बैटरी चार्जिंग बुनियादी बातें और चार्जिंग प्रोफ़ाइल

Li{0}}आयन चार्जर ऐसे उपकरण हैं जो बैटरी चार्जिंग करंट और वोल्टेज को नियंत्रित करते हैं, और आमतौर पर सेलफोन, लैपटॉप और टैबलेट जैसे पोर्टेबल उपकरणों के लिए उपयोग किए जाते हैं। अन्य बैटरी रसायन शास्त्र की तुलना में, ली - आयन बैटरियों में उच्चतम ऊर्जा घनत्व होता है, प्रति सेल उच्च वोल्टेज प्रदान करता है, उच्च धाराओं को सहन कर सकता है, और जब बैटरी पूरी तरह से चार्ज हो जाती है तो उसे ट्रिकल चार्ज करने की आवश्यकता नहीं होती है। इसके अलावा, Li-आयन बैटरियों में मेमोरी प्रभाव नहीं होता है, जिसका अर्थ है कि यदि उन्हें पूरी तरह से समाप्त होने से पहले चार्ज किया जाता है तो वे कम चार्ज क्षमता को "याद" नहीं रखते हैं। हालाँकि, Li-आयन बैटरियों को एक विशिष्ट स्थिर धारा और स्थिर वोल्टेज (CC{7}}CV) चार्ज प्रोफ़ाइल के साथ चार्ज किया जाना चाहिए जो बैटरी के तापमान और वोल्टेज स्तर के आधार पर स्वचालित रूप से समायोजित किया जाता है।

चार्जिंग प्रोफ़ाइल Li{0}}आयन बैटरियों का एक मूलभूत पहलू है, क्योंकि यह बताता है कि बैटरी चार्ज होने के दौरान बैटरी का वोल्टेज और करंट कैसे बदलता है।

ली-आयन बैटरियां अपेक्षाकृत सामान्य चार्जिंग प्रोफ़ाइल का अनुसरण करती हैं, जिसका वर्णन नीचे अधिक विस्तार से किया गया है। ध्यान दें कि यदि कोई चार्जर आईसी कॉन्फ़िगरेशन क्षमता प्रदान करता है, तो डिज़ाइनर इन चरणों के लिए अपनी स्वयं की सीमाएँ निर्धारित करने में सक्षम हो सकता है। ये कॉन्फ़िगर करने योग्य सीमाएँ अत्यधिक लाभकारी हैं, यह देखते हुए कि अधिकांश बैटरी निर्माता विभिन्न अधिकतम चार्ज वर्तमान स्तरों के लिए कुछ सीमाएँ निर्दिष्ट करते हैं। कॉन्फ़िगरेशन क्षमता बैटरी को अधिक वोल्टेज और अधिक तापमान वाली स्थितियों के साथ-साथ ओवरलोड से बचाकर सुरक्षा की एक अतिरिक्त परत प्रदान कर सकती है, जो बैटरी को स्थायी रूप से नुकसान पहुंचा सकती है या उसकी क्षमता को कम कर सकती है।

ट्रिकल चार्जर:

आम तौर पर, ट्रिकल चार्ज चरण का उपयोग केवल तब किया जाता है जब बैटरी वोल्टेज बहुत कम स्तर (लगभग 2.1V) से नीचे हो। इस स्थिति में, बैटरी पैक की आंतरिक सुरक्षा आईसी ने पहले बैटरी को गहराई से डिस्चार्ज होने के कारण डिस्कनेक्ट कर दिया होगा, या यदि कोई अधिक करंट घटना घटी हो। चार्जर IC बैटरी पैक की कैपेसिटेंस को चार्ज करने के लिए एक छोटा करंट (आमतौर पर 50mA) स्रोत करता है, जो सुरक्षा IC को उसके FET को बंद करके बैटरी को फिर से कनेक्ट करने के लिए ट्रिगर करता है। हालाँकि ट्रिकल चार्जिंग आमतौर पर कुछ सेकंड तक चलती है, चार्जर आईसी में एक टाइमर एकीकृत होना चाहिए जो बैटरी पैक को एक निश्चित समय के भीतर दोबारा कनेक्ट नहीं करने पर चार्ज करना बंद कर देता है, क्योंकि यह इंगित करता है कि बैटरी क्षतिग्रस्त हो गई है।

पूर्व-प्रभार:

एक बार जब बैटरी पैक दोबारा कनेक्ट हो जाता है या डिस्चार्ज हो जाता है, तो प्री-चार्जिंग शुरू हो जाती है। प्री{{3}चार्ज के दौरान, चार्जर ख़राब बैटरी को कम करंट स्तर पर सुरक्षित रूप से चार्ज करना शुरू कर देता है जो आमतौर पर C/10 है (जहां C क्षमता है (mAh में))। पूर्व-चार्ज के परिणामस्वरूप, बैटरी वोल्टेज धीरे-धीरे बढ़ता है। प्री-चार्ज का उद्देश्य बैटरी को कम करंट पर सुरक्षित रूप से चार्ज करना है। यह सेल को तब तक होने वाली क्षति से बचाता है, जब तक कि इसका वोल्टेज उच्च स्तर तक न पहुंच जाए।

लगातार चालू (सीसी) प्रभार:

कॉन्स्टेंट करंट (CC) चार्ज को फास्ट चार्जिंग भी माना जाता है, जिसका वर्णन नीचे अधिक विस्तार से किया गया है। CC चार्जिंग प्री-चार्ज के बाद शुरू होती है, जब बैटरी प्रति सेल लगभग 3V तक पहुंच जाती है। सीसी चार्ज चरण में, बैटरी के लिए 0.5C और 3C के बीच उच्च चार्ज धाराओं को संभालना सुरक्षित है। सीसी चार्जिंग तब तक जारी रहती है जब तक कि बैटरी वोल्टेज "पूर्ण" या फ्लोटिंग वोल्टेज स्तर तक नहीं पहुंच जाता है, जिस बिंदु पर, निरंतर वोल्टेज चरण शुरू होता है।

लगातार वोल्टेज (सीवी) चार्ज:

लिथियम कोशिकाओं के लिए निरंतर वोल्टेज (सीवी) सीमा आमतौर पर प्रति सेल 4.1V और 4.5V के बीच होती है। चार्जर आईसी सीसी चार्जिंग के दौरान बैटरी वोल्टेज की निगरानी करता है। एक बार जब बैटरी सीवी सीमा तक पहुंच जाती है, तो चार्जर सीसी से सीवी विनियमन में परिवर्तित हो जाता है। सीवी चार्जिंग लागू की गई है क्योंकि चार्जर आईसी द्वारा देखा गया बाहरी बैटरी पैक वोल्टेज पैक में वास्तविक बैटरी सेल वोल्टेज से अधिक है। यह आंतरिक सेल प्रतिरोध, पीसीबी प्रतिरोध और सुरक्षा FET और सेल से समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध (ESR) के कारण है। सुरक्षित संचालन की गारंटी के लिए, चार्जर आईसी को बैटरी वोल्टेज को उसके अधिकतम फ्लोटिंग वोल्टेज से अधिक नहीं होने देना चाहिए।

प्रभार समाप्ति:

सीवी चरण के दौरान बैटरी में एक निर्धारित सीमा (लगभग C/10) से नीचे जाने वाली धारा के आधार पर चार्जर IC निर्धारित करता है कि चार्ज चक्र को कब समाप्त करना है। इस बिंदु पर, बैटरी को पूरी तरह चार्ज माना जाता है और चार्जिंग पूरी हो जाती है। यदि चार्जर आईसी में चार्ज समाप्ति अक्षम है, तो चार्ज करंट स्वाभाविक रूप से 0mA तक कम हो जाएगा, लेकिन व्यवहार में ऐसा शायद ही कभी किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सीवी चार्जिंग के दौरान बैटरी में जाने वाले चार्ज की मात्रा तेजी से कम हो जाती है (क्योंकि सेल वोल्टेज एक बड़े कैपेसिटर की तरह बढ़ रहा है), और क्षमता में बहुत कम वृद्धि के साथ बैटरी को रिचार्ज करने में काफी लंबा समय लगेगा।

किसी भी क्षण वास्तविक चार्ज करंट लूप नियमों, जैसे इनपुट करंट सीमा, इनपुट वोल्टेज सीमा, थर्मल विनियमन या बैटरी तापमान के कारण निर्धारित सीमा से कम हो सकता है।