Перейти к содержанию

Почему аккумулятор 18650 с платой защиты отключается под нагрузкой?

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Плата защиты одиночного литий-ионного элемента — микросхема и два MOSFET в минусовом проводе. Отдельного шунта у неё обычно нет: ток она оценивает по падению напряжения на открытых ключах. Поэтому порог тока зависит от сопротивления ключей, а не только от микросхемы.

Пороги BQ29700

ЗащитаПорогЗадержкаТок при 14,3 мОм
Переразряд2,800 В на элементе144 мс—
Перегрузка по току разряда0,100 В на ключах20 мсоколо 7 А
Короткое замыкание0,5 В на ключах250 мксоколо 35 А

Ток срабатывания (наш расчёт по примеру TI с ключами 14,3 мОм):

IOCD=0,100 В0,0143 Ом≈7 АI_\text{OCD} = \frac{0{,}100\ \text{В}}{0{,}0143\ \text{Ом}} \approx 7\ \text{А}

Если ключи с бо́льшим сопротивлением, порог будет меньше — например, 3,5 А при 28,6 мОм. Сам элемент может быть рассчитан на гораздо больший ток: Molicel P28A допускает разряд до 35 А, но плата отключит его на своём пороге.

Просадка до порога переразряда

Порог переразряда BQ29700 сравнивает с напряжением самого элемента — между выводами BAT и VSS микросхемы, то есть до ключей платы. Поэтому в расчёт входит только внутреннее сопротивление элемента, а падение на ключах — нет. У P28A сопротивление не больше 20 мОм. При токе 6 А и напряжении холостого хода 3,2 В в конце разряда:

U=3,2 В−6 А⋅0,020 Ом≈3,08 ВU = 3{,}2\ \text{В} - 6\ \text{А} \cdot 0{,}020\ \text{Ом} \approx 3{,}08\ \text{В}

(наш расчёт). До порога 2,8 В остаётся меньше 0,3 В — при большем токе, на морозе или у старого элемента с выросшим сопротивлением защита сработает, хотя заряд ещё есть. Нагрузка же получает напряжение ещё меньше: к просадке в элементе добавляется падение на ключах платы, при 6 А и 14,3 мОм около 0,09 В. Это нормальная работа защиты, а не неисправность.

Что делать

  1. Измерьте ток нагрузки, включая пусковой: двигатели и конденсаторы на входе DC-DC дают броски выше рабочего тока.
  2. Сравните его с порогом платы — порог микросхемы и сопротивление ключей есть в их даташитах.
  3. Если ток больше, нужен элемент и плата на больший ток, а не перемычка вместо платы.

Как работает такая микросхема, описано в статье о микросхеме защиты аккумулятора, о напряжении конца разряда — в статье о напряжении отсечки. Время работы от 18650 оценивает ответ «Сколько проработает аккумулятор 18650», сведения о химиях — статья «Аккумуляторы».

Похожие вопросы

Как вернуть аккумулятор после срабатывания защиты по току?

У BQ29700 — отключить нагрузку или подключить зарядное устройство: по даташиту TI защита возвращается в норму, когда сопротивление нагрузки растёт или напряжение на выводе V− падает при подключении зарядки. После защиты по переразряду аккумулятор нужно подзарядить.

Можно ли выпаять плату защиты, чтобы снять ограничение?

Не делайте этого: без платы элемент не защищён от короткого замыкания, перезаряда и глубокого разряда, а это причины теплового разгона по TI. Если нужен большой ток, берите элемент, рассчитанный на него, и плату защиты с соответствующим порогом.

Почему защита срабатывает только на морозе или на почти разряженном аккумуляторе?

Под током напряжение элемента падает на его внутреннем сопротивлении, а на холоде и в конце разряда оно больше. Тогда напряжение под нагрузкой опускается до порога переразряда раньше, чем элемент действительно разряжен.

Источники

  1. Texas Instruments. BQ297xx Cost-Effective Voltage and Current Protection Integrated Circuit for Single-Cell Li-Ion and Li-Polymer Batteries (SLUSBU9I, revised August 2024) — разд. 4 — BQ29700: переразряд 2,800 В / 144 мс, порог переразряда сравнивается с напряжением между BAT и VSS (Test Circuit 2), ток разряда (OCD) 0,100 В / 20 мс, КЗ 0,5 В / 250 мкс; разд. 8.4.4 — в состоянии перегрузки по току ключ разряда выключен, нормальная работа восстанавливается, когда нагрузку отключают (напряжение на V− возвращается к BAT − 1 В или ниже) или подключают зарядное устройство; разд. 9.2 — суммарное сопротивление двух ключей 100 мВ / 7 А = 14,3 мОм
  2. E-One Moli Energy (Molicel). INR-18650-P28A Product Data Sheet (Version 1.3) — номинал 3,6 В, конец разряда 2,5 В; разряд до 35 А; внутреннее сопротивление не более 20 мОм на постоянном токе (10 А, 1 с)

Нашли ошибку?

Смотрите также