高速バッテリー充電回路は、バッテリーを高速で充電するため、指定された時間よりも短い時間で充電されます。これは通常、段階的な電流の最適化または制御によって行われます。

バッテリーをすばやく充電する高速充電回路を探しているときに、役に立たないだけでなく誤解を招くようなデザインをいくつか見つけました。関係者は、急速充電器が実際にどのようなものである必要があるのか見当がつかなかったようです。

目的

ここでの主な目的は、鉛蓄電池のセルに害を及ぼすことなく急速充電を実現することです。

通常、25℃の気温では、鉛蓄電池はC / 10レートで充電されると想定されており、バッテリーが完全に充電されるまでには少なくとも12〜14時間かかります。ここで、C =バッテリーのAh値

ここで紹介するコンセプトの目的は、このプロセスを50％速くし、充電を8時間以内に完了できるようにすることです。

注意してください LM338ベースの回路を使用してバッテリーの充電率を上げることはできません 、それは優れた電圧レギュレータIC 、充電率を上げるには、特別な段階的切り替え LM338ICだけでは実現できない電流。

回路コンセプト

バッテリーをすばやく充電する方法について話すとき、鉛蓄電池はほとんどすべての一般的なアプリケーションで広く使用されているため、鉛蓄電池でも同じことを実装することに明らかに関心があります。

鉛蓄電池の要点は、充電器の設計に以下が組み込まれていない限り、これらを強制的に急速充電することはできないということです。「インテリジェント」自動回路。

リチウムイオン電池の場合、これは明らかに、指定された大電流の全量を電池に適用し、完全充電レベルに達するとすぐに遮断することによって非常に簡単になります。

ただし、LAバッテリーは高電流レベルでの充電を継続的に受け入れるように設計されていないため、上記の操作を鉛蓄電池に対して行うと致命的となる可能性があります。

したがって、電流を速いペースで加圧するには、これらのバッテリーを段階的なレベルで充電する必要があります。放電したバッテリーは、最初は高いC1レートで適用され、徐々にC / 10に低下し、最後にバッテリーが近づくにつれてトリクル充電レベルになります。その端末間でフル充電。このコースには、最大の「快適さ」とバッテリー寿命の安全性を確保するために、最低3〜4つのステップを含めることができます。

この4ステップバッテリー充電器のしくみ

4ステップの急速充電器回路を実装するために、ここでは、さまざまな電圧レベルを検出するための多用途のLM324を採用しています。

4つのステップは次のとおりです。

1）大電流バルク充電
2）中程度の現在のバルク充電
3）吸収充電
4）フロート充電

次の図は、 IC LM324は、4ステップのバッテリー電圧として配線できます。回路を監視して遮断します。

回路図

バッテリーの充電状態を同期して読み取るために、各シリーズのLEDをR1、R2、R3、R4に接続してください。最初はすべてのLEDが最大電流を示してオンになり、その後、A4 LEDのみがフロート充電を示したままになり、バッテリーが完全に充電されるまで、LEDが1つずつオフになります。

IC LM324はクワッドオペアンプICであり、4つのオペアンプすべてが出力電流レベルの意図されたシーケンシャルスイッチングに使用されます。

“積の合計ブール代数の例 ”

手続きは非常に理解しやすいです。オペアンプA1からA2は、接続されたバッテリーの段階的な充電中にさまざまな電圧レベルでスイッチングするように最適化されています。

オペアンプのすべての非反転入力は、ツェナー電圧を介してグランドを基準としています。

反転入力は、対応するプリセットを介して回路の正電源に接続されています。

バッテリーを11Vの放電レベルの12Vバッテリーと仮定すると、P1は、バッテリー電圧が12Vに達したときにリレーがちょうど切断されるように設定され、P2は12.5Vでリレーを解放するように調整され、P3が実行されます。 13.5Vで同じように、最後にP4をで応答するように設定できます。 14.3Vのバッテリーフル充電レベル。

Rx、Ry、Rzは同じ値であり、さまざまな充電電圧レベルで必要な量の電流をバッテリーに供給するように最適化されています。

この値は、各インダクタがバッテリAHの1/10の電流通過率を許容するように固定できます。

これは、オームの法則を使用して決定できます。

R = I / V

Rx、単独、またはRx、Ryの値は、個々の好みに応じて、初期段階で比較的多くの電流をバッテリーに流すために、少し異なる寸法にすることができ、調整可能です。

電源を入れたときの回路の応答

電源投入時に、放電したバッテリーを表示の端子に接続した後：

入力を反転するすべてのオペアンプは、ツェナー電圧の基準レベルよりも対応して低い電圧レベルを経験します。

“音源は何に使われていますか ”

これにより、オペアンプのすべての出力がHighになり、リレーRL / 1からRL / 4がアクティブになります。

上記の状況では、入力からの全供給電圧は、RL1のN / O接点を介してバッテリーにバイパスされます。

放電したバッテリーは、比較的極端な高電流レートで充電を開始し、P1の設定電圧がツェナー基準を超えるまで、放電レベルを超えるレベルまで急速に充電します。

上記により、A1はT1 / RL1をオフに切り替えます。

これで、バッテリーは完全な供給電流を得ることができなくなりますが、対応するリレー接点を介してRx、Ry、Rzによって作成された並列抵抗で充電を続けます。

これにより、3つの並列インダクタの正味値（抵抗）によって決定される次に高い電流レベルでバッテリが確実に充電されます。

バッテリーがさらに充電されると、A2は次の所定の電圧レベルでシャットダウンし、Rxをオフにして、バッテリーへの意図された充電電流のみでRy、Rzをレンダリングします。これにより、バッテリーのアンプレベルがそれに応じて低下します。

バッテリーが次に計算されたより高いレベルまで充電される手順に従って、A3はオフになり、完全に充電されるまで、Rzのみがバッテリーに必要な最適な電流レベルを維持できるようにします。

これが発生すると、A4は最終的にオフになり、指定された高速で必要なフル充電が完了した後、バッテリーが完全にオフになっていることを確認します。

上記の4段階のバッテリー充電方法は、バッテリーの内部構成を損なうことなく急速充電を保証し、充電が少なくとも95％に達することを保証します。

Rx、Ty、Rzは同等の巻線抵抗器に置き換えることができますが、インダクターの対応物と比較して、それらからの熱放散を意味します。

通常、鉛蓄電池は、少なくとも90％の電荷を蓄積するために、約10〜14時間充電する必要があります。上記の急速充電器回路を使用すると、同じことが5時間以内に実行でき、50％高速になります。

パーツリスト

R1 --- R5 = 10k
P1 --- P4 = 10kプリセット
T1 --- T4 = BC547
RL / 1 --- RL / 4 = SPDT12Vリレー10アンペアの接点定格
D1 --- D4 = 1N4007
Z1 = 6V、1/2ワットツェナーダイオード
A1 --- A4 = LM324 IC