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充放电试验系统的陷阱

逆电流保护二极管与远程取样

我是宫野,主要负责系统设计和电池充放电试验器。
本稿为大家介绍因为疏忽大意,认为“这是最简单不过的充放电试验器”而遭遇的惨痛经历。

本公司的“充放电系统控制器PFX2500系列”是充放电试验器的畅销款,是一种将电池的电气特性评价所需的“充放电控制”与“高精度检测”专有技术凝聚在小型机身之中的高性能控制器。将菊水的直流电源,电子负载装置与PFX2500系列组合起来,就可以轻松构建高精度的试验系统。 详情请参见本公司网站的手机beat365“电池测试仪・超级电容测试仪(PFX系列)”。

系统图
安装例(照片)

客户自行制作的充放电系统控制器

客户提出的要求是,充放电系统控制器公司自行开发,所以,希望将充电用的直流电源和放电用的电子负载装置安装到指定的外部控制用接口上,然后再装配到机架上。当时的理解是,本公司只要将上架和外部控制用(绝缘后)的电圧控制端子连接到机架的外侧(后面板)即可。

充电方法采用的是使用直流电源远程取样的CC-CV充电※1方式,所以准备了CV控制端子,CV监控端子,CC控制端子,CC监控端子。在电子负载装置上也准备了相同的端子。另外,因为试验对象是电池,为了避免在充电结束时电流从电池侧向直流电源返回而插入了逆电流保护二极管。关于逆电流保护二极管,请参见如下使用说明书的节选。

从直流电源的使用说明书中节选“积蓄了能量的负载”

针对积蓄了能量的负载采取的对策

连接电池等积蓄能量的负载时,会有电流从负载流向本产品内部的电路中,可能导致本产品损坏或者电池寿命缩短。
如图1-4所示,针对这些负载,在本产品与负载之间串连逆电流保护用的二极管(DRP)。
因此,不能和远程取样同时使用。

图1-4 针对积蓄了能量的负载采取的对策

※1 CC-CV充电:表示采用恒定电流充电一定时间,当达到设定的电压值时,切换为恒定电压动作的过程。

未考虑到的微小放电电流

将机架,直流电源,电子负载装置,逆电流保护二极管,其他各种零部件等准备就绪,一口气完成组装。然后确认动作。在系统中连接好电池。首先,充电完成,但是发现从电池输出了微小的放电电流,该放电电流流向了直流电源。

因为有逆电流保护二极管,所以考虑不会从泄放电路※2出现放电,但实际上出现了数十mA的放电电流。即使只有数十mA,也会对电池造成影响。我检查了方框图,电路图,查找到底是什么原因,考虑是否出现了布线错误等问题。最终找到了答案。

如上所述,客户的要求是“充电方法采用使用直流电源远程取样的CC-CV充电”。问题出在远程取样上。电池的输出在直流电源内部通过远程取样电路连接到了泄放电路上。通过电路图计算,远程取样电路与泄放电路的总阻抗约为2kΩ。因此,电池处于按照该2kΩ进行放电的状态。

例)电池电圧为45V时 45V÷2kΩ=22.5mA

流过了上述数值的放电电流。

※2 泄放电路:当变更电压设置时,电压OFF时,拆卸负载时,通过与出力端子并联的内部电阻电路,将储存在设备内部电路电容器上的电荷迅速放电的电路。在有些产品上,泄放控制还可以进行ON/OFF操作。

针对远程取样线的对策

下面就是对策。在直流电源的远程取样线与电池之间追加继电器触点。在充电完成的同时,从电池上断开远程取样线,从而消除了放电电流。

一般情况下,充放电控制器主要使用本公司的PFX2500系列,在该系列中,负载线与远程取样的断续是联动的。因此,即使不注意这个问题,也可以非常顺利地使用PFX。但是,本次的充放电控制器是客户自行准备的(负载线与远程取样未联动),所以在这个问题上出现了疏忽。

在直流电源,电子负载装置与电池的连接方面,充放电系统控制器PFX2500系列采用了可顺利连接和断开的设计。所以想当然地认为没有问题。我自认为对充放电系统控制器PFX2500系列还是十分了解的,但现在发现远远不够,还需要继续学习。

另外,我还写了一篇介绍PFX2500系列的手机beat365笔记“电池测试手机beat365”。欢迎指正,谢谢。

TEXT BY
宫野 孝大
手机beat365开发部 系统技术课

[主要产品开发业绩]
充放电试验系统,定制试验系统

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