CC BY
4
УДК 621.314.1
СТАТИЧЕСКАЯ ТОЧНОСТЬ ЗАРЯДНОГО УСТРОЙСТВА ЛИТИЙ-ИОННОГО АККУМУЛЯТОРА ПОВЫШЕННОЙ ЕМКОСТИ
Е. А. Ханкова, К. А. Потапова, Научный руководитель - Д. К. Лобанов
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31 Е-mail [email protected], [email protected]
В данной статье рассмотрены статические характеристики импульсного зарядного устройства для литий - ионных аккумуляторов повышенной мощности. Определены зависимости погрешности стабилизации зарядного тока и зарядного напряжения от статического коэффициента разомкнутого контура.
Ключевые слова: литий-ионный аккумулятор, зарядное устройство.
STATIC ACCURACY OF THE HIGH CAPACITY LI-ION BATTERY CHARGER
E. A. Khankova, K. A. Potapova , Scientific supervisor - D. K. Lobanov
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Е-mail [email protected], [email protected]
The article discusses the static haracteristics of the high power lithiun ion pulse carger. Dependences of the error of stabilization of the charging current and charging voltage on the static coefficient of the open circuit have been determined.
Key words: li-ion battery, battery charger.
Зарядное устройство - электронное устройство для заряда электрических аккумуляторов энергией внешнего источника, как правило, от сети переменного тока.
Для аккумуляторов повышенной емкости типовые схемы зарядных устройств с непрерывным законом управления не подходят. Т.к. для таких аккумуляторов необходим большой ток, то в типовых схемах зарядного устройства будут большие потери мощности на регуляторе. Для снижения уровня потерь используем импульсный преобразователь [1].
Зарядка литий-ионного аккумулятора [2] происходит в три этапа: стабилизация напряжения, стабилизация тока, прекращение заряда. Рассмотрим график заряда литий-ионного аккумулятора [3] рис.1:
Стабилизация тока - через аккумулятор протекает максимальный ток заряда, пока напряжение на нем не достигнет порогового значения.
Стабилизация напряжения - максимальное значение напряжение на аккумуляторе достигнуто. Ток заряда постепенно уменьшается до тех пор, пока аккумулятор полностью не зарядится.
Прекращение заряда - момент прекращения заряда происходит тогда, когда величина зарядного тока уменьшается до 3% от начального его значения.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2021. Том 2
Чтобы поддерживать определенные значения тока заряда и напряжения в схеме зарядного устройства используем стабилизаторы тока и напряжения
Рис. 1 - График заряда литий - ионного аккумулятора Структурная схема зарядного устройства литий-ионного аккумулятора, рис.2.
Рис. 2 - Структурная схема зарядного устройства: В - выпрямитель; ИП - импульсный преобразователь; ДТ - датчик тока; ДН - датчик напряжения; УС1, УС2 - устройства сравнения; УВМ -
устройство выбора минимума.
В ходе проведения статического расчета были получены графики зависимости относительной погрешности по напряжению заряда от коэффициента передачи разомкнутого контура рис. 3, и зависимости относительной погрешности по току заряда от коэффициента передачи разомкнутого контура рис. 4.
По графикам представленному на рис. 3 можно сделать выводы: по графику 3 а видно, что погрешность растет с увеличением зарядного напряжения. А по графику 3б видно, что погрешность увеличивается при уменьшении разницы между пороговым напряжением и напряжением аккумулятора.
По графикам представленному на рис. 4 можно сделать выводы: по графику 4а видно, что погрешность растет с увеличением тока заряда. А по графику 4б видно, что при максимальном значении тока заряда и при наибольшем напряжении погрешность увеличивается.
1.5
&* ■
с
0.5
\ \ \ \ \ \ \ \ N
\ N \ \ \ V :
N ч
- Ш=3_б5
..... Ш=2
Ш=5
10 20 30 40 50 60
Козффиценг передачи разомкнутого контура
1.4
1.2
е-■
с
0.В
3 0-6
\\ \ \
\
:
20 25 30 55 40 45 5:
Козффицент передачи разомкнутого контура
- Ш=5-0.1
----- Ш=5-0.15
иа=5ЛШ
Рис. 3 - Графики зависимости относительной погрешности стабилизации напряжения заряда от статического коэффициента передачи разомкнутого контура: а)при разных значениях зарядного напряжения и при 10% ошибки;б)при 5%, 10%, 15% ошибки и постоянном зарядном напряжении.
в
IX
Ч: и
\ч \
ч X N. х :
'а 15
1400 1500 1600 1Ж1 1300 1900
| ^ Коэффициент передачи разомкнутого контура 1-1 и-5
1 \ \ \ \ \
\ \ \ \ 1
—__
зоо :::: 1:оо ::::
| ~ ~ Коэффициентперецачи разомкнутого контура --1-ДШ-2
6)
Рис. 4 - Графики зависимости относительной погрешности стабилизации тока заряда от статического коэффициента передачи разомкнутого контура: а) при разных значениях тока заряда и при постоянном
значении напряжения заряда; б) при постоянном значении тока заряда и при разных значениях
зарядного напряжения.
Исходя из представленных графиков рис. 3 и 4 для обеспечения погрешности в 1% требуется обеспечить статические коэффициенты передачи разомкнутого контура 32,2 и 1770 для стабилизатора напряжения и тока соответственно.
Библиографические ссылки
1. Мелешин В. И. Транзисторная преобразовательная техника. Моска: Техносфера, 2005. 632с.
2. ГОСТ МЭК 62620-2016 Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочное или другие некислотные электролиты
3. Руководство по эксплуатации аккумуляторов литий-ионных серии ЬБР-Р. ООО «Лиотех-Инновации», 2016.
© Ханкова Е. А., Потапова К. А., 2021
