Chargement à courant constant - une station de ravitaillement pour les batteries

Les quatre étapes de la charge des batteries au lithium

Charge au goutte-à-goutte (précharge à basse tension), charge à courant constant, charge à tension constante et terminaison de la charge.
Étape 1 : Charge d'entretien - La charge d'entretien est utilisée pour précharger une cellule de batterie complètement déchargée (charge de récupération). La batterie est d'abord chargée à l'aide d'un courant constant allant jusqu'à 0,1C lorsque la tension de la batterie est inférieure à environ 3V.

Étape 2 : Charge à courant constant - lorsque la tension de la batterie dépasse le seuil de charge de maintien, le courant de charge est augmenté pour une charge à courant constant.

Le courant pour une charge à courant constant se situe entre 0,2C et 1,0C. Le courant pendant la charge à courant constant ne doit pas être très précis, un courant quasi-constant est suffisant.

Étape 3 : Chargement à tension constante - lorsque la tension de la batterie atteint 4,2 V, le chargement à courant constant prend fin et la phase de chargement à tension constante commence.

Le courant est basé sur le niveau de saturation de la cellule et, au fur et à mesure que le processus de charge se poursuit, le courant de charge est lentement réduit de sa valeur maximale et, lorsqu'il est réduit à 0,01C, la charge est considérée comme terminée. Pour des performances optimales, la tolérance de régulation de la tension doit être meilleure que +1%.

Étape 4 : Terminaison de la charge - Il existe deux méthodes typiques de terminaison de la charge : l'utilisation d'un courant de charge minimum ou l'utilisation d'une minuterie (ou une combinaison des deux).

La méthode du courant minimum surveille le courant de charge pendant la phase de charge à tension constante et met fin à la charge lorsque le courant de charge est réduit à une valeur comprise entre 0,02C et 0,07C. La seconde méthode chronomètre à partir du début de la phase de charge à tension constante et poursuit la charge pendant deux heures avant d'arrêter le processus de charge.

Pourquoi utiliser le chargement à courant constant ?

Une façon typique de facturer un pile ternaire au lithium est de détecter d'abord la tension de la batterie à charger, si la tension est inférieure à 3V, une précharge est d'abord effectuée avec un courant de charge de 1/10 du courant réglé, après que la tension ait augmenté à 3V, le processus de charge entre dans la charge à courant constant.

Tout au long du processus de charge, la tension de charge de l'alimentation est généralement ajustée ou la valeur de la résistance en série avec la batterie est modifiée afin de maintenir le même niveau de courant de charge de la batterie.

L'avantage de cette méthode est qu'elle est simple à contrôler et qu'elle convient pour charger des batteries en série avec plusieurs éléments. La charge à courant constant est donc souvent utilisée comme un maillon de la charge par étapes.

Est-il possible de réduire le temps de charge en augmentant le courant ?

Lors de la charge à des courants élevés, la polarisation interne de la batterie Li-ion devient importante et sa tension augmente plus rapidement, atteignant rapidement la tension de coupure de la charge.

Bien qu'il semble que la phase de charge à courant constant soit beaucoup plus courte, elle ne charge pas beaucoup en réalité, de sorte que la durée de la phase de charge à tension constante augmente en conséquence, de sorte que la durée totale du cycle de charge n'est pas réduite.

Avantages de la charge à courant constant

Le chargement à courant constant peut prolonger la durée de vie de la batterie. Lorsque les batteries sont chargées à l'aide de courants ou de tensions fluctuants, la batterie est soumise à des contraintes qui réduisent sa durée de vie. Avec la charge à courant constant, la batterie est chargée à un taux contrôlé, ce qui réduit le stress et prolonge la durée de vie de la batterie.

Un autre avantage de la charge à courant constant est que le temps de charge peut être optimisé. Lorsque les batteries sont chargées à l'aide de courants ou de tensions fluctuants, la charge complète de la batterie peut prendre plus de temps.

Avec le chargement à courant constant, le temps de chargement est légèrement inférieur à celui requis avec des courants fluctuants, car la batterie est chargée à un taux contrôlé. Ceci est particulièrement avantageux dans les applications où le temps est compté, telles que les stations de recharge de véhicules électriques ou les stations d'épuration des eaux usées. panneau solaire domestique utilisés dans les zones reculées.

Tout ce qu'il faut savoir sur l'utilisation de la charge à courant constant

La charge à courant constant est une technique très répandue pour charger les batteries de manière efficace et sûre. Cette méthode de charge maintient un courant constant tout au long du processus de charge, ce qui réduit les contraintes subies par la batterie et prolonge sa durée de vie. Toutefois, pour tirer le meilleur parti de la charge à courant constant, voici quelques points à prendre en considération.

Compatibilité des piles

Avant d'utiliser le chargement à courant constant, il est important de s'assurer que la batterie que vous chargez est compatible avec cette méthode de chargement. Toutes les batteries ne peuvent pas supporter un courant constant et certaines peuvent être endommagées, voire détruites.

La meilleure façon de s'assurer que vous utilisez la bonne méthode de charge est de consulter les recommandations du fabricant de la batterie. Par exemple, les batteries lithium-ion sont couramment utilisées dans les appareils électroniques et peuvent être chargées à l'aide de la méthode du courant constant. Toutefois, d'autres types de batteries (par exemple les batteries plomb-acide) peuvent ne pas être compatibles avec cette méthode de charge.

Limite de courant

Lorsque vous utilisez le chargement à courant constant, il est important de régler la limite de courant en fonction de la batterie que vous chargez. Le chargement d'une batterie à un courant trop élevé peut endommager la batterie, tandis qu'un courant trop faible peut ralentir le temps de chargement.

La limite de courant est généralement exprimée comme un multiple de la capacité de la batterie, où C est la capacité de la batterie. capacité de la batterie en ampères-heures. Par exemple, une batterie d'une capacité de 2000mAh aura une valeur C de 2. Il est recommandé d'utiliser une limite de courant comprise entre 0,1C et 0,5C.

Contrôle de la température

Le chargement à courant constant génère de la chaleur, ce qui peut affecter les performances et la durée de vie de la batterie. Il est important de surveiller la température de la batterie pendant la charge pour s'assurer qu'elle reste dans une fourchette de sécurité.

La plupart des chargeurs à courant constant sont dotés d'un capteur de température intégré qui surveille la température de la batterie et ajuste le taux de charge en conséquence.

Pourquoi ai-je besoin d'un chargement à tension constante ?

Idéalement, pendant la charge, quelques unités d'électrons passent à travers le circuit externe et quelques unités d'ions Li passent à travers le diaphragme et s'incrustent dans la cathode. Dans cet état, la tension de la batterie = tension de l'anode - tension de la cathode.

Toutefois, dans la pratique, ce n'est pas le cas. En pratique, lorsque le circuit externe est activé pour une charge à courant constant, les électrons circulent rapidement dans le circuit externe, de l'anode à la cathode, tandis que le mouvement des ions Li est quelque peu entravé, de sorte qu'il y a un décalage dans le mouvement des ions Li.

La tension de coupure de la charge est atteinte, et la batterie est alors coupée de la charge. Après la coupure, les ions Li qui n'ont pas été complètement désencastrés gagneront des électrons et continueront à exister dans le matériau de l'anode lorsque le circuit sera déconnecté.

Les électrons excédentaires accumulés à la cathode seront perdus lorsque le circuit sera déconnecté. À ce stade, la tension réelle de la batterie est inférieure à la tension de charge de coupure.

Dans la pratique, cela se traduit par le fait que la charge à courant constant n'est pas entièrement chargée. Par conséquent, la charge à courant constant doit être suivie d'une charge à tension constante, afin que la capacité de stockage de la batterie Li-ion soit pleinement exploitée.