TI twierdzi, że można ładować ogniwa LiFePO4 przez CC (stały prąd) ładując jak zwykle, ale do wyższego niż zwykle napięcia (np. 3,7 V zamiast zwykłego 3,6 V w przypadku LiFePO4), a następnie przejść stopniowo do niższego napięcia swobodnego bez NO pośredniego CV tryb.
Ich bq25070 IC implementuje tę metodę zgodnie z opisem w arkuszu danych bq25070 .
Jest to sprzeczne ze WSZYSTKIMI innymi wskazówkami, specyfikacjami układów scalonych i obwodami ładowania, które widziałem.
Robienie tego z Vcv <= 3,6 V jest wystarczające - z lub bez stopnia CV. To dodatkowe napięcie i brak trybu CV jest radykalny. Implikacja lub stwierdzenie ze wszystkich innych źródeł jest takie, że przekroczenie normalnej wartości Vmax 3,6 V dla LiFePO4 nawet o niewielką ilość może być szkodliwe lub śmiertelne.
Czy TI oszalał całkowicie i nieodpowiedzialnie, czy to fantastyczny nowy sposób ładowania ogniw fosforanu litowo-żelazowego?
źródło
Odpowiedzi:
Jak dotąd moja odpowiedź brzmi: nie wiem, ale TI to zazwyczaj bardzo solidni ludzie, którzy zwykle nie chodzą wokół, tworząc układy scalone, które chodzą po ciemnej stronie - ponieważ ma to znaczące zastosowanie do mnie i mam aplikację, w której jest o natychmiastowym potencjalnym znaczeniu wymaga dalszych badań.
Oto mój początek podróży - bardziej opis problemu i badanie parametrów niż właściwa odpowiedź. Zamierzałem zamieścić WSZYSTKIE z tych pytań w ramach pytania, ale zdecydowałem, że lepiej będzie, jeśli będzie to odpowiedź.
Później uświadomiłem sobie, że mam trochę napięcia LiFePO4 i LiIon w swoich wędrówkach. Wrócę i uporządkuję to, ALE spodziewam się, że będzie wystarczająco jasne dla każdego, kto może być zainteresowany.
Posiadam szereg układów scalonych ładowarki dla LiIon o podobnych specyfikacjach, wyprowadzeniach i zastosowaniach docelowych. Mają tylko kilka, które są odpowiednie dla LiFePO4.
ŻADNA ze specjalnych ładowarek LiIon / LiPo nie stosuje tej metody.
Mogą być zależne od matrycy Olivine w LiFePO4, która zapewnia jej wytrzymałość (i przypadkowo zmniejsza gęstość energii), aby zapewnić wystarczającą ochronę przed nadmiarem tej metody.
Zwykłą metodą ładowania chemii litowej jest ładowanie w CC (stały prąd), aż do osiągnięcia Vmax, a następnie utrzymywanie ogniwa w Vmax, podczas gdy prąd zwalnia w mniejszym stopniu
pod kontrolą chemii komórki, aż do osiągnięcia docelowego% wieku Imax został osiągnięty.
Oświadczenia dotyczące metody TI (w razie potrzeby przy użyciu zmienionych specyfikacji LiIon)
Uszkodzić?
Patrz „Ostrzeżenia uniwersyteckie dotyczące baterii” na końcu.
„Twierdzenie” TI jest w „najtrudniejszej” możliwej formie - nie tylko na papierze, ale w krzemie układu scalonego kontroli baterii. BQ 25070, arkusz danych tutaj: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq25070.pdf
W swoim arkuszu danych z lipca 2011 r. Mówi:
Algorytm ładowania LiFePO4 usuwa kontrolę trybu stałego napięcia zwykle występującą w cyklach ładowania akumulatora Li-Ion.
Zamiast tego akumulator jest szybko ładowany do napięcia przeładowania, a następnie może się zrelaksować do niższego progu napięcia ładowania pływakowego.
Usunięcie stałej kontroli napięcia znacznie skraca czas ładowania.
Podczas cyklu ładowania wewnętrzna pętla kontrolna monitoruje temperaturę złącza IC i zmniejsza prąd ładowania, jeśli zostanie przekroczony wewnętrzny próg temperatury.
Stopień mocy ładowarki i funkcje wykrywania prądu ładowania są w pełni zintegrowane. Funkcja ładowarki ma pętle regulacji prądu i napięcia o wysokiej dokładności oraz wyświetlacz stanu ładowania.
Czy oni są szaleni?
Ta tabela jest oparta na tabeli 2 z uniwersytetu baterii na http://batteryuniversity.com/learn/article/charging_lithium_ion_batteries
Dotyczy to LiIon, a nie LiFePO4. Napięcia są wyższe przy Vmax zwykle = 4,2 V w porównaniu z 3,6 V dla LiFePO4. Mam nadzieję i oczekiwanie, że ogólne zasady są na tyle podobne, aby uczynić to użytecznym. W odpowiednim czasie zmniejsz napięcie do LiFePO4.
Kolumny zatytułowane BU są w oryginale. Dodałem kolumny z nagłówkiem RMc. Wiersze dla 4,3, 4,4, 4,5 V zostały dodane przeze mnie.
Ich stolik tak mówi
Jeśli ładujesz stałym prądem, aż do osiągnięcia napięcia Vcv
Następnie osiągnięto% pełnej pojemności w kolumnie 2. (% ograniczenia na koniec CC)
A następnie, jeśli utrzymasz napięcie w Vcv, aż Ibat spadnie do około 5%, jeśli Icc (zwykle 5%, jeśli C / 1 = C / 20)
Wówczas pojemność zostanie osiągnięta. (Cap full sat)
Mówią, że całkowity czas ładowania w minutach podano w kolumnie 3
Moje uzupełnienia nie są zbyt głębokie i dokonuję kilku założeń, które mogą być nieważne.
5 minut CC: Zakładam, że w początkowym trybie CC pojemność wzrasta liniowo z czasem. Jest to prawdopodobnie bardzo zbliżone do rzeczywistej wydajności, a ponieważ we wczesnych etapach Vcg jest względnie stała, prawdopodobnie jest to również odpowiednie założenie dla wydajności energetycznej.
6 Czas w CV = 3 - 5.
Podczas gdy TI używają 3,7 V dla Vovchga (w przeciwieństwie do zwykłego 3,6 V) do swojej magicznej sztuczki, ekstrapolacja tabeli wydaje się sugerować, że około 4,5 V byłoby potrzebne do wywołania LiIon i być może około 3,8 V dla komórki LiFePO4.
Może się jednak zdarzyć, że znaczące rzeczy zaczną się dziać tuż powyżej 3,6 V / 4,2 V i że dodatkowe 0,1 V wystarczy, aby podnieść współczynnik o (100 -85) / 55 = 28% w porównaniu do wskaźnika CC, który kończy się przy 4,2 V.
Aby było to prawdą, musi wystąpić 15% ładowania s Vbat wzrasta o 0,1 V, dzieje się to po około 9 minutach (60 - kol. 5,2 V w wierszu), więc szybkość ładowania delta wynosi 15% / (9/60) godz. = 15 % / 15% = 100% = stawka C / 1 - która musiałaby być. [Ten „zbieg okoliczności” występuje, ponieważ 15% pojemności pozostaje do dostarczenia, gdy pozostanie 15% jednej godziny.].
Dodałem metodę ładowania awaryjnego TI do tabeli w rzędzie 4,3 V.
Lepszy stół do naśladowania:
Ostrzeżenia i komentarze na temat Battery University z powyższej strony:
To dobrze - po prostu „tracisz” 15% pojemności płyty czołowej, czyli o około 18% mniej pojemności, niż mógłbyś mieć
Niektóre tańsze ładowarki konsumenckie mogą korzystać z uproszczonej metody „ładuj i uruchom”, która ładuje akumulator litowo-jonowy w ciągu godziny lub krócej bez przechodzenia do poziomu nasycenia na etapie 2. „Gotowy” pojawia się, gdy akumulator osiąga próg napięcia na etapie 1. Ponieważ stan naładowania (SoC) w tym momencie wynosi tylko około 85 procent, użytkownik może narzekać na krótki czas działania, nie wiedząc, że winna jest ładowarka . Z tego powodu wymienianych jest wiele baterii gwarancyjnych, a zjawisko to jest szczególnie powszechne w branży komórkowej.
Jest to bardziej niepokojące
Li-ion nie może absorbować przeładowania, a po pełnym naładowaniu prąd ładowania musi zostać odcięty.
Ciągły ładunek strużkowy spowodowałby powlekanie metalicznego litu, co mogłoby zagrozić bezpieczeństwu.
Aby zminimalizować naprężenia, utrzymuj akumulator litowo-jonowy na szczytowym napięciu 4,20 V / ogniwo tak krótko, jak to możliwe.
TI bq25070 unosi akumulator przy napięciu 3,5 V - poniżej zakresu „bezpiecznego” - tj. Tak bardzo bezpiecznego, że z czasem nieznacznie traci pojemność.
Po zakończeniu ładowania napięcie akumulatora zaczyna spadać, co zmniejsza naprężenie napięcia. Z czasem napięcie w obwodzie otwartym wyniesie między 3,60 a 3,90 V / ogniwo. Należy pamiętać, że akumulator litowo-jonowy, który otrzymał w pełni nasycony ładunek, będzie utrzymywał wyższe napięcie dłużej niż ten, który był szybko ładowany i zakończył na progu napięcia bez ładunku nasycenia.
Związane z:
arkusz danych bq25070
& http://www.ti.com/lit/ds/slusa66/slusa66.pdf
bq20z80-V101 „Manometr”
Ładowarka litowa bq25060 IC
źródło
Odkryłem wiele powiązanych „punktów danych”. Nikt nie wykazuje z całą pewnością, że jest to powszechnie akceptowana metoda ładowania z LiFePO4, ale istnieją oznaki, że prawdopodobnie tak jest, z pewnymi „zastrzeżeniami”. Stopień akceptowalności zależy od wielu czynników, takich jak stopień przepięcia, stan naładowania, szybkość ładowania, czas utrzymywania nadmiernego napięcia, specyficzna konstrukcja akumulatora i inne. Dodam do następujących, gdy dowiem się więcej.
(1) A123 należą do wiodących producentów akumulatorów LiFePO4. Ich ostatnie poważne problemy finansowe nie wynikały z niezrozumienia technologii, ale z problemów inżynieryjnych, które doprowadziły do bardzo kosztownych wycofań produktów. Podobne rzeczy miały miejsce u góry Sony w produkcji akumulatorów LiIon - ale Sony ma „znacznie głębsze kieszenie”.
Poniższe informacje dotyczą w szczególności produktów A123 i prawdopodobnie tylko ich części. Rozszerzenie tej metody na inne marki jest na ryzyko użytkownika:
Oddział A123 z Enerland opracował materiały informacyjne zatytułowane „Prawidłowe działanie zestawu deweloperskiego NanoPhosphate A123 Racing”. Dotyczy to ogniw LiFePO4 2300 mAh A123 26660 (26 mm średnicy x 66,5 mm).
Wykorzystują ładunek CC CV do „normalnego ładowania” i darmowy ładunek awaryjny do szybkiego ładowania.
Normalne ładowanie wynosi od 3 A (około 1,333 ° C) do 3,6 V, trzymaj przy 3,6 V, aż I_bat spadnie do 0,05 IChg, a następnie unoszą się na 3,45 V.
Jednak ich metoda szybkiego ładowania to:
Ładuj w Imax, aż do osiągnięcia Vmax.
Przytrzymaj Vmax, aż do osiągnięcia T_fast_charge.
Wydajność wynosi 90> = 96% SOC.
ORAZ - rolka bębna - Vmax = 4,2 V - wow.
Mówią, że szybki czas ładowania wynosi 15 minut!
Zauważ, że osiąga się to tylko w Imax, który jest znacznie wyższy niż normalny Ichg.
Tak więc, aby wykonać tę czynność dla danego ogniwa, należy zdefiniować wyższy niż zwykle prąd ładowania, wyższe niż zwykle maksymalne napięcie ładowania i limit czasowy utrzymywania ogniwa na maksymalnym napięciu.
Powyższe nie jest identyczne z tym, co robi układ scalony TI - główna wspólność jest wyższa niż zwykle napięcie punktu końcowego. Dla bq25070 IC prąd jest standardowym prądem ładowania, Vmax jest podniesiony, a czas podtrzymania przy Vmax wynosi zero
Nie znalazłem jeszcze żadnych wskazówek dotyczących wpływu na cykl życia tej metody szybkiego ładowania.
(2) Aby śledzić ...
Bonus Goldmine:
Pliki do pobrania A123 - właśnie odkryłem.
Jeszcze nie zbadane.
Wygląda na bardzo przydatny.
źródło