Температура зарядки литий ионных аккумуляторов в норме составляет от 0°C до +45°C.
- 📈 Зарядка аккумулятора при температурах за пределами этого диапазона может привести к дальнейшему прогрессирующему нагреву и выходу из строя ячейки вплоть до самовоспламенения.
- 📉 При попытке зарядить в мороз литий-ионная ячейка не замерзает (не содержит воды), но становится всё менее восприимчивой к заряду (ток снижается), чем сильнее падает температура.
Мы обратились к исследованиям компании Microchip.com для понимания, как контролируется и отслеживается температура аккумулятора во время зарядки смартфона и любого другого современного гаджета (речь пойдёт о перезаряжаемых ячейках Li-ion и Li-Polymer).
🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ База знаний
Отклонения от норм температуры зарядки литий-ионных аккумуляторов
Во время цикла зарядки давление внутри аккумулятора увеличивается. Со временем его корпус не справляется с этим и разбухает (вздувается).
🔎 В технологии Li-ion температура и внутреннее давление напрямую связаны.
При повышении температуры давление бывает чрезмерным. Повреждения и микротрещины выводят из строя аккумулятор, воздух выходит из аккумулятора.
Зарядка за пределами диапазона температур от 0°C до +45°C плохо действует на характеристики аккумулятора:
Чтобы контролировать эти негативные процессы, применяются термисторы точного измерения температуры. Они не всегда есть в конструкции аккумуляторной ячейки, но всегда имеются в батарейных блоках для безопасности.
👉 Что значит защищённый аккумулятор — от чего его хотят защитить?
Зарядное устройство во время зарядки измеряет значение сопротивления термистора между клеммой термистора и отрицательной клеммой. Зарядка останавливается, когда сопротивление выходит за пределы разрешённых значений (это значит температура опасно растёт).
Пример отслеживания температуры литий-ионного аккумулятора
Рассмотрим температурную защиту на примере контроллера управления зарядом от Microchip (модель MCP73841). Приводим его datasheet в PDF-файле.
В конструкции используется термистор NTC. Он настроен на значения сопротивления (индекс чувствительности (β) 3982) для температурного диапазона зарядки от 0°C до +45°C.
Значения сопротивления NTC-термистора
- для 0°C — 33,56 кОм (Rcold в формуле);
- для +25°C — 10 кОм;
- для +45°C — 4,52 кОм (Rhot в формуле).
Значения температурных резисторов RT1 и RT2 рассчитываются по формуле:
Расчетные значения для RT1 и RT2 по формуле составляют 10,44 кОм и 15,17 кОм соответственно. Стандартные значения 10,5 кОм и 15,0 кОм обеспечивают диапазон температур в пределах 1°C от желаемого значения.
Как работает?
Температура непрерывно контролируется. Для этого сравниваются напряжения между температурным контактом (на схеме THERM) и клеммой питания (на схеме Vss) по верхним и нижним порогам компаратора.
🔎 Зачем аккумуляторам в смартфонах три контакта?
Это напряжение формируют:
- отрицательный или положительный температурный коэффициент,
- термистор NTC или PTC
- внешний делитель напряжения.
Подробная схема измерения температуры указана в вышеприведённом datasheet. Её задача выполнять сравнение показателей (получить их соотношение).
Влияет ли на это сама зарядка?
Сравнение не изменяется при колебаниях входного напряжения питания (клемма Vdd). Схема измерения температуры отключается, когда Vdd не применяется (то есть нет зарядки). Это исключает ненужный саморазряд аккумуляторной батареи (подробнее).
🔋 Neovolt.ru ➡ Блог ➡ База знаний