Laadimise kontroller

Laadimiskontroller on seade, mis reguleerib automaatselt allikast tuleva voolu ja pinge taset, et tagada akude laadimine, kaitstes nii akusid kahjustuste eest.

Lithium Battery Charge Controller

Autonoomne kontroller

Autonoomsed laadimiskontrollerid on seadmed, mis tagavad aku laadimisprotsessi automaatse juhtimise ilma keskseadme (CPU) või operatsioonisüsteemi otsese kaasamiseta. Autonoomsel kontrolleril on laadija liides, mis võimaldab kontrolleril ühendada välise laadijaga, näiteks vahelduvvooluadapteri või USB-pordiga. Voolu- ja pingeandurid mõõdavad aku hetke laetuse taset ja pinget, et teha kindlaks selle seisukord ja jälgida laadimisprotsessi. Mikrokontroller (MCU) on seadme "aju", mis analüüsib anduritelt saadud andmeid ja juhib laadimisprotsessi vastavalt määratud parameetritele ja seadistustele. Laadimishaldusalgoritmid määravad optimaalsed laadimistingimused olenevalt aku tüübist (nt liitiumioon, liitiumpolümeer jne) ja praegusest laadimisolekust. Ohutusmehhanismid hoiavad ära ülelaadimise, ülekuumenemise ja muud potentsiaalselt ohtlikud olukorrad, tagades ohutuse nii akule kui ka seadmele tervikuna. Need kontrollerid on tavaliselt programmeeritud pakkuma optimaalset kombinatsiooni kiirest laadimisest, aku tööea pikendamisest ja seadme ohutust kasutamisest.

ON/OFF laadimise kontroller

See seade täidab teatud pinge saavutamisel akude allikast lahtiühendamise funktsiooni. Seda tüüpi kontrollereid tänapäeval praktiliselt ei kasutata. See on lihtsaim alternatiiv aku laetuse käsitsi jälgimiseks, millest me varem rääkisime.

PWM kontroller

See seade on täiustatud võimalus akude laadimiseks, kuna see juhib automaatselt voolu ja pinge taset ning jälgib ka maksimaalse pinge algust. Pärast maksimaalse pinge saavutamist hoiab PWM kontroller seda mõnda aega, et stabiliseerida aku ja saavutada selle maksimaalne võimsus.

MPPT kontroller

MPPT kontroller on kõige kaasaegsem lahendus päikeseelektrijaamadele. Päikesepaneelid toodavad voolu rangelt määratletud voolu ja pinge väärtusel (pinge-pinge kõver - voolu-pinge karakteristik) - seda režiimi nimetatakse maksimaalse võimsuse punktiks (TPM). MPPT kontroller võimaldab seda punkti jälgida ja suudab päikesepaneelide energiat kõige efektiivsemalt kasutada, mis omakorda tõstab akude laadimiskiirust. Sellised kontrollerid suudavad akusid (akupanka) laadida 30–40% tõhusamalt, seetõttu muutub varu- ja autonoomsete päikeseelektrijaamade jaoks selliste kontrollerite kasutamine kõige kasumlikumaks, hoolimata nende kõrgest maksumusest võrreldes PWM-kontrolleritega.

Integreeritud kontroller

Integreeritud laadimiskontrolleri vooluahel (IC-laadija kontroller) on mikrokiip, mis integreerib erinevaid komponente, mis on vajalikud akude laadimisprotsessi juhtimiseks. See pakub täielikku laadimisjuhtimislahendust ühes kompaktses seadmes. Integreeritud kontrollerid ühendavad kõik laadimise juhtkomponendid üheks integraallülituseks, mis on mugav kompaktsete seadmete, näiteks nutitelefonide ja tahvelarvutite jaoks. Mikrokontroller (MCU) või digitaalne signaaliprotsessor (DSP) vastutab laadimisprotsessi juhtimise ja erinevate laadimisalgoritmide rakendamise eest. Aku laetuse parameetrite täpseks mõõtmiseks kasutatakse analoog- ja digitaalseid voolu- ja pingeanduri ahelaid. Juhtimisloogika ja liides väliskomponentidega tagab side välisseadmetega nagu laadija või mikrokontroller ning juhib ka laadimisprotsessi. Ohutusmehhanismid hõlmavad kaitset ülekuumenemise, ülelaadimise, lühise ja muude ohtlike olukordade eest. Välise seadme liides võib sisaldada erinevat tüüpi liideseid, nagu I2C, SPI või UART andmete vahetamiseks teiste seadmete või süsteemidega.

Kasutamine ilma kontrollerita

Aku laadimisel ilma laadimiskontrollerita või kontrolleri rikke korral on võimalikud järgmised tagajärjed:

• laadimisvoolu (ja/või pinge) ületamisel keemilised protsessid kiirenevad, mis viib aku lagunemiseni;
• pikaajalisel laadimisel (ülelaadimine) tõuseb elektrolüüdi temperatuur ja rõhk (nn aku keemine) kuni aku korpuse hävimiseni (plahvatus);
• Kui akut kasutatakse pikka aega ilma laadimiseta (ületühjenemine), langeb pinge alla kriitilise väärtuse, mis viib aku riknemiseni ja muudab laadimise võimatuks.

Rakendamine

• kaasaskantav elektroonika (mobiiltelefonid, sülearvutid jne);
• autonoomsed energiasüsteemid (tuuleturbiinid, päikesepaneelid);
• katkematud toiteallikad;
• universaalsed laadijad (teeninduskeskuste jaoks);