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    充放電試驗系統的陷阱

    逆電流保護二極管與遠程取樣

    我是宮野,主要負責系統設計和電池充放電試驗器。
    本稿為大家介紹因為疏忽大意,認為“這是最簡單不過的充放電試驗器”而遭遇的慘痛經歷。

    本公司的“充放電系統控制器PFX2500系列”是充放電試驗器的暢銷款,是一種將電池的電氣特性評價所需的“充放電控制”與“高精度檢測”專有技術凝聚在小型機身之中的高性能控制器。將菊水的直流電源,電子負載裝置與PFX2500系列組合起來,就可以輕松構建高精度的試驗系統。 詳情請參見本公司網站的產品信息“電池測試儀?超級電容測試儀(PFX系列)”。

    系統圖
    安裝例(照片)

    客戶自行制作的充放電系統控制器

    客戶提出的要求是,充放電系統控制器公司自行開發,所以,希望將充電用的直流電源和放電用的電子負載裝置安裝到指定的外部控制用接口上,然后再裝配到機架上。當時的理解是,本公司只要將上架和外部控制用(絕緣后)的電圧控制端子連接到機架的外側(后面板)即可。

    充電方法采用的是使用直流電源遠程取樣的CC-CV充電※1方式,所以準備了CV控制端子,CV監控端子,CC控制端子,CC監控端子。在電子負載裝置上也準備了相同的端子。另外,因為試驗對象是電池,為了避免在充電結束時電流從電池側向直流電源返回而插入了逆電流保護二極管。關于逆電流保護二極管,請參見如下使用說明書的節選。

    從直流電源的使用說明書中節選“積蓄了能量的負載”

    針對積蓄了能量的負載采取的對策

    連接電池等積蓄能量的負載時,會有電流從負載流向本產品內部的電路中,可能導致本產品損壞或者電池壽命縮短。
    如圖1-4所示,針對這些負載,在本產品與負載之間串連逆電流保護用的二極管(DRP)。
    因此,不能和遠程取樣同時使用。

    圖1-4 針對積蓄了能量的負載采取的對策

    ※1 CC-CV充電:表示采用恒定電流充電一定時間,當達到設定的電壓值時,切換為恒定電壓動作的過程。

    未考慮到的微小放電電流

    將機架,直流電源,電子負載裝置,逆電流保護二極管,其他各種零部件等準備就緒,一口氣完成組裝。然后確認動作。在系統中連接好電池。首先,充電完成,但是發現從電池輸出了微小的放電電流,該放電電流流向了直流電源。

    因為有逆電流保護二極管,所以考慮不會從泄放電路※2出現放電,但實際上出現了數十mA的放電電流。即使只有數十mA,也會對電池造成影響。我檢查了方框圖,電路圖,查找到底是什么原因,考慮是否出現了布線錯誤等問題。最終找到了答案。

    如上所述,客戶的要求是“充電方法采用使用直流電源遠程取樣的CC-CV充電”。問題出在遠程取樣上。電池的輸出在直流電源內部通過遠程取樣電路連接到了泄放電路上。通過電路圖計算,遠程取樣電路與泄放電路的總阻抗約為2kΩ。因此,電池處于按照該2kΩ進行放電的狀態。

    例)電池電圧為45V時 45V÷2kΩ=22.5mA

    流過了上述數值的放電電流。

    ※2 泄放電路:當變更電壓設置時,電壓OFF時,拆卸負載時,通過與出力端子并聯的內部電阻電路,將儲存在設備內部電路電容器上的電荷迅速放電的電路。在有些產品上,泄放控制還可以進行ON/OFF操作。

    針對遠程取樣線的對策

    下面就是對策。在直流電源的遠程取樣線與電池之間追加繼電器觸點。在充電完成的同時,從電池上斷開遠程取樣線,從而消除了放電電流。

    一般情況下,充放電控制器主要使用本公司的PFX2500系列,在該系列中,負載線與遠程取樣的斷續是聯動的。因此,即使不注意這個問題,也可以非常順利地使用PFX。但是,本次的充放電控制器是客戶自行準備的(負載線與遠程取樣未聯動),所以在這個問題上出現了疏忽。

    在直流電源,電子負載裝置與電池的連接方面,充放電系統控制器PFX2500系列采用了可順利連接和斷開的設計。所以想當然地認為沒有問題。我自認為對充放電系統控制器PFX2500系列還是十分了解的,但現在發現遠遠不夠,還需要繼續學習。

    另外,我還寫了一篇介紹PFX2500系列的解決方案筆記“電池測試解決方案”。歡迎指正,謝謝。

    TEXT BY
    宮野 孝大
    解決方案開發部 系統技術課

    [主要產品開發業績]
    充放電試驗系統,定制試驗系統

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