1. Minimalne napięcie rozładowania U=2,8 V
2. Maksymalne napięcie naładowania U=4,2 V
3. Maksymalne natężenie prądu ładowania I=0.8C
4. Czas ładowania: t=(2-3)h
W tabeli 1 przedstawiono zalecane natężenia prądu ładowania przy założeniu, że ładowanie jest realizowane prądami z zakresu (0,5-1,0)Q przez godzinę t=1 h.
Gdzie Q oznacza pojemność akumulatora wyrażoną w mAh.
Producenci zalecają nie przekraczanie natężenia prądu ładowania I=Q/1h.
Jednocześnie zalecane bezpieczne natężenie prądu ładowania to: I=0,8Q/1h
Przykład 1:
Maksymalne natężenie prądu ładowania dla akumulatora o pojemności Q=2400 mAh wynosi:
I=0,8*Q/t
I=0,8*2400 mAh/1 h=1920 mA
Zasady są proste:
- im szybciej ładujemy, tym krócej eksploatujemy,
- im wyższe końcowe napięcie ładowania, tym krótszy
czas eksploatacji.
Wpływ wartości napięcia końcowego ładowania akumulatora Li-ion na ilość cykli rozładowania oraz ilość gromadzonej energii w stosunku do pojemności akumulatora, przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1.
| U [V] |
Cykle rozład. |
Energia / Q |
| 4,30 |
150-200 |
1,10-1,15 |
| 4,25 |
200-350 |
1,05-1,10 |
| 4,20 |
300-500 |
1,00 |
| 4,15 |
400-700 |
0,90-0,95 |
| 4,10 |
600-1000 |
0,85-0,90 |
| 4,05 |
850-1500 |
0,800,85 |
| 4,00 |
1200-2000 |
0,70-0,75 |
| 3,90 |
2400-4000 |
0,60-o,65 |
| 3,80 |
bd. |
0,35-0,40 |
| 3,70 |
bd. |
>0,30 |
Należy zwrócić uwagę na fakt, że zmniejszenie maksymalnego napięcia ładowania o 0,1 V,
umożliwia przedłużenie działania akumulatora o 100%, przy jednoczesnym zmniejszeniu gromadzonej energii o (10-15)%. Jednak występują również inne czynniki,
które mają wpływ na optymalny wybór parametrów ładowania. Praktycznie każde zmniejszenie napięcia poniżej 4,2 V o 0,1 V podwaja czas eksploatacji
akumulatora.
Jednocześnie każde 70 mV mniej, powoduje zmniejszenie gromadzonej energii o około 10%.
Optymalne wartości napięcia ładowania przedstawiono w tabeli nr 2.
Tabela 2.
| U [V] |
I [A] |
| 3,0-3,2 |
0,2 |
| 3,2-3,9 |
1,0-2,0 |
| 3,9-4,0 |
0,5 |
| 4,0-4,1 |
0,2 |
| 4,1-4,2 |
0,2 |
Proces ładowania można całkowicie zautomatyzować na dwa sposoby.
Pierwszy dużo droższy, ale dokładniejszy wymusza zastosowanie przetworników A/D i D/A oraz mikrokontrolera.
Pomiar napięcia przy pomocy A/D umożliwia ustawienie optymalnej wartości natężenia prądu ładowania.
Regulacja natężenia prądy może być wykonana przy użyciu źródła prądu, sterowanego z mikrokontrolera przez przetwornik D/A.
To rozwiązanie wymaga napisania odpowiedniego programu sterującego do mikrokontrolera.
Drugi układ składa się z źródła prądu i stabilizatora napięcia o napięciu wyjściowym 4,2 V.
W najprostszym rozwiązaniu źródło prądu można zastąpić rezystorem. Jego rola sprowadza się do ograniczenia maksymalnej wartości natężenia
prądu na początku procesu ładowania. Jeżeli akumulator jest poprawnie rozładowany (do U=3,6 V), to różnica napięcia wynosi około 0,6 V.
Stosując rezystor o odpowiedniej mocy i wartości R=0,62 Ohma ograniczamy natężenie prądu do około jednego ampera. W miarę ładowania,
napięcie na zaciskach akumulatora wzrasta, zmniejszając stopniowo natężenie prądu, aż do momentu zrównania napięć i tym samym przerwania procesu ładowania.
Stabilizator napięcia powinien stabilizować napięcie 4,2 V lub 4,1 V. To prawie automatyczne wyłączanie ładowania, ale prawie robi różnicę.
W rzeczywistości ze względu na niezerową wartość rezystancji wewnętrznej akumulatora, będzie płynął prąd ładowania o małym natężeniu.
Rys 1. Charakterystyka ładowania Li-ion.
Opracowano na podstawie strony BATTERY UNIVERSITY
www.batteryuniversity.com