質問:
リチウムイオン電池の最大*充電*電圧
bvr
2013-12-17 01:29:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

リチウムイオン電池を充電するためのCC-CVアルゴリズムを実装しています。 CC(定電流)フェーズ中の最大許容充電電圧はどれくらいか混乱しています。

すべてのアプリケーションノートとデータシートでは、セル電圧が4.2Vに達するまでCCモードでの充電が続くと述べています。セルあたり。定電流を維持するためには、セル電圧が上昇するにつれて充電電圧を上げる必要があります。

したがって、セル電圧が4.2Vに近い場合、充電電圧は高くする必要があります。 4.5V、これはセルに損傷を与えるべきではありません。私の理解は正しいですか?

充電しようとしているバッテリーパックのパワーコントロールモジュールが、充電電圧が4.5Vを超えると回路を遮断しているように見えるので、質問しています。

編集:ラッセルのコメントの後のいくつかの説明。

私が実装した制御アルゴリズムは、基本的にAtmelのアプリノート-AVR458:ATAVRBC100でのリチウムイオン電池の充電から取られています。同様のアルゴリズムは、アプリノートAVR450-AVR450:SLA、NiCd、NiMH、およびリチウムイオンバッテリー用のバッテリー充電器に記載されています。どちらもMCUによって制御されるPWMを備えた単純な降圧レギュレータです。

ここで、2つの電圧を測定するとします。

  • Vcell->これは、 PWMがオフ
  • Vchg->これは、 PWMがオン

のときにバッテリー接続で測定された電圧です。両方のソースコードの実装を確認したことを明確にしてください。 CC充電フェーズ中、アルゴリズムはVcell> Vmax = 4.2Vかどうかを定期的にチェックします。そうでない場合、Ichgは約1Cになるように調整されます。もしそうなら、CVモードが始まります。

充電中にVchgが4.2Vよりも高いことがわかったので、質問しました。 Vbat = 3.9V、Vchgは4.3Vです。

Edit2:** 両方のアプリノートのソースコードをもう一度確認しました。実際、上記はアプリノートAVR450のソースコードに当てはまります。

Vchg> = Vmax(4.2)の場合、アプリノートAVR458のimplはCVに変わります。これは私が見つけたすべての情報とラッセルの答えと一致しているので、AVR450のアルゴリズムは正しくないと思います。

バッテリーを焦がさないでください。爆発します。
セルに関する限り、重要な唯一の電圧はVcellです-それをあなたが望むものと呼んでください。これは、[cct図-ここ](http://www.avrfreaks.net/modules/FreaksFiles/files/308/AVR450%20schematic.pdf)のシート2のVbat1またはシート3のVbat2です。それらの方法は、[アプリノートの22ページ-ここ](http://www.avrfreaks.net/modules/FreaksFiles/files/307/avr450.pdf)で説明されています。充電中にVcellの測定を行うためにPWMをオフにするとどうなるかは100%明確ではありません。約1000uFのバックコンバータ出力キャップ(1枚のC12)は、「しばらくの間」充電電圧と電流を供給します。
...そしてVcellはこれがどれくらいの時間であるかに依存します。より安全なのは、N個の読み取り値を取得し、それらから真の値を計算することです。 |全体-充電条件下でのバッテリーの電圧は4.2Vを超えてはならず、私の答えによれば、これを適度に減らすことで、より長い寿命からはるかに長い寿命を得ることができます。
二 答え:
Russell McMahon
2013-12-17 01:53:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

したがって、セル電圧が4.2Vに近い場合、充電電圧は高くなる必要があります。 4.5V、これはセルに損傷を与えるべきではありません。私の理解は正しいですか?

いいえ。あなたの理解は正しくなく、充電器は疑わしいです。
および/またはあなたの説明は完全で明確ではありません。
ほとんどの電池化学の電池問題に関する情報については、多くの場合、良い出発点はの優れたサイトです。バッテリー大学
注:以下に書いているのは、経験とバッテリー大学を含む幅広い情報源からの入力の両方に基づいています。

以下の説明では、メーカーの仕様

  • 最大電流= CCmax(通常、LiIonでは1Cですが、特定のセルでは他の場合もあります)を想定します。
    便宜上、問題のセルのCCmaxは1Cです。
    実際の仕様はデータシートに記載されており、温度に依存します。また、バッテリーがマッシュになる前や減少するまでに達成したい充電/放電サイクルの数にも依存します。元の容量の70%と言います。

  • Vmaxの最大電圧-通常は4.2V以下。今のところ4.2Vと言います。
    電流に関しては、印加される最大電圧がセルの寿命(および特定の電荷の容量)に影響します。 4.2Vをはるかに超える端子電圧で充電すると、セルの寿命が短くなり、金属リチウムメッキが発生する可能性があり、エキサイティングで機器が「ベントウィズフレーム」バッテリーメルトダウン現象を引き起こす可能性があります。

  • Vmaxで充電するときのIcv_minの最小電流。これは、 CV モードで充電するときに電流が低下するのを許容する最小です。 CVモードでは、電流がこのレベルに低下すると充電が終了します。 Icv_minは通常、Iccの25%(早期充電終了)からIccの10%(場合によってはIccの5%)の間のどこかに設定されます。 Icv_minが低いほど、CVモードのVmaxでバッテリーに流れる電流が長くなります。 Icv_minの値を低く設定すると、特定のサイクルでバッテリーに蓄えることができるエネルギーがわずかに増加し、バッテリーが内部で完全に分解されて寿命が短くなります。

次の2つの重要なポイントが適用されます。

  • 最大電圧 AT 強い>最大定電流CCmaxでのバッテリー(1セル)は、この場合Vmax = 4.2Vです。

  • しかし 最大電圧 AT 任意の電流でのバッテリー(1セル)はまた、Vmax。
    Vmaxが適用されたときにバッテリーがImaxを受け入れない場合、CCモードは適切ではなくなります。充電はCVである必要があります(またはVmaxでのIchargeが< = Icv_minの場合は終了します-以下を参照)

ここで重要な点は、「充電電圧」と呼ばれるものを測定する場所です。 。
これは、セル内部にできるだけ近いセル電極で適切に測定されます。実際には、(通常は)溶接で取り付けられたタブのどこでも問題ありません。最大許容電流では、タブ間の電圧降下が最小である必要があるためです。実際のセルの電圧が< = Vmaxである限り、充電器の設計で必要な場合は、充電器の他のポイントの電圧が> Vmaxになる可能性があります。

考慮事項:放電したリチウムイオンセルに「真の」定電流源を適用します。
セルの外部に鉛抵抗があるため、システムの他の場所の電圧がバッテリー端子よりも高くなる可能性があります。 。今のところそれを無視してください-最後にこれについてコメントしてください。
放電したリチウムイオン電池の場合、端子電圧は約3Vになり、CCが印加されるとゆっくりと上昇します。

完全に放電された状態から1C(=この場合はCCmax)でリチウムイオンセルを約40〜50分間充電すると、端子電圧は4.2Vに達します。 これでは、CCの適用を停止し、電圧を4.2V(最大CCmax)に維持するために必要な電流でVamxのCV(この場合は4.2V)を適用します。

次の段落は少し複雑に聞こえるかもしれませんが、重要です。それは理にかなっています-あなたが尋ねた質問への答えを気にするかどうかを読んで理解してください。
それを考えるのは誤りですVcellがVmaxにあるときにCCmaxを受け入れるには、セルに高い電圧を印加する必要があります。
この IS は、バッテリーが完全に充電されているか、サイクルのポイントを超えて充電されている場合に当てはまります。 CCmaxで充電すると、Vcellは最初にVmaxに到達します。
しかし、それは、適切な充電「エンベロープ」の外側で何かを行おうとしているためです。
Vmaxが適用されたときにLiIonセルがCCmaxを受け入れない場合IbatteryがIcv_minに低下するまで、Vmaxを超えない範囲で充電する必要があります。
Vmaxを適用し、IbatteryがIcv_minを下回る場合、バッテリーは完全に充電されている必要があります。 Vchargeを削除します。 IchargeがIcv_min未満のときに、バッテリーをVmaxの電圧源に無期限に接続したままにすると、バッテリーが損傷し、サイクル寿命が短くなるか大幅に短くなります。

IchargeがIcv_minを下回ると、充電電圧が除去され、不可逆的な電気化学反応の可能性を防ぎ、リチウム金属の「めっき」を防ぎます。
Vmaxを4.15Vに設定すると、充電容量は著しく減少しますが、サイクルします。寿命が延びます。
Vmaxを4.1Vに設定すると、充電容量が大幅に減少し、サイクル寿命が大幅に延長されます。
Vmaxが減少したときに発生するサイクルあたりの容量の損失は、ライフサイクルの延長がサイクルあたりの容量が低下するよりも速く上昇するため、総寿命容量の全体的な増加につながります。主に充電あたりの最大容量を気にする場合は、Vmaxを可能な限り高く設定し、低いサイクル寿命を受け入れます。
サイクルあたりの最大可能容量の80%から90%を許容できる場合は、Vmaxを低く設定して、全体的なエネルギー貯蔵量を増やします。交換前。

バッテリー大学の記事リチウムベースのバッテリーを延長する方法の以下のグラフは、Vmaxが4.2Vを超えるとどうなるかを示しています。

enter image description here

最後に、同じバッテリー大学のページからの3つの表があり、さまざまなパラメーター(放電の深さ、温度、Vmax)によるサイクル寿命への影響を示しています。


内部電圧と端子電圧:

セルには内部抵抗があるため、CCでの充電中のセルの「実際の」電位は端子よりも低くなります。 CVでは、Ichargeが「先細り」になると、内部電圧が外部電圧に近づきます。
IF すべてのメーカーの仕様とすべてのアドバイスを使用して、「速くて緩い」プレイをしたい場合は、この抵抗を「許容」して、端子電圧よりも低い真の内部電圧を推定することができます。力があなたとあなたのバッテリーにあり、長生きして繁栄するかもしれませんが、おそらくそうではありません。


バッテリー大学の3つの優れた表は、さまざまなサイクル寿命がどのように変化するかを示していますパラメーター。

enter image description here

ラッセル、私の質問に答えるために時間を割いてくれてありがとう。
@bvrOK。終了しました-地下室をいじくり回すことに戻る時間:-)
すべての情報をありがとう。いくつかの説明を付けて質問を更新しました。上記のすべてがVchgではなくVcellを指していることを私は理解していますよね?
ceremcem
2020-03-15 04:05:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

あなたの理解は正しいですが、誤解を招く「CC」という用語があるため、あなたの結論はwrongです。あなた(電池メーカー)が「定電流」値を宣言した場合、端子電圧はCV値よりも高い値に到達する必要があるかもしれません 。ただし、 はcaseではありません。充電プロセスのどの時点でもCV値を超えることはできません。

正しい定義はCL + CV(電流制限+定電圧)である必要があります。



このQ&Aは英語から自動的に翻訳されました。オリジナルのコンテンツはstackexchangeで入手できます。これは、配布されているcc by-sa 3.0ライセンスに感謝します。
Loading...