Температура зарядки литий ионных аккумуляторов в норме составляет от 0°C до +45°C. В этой статье вы узнаете, какие возникают проблемы, если температура выше +45°С? И что плохого произойдёт, если она ниже 0°C? Мы привели примеры контроля, схемы защиты и рассказали как всё работает.
Мы обратились к исследованиям компании Microchip (сайт их базы знаний) 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).
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.
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.
Узнайте, 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 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 контроль температуры литий-ионного аккумулятора?
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.
Узнайте, 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 контроль 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, можно ли оставлять подключённой зарядку).
