Перейти к содержанию

Окончание заряда по −ΔV (детектирование пика напряжения)

Никель-металлгидридный аккумулятор при быстром заряде нельзя остановить по достижении напряжения, как литиевый: у него нет чёткого порога. Зато в момент полного заряда напряжение достигает пика и начинает немного падать. Этот спад и ловит зарядник.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

−ΔV (минус дельта V, negative delta V) — признак окончания быстрого заряда никель-металлгидридных и никель-кадмиевых аккумуляторов: напряжение на элементе после пика начинает снижаться. TI в даташите bq2000 называет метод детектированием пика напряжения (peak voltage detection, PVD; не путать с PVD в STM32).

Откуда берётся спад

Energizer описывает заряд NiMH током 1C так: напряжение растёт почти весь заряд, у полного заряда достигает пика и затем снижается. Одновременно резко растут температура и давление — элемент переходит в перезаряд, где энергия идёт уже не в химическую реакцию, а в тепло и газ. Спад напряжения невелик, поэтому его ловят после фильтрации и с порогом в единицы милливольт.

Как это сделано в bq2000

ПараметрЗначение
Порог спада (PVD)3,8 мВ на выводе BAT
Период выборокMTO/128
Когда работаеттолько в фазе постоянного тока
Задержка после стартаMTO/32
Максимальное время зарядаMTO = RMTO · CMTO · 35 988 (минут)

Напряжение батареи подаётся на вывод BAT через делитель. Перед каждой выборкой микросхема ненадолго выключает собственные узлы, чтобы измерение было как можно менее зашумлённым. Задержка после старта нужна потому, что у новых элементов в самом начале быстрого заряда бывает ложный пик.

Резервные критерии

Один признак ненадёжен: пик может быть сглажен у старого элемента или при малом токе. Поэтому bq2000 прекращает быстрый заряд также по максимальной температуре, которую измеряет терморезистор на батарее, и по таймеру. После быстрого заряда возможен дозаряд, а затем — поддерживающий подзаряд малым током. Для литиевых ячеек этот метод не применяется: у них окончание заряда по току в фазе постоянного напряжения, см. заряд CC/CV.

Частые вопросы

Почему NiMH нельзя заряжать до фиксированного напряжения, как Li-ion?

Напряжение полностью заряженного NiMH зависит от тока, температуры и возраста элемента, и чёткого порога нет. Зато форма кривой надёжна: к полному заряду напряжение проходит через пик и начинает падать. Поэтому зарядники ищут этот пик, а не конкретное значение.

Что делать, если −ΔV не сработал?

На этот случай у зарядника должны быть резервные ограничения. TI bq2000 прекращает быстрый заряд также по максимальной температуре элемента и по таймеру. Энергия перезаряда уходит в тепло и газ, поэтому без резервных ограничений пропущенный пик ведёт к перегреву.

Почему новый аккумулятор иногда сразу отключается зарядником?

У новых или долго хранившихся элементов в самом начале быстрого заряда бывает ложный пик напряжения. TI bq2000 поэтому на время MTO/32 после старта отключает детектор пика. Зарядник без такой задержки может принять начальный пик за конец заряда.

Источники

  1. Texas Instruments. bq2000 Programmable Multi-Chemistry Fast-Charge Management IC, SLUS138D (January 2008, revised December 2009) — Peak Voltage (NiCd, NiMH): выборки напряжения на выводе BAT (через делитель от батареи) с периодом MTO/128 только в фазе постоянного тока; окончание, если напряжение ниже максимального выбранного на 3,8 мВ (PVD); Initial Hold-Off Period — первые MTO/32 детектор отключён, чтобы не сработать на начальном пике новых элементов; резервные критерии — максимальная температура и максимальное время MTO = RMTO · CMTO · 35 988 (мин); после быстрого заряда — необязательный дозаряд и поддерживающий подзаряд
  2. Energizer Brands. Nickel Metal Hydride (NiMH) Handbook and Application Manual (2018) — Charging Characteristics, рис. 12: при заряде током 1C напряжение растёт, к полному заряду достигает пика и затем снижается; в перезаряде почти вся энергия уходит в тепло, резко растут температура и давление; без клапана неконтролируемый заряд таким током может повредить элемент

Нашли ошибку?

Смотрите также