Brzi odgovor
Za standardne 4,20V litijum-ionske hemije, LiPo i Li{2}} baterije obično koriste istu metodu punjenja sa konstantnim -strujnim/konstantnim-naponom (CC/CV). Međutim, to ne znači da su njihovi punjači automatski zamjenjivi.
Ispravan profil punjenja zavisi od tačne hemije ćelije, maksimalnog napona punjenja, dozvoljene struje punjenja, temperaturnih ograničenja, serijskog-broja ćelija i dizajna zaštite paketa.
Za šire poređenje konstrukcije baterija, gustine energije, performansi pražnjenja i aplikacija, pročitajte naše Li-polimerska baterija vs vodič za litijum-jonske baterije.
Ovaj članak se posebno fokusira na parametre punjenja i kompatibilnost punjača kako bi pomogao inženjerima i timovima za kupovinu da kvalificiraju kombinaciju baterije i punjača.
1. LiPo vs Li{1}}Ion napon punjenja
Jedna od najvažnijih specifikacija punjenja je maksimalni dozvoljeni napon za svaku ćeliju.
Mnoge standardne LiPo i Li{0}} ćelije imaju nominalni napon od približno 3,6–3,7 V i napon punog{3}}napunjenja od 4,20 V po ćeliji. Međutim, tačne vrijednosti zavise od odabrane ćelije.
► Standardni napon punjenja prema broju serija
Za baterije koje koriste standardne ćelije od 4,20 V:
- 1S baterija: 4,20V puna{2}}napon punjenja.
- 2S baterija: 8,40V puna{2}}napon punjenja.
- 3S baterija: 12,60V puna{2}}napon punjenja.
- 4S baterija: 16.80V pun napon{2}}napona.
- 6S baterija: 25,20V puna-napon punjenja.
Punjač mora odgovarati i maksimalnom naponu po ćeliji i ukupnom broju ćelija povezanih u seriju.
► Šta je sa LiHV baterijama?
Neke -naponske LiPo (LiHV) ćelije su dizajnirane za punjenje od 4,35 V ili 4,40 V umjesto standardnih 4,20 V.
Profil punjenja od 4,35 V ili 4,40 V ne smije se primjenjivati na standardnu ćeliju koja je ocijenjena samo za 4,20 V.
Inženjerski prilog: Nikada nemojte birati punjač samo na osnovu nazivnog napona baterije ili naljepnice LiPo/Li{0}}iona. Potvrdite tačan maksimalni napon punjenja i dozvoljenu toleranciju u podatkovnom listu ćelije.
2. CC/CV punjenje: kako se pune LiPo i Li{1}}Ion baterije
Standardne punjive LiPo i Li{0}} ćelije obično koriste CC/CV proces punjenja. Punjač prvo kontrolira struju, a zatim reguliše napon kako se baterija približava punom napunjenju.
Kompletan proces obično uključuje četiri faze.
Faza 1: Pre-Punjenje
Ako je napon ćelije ispod normalnog praga brzog{0}}punjenja, punjač može primijeniti smanjenu struju prije nego što uđe u normalno punjenje.
Za neke ćelije, ovaj prag je oko 2,8–3,0 V, ali tačna vrijednost mora slijediti specifikaciju proizvođača.
Punjač bi također trebao uključivati odgovarajuće vremensko ograničenje i rukovanje greškama kako bi se spriječili ponovljeni pokušaji punjenja neodgovarajuće ili oštećene ćelije.
Faza 2: Konstantna struja (CC)
Tokom CC faze, punjač isporučuje reguliranu struju dok napon baterije raste prema specificiranom maksimumu.
Na primjer, baterija od 2200 mAh napunjena na 1C prima struju od 2,2 A.
Veća struja punjenja može povećati porast temperature i postaviti dodatne zahtjeve za konektore, ožičenje, zaštitna kola i termalni dizajn.
Faza 3: Konstantni napon (CV)
Kada baterija dostigne navedeni napon punjenja, punjač održava taj napon dok se struja punjenja postepeno smanjuje.
Za standardnu ćeliju od 4,20 V, CV cilj je tipično 4,20 V, u skladu sa tolerancijom koju je naveo proizvođač.
CV faza je važna jer bi nastavak primjene pune CC struje gurnuo ćeliju preko predviđene granice napona.
Faza 4: Prestanak naplate
Punjenje se obično završava kada struja padne ispod specificiranog praga završetka.
Točna završna struja ovisi o dizajnu ćelije i punjača. To ne treba pretpostaviti iz generičke preporuke za LiPo ili Li{1}} punjenje.
Kontinuirano nekontrolirano punjenje nije prikladna normalna metoda punjenja za ove baterije.
Inženjerski prilog: Kada procjenjujete punjač, provjerite njegov prag pre-napunjenosti, CC struju, tačnost CV napona, struju završetka, ponašanje punjenja i zaštitu od kvara-a ne samo njegov oglašeni izlazni napon i struju.
Stopa punjenja je izražena kao C-stopa u odnosu na kapacitet baterije.
Računica je:
Struja punjenja (A)=C-Brzina × Kapacitet baterije (Ah)
Za bateriju od 2200mAh (2,2Ah):
0,5C punjenje=1.1A.
1C punjenje=2.2A.
2C punjenje=4.4A.
Međutim, izračunavanje struje ne znači da je baterija odobrena da je prihvati.
► Tipične razlike u punjenju
Standardne litijum-jonske ćelije: mnoge cilindrične 18650 i 21700 ćelije koriste stope punjenja oko 0,5C–1C, iako stvarna granica varira u zavisnosti od modela ćelije.
Standardne LiPo ćelije: 1C brzina punjenja je uobičajena referenca za mnoge baterije u torbici, ali nije univerzalna specifikacija.
Visoko{0}}baterije: Određene specijalizovane LiPo i Li{1}} ćelije podržavaju veće stope punjenja kada su dizajnirane i kvalifikovane za te uslove.
Baterija oglašena s visokom C-stopom pražnjenja ne mora nužno podržavati jednako visoku C-stopu punjenja.
► Šta bi kupci trebali provjeriti?
Prije nego što odobrite brzo{0}}punjenje baterije, zatražite od dobavljača:
Standardna i maksimalna struja punjenja, izražena u amperima i C-brzini.
Dozvoljeni raspon temperature{0} punjenja i svi trenutni zahtjevi za smanjenje snage.
Vrijeme punjenja i temperatura{0}}povećavaju podatke na predloženoj struji.
Ciklus-podatke o životnom vijeku koristeći predviđeni profil punjenja.
Nabavka za poneti: Navedite potrebno vrijeme punjenja i radne uslove u RFQ umjesto da se oslanjate na općenite tvrdnje kao što je "brzo{0}}punjenje LiPo baterije."
4. Temperatura punjenja: Važan faktor kompatibilnosti
LiPo i Li{0}} baterije moraju se puniti u okviru odobrenih temperaturnih ograničenja.
Nisko{0}}punjenje može povećati rizik od litijumske prevlake, dok previsoka temperatura punjenja može ubrzati degradaciju i stvoriti zabrinutost za sigurnost.
Dozvoljeni raspon temperature{0}punjenja također može biti uži od raspona temperatura{1}}pražnjenja baterije.
Kvalifikovani sistem punjenja treba da ispunjava tri uslova:
Niska temperatura: Smanjite ili spriječite punjenje kada to zahtijeva specifikacija ćelije.
Visoka temperatura: Smanjite struju punjenja ili zaustavite punjenje kada se dostigne navedena granica temperature.
Greške{0}}senzora temperature: Odgovarajte na odgovarajući način ako je NTC senzor isključen, kratko-spojen ili daje nevažeće očitanje.
Punjač i baterija također moraju koristiti kompatibilne komponente za{0}}osjećanje temperature i pragove.
Inženjerski prilog: Dva punjača sa identičnim nazivnim naponom i strujom mogu i dalje biti nekompatibilni sa istom baterijom ako se njihovi zahtjevi za{0}}kontrolu temperature razlikuju.
5. Balansno punjenje za više-ćelijske LiPo i Li{2}}Ion pakete
Za baterije koje sadrže više ćelija u seriji, sam ukupan napon paketa ne može potvrditi da je svaka serijska grupa unutar svog sigurnog raspona napona.
Na primjer, 3S baterija može dostići očekivani ukupni napon dok pojedinačne serije serije imaju različite napone.
Ovo čini praćenje pojedinačnih serija{0}}grupi važnim.
Kako se implementira balansiranje?
Paketi pojedinačnih-ćelija (1S): serijsko-balansiranje ćelija nije potrebno.
Više-ćelijski paketi sa balansnim punjačem: Punjač prati napone pojedinačnih serija-grupa i vrši balansiranje prema svom dizajnu.
Više{0}}ćelijski paketi sa BMS-om: BMS može obezbijediti praćenje, zaštitu i balansiranje ćelija, u zavisnosti od njegovih funkcija.
Ne uključuje svaki BMS balansiranje, tako da dobavljač mora potvrditi stvarnu arhitekturu zaštite.
Nabavka za poneti: Za bilo koji projekat sa više{0}}ćelijskih baterija, utvrdite da li balansiranjem upravlja punjač, BMS baterije ili oboje. Također potvrdite serijsku-konfiguraciju ćelije i zahtjeve za konektore.
6. Može li se LiPo punjač koristiti za Li-jonsku bateriju?
Da, u nekim slučajevima-ali samo kada se specifikacije punjenja podudaraju.
Punjač dizajniran za standardnu 4,20V litijum-jonsku ćeliju također može biti prikladan za standardnu LiPo ćeliju od 4,20V ako su kompletan profil punjenja i interfejs baterije kompatibilni.
Isti princip se primjenjuje kada koristite LiPo punjač za konvencionalnu Li{0}}ionsku bateriju.
Kontrolna lista kompatibilnosti punjača
Prije nego što odobrite zamjenjivost, provjerite sljedeće:
Maksimalni napon punjenja: CV cilj punjača mora odgovarati specifikaciji ćelije.
Broj ćelija u seriji-: Punjač mora regulisati tačan ukupan napon paketa.
Struja punjenja: Izlazna struja mora ostati unutar odobrenih granica baterije.
Završetak punjenja: Struja završetka, prag ponovnog punjenja i rukovanje greškama moraju biti kompatibilni.
Senzor temperature: Punjač i pakovanje moraju koristiti kompatibilne senzore temperature i pragove punjenja.
BMS i balansiranje: Multi-paketi moraju imati odgovarajuću strategiju praćenja, zaštite i balansiranja.
Konektor i polaritet: Fizička kompatibilnost konektora ne garantuje ispravno ožičenje ili polaritet.
Komunikacijski zahtjevi: Pametni baterijski paketi mogu zahtijevati specifične signale za omogućavanje ili komunikacijske protokole prije nego što se dozvoli punjenje.
Primjer primjene:Kompatibilnost punjača za 45mAh LiPo bateriju u TWS slušalicama
Projekt potrošačke elektronike zahtijevao je kompaktnu litijum-polimersku bateriju za par TWS slušalica. Specifikacije baterije uključivale su nominalni napon od 3,7 V, minimalni kapacitet od 45 mAh i maksimalni napon punjenja od 4,20 V.
Baterija je također zahtijevala zaštitno kolo DW01A/8205 i kompaktan dizajn unutar specificiranih dimenzija.
► Inženjersko razmatranje
Iako standardne LiPo i Li{0}} baterije obično koriste CC/CV punjenje, odabir kompatibilnog punjača zahtijeva više od usklađivanja napona punjenja od 4,20 V.
Za bateriju od 45mAh, struja punjenja koja odgovara različitim C-stopama bi bila:
|
Charge Rate |
Charging Current |
|
0.2C |
9mA |
|
0.5C |
22.5mA |
|
1C |
45mA |
Ove vrijednosti ilustruju odnos između kapaciteta i struje punjenja. Stvarno ograničenje naplate mora biti potvrđeno u podatkovnom listu odabrane ćelije.
Punjač dizajniran za veću litijum{0}}jonsku bateriju može koristiti struju punjenja koja prelazi dozvoljenu granicu minijaturne LiPo ćelije, čak i kada obje baterije imaju isti maksimalni napon punjenja od 4,20 V.
► Provjere kompatibilnosti ključeva
Prije finalizacije kombinacije baterije i punjača, inženjeri bi trebali provjeriti:
- Maksimalni napon punjenja i tačnost napona
- Standardna i maksimalna struja punjenja
- Prestanak punjenja i ponašanje pri ponovnom punjenju
- Uslovi prethodnog punjenja za duboko ispražnjene ćelije
- Kompatibilnost zaštitnih kola
- Polaritet konektora i električni interfejs
► Engineering Takeaway
Za minijaturne LiPo baterije koje se koriste u TWS slušalicama, samo usklađivanje nominalnog napona nije dovoljno.
Kompatibilnost punjača zavisi od kompletnog profila punjenja, dozvoljene struje i dizajna zaštite baterije.
7. Šta bi trebalo da bude uključeno u RFQ za punjenje baterije?
Za OEM i ODM projekte baterija, RFQ bi trebao dovoljno jasno definirati zahtjeve za punjenje kako bi dobavljači mogli citirati uporediva rješenja.
Praktičan RFQ za punjenje baterije trebao bi uključivati:
Hemija i model ćelije: Navedite željeni tip ćelije ili odobreni ekvivalent.
Konfiguracija baterije: Definirajte serijski/paralelni raspored i nazivni napon paketa.
Maksimalni napon punjenja: Navedite potrebni napon po ćeliji i za kompletan paket.
Struja punjenja: Definirajte normalnu i maksimalnu struju u amperima i C-brzinu.
-Raspon temperature punjenja: Uključite sva potrebna ponašanja pri punjenju na niskim- i visokim-ima.
BMS zahtjevi: Navedite zaštitu od prekomjernog punjenja, praćenje temperature i balansiranje gdje je primjenjivo.
Električni interfejs: Definišite konektor, polaritet, NTC, pinout i komunikacione zahteve.
Zahtjevi za validaciju: Zatražite profil punjenja,{0}}rezultate porasta temperature i relevantne uslove{1}}životnog testa ciklusa.
Ove specifikacije pomažu timovima za kupovinu da uporede tehnički ekvivalentna rješenja baterija i smanje probleme{0}}integracije punjača tokom proizvodnje.
Zaključak
Ključna razlika u LiPo i Li{0}} punjenju nije nužno način punjenja. Standardne ćelije obično koriste CC/CV punjenje, a mnoge dijele cilj punjenja od 4,20 V-po-puni ćeliji-.
Ono što je bitno je da li punjač odgovara tačnoj specifikaciji baterije.
Za inženjere nabavke i programere proizvoda, napon punjenja, dozvoljena struja, temperaturna ograničenja, prekid punjenja, serijsko{0}}uravnoteženje ćelija i BMS kompatibilnost treba provjeriti prije nego što se odobri kombinacija baterije i punjača.
Ispravan pristup je kvalificirati kompletan sistem punjenja-a ne jednostavno odabrati punjač s oznakom "LiPo" ili "Li-}."
FAQ
01. Koja je glavna razlika između LiPo i Li- punjenja?
02.Mogu li puniti LiPo bateriju sa Li-jonskim punjačem?
03. Koji je ispravan LiPo napon punjenja?
04.Da li je 1C punjenje bezbedno za svaku LiPo bateriju?
05.Da li je više{0}}ćelijskim LiPo baterijama potrebno balansno punjenje?
06. Šta da provjerim prije kupovine LiPo ili Li{1}} jonskog punjača?
