Использование LiPo во время зарядки: два элемента (один заряжается, один под нагрузкой)

Схема, которую вы показываете, в основном работает нормально, но имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что, как описано, она глубоко перезаряжает обе батареи и сокращает срок службы батарей, даже если доступная солнечная энергия> требуемая энергия нагрузки. Вы можете в значительной степени преодолеть это, зацикливаясь, когда Vbat падает лишь незначительно. Переключатель можно автоматизировать с помощью двух полевых МОП-транзисторов и компаратора.

При переключении вручную вы получите «вспышку» переключения, которую 50 мкФ не сильно ограничивают. 50 мкФ упадет на 1 вольт за 50 микросекунд при 1 А, поэтому за 25 мкс при 2 А. Для этого ваш коммутатор должен быть «довольно быстрым». Компаратор плюс два полевых МОП-транзистора в качестве переключателей «исправляет» это с достаточно быстрым переключением. Тем не менее, есть потенциально лучшие способы.

Если вы подключаете аккумулятор к нагрузке через выключатель, а зарядное устройство к аккумулятору напрямую (при условии наличия внутреннего диода или эквивалента), в большинстве случаев схема будет работать нормально. Проблемы могут возникнуть, если вы используете какую-либо продвинутую систему зарядки (например, MPPT некоторых вкусов), но в большинстве случаев проблем быть не должно. Могут быть интересные "граничные условия" (см. ниже).

Учитывать:

Предполагать:

• Зарядное устройство рассчитано на> 2А - скажем, 2,5А.
• Макс. Iзаряд батареи = 2,5 А (задается конструкцией зарядного устройства)
• Нагрузка = 2А.
• Батарея говорит заряжена на 50%.
• Зарядное устройство, способное правильно заряжать CC/CV LiPo с Vmax = скажем, 4,2 В и хвостом, скажем, 20% от Imax = 20% x 2,5A = 500 мА.
• Солнечное зарядное устройство должно быть в состоянии безопасно заряжать разряженную батарею в худшем случае, но это действительно выходит за рамки вопроса.

Зарядное устройство видит нагрузку полузаряженного аккумулятора + 2,5А = > 2,5А. Зарядное "делает, что может" и выдает 2,5А.
Аккумулятор заряжается в режиме СС на 2,5-5=0,5А.
Напряжение системы = напряжение батареи будет расти по мере зарядки батареи.
Когда / если батарея достигает максимального напряжения (например, Vbattery = 4,2 В), она вернется к хвосту CV (4,2 В).

Граничное условие: Как упоминалось выше, наличие тока нагрузки скрывает состояние «хвостового тока» аккумулятора от зарядного устройства. А именно:
Зарядное устройство теперь видит ток нагрузки 2А + хвостовой ток аккумулятора CV.
Поскольку ток нагрузки подавляет ток хвоста батареи, зарядное устройство никогда не «отключит» зарядку аккумулятора, и зарядка будет продолжаться бесконечно, пока ток хвоста батареи + ток нагрузки > 500 мА. Если вы заряжаете батарею «весь день, каждый день» в этом режиме, и я всегда нагружаю> 500 мА, тогда батарея будет повреждена. Но если нагрузку время от времени снимать или уменьшать до<< 500 мА, зарядное устройство отключится.

Насколько это важно, зависит от характеристик нагрузки и зарядки, и анализ типичных ситуаций нагрузки и времени позволит вам оценить, что следует делать.

Существуют различные «обходные пути». Одним из простых способов является прекращение зарядки при Vmax с током bo CV. Это уменьшает доступную емкость батареи примерно на 80–90 % от того, что вы могли бы получить в противном случае, и значительно увеличивает срок службы батареи.

Система переключения переключателей не лишена отрицательного воздействия на батареи.
Если вы разряжаете, скажем, до 3,3 В, вы эффективно выполняете несколько циклов глубокой разрядки, и срок службы батареи будет низким.

Если Iload < Icharger_available, то вы МОЖЕТЕ запустить нагрузку на солнечное зарядное устройство без участия батареи. Тем не менее, система переключателей не учитывает это и излишне перезаряжает батарею, что сокращает срок ее службы.

Нижеследующее является только «стартером идеи».
Когда Vp[v достаточно высок, он будет питать нагрузку напрямую.
Если Vpv достаточно велико и батарея требует зарядки, она также будет заряжаться.
Диод D1 показан как 1n5819, но в идеале это MOSFet, выполненный в виде диода с нулевым падением напряжения. Если панель не обеспечивает достаточную мощность для нагрузки, аккумулятор будет работать.
Эта схема «нуждается в доработке», но имеет задатки полезной системы.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

.