعيفة ، إلا أنه يمكن شحنها من خلال دوائر أبسط إذا كان معدل الشحن لا يسبب ارتفاعًا ملحوظًا في درجة حرارة البطارية ، وإذا كان المستخدم لا يمانع في تأخير طفيف في فترة شحن الخلية.



بالنسبة للمستخدمين الذين يريدون شحنًا سريعًا للبطارية ، يجب ألا يستخدموا المفاهيم الموضحة أدناه ، وبدلاً من ذلك يمكنهم استخدام أحد هذه المفاهيم تصميمات ذكية احترافية .

حقائق أساسية حول شحن Li-Ion

قبل تعلم إجراءات بناء شاحن li-Ion ، سيكون من المهم بالنسبة لنا معرفة المعلمات الأساسية المتعلقة بشحن بطارية Li-Ion.



على عكس بطارية الرصاص الحمضية ، يمكن شحن بطارية Li-Ion بتيارات أولية عالية بشكل ملحوظ والتي يمكن أن تصل إلى تصنيف Ah للبطارية نفسها. يُطلق على هذا الشحن بمعدل 1C ، حيث C هي قيمة Ah للبطارية.

بعد قولي هذا ، لا يُنصح أبدًا باستخدام هذا المعدل الأقصى ، لأن هذا يعني شحن البطارية في ظروف مرهقة للغاية بسبب زيادة درجة حرارتها. لذلك يعتبر معدل 0.5C كقيمة قياسية موصى بها.

تشير 0.5C إلى معدل الشحن الحالي الذي يمثل 50٪ من قيمة Ah للبطارية. في ظروف الصيف الاستوائية ، يمكن أن يتحول هذا المعدل إلى معدل غير موات للبطارية بسبب ارتفاع درجة الحرارة المحيطة الحالية.

هل يتطلب شحن بطارية ليثيوم أيون اعتبارات معقدة؟

بالطبع لا. إنه في الواقع شكل ودود للغاية من البطاريات ، وسيتم شحنه بأقل قدر من الاعتبارات ، على الرغم من أن هذه الاعتبارات الدنيا ضرورية ويجب اتباعها دون فشل.

بعض الاعتبارات الحرجة ولكن سهلة التنفيذ هي: القطع التلقائي عند مستوى الشحن الكامل ، والجهد الثابت ، وإمدادات الدخل الحالية الثابتة.

سيساعد الشرح التالي على فهم هذا بشكل أفضل.

يقترح الرسم البياني التالي إجراء الشحن المثالي لخلية Li-Ion القياسية 3.7 فولت ، مصنفة بـ 4.2 فولت كمستوى شحن كامل.

شكل موجة شحن Li-Ion ، الرسم البياني ، الجهد الحالي ، تتبع التشبع.

المرحلة 1 : في المرحلة الأولية رقم 1 ، نرى أن جهد البطارية يرتفع من 0.25 فولت إلى 4.0 فولت في حوالي ساعة واحدة بمعدل شحن تيار ثابت 1 أمبير. يشار إلى ذلك بالخط الأزرق. 0.25 فولت للأغراض الإرشادية فقط ، يجب ألا يتم تفريغ خلية فعلية 3.7 فولت أبدًا تحت 3 فولت.

المرحلة الثانية: في المرحلة رقم 2 ، يدخل الشحن حالة شحن التشبع ، حيث يصل الجهد إلى مستوى الشحن الكامل 4.2 فولت ، ويبدأ الاستهلاك الحالي في الانخفاض. يستمر هذا الانخفاض في المعدل الحالي للساعتين القادمتين. يُشار إلى تيار الشحن بالخط الأحمر المنقط.

المرحلة 3 : مع انخفاض التيار ، يصل إلى أدنى مستوى له وهو أقل من 3٪ من تصنيف الخلية آه.

بمجرد حدوث ذلك ، يتم إيقاف تشغيل مصدر الإدخال ويُسمح للخلية بالاستقرار لمدة ساعة أخرى.

بعد ساعة واحدة يشير جهد الخلية إلى الحقيقة الدولة المسؤول أو SoC من الخلية. SoC لخلية أو بطارية هو مستوى الشحن الأمثل الذي وصلت إليه بعد دورة الشحن الكامل ، وهذا المستوى يوضح المستوى الفعلي الذي يمكن استخدامه لتطبيق معين.

في هذه الحالة يمكننا القول أن حالة الخلية جاهزة للاستخدام.

المرحلة رقم 4 : في الحالات التي لا يتم فيها استخدام الخلية لفترات طويلة ، يتم تطبيق شحن إضافي من وقت لآخر ، حيث يكون التيار الذي تستهلكه الخلية أقل من 3٪ من قيمة Ah.

تذكر ، على الرغم من أن الرسم البياني يوضح الخلية التي يتم شحنها حتى بعد وصولها إلى 4.2 فولت ، هذا لا ينصح به بشدة أثناء الشحن العملي لخلية Li-Ion . يجب قطع الإمداد تلقائيًا بمجرد وصول الخلية إلى مستوى 4.2 فولت.

إذن ما الذي يقترحه الرسم البياني بشكل أساسي؟

  1. استخدم مصدر دخل له تيار ثابت ومخرج جهد ثابت ، كما هو موضح أعلاه. (يمكن أن يكون هذا عادةً = الجهد 14٪ أعلى من القيمة المطبوعة ، والتيار 50٪ من قيمة Ah ، والتيار الأقل من هذا سيعمل أيضًا بشكل جيد ، على الرغم من أن وقت الشحن سيزداد بالتناسب)
  2. يجب أن يتم قطع الشاحن تلقائيًا عند مستوى الشحن الكامل الموصى به.
  3. قد لا تكون هناك حاجة لإدارة درجة الحرارة أو التحكم في البطارية إذا كان تيار الإدخال مقيدًا بقيمة لا تسبب ارتفاع درجة حرارة البطارية

إذا لم يكن لديك قطع تلقائي ، فقم ببساطة بتقييد إدخال الجهد الثابت إلى 4.1 فولت.

1) أبسط شاحن Li-Ion باستخدام MOSFET واحد

إذا كنت تبحث عن أرخص وأبسط دائرة شاحن Li-Ion ، فلا يمكن أن يكون هناك خيار أفضل من هذا.

هذا التصميم بدون تنظيم لدرجة الحرارة ، لذلك يوصى بتيار إدخال أقل

كل ما تحتاجه هو MOSFET واحد ، أو جهاز ضبط مسبق أو أداة تشذيب ، ومقاوم 470 أوم 1/4 واط ، لإنشاء دائرة شاحن بسيطة وآمنة.

قبل توصيل الإخراج بخلية Li-Ion تأكد من شيئين.

1) نظرًا لأن التصميم أعلاه لا يتضمن تنظيمًا لدرجة الحرارة ، يجب أن يقتصر تيار الإدخال على مستوى لا يسبب تسخينًا كبيرًا للخلية.

2) اضبط الإعداد المسبق للحصول على 4.1 فولت بالضبط عبر أطراف الشحن حيث من المفترض أن تكون الخلية متصلة. طريقة رائعة لإصلاح ذلك هي توصيل الصمام الثنائي زينر الدقيق بدلاً من الضبط المسبق ، واستبدال 470 أوم بمقاوم 1 ك.

بالنسبة للتيار ، عادةً ما يكون الإدخال الحالي الثابت عند حوالي 0.5 درجة مئوية مناسبًا تمامًا ، أي 50 ٪ من قيمة مللي أمبير في الخلية.

إضافة وحدة تحكم الحالية

إذا لم يتم التحكم في مصدر الإدخال حاليًا ، في هذه الحالة يمكننا ترقية الدائرة أعلاه بسرعة باستخدام مرحلة تحكم BJT بسيطة الحالية كما هو موضح أدناه:

RX = 07 / ماكس شحن الحالي

ميزة بطارية ليثيوم أيون

الميزة الرئيسية لخلايا Li-Ion هي قدرتها على قبول الشحن بمعدل سريع وفعال. ومع ذلك ، تتمتع خلايا Li-Ion بسمعة سيئة لكونها حساسة للغاية للمدخلات غير المواتية مثل الجهد العالي والتيار العالي والأهم من ظروف الشحن.

عند الشحن تحت أي من الظروف المذكورة أعلاه ، قد تصبح الخلية دافئة جدًا ، وإذا استمرت الظروف ، فقد يؤدي ذلك إلى تسرب سائل الخلية أو حتى حدوث انفجار ، مما يؤدي في النهاية إلى إتلاف الخلية بشكل دائم.

تحت أي ظروف شحن غير مواتية ، فإن أول ما يحدث للخلية هو ارتفاع درجة حرارتها ، وفي مفهوم الدائرة المقترحة نستخدم هذه الخاصية للجهاز لتنفيذ عمليات السلامة المطلوبة ، حيث لا يُسمح للخلية أبدًا بالوصول إلى درجات حرارة عالية مع الحفاظ على المعلمات بشكل جيد تحت المواصفات المطلوبة للخلية.

2) استخدام LM317 كوحدة تحكم IC

في هذه المدونة صادفنا الكثير دوائر شاحن البطارية باستخدام IC LM317 و LM338 وهي الأجهزة الأكثر تنوعًا والأنسب للعمليات التي تمت مناقشتها.

هنا أيضًا نستخدم IC LM317 ، على الرغم من أن هذا الجهاز يستخدم فقط لتوليد الجهد المنظم المطلوب ، والتيار لخلية Li-Ion المتصلة.

تتم وظيفة الاستشعار الفعلية بواسطة زوج من ترانزستورات NPN التي يتم وضعها بحيث تتلامس جسديًا مع الخلية تحت الشحن.

بالنظر إلى مخطط الدائرة المعطى ، نحصل على ثلاثة أنواع من الحماية الوقت ذاته:

عند تطبيق الطاقة على الإعداد ، يقيد IC 317 ويولد ناتجًا يساوي 3.9 فولت لبطارية Li-ion المتصلة.

  1. ال 640 أوم المقاوم يتأكد من أن هذا الجهد لا يتجاوز أبدًا حد الشحن الكامل.
  2. يتحكم ترانزستوران NPN متصلان في وضع دارلينجتون القياسي بدبوس ADJ في IC في درجة حرارة الخلية.
  3. تعمل هذه الترانزستورات أيضًا مثل المحدد الحالي ، مما يمنع زيادة الوضع الحالي لخلية Li-Ion.

نحن نعلم أنه إذا تم تأريض دبوس ADJ الخاص بـ IC 317 ، فإن الوضع يوقف جهد الخرج تمامًا منه.

هذا يعني أنه إذا كان سلوك الترانزستورات قد يتسبب في حدوث ماس كهربائي لدبوس ADJ في الأرض مما يؤدي إلى إيقاف تشغيل خرج البطارية.

مع الميزة المذكورة أعلاه في متناول اليد ، يقوم زوج Darlingtom هنا بعدة وظائف أمان مثيرة للاهتمام.

يقيد المقاوم 0.8 المتصل عبر قاعدته والأرض الحد الأقصى للتيار إلى حوالي 500 مللي أمبير ، إذا كان التيار يميل إلى تجاوز هذا الحد ، يصبح الجهد عبر المقاوم 0.8 أوم كافيًا لتنشيط الترانزستورات التي `` تخنق '' إخراج IC ، ويمنع أي ارتفاع آخر في التيار. وهذا بدوره يساعد على منع البطارية من الحصول على كميات غير مرغوب فيها من التيار.

استخدام كشف درجة الحرارة كمعامل

ومع ذلك ، فإن وظيفة الأمان الرئيسية التي تقوم بها الترانزستورات هي اكتشاف ارتفاع درجة حرارة بطارية Li-Ion.

تميل الترانزستورات مثل جميع أجهزة أشباه الموصلات إلى إجراء التيار بشكل أكثر تناسقًا مع زيادة البيئة المحيطة أو درجات حرارة الجسم.

كما تمت مناقشته ، يجب وضع هذا الترانزستور في اتصال مادي وثيق مع البطارية.

لنفترض الآن أنه في حالة بدء ارتفاع درجة حرارة الخلية ، فإن الترانزستورات ستستجيب لذلك وتبدأ في إجراء التوصيل ، وسيؤدي التوصيل على الفور إلى تعريض دبوس ADJ الخاص بـ IC إلى مزيد من الجهد الأرضي ، مما يؤدي إلى انخفاض جهد الخرج.

مع انخفاض جهد الشحن ، سينخفض ​​أيضًا ارتفاع درجة حرارة بطارية Li-Ion المتصلة. والنتيجة هي الشحن المتحكم فيه للخلية ، مع التأكد من عدم دخول الخلية في مواقف الهروب ، وتحافظ على ملف تعريف شحن آمن.

تعمل الدائرة المذكورة أعلاه مع مبدأ تعويض درجة الحرارة ، ولكنها لا تتضمن ميزة قطع الشحن الزائد الأوتوماتيكي ، وبالتالي يتم تثبيت جهد الشحن الأقصى عند 4.1 فولت.

بدون تعويض درجة الحرارة

إذا كنت ترغب في تجنب متاعب التحكم في درجة الحرارة ، فيمكنك ببساطة تجاهل زوج Darlington من BC547 ، واستخدام BC547 واحد بدلاً من ذلك.

الآن ، سيعمل هذا فقط كمصدر للتحكم في التيار / الجهد لخلية Li-Ion. هذا هو التصميم المعدل المطلوب.

يمكن أن يكون المحول محول 0-6 / 9 / 12V

نظرًا لعدم استخدام التحكم في درجة الحرارة هنا ، تأكد من تحديد أبعاد قيمة Rc بشكل صحيح بمعدل 0.5 درجة مئوية. لهذا يمكنك استخدام الصيغة التالية:

Rc = 0.7 / 50٪ من قيمة Ah

لنفترض أن قيمة Ah تمت طباعتها على أنها 2800 مللي أمبير. ثم يمكن حل الصيغة أعلاه على النحو التالي:

Rc = 0.7 / 1400 مللي أمبير = 0.7 / 1.4 = 0.5 أوم

ستكون القوة الكهربائية 0.7 × 1.4 = 0.98 ، أو ببساطة 1 واط.

وبالمثل ، تأكد من ضبط الإعداد المسبق 4k7 على 4.1 فولت بالضبط عبر أطراف الإخراج.

بمجرد إجراء التعديلات المذكورة أعلاه ، يمكنك شحن بطارية Li-Ion المقصودة بأمان ، دون القلق بشأن أي موقف غير مرغوب فيه.

نظرًا لأنه عند 4.1 فولت ، لا يمكننا افتراض شحن البطارية بالكامل.

لمواجهة العيب أعلاه ، تصبح وسيلة القطع التلقائي أكثر ملاءمة من المفهوم أعلاه.

لقد ناقشت العديد من دوائر الشاحن الأوتوماتيكي op amp في هذه المدونة ، يمكن تطبيق أي منها على التصميم المقترح ، ولكن نظرًا لأننا مهتمون بالحفاظ على التصميم رخيصًا وسهلاً ، يمكن تجربة فكرة بديلة موضحة أدناه.

استخدام SCR للقطع

إذا كنت مهتمًا بالحصول على قطع تلقائي فقط ، بدون مراقبة درجة الحرارة ، يمكنك تجربة التصميم المبني على SCR الموضح أدناه. يتم استخدام SCR عبر ADJ وأرض IC لعملية الإغلاق. البوابة مزورة بالمخرج بحيث عندما تصل الإمكانات إلى حوالي 4.2 فولت ، يتم تشغيل SCR وتثبيته ، مما يؤدي إلى قطع الطاقة عن البطارية بشكل دائم.

يمكن تعديل العتبة بالطريقة التالية:

في البداية ، احتفظ بالإعداد المسبق 1K مضبوطًا على مستوى الأرض (أقصى اليمين) ، طبق مصدر جهد خارجي 4.3 فولت عند أطراف الخرج.
الآن اضبط الإعداد المسبق ببطء حتى ينطلق SCR فقط (يضيء مؤشر LED).

هذا يضبط الدائرة لإجراء الإغلاق التلقائي.

كيفية إعداد الدائرة أعلاه

في البداية ، احتفظ بذراع التمرير المركزي للإعداد المسبق ملامسًا للسكك الأرضية للدائرة.

الآن ، بدون توصيل مفتاح تشغيل البطارية بالطاقة ، تحقق من جهد الخرج الذي سيظهر بشكل طبيعي مستوى الشحن الكامل كما هو محدد بواسطة المقاوم 700 أوم.

بعد ذلك ، اضبط الإعداد المسبق بمهارة شديدة وبرفق حتى يقوم SCR بإيقاف تشغيل جهد الخرج إلى الصفر.

هذا كل شيء ، الآن يمكنك افتراض أن الدائرة قد تم ضبطها بالكامل.

قم بتوصيل بطارية فارغة ، وقم بتشغيل الطاقة وتحقق من الاستجابة ، ويفترض أن SCR لن ينطلق حتى يتم الوصول إلى الحد المحدد ، ويتم قطعه بمجرد وصول البطارية إلى حد الشحن الكامل المحدد.

3) دائرة شاحن بطارية Li-Ion باستخدام IC 555

يشرح التصميم البسيط الثاني دائرة شاحن بطارية Li-Ion تلقائية ودقيقة ومباشرة باستخدام IC 555 في كل مكان.

يمكن أن يكون شحن بطارية Li-ion أمرًا بالغ الأهمية

تحتاج بطارية Li-ion كما نعلم جميعًا إلى الشحن في ظل ظروف خاضعة للرقابة ، إذا كانت مشحونة بوسائل عادية قد تؤدي إلى تلف البطارية أو حتى انفجارها.

لا تحب بطاريات Li-ion في الأساس شحن خلاياها. بمجرد وصول الخلايا إلى الحد الأعلى ، يجب قطع جهد الشحن.

تتبع دائرة شاحن بطارية Li-Ion التالية بكفاءة عالية الشروط المذكورة أعلاه بحيث لا يُسمح أبدًا للبطارية المتصلة بتجاوز حد الشحن الزائد.

عندما يتم استخدام IC 555 كمقارن ، يصبح الدبوس رقم 2 والدبوس رقم 6 مدخلات استشعار فعالة لاكتشاف حدود عتبة الجهد المنخفضة والعليا اعتمادًا على إعداد الإعدادات المسبقة ذات الصلة.

يراقب Pin # 2 مستوى عتبة الجهد المنخفض ، ويطلق الإخراج إلى منطق مرتفع في حالة انخفاض المستوى إلى ما دون الحد المحدد.

على العكس من ذلك ، يراقب الدبوس رقم 6 عتبة الجهد العليا ويعيد الإخراج إلى مستوى منخفض عند اكتشاف مستوى جهد أعلى من حد الكشف العالي المحدد.

بشكل أساسي ، يجب ضبط إجراءات القطع العلوي والمفتاح السفلي ON بمساعدة الإعدادات المسبقة ذات الصلة التي تفي بالمواصفات القياسية لـ IC وكذلك البطارية المتصلة.

يجب تعيين الإعداد المسبق المتعلق بالدبوس رقم 2 بحيث يتوافق الحد الأدنى مع 1/3 من Vcc ، ويجب تعيين الإعداد المسبق بالمثل المرتبط بالدبوس رقم 6 بحيث يتوافق حد القطع العلوي مع 2/3 من Vcc ، مثل وفقًا للقواعد القياسية لـ IC 555.

كيف تعمل

يتم التشغيل الكامل لدائرة شاحن Li-Ion المقترحة باستخدام IC 555 كما هو موضح في المناقشة التالية:

لنفترض أن بطارية Li-ion فارغة الشحن بالكامل (عند حوالي 3.4 فولت) متصلة بإخراج الدائرة الموضحة أدناه.

بافتراض تعيين الحد الأدنى في مكان ما فوق مستوى 3.4 فولت ، يستشعر الدبوس رقم 2 على الفور حالة الجهد المنخفض ويسحب الإخراج عاليًا عند الطرف رقم 3.

يقوم الجزء العلوي عند الطرف رقم 3 بتنشيط الترانزستور الذي يقوم بتشغيل طاقة الإدخال إلى البطارية المتصلة.

تبدأ البطارية الآن في الشحن تدريجيًا.

بمجرد أن تصل البطارية إلى الشحن الكامل (@ 4.2 فولت) ، بافتراض أن الحد الأعلى للقطع عند الطرف رقم 6 يتم ضبطه عند 4.2 فولت تقريبًا ، يتم استشعار المستوى عند الطرف رقم 6 الذي يعيد الإخراج على الفور إلى المستوى المنخفض.

يعمل الإخراج المنخفض على إيقاف تشغيل الترانزستور على الفور مما يعني أن إدخال الشحن قد تم تثبيته الآن أو قطعه عن البطارية.

يوفر تضمين مرحلة الترانزستور إمكانية شحن خلايا Li-Ion الحالية الأعلى أيضًا.

يجب اختيار المحول بجهد لا يتجاوز 6 فولت ، والتصنيف الحالي 1 / 5th من تصنيف AH للبطارية.

مخطط الرسم البياني

إذا كنت تشعر أن التصميم أعلاه معقد للغاية ، يمكنك تجربة التصميم التالي الذي يبدو أبسط بكثير:

كيفية إعداد الدائرة

قم بتوصيل بطارية مشحونة بالكامل عبر النقاط المعروضة واضبط الإعداد المسبق بحيث يتم إلغاء تنشيط المرحل من وضع N / C إلى N / O .... افعل ذلك دون توصيل أي مدخل شحن DC بالدائرة.

بمجرد الانتهاء من ذلك ، يمكنك افتراض أن الدائرة قد تم ضبطها وقابلة للاستخدام من أجل قطع إمداد البطارية التلقائي عند الشحن الكامل.

أثناء الشحن الفعلي ، تأكد من أن تيار إدخال الشحن دائمًا أقل من تصنيف AH للبطارية ، مما يعني أنه إذا افترضنا أن البطارية هي 900 مللي أمبير في الساعة ، فيجب ألا يزيد الإدخال عن 500 مللي أمبير.

يجب إزالة البطارية بمجرد إيقاف تشغيل المرحل لمنع التفريغ الذاتي للبطارية عبر الإعداد المسبق 1K.

IC1 = IC555

جميع المقاومات هي 1/4 وات من CFR

IC 555 Pinout

IC 555 pinout

استنتاج

على الرغم من أن التصميمات المعروضة أعلاه كلها صحيحة من الناحية الفنية وستؤدي المهام وفقًا للمواصفات المقترحة ، إلا أنها تظهر في الواقع كمبالغة.

يتم شرح طريقة بسيطة وفعالة وآمنة لشحن خلية أيونات الليثيوم في هذا المنشور ، وقد تكون هذه الدائرة قابلة للتطبيق على جميع أنواع البطاريات نظرًا لأنها تعتني تمامًا بمعلمتين أساسيتين: التيار الثابت والقطع التلقائي للشحن الكامل. من المفترض أن يتوفر جهد ثابت من مصدر الشحن.

4) شحن العديد من بطاريات Li-Ion

تشرح المقالة دائرة بسيطة يمكن استخدامها لشحن 25 وحدة على الأقل من خلايا Li-Ion بالتوازي معًا بسرعة ، من مصدر جهد واحد مثل بطارية 12V أو لوحة شمسية 12V.

الفكرة طلبها أحد المتابعين المخلصين لهذه المدونة ، فلنسمعها:

شحن العديد من بطاريات Li-ion معًا

هل يمكنك مساعدتي في تصميم دائرة لشحن 25 بطارية خلية ليثيوم (3.7 فولت - 800 مللي أمبير لكل منهما) في نفس الوقت. مصدر قوتي من بطارية 12 فولت - 50 أمبير. اسمحوا لي أيضًا أن أعرف عدد أمبير بطارية 12 فولت التي سيتم سحبها باستخدام هذا الإعداد في الساعة ... شكرًا مقدمًا.

التصميم

عندما يتعلق الأمر بالشحن ، تتطلب خلايا Li-ion معلمات أكثر صرامة مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية.

يصبح هذا أمرًا مهمًا بشكل خاص لأن خلايا Li-ion تميل إلى توليد قدر كبير من الحرارة أثناء عملية الشحن ، وإذا تجاوز هذا التوليد الحراري السيطرة ، فقد يؤدي إلى تلف خطير للخلية أو حتى انفجار محتمل.

ومع ذلك ، فإن أحد الأشياء الجيدة في خلايا Li-ion هو أنه يمكن شحنها بمعدل 1C الكامل في البداية ، على عكس بطاريات الرصاص الحمضية التي لا تسمح بأكثر من معدل شحن C / 5.

تتيح الميزة المذكورة أعلاه لخلايا Li-ion أن يتم شحنها بمعدل أسرع 10 مرات من الجزء المضاد لحمض الرصاص.

كما تمت مناقشته أعلاه ، نظرًا لأن إدارة الحرارة أصبحت القضية الحاسمة ، إذا تم التحكم في هذه المعلمة بشكل مناسب ، فإن بقية الأشياء تصبح بسيطة جدًا.

هذا يعني أنه يمكننا شحن خلايا Li-ion بمعدل 1C الكامل دون القلق بشأن أي شيء طالما لدينا شيء يراقب توليد الحرارة من هذه الخلايا ويبدأ الإجراءات التصحيحية اللازمة.

لقد حاولت تنفيذ ذلك من خلال إرفاق دائرة منفصلة لاستشعار الحرارة تراقب الحرارة من الخلايا وتنظم تيار الشحن في حالة بدء الحرارة في الانحراف عن المستويات الآمنة.

يعد التحكم في درجة الحرارة بمعدل 1 درجة مئوية أمرًا بالغ الأهمية

يوضح الرسم البياني الأول للدائرة أدناه دائرة مستشعر درجة حرارة دقيقة باستخدام IC LM324. تم توظيف ثلاثة من opamps هنا.

الصمام الثنائي D1 هو 1N4148 والذي يعمل بشكل فعال كمستشعر درجة الحرارة هنا. ينخفض ​​الجهد عبر هذا الصمام الثنائي بمقدار 2 مللي فولت مع كل درجة ارتفاع في درجة الحرارة.

هذا التغيير في الجهد عبر D1 يدفع A2 إلى تغيير منطق الخرج ، والذي بدوره يبدأ A3 لزيادة جهد الخرج تدريجياً في المقابل.

يتم توصيل خرج A3 بمقرن ضوئي LED. وفقًا لإعداد P1 ، يميل إخراج A4 إلى الزيادة استجابة للحرارة الصادرة من الخلية ، حتى يضيء مؤشر LED المتصل في النهاية ويؤدي الترانزستور الداخلي للبصريات.

عندما يحدث هذا ، يقوم الترانزستور البصري بتزويد الدائرة الكهربائية LM338 بجهد 12 فولت لبدء الإجراءات التصحيحية اللازمة.

تُظهر الدائرة الثانية مصدر طاقة منظمًا بسيطًا باستخدام IC LM338. تم ضبط الوعاء 2k2 لإنتاج 4.5 فولت بالضبط عبر خلايا Li-ion المتصلة.

دائرة IC741 السابقة عبارة عن دائرة قطع شحنة زائدة تراقب الشحنة فوق الخلايا وتفصل الإمداد عندما يصل إلى أعلى من 4.2 فولت.

تم تقديم BC547 على اليسار بالقرب من ICLM338 لتطبيق الإجراءات التصحيحية المناسبة عندما تبدأ الخلايا في التسخين.

في حالة بدء تسخين الخلايا أكثر من اللازم ، يصل الإمداد من قارنة التوصيل البصري لمستشعر درجة الحرارة إلى الترانزستور LM338 (BC547) ، ويقوم الترانزستور بإيقاف إنتاج LM338 فورًا حتى تنخفض درجة الحرارة إلى المستويات الطبيعية ، وتستمر هذه العملية حتى يتم شحن الخلايا بالكامل عندما ينشط IC 741 ويفصل الخلايا بشكل دائم عن المصدر.

في جميع الخلايا الـ 25 يمكن توصيلها بهذه الدائرة بالتوازي ، يجب أن يشتمل كل خط موجب على صمام ثنائي منفصل ومقاوم 5 أوم 1 واط لتوزيع الشحنة بالتساوي.

يجب تثبيت حزمة الخلية بالكامل على منصة ألمنيوم مشتركة بحيث تتبدد الحرارة فوق لوح الألمنيوم بشكل موحد.

يجب لصق D1 بشكل مناسب فوق لوح الألمنيوم هذا بحيث يتم استشعار الحرارة المشتتة على النحو الأمثل بواسطة المستشعر D1.

شاحن خلية ليثيوم أيون الأوتوماتيكي ودائرة تحكم.

استنتاج

  • المعايير الأساسية التي يجب الحفاظ عليها لأي بطارية هي: الشحن في درجات حرارة مناسبة ، وقطع التيار بمجرد وصوله إلى الشحن الكامل. هذا هو الشيء الأساسي الذي يجب عليك اتباعه بغض النظر عن نوع البطارية. يمكنك مراقبة هذا يدويًا أو جعله تلقائيًا ، وفي كلتا الحالتين سيتم شحن بطاريتك بأمان ولها عمر أطول.
  • يعتبر تيار الشحن / التفريغ مسؤولاً عن درجة حرارة البطارية ، فإذا كانت مرتفعة جدًا مقارنة بدرجة الحرارة المحيطة ، فستعاني بطاريتك بشدة على المدى الطويل.
  • العامل الثاني المهم هو عدم السماح للبطارية بالتفريغ بكثافة. استمر في استعادة مستوى الشحن الكامل أو استمر في شحنه كلما أمكن ذلك. سيضمن ذلك عدم وصول البطارية إلى مستويات تفريغها المنخفضة.
  • إذا وجدت صعوبة في مراقبة ذلك يدويًا ، فيمكنك الانتقال إلى دائرة تلقائية كما هو موضح على هذه الصفحة .

هل لديك شكوك أخرى؟ من فضلك دعهم يأتون من خلال مربع التعليقات أدناه




زوج من: متسلسل شريط الرسم البياني بدوره ضوء مؤشر الدائرة للسيارة التالي: دائرة ضوء الحديقة الشمسية البسيطة - مع قطع تلقائي