Jump to content

    
Sign in to follow this  
Prizrak_Kommunizma

Особенности импульсного разряда литиевых аккумуляторов

Recommended Posts

Скорее всего тема уже где-то поднималась, но я найти не смог.

В последнее время часто сталкиваюсь с проектами, где нужно в небольшой объём впихивать небольшой LiPo или LiIon аккумулятор в районе 100 мАч, но разряжать который надо на нагрузку токами до 3А в короткие промежутки времени. Экспериментально убедился, что встроенные защитные схемы сработать не успевают и аккумулятор продолжает питать остальную схему, пусть и проседая на время. Но это по сути ни о чём не говорит, может схемы защиты просто слишком инерционные. Документация на аккумуляторы не даёт информации по принципиальной допустимости и допустимым параметрам такого типа разряда, указывают обычно 1C постоянного тока и всё.

По этому вопрос к знатокам:

Исходя из химии элементов, допустимо ли подобное и если да, то как рассчитать такой режим? Как найти минимально необходимый для выживания аккумулятора период между импульсами? Интересует в том числе с точки зрения защиты от возгорания и влияния на число циклов заряда.

Заранее спасибо.

Edited by Prizrak_Kommunizma

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, Prizrak_Kommunizma сказал:

Документация на аккумуляторы не даёт информации по принципиальной допустимости и допустимым параметрам такого типа разряда, указывают обычно 1C постоянного тока и всё.

Не все аккумуляторы одинаковы. Нужно специально искать те, которые допускают ток разряда 30С и выше.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Есть такие аккумуляторы да, но они опять же предусмотрены например на свои 30С при разряде постоянный током. Но значит ли это, что от них можно питать нагрузку например током 60С, но ШИМом с коэффициентом заполнения 50 %?

Те же вспышки для фотокамер например. Имею в виду миниатюрные. Когда заряжают конденсатор для лампы, с аккумулятора снимается большой ток, а судя по размеру вспышек, там вряд ли даже 18650. Там скорее пакетики где-нибудь на 1000 мАч. Но при зарядке конденсатора там явно снимается больше 1 ампера в короткий промежуток времени.

Подобные решения на относительно слабых элементах питания существуют, вопрос как их рассчитывать, чтобы не сделать из той же вспышки бомбу замедленного действия.

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 часов назад, Prizrak_Kommunizma сказал:

Те же вспышки для фотокамер например. Имею в виду миниатюрные. Когда заряжают конденсатор для лампы, с аккумулятора снимается большой ток, а судя по размеру вспышек, там вряд ли даже 18650. Там скорее пакетики где-нибудь на 1000 мАч. Но при зарядке конденсатора там явно снимается больше 1 ампера в короткий промежуток времени.

Подобные решения на относительно слабых элементах питания существуют, вопрос как их рассчитывать, чтобы не сделать из той же вспышки бомбу замедленного действия.

Делал нечто подобное. Батарея конденсаторов заряжалась стабилизатором тока 500 мА (максимально допустимый ток источника), и разряжалась тоже через стабилизатор тока импульсом 60 А. Получался хороший прямоугольный импульс. Для расчета нужно знать требуемую длительность импульса разряда и частоту следования импульсов. Собственно сам процесс заряд-разряд моделировал  в Micro-cap.

Share this post


Link to post
Share on other sites
12 часов назад, Prizrak_Kommunizma сказал:

Но значит ли это, что от них можно питать нагрузку например током 60С, но ШИМом с коэффициентом заполнения 50 %?

Нет, не значит. Такой режим не регламентируется, и производитель не даст Вам никакой гарантии. Следовательно, это попросту опасно. Если импульсное потребление предполагается с большой скважностью, то организуйте промежуточный накопитель энергии, с помощью конденсатора. Если же речь идёт о ШИМе с коэффициентом заполнения ок. 50%, то считайте, что Вам нужна батарея, способная постоянно отдавать максимальный ток.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если говорить о ШИМ, то 50% при  двукратном токе совсем не эквивалентны 100% при однократном, поскольку тепловыделение во внутреннем сопротивлении будет почти в два раза больше.

Для импульсных режимов уязвимыми становятся разного рода контактные узлы и проч. - они  могут просто отгорать, поэтому импульсный режим должен быть оговорен. Ну, как крайняя мера - можно пожертвовать одним аккумулятором и найти границу.

Правда, формально - если сказано, что защита предусматривает КЗ, и она не успевает сработать - значит, на таких временах должно быть все в порядке.

Аккумуляторы и конденсаторы - вещи все же разные. С конденсаторов в вспышке запросто и сотня ампер может идти.

 

6 hours ago, LII said:

Батарея конденсаторов заряжалась стабилизатором тока 500 мА, и разряжалась через стабилизатор тока импульсом 60 А.... Собственно сам процесс заряд-разряд моделировал  в Micro-cap.

Тут нужно иметь хорошую модель конденсаторов. Например, алюминиевые электролиты весьма адекватны этой задаче, но внутреннее сопротивление крайне сильно зависит от температуры, и переходные процессы есть.

Share this post


Link to post
Share on other sites
23 часа назад, AlexeyW сказал:

Тут нужно иметь хорошую модель конденсаторов. Например, алюминиевые электролиты весьма адекватны этой задаче, но внутреннее сопротивление крайне сильно зависит от температуры, и переходные процессы есть.

Какие-либо изменения в параметрах конденсатора нивелируются стабилизатором тока разряда. Для этого, естественно, нужен некий запас по напряжению.

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 5/15/2021 at 6:19 PM, Herz said:

Такой бывает вариант.

Смотреть с пятой минуты.

Кстати идея отличная! Если рядом с маленьким аккумулятором такой же по размеру суперконденсатор поставить просто в параллель, то можно снимать большие токи?

Edited by Prizrak_Kommunizma

Share this post


Link to post
Share on other sites
23 часа назад, Prizrak_Kommunizma сказал:

Кстати идея отличная! Если рядом с маленьким аккумулятором такой же по размеру суперконденсатор поставить просто в параллель, то можно снимать большие токи?

Только не забудьте между ними зарядно-разрядную схему поставить. В простейшем случае токоограничивающий резистор и диод Шоттке в параллель.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Посмотрел ионисторы. По моему либо на них не пишут, либо они в большинстве предназначены для низких токов разряда. Эти из видео выше это какие-то особые. Их ещё не так просто достать.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Есть т.н. двуслойные (EDLC). ESR у них от значительно ниже, чем у ионисторов - от единиц до сотен мОм в зависимости от ёмкости, а утечки существенно выше. В силу особенностей технологии ограничено рабочее напряжение, выше чем на 3 В бывают только батареи из последовательно соединённых.

Насчёт доставаемости проблем вроде нет, по крайней мере у местных продавцов 10-фарадники порядка $2 за штуку.

На видео - не они. :) И как раз эти достать сложнее. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 hours ago, Prizrak_Kommunizma said:

Посмотрел ионисторы. По моему либо на них не пишут, либо они в большинстве предназначены для низких токов разряда. Эти из видео выше это какие-то особые. Их ещё не так просто достать.

Не знаю, что вы смотрели Ну у ионисторов нормальных производителей все приводится, вот, например наши, сарапульские имел с ними дело - достойные, как говорится на уровне лучших мировых... И покупаются на раз.

А использовать любой аккумулятор в режиме не оговоренном в паспорте - всегда риск, как минимум выхода из строя (маленького срока службы) ну или потери емкости аккумулятора, а как максимум: взрыв, пожар...

Вы, наверное опять (как большинство не совсем в теме) пытаетесь использовать бытовые приборы, заточенные под постоянку, для спецприменения. Импульсных аккумуляторов полно. Правда искать надо их не на Алиэкспресс, да и ценник у них кратно выше... Но за все нужно платить.

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 5/18/2021 at 5:39 PM, ded2016 said:

И покупаются на раз.

А можно ссылочку где их можно купить на раз? Ни чип-дип, ни элитан не находят у себя их. Обращаться к производителю не вариант, если ему не интересны мелкие партии.

Тут выше ещё грамотно замечали про схему зарядки этого конденсатора. Не усложнит ли это чрезмерно схему, раздув её габариты? Диод и резистор для меня недопустимо, много мощности потеряю.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, Prizrak_Kommunizma сказал:

Тут выше ещё грамотно замечали про схему зарядки этого конденсатора. Не усложнит ли это чрезмерно схему, раздув её габариты? Диод и резистор для меня недопустимо, много мощности потеряю.

У суперконденсаторов очень большая емкость поэтому, например, при начальном включении у Вас будет получатся по сути КЗ, аккумулятора на конденсатор, что будет вести к повреждениям как одного так и другого. Между ними на фазе заряда конденсатора требуется ограничительный резистор, а на фазе разряда конденсатора при скачке нагрузки и просадки напряжения, необходим ключ, закорачивающий этот резистор, в простейшем случае -- диод с малым падением напряжения.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this