наверх

Благодарим вас за выбор продукции компании Joyetech! Пожалуйста, внимательно прочитайте данное руководство перед началом использования продукта. Если вам потребуется дополнительная информация, появятся вопросы по устройству или его эксплуатации, пожалуйста, проконсультируйтесь с продавцом или посетите наш официальный сайт www.joyetech.com .

О продукте

наверх

eVic VTC Mini - новая версия eVic VT, с более привлекательным и модным внешним видом.

Большой выбор привлекательных цветов, использование аккумуляторов типоразмера 18650 и новая конструкция крышки батарейного отсека на магнитах делают это устройство ещё более популярным. В дополнение к максимальной мощности в 75 Вт и системе температурного контроля присутствует режим TCR и поддержка спиралей из нержавеющей стали (SS316). Обновляемая прошивка также является одним из достоинств eVic VTC Mini.

Параметры и характеристики

• Размеры: 22.20 * 38.20 * 82.00 мм
• Режимы работы: VT-Ti (термоконтроль на титане) / VT-Ni (термоконтроль на никеле) / VT-SS316 (термоконтроль на нержавейке) / TCR (термоконтроль с настраиваемым температурным коэффициентом сопротивления) / VW (вариватт) / Bypass (режим мехмода)
• Рабочая мощность: 1 - 75 Вт
• Поддерживаемое сопротивление для режимов VT и TCR: 0.05 - 1.5 Ом
• Поддерживаемое сопротивление для режимов VW и Bypass: 0.1 - 3.5 Ом
• Диапазон регулируемой температуры: 100 - 315 °С / 200 - 600 °F

Управление

наверх

1. Включение / выключение питания

Сдвиньте вниз заднюю крышку батарейного отсека и вставьте одну батарейку 18650. Нажмите основную кнопку 5 раз с минимальными интервалами, чтобы включить или выключить устройство. (Рекомендации: используйте батарейки 18650 с высоким током отдачи, более 25 А. Например Sonу US18650VTC4)

2. Парение

Чтобы начать использовать сигарету необходимо нажать на основную кнопку и вдыхать пар.

3. Стелс-режим

В то время как устройство включено, одновременно удерживайте основную кнопку и кнопку «-». Evic VTС Mini можно продолжать использовать и при выключенном дисплее. Для того чтобы посмотреть текущие настройки - быстро нажмите на основную кнопку.

4. Функция блокировки кнопок

В то время как устройство включено, нажмите одновременно две регулирующих кнопки. Устройство будет переключаться между режимами блокировки и разблокировки регулирующих кнопок. В режиме блокировки кнопки «+» и «-» будут не активны (для предотвращения случайного изменения настроек).

Переключение между режимами работы VT-Ti / VT-Ni / VT-SS316 / TCR / VW / Bypass

1. Меню

Нажмите основную кнопку три раза для перехода в меню. На экран выведется следующая информация в 6 строк:

(1) Power (VW), Temp Ni (VT-Ni), Temp Ti (VT-Ti), Temp SS316 (VT-SS316), TCR, Bypass.

(2) Температура: 100 - 315 °С / 200 - 600 °F

(3) Мощность/напряжение: выходная мощность в режимах VT или напряжение в режиме VW

(4) Сопротивление: текущее сопротивление спирали. В режимах VT также будет отображаться, заблокировано ли сопротивление.

(5) Пользовательская информация на выбор: (AMP: текущий ток в Амперах, PUFF: количество затяжек, TIME: общее время парения)

(6) Заряд батареи: отображает текущее состояние заряда аккумулятора.

2. Сохранение настроек

После трёхкратного нажатия основной кнопки первая строка на экране будет мигать, обозначая, что вы находитесь в меню. Нажмите кнопку «+» для перехода между режимами VT-Ti / VT-Ni / VT-SS316 / TCR / VW. Чтобы сохранить выбранную настройку и выйти из меню, нажмите основную кнопку или дождитесь десятикратного мигания текущего значения на экране.

3. Temp SS316 (VT-SS316)

Режим разработан специально для спиралей из нержавеющей стали SS 316. Производитель рекомендует использовать испарители Joyetech BF-SS316 (0.5 / 1 Ом) для использования в данном режиме.

4. TCR (M1, M2, M3)

TCR - температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Это новый режим парения, в котором можно задать собственный ТКС для использования нестандартных материалов спиралей в режиме термоконтроля.

В режиме TCR, пока первая строка на экране продолжает мигать, нажмите кнопку «-» для выхода в подменю с пунктами М1, М2 и М3. Кнопкой «+» выберите один из пунктов и подтвердите выбор нажатием основной кнопки.

5. Как настраивать TCR

Пока устройство выключено, зажмите основную кнопку и «+» на 5 секунд, чтобы попасть в меню настройки ТКС.

1. Регулирующими кнопками выберите один из режимов M1, M2 или M3.
2. Нажмите основную кнопку для выбора режима
3. Регулирующими кнопками выставьте нужное значение параметра
4. Длительно нажатие основной кнопки или бездействие в течение 10 секунд сохранят настройку.

Ниже приведены различные диапазоны значений TCR для различных спиралей:

Примечание:

• Значение TCR в таблице умножено на 10 5 относительно фактического TCR.
• Диапазон значений TCR 1 - 1000.

6. Настройка температуры в режимах термоконтроля (VT-Ni, VT-Ti, VT-SS316)

В режимах VТ, температуру спирали можно регулировать (от 100 до 315 °С или от 200 до 600 °F) с помощью кнопок регулировки. При нажатии кнопки «+» температура повысится, при нажатии на «-» - снизится. Кратковременное нажатие на кнопку будет увеличивать или уменьшать температуру на 5 °С или 10 °F. Длительное нажатие - быстро уменьшит или увеличит температуру.

Дополнительные функции

наверх

1. Блокировка / разблокировка сопротивления в режимах VT

Нажмите основную кнопку три раза и войдите в меню. Нажмите кнопку «-» 2 раза, и третья строка начнет мигать. Нажмите кнопку «+», чтобы заблокировать или разблокировать сопротивление спирали. При появлении знака замка сопротивление заблокировано.

Обратите внимание: В этом режиме устройство будет работать на фиксированном сопротивлении даже при замене атомайзера. Перед подключением другого атомайзера обязательно разблокируйте сопротивление и сбросьте значение путём нажатия основной кнопки.

2. Установка новых испарителей

Если сопротивление установленного атомайзера превышает ранее определённый показатель хотя бы на 5% (в режиме VT при разблокированном сопротивлении), на дисплее появится уведомление «new coil right, same left». Подтвердите выбор нажав на соответствующую кнопку: «-» - если Вы используете тот же атомайзер, «+» - при смене нагревательного элемента.

3. Регулировки мощности в режимах VT

В режимах VT можно задать максимальную мощность, подаваемую на спираль. Нажмите основную кнопку три раза и войдите в меню. Нажмите кнопку «-» 1 раз, и вторая строка начнет мигать. Затем нажмите кнопку «+», чтобы настроить мощность и основную кнопку, чтобы сохранить изменение.

Примечание:

1. Максимально допустимое сопротивление в режиме VТ – 1.5 Ом. Если же сопротивление будетпревышать допустимое значение, устройство автоматически переключится в режим VW.
2. При использовании канталовой спирали в режиме VТ, устройство будет автоматически переключаться в режим VW после работы в течение 2 секунд.

Режим VW (вариватт)

В VW режиме мощность можно регулировать от 1 Вт до 75 Вт кнопками «+» и «-». Длительное нажатие кнопки быстро уменьшит или увеличит мощность.

Режим Bypass (мехмод)

Режим мехмода это режим прямой подачи напряжения от батареи на атомайзер. В этом режиме при сопротивлении спирали в диапазоне 0.1 - 3.5 Ом, устройство будет работать должным образом.

Переключение между AMP (текущий ток в Амперах), PUFF (количество затяжек) и TIME (общее время парения)

Нажмите основную кнопку три раза для перехода в меню. Нажмите кнопку «-» 3 раза, и четвертый ряд будет мигать. Теперь нажмите правую кнопку дляпереключения между AMP, PUFF и TIME. Для обнуления значений

зажмите основную кнопку.

• Перед первым использованием смочите испаритель жидкостью во избежание подгорания хлопкового наполнителя.
• Если заправленный атомайзер не был в использовании более суток, возможно появление избыточной жидкости в испарителе. Чтобы избавиться от неё зажмите основную кнопку и выдуйте жидкость через мундштук.
• Для защиты хлопка от подгорания, пожалуйста, не используйте устройство без жидкости.

Функции защиты

наверх

Защита испарителя

Если кнопка остаётся нажатой более десяти секунд, питание автоматически отключится, а на дисплее появится уведомление «Оvеr 10s Рrotection».

Защита от короткого замыкания

Если в процессе парения возникнет короткое замыкание, питание автоматически отключится, а на дисплее появится уведомление «Аtomizer Short».

Сигнал слабой батареи

Если в процессе работы напряжение батареи опускается ниже 2.9 В, устройство выведет предупреждение «Weak Battery». Соответственно, выходная мощность будет снижена.

Защита от переразряда

Когда заряд батареи будет подходить к концу, устройство выведет предупреждение «Battery Low», дальнейшая попытка использования переведёт устройство в режим сна с уведомлением «Battery Low Lock». Для выхода из режима сна подключите зарядное устройство.

Разблокировка после сообщения «Battery Low Lock»

Как только зарядка началась, защита будет разблокирована.

Защита от низкого сопротивления

Когда сопротивление спирали ниже, чем 0.1 Ом в режиме VW или ниже 0.05 Ом в режимах VТ, устройство выведет предупреждение «Atomizer Low».

Ограничение температуры

Если реальная температура спирали в режиме VT превышает установленную, на дисплее появится уведомление «Рrotection».

Защита от перегрева

В случае, если текущая температура устройства превышает 70 °C, на дисплее появится уведомление «Device Too Hot». В такой ситуации следует проверить устройство на предмет протечки жидкости, снизить мощность и дать устройству остыть.

Замена испарителя

1. Открутите корпус атомайзера и извлеките использованный испаритель.
2. Установите новый испаритель, затем немного смочите его жидкостью воизбежание подгорания.
3. Заправьте атомайзер, если это необходимо, а затем соберите всю конструкцию целиком.

Зарядка

Индикатор батареи будет мигать, если заряд составляет менее 10%. Можно заряжать батарею прямо внутри устройства - для этого соедините устройство с источником питания при помощи USВ-кабеля. Производитель рекомендует использовать отдельное зарядное устройство.

Предупреждения

наверх

1. Устройство может быть отремонтировано только в специализированных сервисных центрах Joyetech, не пытайтесь сделать это самостоятельно. Это может привести к повреждению устройства или травме.
2. eVic VTC Mini может использоваться в условиях нормальной влажности при температуре от -10 °С до 60 °С, а заряжаться - от 0°С до 45°С.
3. Не пытайтесь использовать детали других производителей электронных сигарет в сочетании с eVic VTC Mini - это может привести к поломке устройства.
4. eVic VTC Mini имеет определенный характерный звук при эксплуатации. Этот звук очень низкий погромкости, и может, как правило, быть слышен только когда устройство находится возле уха. eVic VTC Mini излучает непрерывный высокочастотный шум. Это нормально, и не должно вызывать беспокойство по поводу исправности устройства. Когда устройство переходит в режим ожидания после 3 минут без использования, или если устройство выключено (5-кратным нажатием основной кнопки), такой звук немедленно прекратится.

Гарантия

наверх

Сроки и условия гарантии содержатся в приложенной гарантийной карте. Производитель снимает ссебя всю ответственность за повреждения, причинённые по вине покупателя. Заводская гарантия не распространяется на изделия, приобретённые у неавторизованных дилеров.

Joyetech обязуется предоставить ремонт по гарантии в соответствии со следующими положениями и условиями:

1. Данная гарантия предоставляет бесплатный ремонт для бракованной продукции компании Joyetech. Гарантийный срок составляет 90 дней с даты приобретения конечным пользователем.

2. Гарантия может быть недействительна в результате любого из следующих событий:

• Клиент не предоставил гарантийный талон и оригинал квитанции о покупке.
• Устройство вышло из строя в результате неправильного использования или самостоятельного ремонта.
• Повреждение устройства в результате чрезмерного применения силы или падения.
• Выход из строя в результате использования с нарушениями рекомендуемых условий эксплуатации (см. меры предосторожности в руководстве пользователя).
• Повреждения, вызванные излишним воздействием воды или другой жидкости (см. руководство по использованию).
• Поломка, связанная с использованием компонентов сторонних производителей, (зарядное устройство, аккумулятор, кабель питания).

3. Данная гарантия не распространяется на расходные материалы и предметы личной гигиены, такие как сменные испарители, мундштук и т.п.

4. Данная гарантия не распространяется на продукцию, приобретённую у неавторизованных продавцов. Настоящая гарантия действительна только для лицензированных продуктов компании Joyetech в течение гарантийного срока, составляющего 90 дней после даты покупки.

Компания Joyetech оставляет за собой право окончательного решения по всем гарантийным случаям. Joyetech может интерпретировать и пересматривать содержание гарантийных условий.

Создает пар благодаря нагревательному элементу. И всем известно, что нагревательные элементы надо обслуживать, а испарители менять.

Если с испарителями и намотками спиралей из кантала (Kanthal) все понятно – работает в режиме вариватта, а в зависимости от сопротивления выставляется мощность. То с испарителями и койлами на никеле (Ni) и титане (Ti) все несколько иначе: их уже нельзя использовать в режиме вариватта. Разберемся что дает режим термоконтроля (TC).

Начинка модов электронных сигарет ограничивает нагрев спиралей атомайзера до определенной пользователем температуры. Диапазон температур, выставляемых на источниках питания вашего электронного кальяна, может колебаться примерно от 100 до 300 градусов по Цельсию.

• Весь этот функционал предназначен для проволок из никеля (Ni), титана (Ti), стали (SS), нихрома (NiCr) и других необычных материалов.
• Койлы из перечисленных материалов, при нагреве постоянно увеличивают свое сопротивление.
• Именно для таких материалов и предназначен режим термоконтроля (TC).

При использовании любого из перечисленных выше материалов в качестве спирали в испарителе, или в обслуживаемом атомайзере, электроника мода в режиме термоконтроля постоянно (до нескольких раз в секунду) будет замерять сопротивление койла и подавать разную мощность. Таким образом, режим TC на модах (источниках питания электронных сигарет), предотвратит вероятность быстрого выгорания спирали.

Если использовать, например, никель (Ni) в качестве спирали на обычном режиме вариватта, то сопротивление койла из никеля (Ni) при нагреве будет идти вверх, а ваттаж, подаваемый на него будет оставаться прежним, а значит, мощность окажется слишком высокой для спирали и койл лопнет.

Койлы и сменные испарители из никеля (Ni), титана (Ti), нержавеющей стали (SS) и нихрома (NiCr) нужно использовать только на батарейных модах с наличием режима термоконтроля (TC).

Кроме замера сопротивления термоконтроль ограничивает, нагрев до определенной температуры, выставляемой в меню vape-девайса.

Ограничение температуры выставляется для более безопасного парения. При крайне высокой температуре, свыше 350 – 320 градусов Цельсия, некоторые компоненты жидкостей для электронных сигарет становятся не вполне безопасными. Именно поэтому в режиме термоконтроля (TC) температура нагрева будет ограничиваться.

Электронные сигареты без термоконтроля (TC) почти не способны нагревать свои испарительные системы свыше 300 градусов по Цельсию, но термоконтроль придает гораздо больше уверенности.

Сменные испарители, предназначенные для режима термоконтроля более долговечные, чем обычные, с койлами из простого кантала. В то время, как обычный испаритель с спиралью из кантала будет перегреваться и быстро накапливать на себе нагар от вскипевшей жидкости и выгоревшей ваты, тем самым быстро выходить из строя, испарители на никеле или титане не будут слишком сильно перегреваться, а соответственно, не будут собирать на себе много накипи.

Ресурс сменных испарителей на никеле (Ni) или титане (Ti) в разы превосходит своих собратьев с спиралями из кантала.

Резюмируя все сказанное, можно выделить несколько плюсов:

• Различные материалы – никель, титан, нержавейка, нихром, способны по-разному раскрывать вкус пара от жидкостей для электронных сигарет.
• Повышенная безопасность вдыхаемого пара.
• Больший ресурс сменных нагревательных элементов.

Существует много vape – девайсов, имеющих функцию термоконтроля (TC):

• Эргономичный батарейный мод с параллельной постановкой аккумуляторов Eleaf iStick 100 Вт TC
• Знаменитый хит от флагманов индустрии однобатарейный Joyetech eVic VTC Mini
• Весьма похожий на предыдущего представителя Kanger Toptank Mini
• Красивейший и стильный Smok R80 Starter Kit, продолжающий идею "коробочного" дизайна.

Есть и множество клиромайзеров и атомайзеров для которых производятся испарители на никеле и титане. Продвинутым любителям парения понравится использовать термоконтроль (TC) наматывая на дрипку койлы из титана, никеля, нихрома и стали. Купить электронную сигарету (электронный кальян) с режимом термоконтроля и сменные испарители можно на нашем сайте, у нас широкий выбор модов с термоконтроем (TC) и сменными испарителями на никеле (Ni) и титане (Ti).

Подчиненный режим

После перевода SPI в режим подчиненного вывод SS всегда работает как вход. В этом случае SPI активизируется, если на вход SS подать низкий уровень, а вывод MISO становится выходом, если так установит пользователь. Все остальные выводы работают как входы. Если на вход SS подать высокий уровень, то все выводы станут входами и SPI перейдет в пассивное состояние, в котором блокируется прием входящих данных. Обратите внимание, что логика SPI сбрасывается как только на вывод SS подается высокий лог. уровень.

Вывод SS удобно использовать для пакетной/байтной синхронизации, что позволяет поддержать синхронность работы подчиненного счетчика бит и ведущего генератора синхронизации. Если на вывод SS подать высокий лог. уровень, то подчиненный SPI сбросит передающую и приемную логику и потеряет любые не полностью принятые данные в сдвиговом регистре.

Ведущий режим

Если SPI настроен как мастер (установлен бит MSTR в SPCR), то пользователь может задать желаемое направление вывода SS.

Если SS настроен на вывод, то он работает как обычная линия цифрового вывода и не оказывает влияния на систему SPI. Обычно он используется для управления выводом SS подчиненного SPI.

Если SS настроить как вход, то на нем должен присутствовать высокий лог. уровень, чтобы гарантировать работу ведущего SPI. Если SPI настроен как мастер, у которого выв. SS настроен как вход, то подача на этот вход низкого уровня внешней схемой будет интерпретирована как перевод в подчиненный режим по запросу другого ведущего SPI, после чего начнется передача данных. Для того чтобы избежать конфликтной ситуации система SPI выполняет следующие действия:

1. SPI переводится в подчиненный режим сбросом бита MSTR в регистре SPCR. В результате SPI становится подчиненным, а MOSI и SCK конфигурируются как входы.
2. Устанавливается SPIF в SPSR и, если разрешено прерывание SPI и установлен бит I в регистре SREG, то выполняется процедура обработки прерывания.

Таким образом, если используется передача SPI в режиме мастера с управлением по прерываниям и предусмотрена возможность подачи низкого уровня на вход SS, то при генерации прерывания необходимо всегда проверять состояние бита MSTR. Если MSTR оказался сброшенным, то это означает, что SPI был переведен в подчиненный режим внешним устройством и пользователь должен предусмотреть возобновление ведущего режима SPI программным путем.

Регистр управления SPI - SPCR

Разряд	7	6	5	4	3	2	1	0
	SPIE	SPE	DORD	MSTR	CPOL	CPHA	SPR1	SPR0	SPCR
Чтение/запись	Чт./Зп.	Чт./Зп.	Чт./Зп.	Чт./Зп.	Чт./Зп.	Чт./Зп.	Чт./Зп.	Чт./Зп.
Исх. значение	0	0	0	0	0	0	0	0

• Разряд 7 - SPIE: Разрешение прерывания SPI

  Если установлен флаг SPIF в регистре SPSR и установлен бит общего разрешения прерываний I в регистре SREG, то установка данного бита приведет к исполнению процедуры обработки прерывания по SPI.

• Разряд 6 - SPE: Разрешение SPI

  Если в SPE записать лог. 1, то разрешается работа SPI. Данный бит должен быть установлен, если необходимо использовать SPI независимо от того в каком режиме он будет работать.

• Разряд 5 - DORD: Порядок сдвига данных

  Если DORD=1, то при передаче слова данных первым передается младший разряд. Если же DORD=0, то первым передается старший разряд.

• Разряд 4 - MSTR: Выбор ведущего/подчиненного

  Если в данный бит записана лог. 1, то SPI работает как ведущий (мастер), иначе (MSTR=0) как подчиненный. Если SS настроен как вход и к нему приложен низкий уровень, когда MSTR был равен 1, то бит MSTR автоматически сбрасывается и устанавливается флаг прерывания SPIF в регистре SPSR. Для возобновления ведущего режима SPI пользователь должен предусмотреть программную установку бита MSTR.

• Разряд 3 - CPOL: Полярность синхронизации

  Если данный бит равен лог. 1, то SCK имеет высокий уровень в состоянии ожидания. Если CPOL=0, то SCK имеет низкий уровень в состоянии ожидания. См. примеры, иллюстрирующие отличия в полярности синхронизации, на рис. 77 и 78. Ниже обобщено функционирование CPOL:

Таблица 70. Результат действия CPOL

Разряды 1, 0 - SPR1, SPR0: Биты 1 и 0 выбора частоты синхронизации SPI

Данные биты задают частоту синхронизации на выводе SCK в режиме мастера. SPR1 и SPR0 не оказывают никакого влияния в режиме подчиненного. Связь между частой SCK и частотой генератора синхронизации fosc показана ниже в таблице:

Таблица 72. Связь между частотами SCK и генератора

SPI2X	SPR1	SPR0	Частота SCK
0	0	0	fosc /4
0	0	1	fosc /16
0	1	0	fosc /64
0	1	1	fosc /128
1	0	0	fosc /2
1	0	1	fosc /8
1	1	0	fosc /32
1	1	1	fosc /64

Регистр статуса SPI - SPSR

Разряд	7	6	5	4	3	2	1	0
	SPIF	WCOL	-	-	-	-	-	SPI2X	SPSR
Чтение/запись	Чт.	Чт.	Чт.	Чт.	Чт.	Чт.	Чт.	Чт./Зп.
Исх. значение	0	0	0	0	0	0	0	0

• Разряд 7 - SPIF: Флаг прерывания по SPI

  Флаг SPIF устанавливается по завершении последовательной передачи. Прерывание генерируется в том случае, если установлен бит SPIE в регистре SPCR и разрешены общие прерывания. Если SS настроен как вход и к нему приложен низкий уровень, то, если SPI находился в режиме мастера, также установится флаг SPIF. SPIF сбрасывается аппаратно при переходе на соответствующий вектор прерывания. Альтернативно, бит SPIF сбрасывается при первом чтении регистра статуса SPI с установленным флагом SPIF, а также во время доступа к регистру данных SPI (SPDR).

• Разряд 6 - WCOL: Флаг повторной записи

  Бит WCOL устанавливается, если выполнена запись в регистр данных SPI (SPDR) во время передачи данных. Бит WCOL (а также бит SPIF) сбрасывается при первом чтении регистра статуса SPI с установленным WCOL, а также во время доступа к регистру данных SPI.

• Разряды 5..1 - Res: зарезервированные биты

  В ATmega128 данные биты не используются и всегда считываются как 0.

• Разряд 0 - SPI2X: Бит удвоения скорости SPI

  Если в данный бит записать лог. 1 то скорость работы SPI (частота SCK) удвоится, если SPI находится в режиме мастера (см. табл. 72). Это означает, что минимальный период SCK будет равен двум периодам синхронизации ЦПУ. Если SPI работает как подчиненный, то работа SPI гарантирована только на частоте fosc /4 или менее.

Интерфейс SPI в ATmega128 также используется для чтения или программирования памяти программ и ЭСППЗУ. См. также "Последовательное программирование".

Регистр данных SPI - SPDR

Регистр данных SPI имеет доступ на чтение и запись и предназначен для обмена данными между файлом регистров (r0…r31) и сдвиговым регистром SPI. Запись в данный регистр инициирует передачу данных. При чтении данного регистра фактически считывается содержимое приемного буфера сдвигового регистра.

Режимы передачи данных

Комбинация бит CPHA и CPOL задает четыре возможных режима последовательной передачи данных. Форматы передачи данных для SPI представлены в таблице 73, а их временные диаграммы показаны на рис. 77 и 78. Биты данных выводятся сдвигом и фиксируются на входе противоположными фронтами синхросигнала SCK, тем самым гарантируя достаточное время на установление сигналов данных. Таким образом, можно обобщить информацию из табл. 70 и 71 и представить ее в следующем виде:

Таблица 73. Функциональные возможности CPOL и CPHA

	Передний фронт	Задний фронт	Режим SPI
CPOL = 0, CPHA = 0	Выборка нарастающим фронтом		0
CPOL = 0, CPHA = 1		Выборка падающим фронтом	1
CPOL = 1, CPHA = 0	Выборка падающим фронтом	Установка данных нарастающим фронтом	2
CPOL = 1, CPHA = 1	Установка данных падающим фронтом	Выборка нарастающим фронтом	3

Рисунок 77. Формат передачи данных SPI с CPHA = 0

Рисунок 78. Формат передачи данных SPI с CPHA = 1

Термоконтроль на кантале evic vtc mini – данный термин не вызовет никаких вопросов у опытных пользователей электронных сигарет. Но может вызвать многоминутную «загрузку» у пользователей, которые только недавно пришли в индустрию парения.

Давайте же разберемся по порядку что такое evic vtc mini, и как к этому понятию применимы слова кантал и термоконтроль. Разбираться будем постепенно во всех этих странных словах.

Электронная сигарета, от флагмана индустрии – фирмы Jotetech.Vtc – это старший братец устройства под названием evic-VT, который в свое время произвел некоторый шум в своих кругах. При разработке vtc были основательно проанализированы успехи и огрехи предыдущего варианта, и на рынок попало действительно интересное устройство. Стоит отметить, что прибором для новичка vtc назвать получится едва ли.

Как и в предыдущей модели, у нашего малыша просто шикарный огромный дисплей. Это не может не радовать, но о нем немного позже.

При разработке vtc были взяты во внимание многочисленные просьбы и комментарии пользователей, и это привело к однозначному улучшению продукта:

1. Старший братец стал намного компактнее и легче.
2. Коннектор теперь располагается со стороны кнопок.
3. Хром на крышках наконец-то исчез.
4. Теперь мод работает на стандартном 18650-х аккумуляторе, который очень быстро можно заменить. Можно также аккумулятор не вынимать, а заряжать его через встроенную зарядку, путем USB соединения.
5. Шатл, который не был удобен всем, заменен на более привычные кнопки плюс и минус.
6. Регулировка мощности в режиме термоконтроля варьируется от 1 до 60 Ватт.
7. Работа в режиме ТК в целом стала показывать себя с лучшей стороны.
8. Плата в данной модели не жужжит и не тикает, как это было у предшественника.
9. Новое матовое покрытие хоть и отняло некий шарм у устройства, но зато теперь его можно без опаски использовать без чехла.
10. Очень важный момент, что прошивки теперь можно обновлять. В обновлениях будут расширяться возможности платы, и добавляться новые функции.

Улучшения многочисленны и весомы, что говорит о серьезной работе, проведенной над устройством. Теперь давайте рассмотрим, чем в принципе оснащен наш мод. Что у него «под капотом»?

Оснащенность мода

Просто огромный, по сравнению с конкурентами, o-led дисплей имеет вертикальное расположение. Вся информация, которая вам может только понадобиться при пользовании устройства, очень удобно расположена на экране и читается без надобности поворачивать мод. Вместо стандартного индикатора заряда батареи есть возможность установить счетчик затяжек, или счетчик времени парения.

Невероятно удобное управление. Включение, как и выключение, производится путем пятикратного нажатия на кнопку.

Технические характеристики вейпа.

Вход в меню выполняется троекратным нажатием. eVic-VTС Mini может работать в 4 режимах:

1. Термоконтроль на никеле.
2. ТК на титане.
3. Мехмод.
4. Вариватт.

Существует блокировка от изменений на выбранной мощности. Для этого нужно одновременно нажать «+» и «-» и удерживать в течение 2 секунд. Устройство будет продолжать работать, но изменения значений мощности будут недоступны. Разблокировка функции Key Lock происходит аналогичным образом.

Очень грамотно в этом устройстве реализован стеллс режим. Вход в этот режим осуществляется одновременным нажатием кнопки Fire и кнопки «минус». В этом режиме не будет работать экран во время парения. Если нужно изменить параметры парения, то экран загорится на время изменений значения и снова погаснет. Если нужно просто посмотреть информацию на экране, то нужно сделать быстрое единичное нажатие кнопки Fire и на дисплее на короткое время появится нужная информация.

Во время затяжки, информация на дисплее динамически меняется, показывая реальные характеристики устройства в данную секунду. В режиме мехмода меняться будут значения напряжения и сопротивления, а в режиме термоконтроля будет показываться реальная температура и мощность. Неудобство этой функции состоит в том, что только в зеркало можно увидеть эти данные, так как после отпускания кнопки экран примет обычный вид и через 30 секунд погаснет.

В моде присутствуют все возможные варианты защиты:

• мод постоянно следит за изменениями сопротивления и подстраивает напряжение в режиме реального времени;
• постоянно работает защита от короткого замыкания;
• сопротивление намотки в режиме ТК на никеле и титане фиксируются отдельно для каждого выбранного режима;

Плата, в принципе, очень отзывчива и моментально реагирует на включение или выключение, без долгих загрузок, которые имеют место быть в большинстве остальных ББ.

Режимы работы

Немного хотелось бы уделить внимание режимам работы этого устройства, и разъяснить основные моменты каждого из них.

В устройстве имеется несколько основных режимов работы: VW (вариватт), Temp Ti, Temp SS, TCR, Bypass, Start. Для переключения между режимами необходимо нажать основную кнопку 3 раза.

Вариватт

Этот режим позволяет пользователю контролировать выходную мощность устройства в диапазоне от 1 до 75 Ватт.

В этом режиме на экране отображаются следующие характеристики:

1. Power, мощность.
2. Volt, напряжение.
3. Меню, в котором отображается дополнительная информация

• Amp – сила тока;
• Puff – количество затяжек;
• заряд аккумулятора.

Для выбора нужного параметра нужно троекратно нажать основную кнопку и выбрать нужный параметр. Чтобы сбросить количество затяжек или время парения нужно выбрать требуемую характеристику и зажать основную кнопку на несколько секунд.

Режим байпасс

Этот режим даст пользователю электронной сигареты возможность подавать напряжение с аккумулятора непосредственно на атомайзер, то есть работать в режиме мехмода, но с защитой от короткого замыкания. Сопротивление атомайзеров, которое поддерживает устройство в этом режиме от 0.1 до 3.5 Ом.

В режиме байпасса на дисплее будут отображаться следующие характеристики:

1. Power, мощность.
2. Volt, напряжение.
3. Coil, сопротивление атомайзера.
4. Меню, в котором отображается дополнительная информация.

Отображаться в этом меню будут следующие параметры:

• Amp – сила тока;
• Puff – количество затяжек;
• Time – общее время затяжек, измеряемое в секундах;
• заряд аккумулятора.

Режим термоконтроля

В режиме термоконтроля пользователю доступно управление не только выходной мощностью, но и максимальной температурой спирали, которая установлена в атомайзере. Контроль перегрева спирали очень важен, чтобы не допустить перегрева спирали и тем самым увеличить ее срок службы. Но не только это есть основной функцией термоконтроля.

В модах с термоконтролем самым лучшим материалом, как показывает практика, является титан. Именно он обеспечит лучший контроль температуры и в итоге уменьшит энергозатраты аккумулятора. Вдобавок к этому у титана довольно высокое сопротивление, что позволит упростить настройку устройства под этот металл. Если рассмотреть физико-химические характеристики, тот титан будет являться самым безопасным материалом для спирали, в отличие от никеля.

Именно вокруг этого металла на форумах и в кругах пользователей разгорается больше всего споров. Если рассмотреть никель как материал для спирали в устройстве без ТК, то имеет место некоторый риск. В случае перегрева никель выделяет некоторые токсичные вещества, которые имеют свойство накапливаться в организме человека. Со временем этот эффект вызовет негативные последствия.

Принято считать, что устройства с термоконтролем полностью избавляют пользователя от этой проблемы. Ученые же утверждают, что опасность никуда не девается. Разница только в том, что количество выделяемых токсинов в разы меньше.

Основную группу риска парения на никеле составляют люди, с индивидуальной непереносимостью или аллергическими реакциями на продукты испарения никеля. Отек гортани – это самое легкое, что может ждать человека. А могут быть последствия и незаметными, но с гораздо менее благополучным итогом.

Относительно никеля люди разделились на 2 лагеря. Если первые трубят караул по поводу парения никеля, то их антагонисты приводят конкретные цифры и доводы. Случаев осложнений от парения никеля насчитывается 2 на 1000 человек. Но статистически это показатель опасности. А если рассматривать физический перегрев никеля, то проволока должна длительное время использоваться на температуре около 600 градусов, что невозможно на современных устройствах.

В стандартной своей комплектации и программном обеспечении наше устройство не может работать на кантале.

Режим TCR

Тежим TCR – температурный коэффициент сопротивления. Этот режим позволит пользователю настроить TCR для металла, который используется в испарителе. Это значит, что если известно TCR значение металла, который использован в испарителе, то пользователь сможет использовать испаритель в режиме термоконтроля.

Для некоторых материалов значения TCR имеют значение:

• никель – 600-700;
• NiFe – 300-400;
• титан – 300-400;
• нержавеющая сталь – 80-200.

В этой таблице отсутствует кантал, так как базовые настройки устройства не позволяют парить на этом материале. Но эта проблема была ликвидирована с выходом прошивки v3/0 для Joyetech eVic VTC mini.

Эта прошивка принесла пользователям этого устройства следующие моменты:

• новый интерфейс;
• более шуструю прокрутку по ваттам;
• в VT режиме разлет теперь от 0.05 до 1.5 Ом;
• мод теперь должен автоматически распознать 304 и 316 нержавеющую сталь;
• новый режим TCR – режим ручной установки температурного коэффициента.

Именно последнему пункту и хотелось бы уделить внимание, потому, что именно это нововведение позволит нам установить температурный коэффициент проволоки, которая ранее официально не поддерживалась.

Саму прошивку вы сможете найти на сайте производителя и сопутствующих форумах, а еще там же вы сможете найти таблицы характеристик разных металлов и калькуляторы, которые позволят вам провести верные расчеты намоток.

Парить, не перепарить

Вот теперь даже самому неопытному пользователю более-менее прояснилась картина того, в чем же заключалась сложность парения кантала на eVic VTC mini.

С выходом последней прошивки эта проблема исчерпала себя, а пользователь снова начнут открывать для себя новые горизонты парения такого прикольного и современного устройства. Будем ждать новых прошивок и новых возможностей для нашего мода.

Аккумуляторные батареи

В настоящее время один из наиболее часто используемых типов литий-ионных аккумуляторных батарей - это батареи, в которых в качестве активного вещества катода используется LiFePO 4 (литий-железо-фосфат).
В предлагаемой статье авторы обосновывают принципы моделирования режима зарядки литий-железо-фосфатной аккумуляторной батареи (АБ), выполняемого с учетом разброса параметров отдельных аккумуляторов, и формулируют рекомендации относительно режима зарядки АБ.

ЛИТИЙ-ЖЕЛЕЗО-ФОСФАТНАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ
Моделирование режима зарядки

Алексей Ворошилов, главный инженер ООО «Системы накопления энергии»,
Андрей Петров, руководитель проекта ЛИА
Евгений Чудинов, д.т.н., профессор
ПАО «НЗХК», г. Новосибирск

Применение литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) - сравнительно новая технология накопления электроэнергии, которая в последнее время быстро развивается. По своим параметрам (плотность запасаемой энергии, плотность мощности, ресурс при циклировании) данный тип химических источников тока значительно превосходит традиционные свинцово-кислотные и щелочные аккумуляторы. В связи с постоянным улучшением технологии производства ЛИА наблюдается последовательное снижение стоимости данного типа аккумуляторов. Сегодня стоимость запасаемой в них энергии лишь незначительно превышает стоимость энергии, запасаемой в традиционных аккумуляторах. Это обеспечивает экономическую целесообразность их всё более широкого использования в разных областях техники.

Из всех известных типов химических источников тока ЛИА с использованием в качестве материала катода литий-железо-фосфата (LFP) по настоящему безопасны в эксплуатации, а допирование активной массы катода некоторыми металлами существенно улучшает энергетические характеристики таких аккумуляторов. Эти факты обусловили большой интерес к ЛИА LFP со стороны компаний, производящих накопители энергии для электротранспорта и энергетики. Вместе с тем данный тип литий-ионных аккумуляторов по сравнению с другими типами ЛИА имеет ряд особенностей, учет которых необходим для обеспечения требуемого ресурса их эксплуатации.

В статье рассматриваются особенности эксплуатации ЛИА LFP, а также приводятся некоторые результаты математического моделирования процесса зарядки литий-ионной аккумуляторной батареи (ЛИАБ), собранной на их основе, с учетом разброса параметров отдельных аккумуляторов. При этом сам аккумулятор рассматривается как активный двухполюсник, параметры которого (напряжение генератора и внутреннее сопротивление) нелинейно зависят от тока зарядки/разряда, степени заряда и температуры. При моделировании использовался массив экспериментальных данных, полученный на заводе «Лиотех» в 2014-2015 гг. Результаты исследования могут быть использованы для повышения эффективности зарядки ЛИА LFP и обеспечения длительного ресурса их эксплуатации.

РЕЖИМ ЗАРЯДКИ ЛИА LFP

Вольт-амперные характеристики при зарядке

Зависимость напряжения на аккумуляторе при его зарядке или разряде постоянным током имеет специфический характер. На рис. 1 показана типичная зависимость напряжения на ЛИА LFP модели LT-LYP380 производства «Лиотех» от степени заряда при его зарядке при комнатной температуре (20±5 °С).

Рис. 1. Зависимость напряжения на аккумуляторе LT-LYP380AH от степени его заряда при зарядке разными токами (0,2С н; 0,5С н; 1С н)

Для характеристики зарядки ЛИА LFP характерны три области: быстрый рост напряжения на аккумуляторе в начале зарядки, медленное изменение напряжения в середине и быстрый рост в конце. Большинство производителей ЛИА LFP рекомендуют ограничивать напряжение зарядки аккумулятора на уровне 3,7-3,9 В.

Режим зарядки СС/CV

Наиболее часто применяемым режимом зарядки аккумуляторов является режим зарядки постоянным током (constant current) с переходом в режим зарядки постоянным напряжением (constant voltage), так называемый режим CC/CV. На рис. 2 представлен типичный график зарядки свинцово-кислотного аккумулятора. Красной кривой показана зависимость тока, синей - напряжения от времени. Для литий-ионного аккумулятора характер кривых не меняется, за исключением того, что напряжение перехода в режим зарядки постоянным напряжением для ЛИА существенно выше. Это связано с тем, что напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) у ЛИА существенно выше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов. Для ЛИА LFP производители рекомендуют выбирать величину напряжения, равную 3,7-3,9 В, для аккумуляторов других типов (NMC, LCО, LTO) эта величина может несколько отличаться.

Рис. 2. Типичная зависимость зарядки CC/CV для свинцово-кислотного аккумулятора

При эксплуатации свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в режиме поддерживающего заряда иногда используют режим с двумя уровнями напряжения. При достижении определенной величины степени заряда (State of Charge - SoC ) осуществляется переход в так называемый режим поддерживающего заряда. Например, для обслуживаемых свинцово-кислотных аккумуляторов при комнатной температуре напряжение зарядки равно 2,3-2,4 В, напряжение поддерживающего заряда - 2,23 В.

Величина напряжения поддерживающего заряда у свинцово-кислотных аккумуляторов выбирается исходя из условия минимизации процессом коррозии его электродов и зависит от температуры эксплуатации свинцово-кислотного аккумулятора. У ЛИА этот переход, как правило, выглядит иначе. В этот момент требуется остановить зарядку вообще либо снизить ток зарядки до величины тока балансировки. Причины того, что литий-ионные аккумуляторы, входящие в состав батареи, необходимо балансировать между собой, будет обсуждаться ниже.

Режим зарядки стабилизированным напряжением (CV)

Пусть в момент времени t 1 от начала зарядки аккумулятора током I 0 происходит его переход из режима зарядки постоянным током в режим зарядки постоянным напряжением. При переходе в режим зарядки постоянным напряжением ток с течением времени падает экспоненциально, изменяясь по закону:

(1)

Данная зависимость определяется решением уравнения Коттрелла и Фика для литий-ионных аккумуляторов в режиме потенциостатики. При этом постоянная времени τ определяется химическим коэффициентом диффузии интеркалирующих частиц, толщиной слоя материала электрода и другими параметрами. Пример зарядки током 0,2 С представлен на рис. 3.

Рис. 3. Профиль зарядки аккумулятора в режиме CC/CV

Заряд Q , принимаемый аккумулятором, определяется кулоновским интегралом:

Здесь C н - емкость аккумуляторной батареи.

Для ЛИА LFP приняты следующие параметры зарядки, приведенные к единичному аккумулятору:

• U 0 = 3,4-3,7 В (значению напряжения 3,4 В соответствует переход в режим заряда VC при степени заряда примерно 50%, 3,7 В - 98%. Это значение может уточняться в зависимости от параметров аккумуляторов разных производителей) ;
• I 0 = 0,2C н (данному значению соответствует ток разряда полностью заряженной батареи в течение пяти часов.), А;
• t 1 ≈ 2,5-4,9 ч.

Время зарядки до снижения тока до уровня 0,1I 0 (этот уровень принят для определения момента полной зарядки аккумуляторной батареи) определяется выражением:

При U 0 = 3,4 В, t зар ≈ 8,25 ч, при U 0 = 3,7 В, t зар ≈ 5,20 ч. В координатах ток/степень заряда данная зависимость представлена на рис. 4. В реальном случае, когда батарея (или единичный аккумулятор) подключена к зарядному устройству через кабель конечной проводимости, профиль зарядки становится сложнее, так как по мере зарядки батареи снижается зарядный ток и соответственно снижается падение напряжения на подводящих кабелях. Это приводит к увеличению напряжения, приложенного к батарее, по мере ее зарядки, и профиль зарядки, представленный на рис. 3 и 4, искажается.

Рис. 4. Профиль зарядки аккумулятора в режиме CC/CV в координатах ток/степень заряда

ПАРАМЕТРЫ LFP-АККУМУЛЯТОРА

Эквивалентная схема аккумулятора

На рис. 5а представлена эквивалентная схема активного двухполюсника в общем виде. Здесь E int - ЭДС генератора, Z int - его внутреннее сопротивление (импеданс), которое имеет комплексный характер, то есть зависит от частоты. Вообще говоря, E int и Z int - функции тока, степени заряда, температуры и частоты. Чтобы объяснить характер кривой зарядки ЛИА LFP при приближении степени заряда SoC к 100%, необходимо более подробно рассмотреть его эквивалентную схему.

Рис. 5

а) Схема активного двухполюсника в общем виде

б) Эквивалентная схема аккумулятора как активного двхполюсника

E 0 - напряжение разомкнутой цепи аккумулятора (НРЦ);
E p - поляризационный потенциал;
R 0 - суммарное омическое сопротивление контактов, материала электродов, электролита и т.п.;
C 1 - электрическая емкость двойного слоя электрод-электролит;
R 1 - сопротивление переносу заряда на границе электрод - электролит;
C 2 - электрическая емкость, определяемая градиентом напряженности электрического поля в веществе электролита при протекании через него электрического тока;
R 2 - сопротивление, определяемое конечным значением коэффициента диффузии ионов лития в веществе электролита.

Различные эквивалентные схемы аккумуляторов обсуждаются в ряде работ. Наиболее полный обзор публикаций на эту тему представлен в . На рис. 5б представлена эквивалентная схема, которая, на наш взгляд, наиболее адекватно описывает поведение аккумулятора при его зарядке/разряде, определенное экспериментально.

Напряжение на аккумуляторе определяется напряжением разомкнутой цепи, поляризационным потенциалом и омическими потерями на внутреннем сопротивлении аккумулятора при протекании через него электрического тока. Ниже представлены измеренные зависимости основных параметров аккумулятора от степени его заряда.

Зависимость НРЦ от SoC при зарядке аккумулятора.
Уравнение Олейникова

Нелинейный вид кривой роста напряжения в начале цикла зарядки (рис. 1) обусловлен быстрым изменением концентрации ионов лития в приэлектродной области как в жидкой, так и в твердой фазе. Напряжение разомкнутой цепи E Х определяется разностью электрохимических потенциалов катода и анода в равновесном состоянии. Уравнение, описывающее потенциал интеркалярного электрода, предложено С.А. Олейниковым:

(4)

где E X 0 - электрохимический потенциал интеркалярного электрода (катода или анода);
R - универсальная газовая постоянная;
T - абсолютная температура;
F - число Фарадея;
x - степень интеркаляции;
К - константа, учитывающая содержание ионизированных примесей в материале электрода.

Из представленного выражения следует, что потенциал интеркалярного (литированного) электрода логарифмически зависит от степени интеркаляции (концентрации ионов лития). Это определяет медленное изменение напряжения на аккумуляторе при изменении SoC в средней части графика зарядки. Можно показать, что при изменении концентрации в 10 раз электродный потенциал E Х при комнатной температуре меняется примерно на 59 мВ. Типичное значение E Х для литий-железо-фосфатного аккумулятора, заряженного до 60-80%, при нормальных условиях составляет 3,32-3,34 В.

На рис. 6 представлена экспериментально измеренная зависимость НРЦ аккумулятора от степени его заряда при комнатной температуре. Видно, что зависимость НРЦ от SoC действительно имеет логарифмический характер.

Рис. 6. Зависимость НРЦ от уровня заряда (в долях от Сн) при t = 25±3 °C

Зависимость внутреннего сопротивления от степени заряда аккумулятора

Рассмотрим эквивалентную схему на рис. 5б. Как показали измерения, постоянная времени τ 1 = R 1 · C 1 равна примерно 10-100 мс. Величина R 1 определяет величину внутреннего сопротивления R int , которую производители аккумуляторов приводят в спецификациях на свою продукцию. R int определяется здесь как отношение глубины провала напряжения на аккумуляторе при подаче на аккумулятор ступеньки тока . При этом R int = R 0 + R 1 . Значение R int определяет ток, который способен выдать аккумулятор при внешнем металлическом КЗ на его борнах. Характерное значение R int для аккумулятора емкостью 380 А·ч составляет 0,3-0,4 мОм. Постоянная времени τ 2 = R 2 · C 2 равна примерно 10-20 минутам и определяется временем релаксации аккумулятора при снятии или подаче на него нагрузки. Постоянная времени τ 2 зависит от величины протекавшего тока и слабо зависит от степени зарядки аккумулятора.

Суммарное внутреннее сопротивление также слабо зависит от SoC . На рис. 7 представлена типичная экспериментально полученная зависимость внутреннего сопротивления аккумулятора модели LT-LYP380AH от степени его заряда.

Рис. 7. Зависимость внутреннего сопротивления аккумулятора LT-LYP380AH от степени его заряда

R 0 - внутреннее сопротивление, измеренное при переменном напряжении частотой 1 кГц (при измерении использовался прибор Hioki 3554);
R 1 - внутреннее сопротивление, измеренное методом 17 ГОСТ Р МЭК 896-1-95 (3) сразу после подачи ступеньки тока;
R 2 - внутреннее сопротивление, измеренное методом 17 ГОСТ Р МЭК 896-1-95 (3) через одну минуту после подачи ступеньки тока.

Видно, что при степени заряда менее 80% внутреннее сопротивление аккумулятора слабо зависит от степени его заряда. Рост измеренного значения R 2 при приближении SoC к 100% определяется ростом поляризационного потенциала.

Поляризационный потенциал

В разных источниках поляризационный потенциал определяется по-разному. Исходя из физического смысла, поляризационный потенциал корректно определять как потенциал заряда емкости диэлектрического слоя электрод-электролит, который он имеет при зарядке/разряде малыми токами. Он определяется как отклонение измеренного напряжения на аккумуляторе от напряжения разомкнутой цепи при протекании через него тока, за вычетом падения напряжения на внутреннем сопротивлении. Физический смысл заключается в том, что для того чтобы начался процесс заряда/разряда аккумулятора, конденсатор, образованный переходом электрод-диэлектрик-электролит, должен быть заряжен до определенной величины. Поляризационный потенциал равен суммарному напряжению заряда конденсаторов на двух электродах. Величина поляризационного потенциала для свинцово-кислотного аккумулятора равна примерно 150-180 мВ. Эта величина определяет снижение напряжения на аккумуляторе при переходе его из режима поддерживающего заряда (при напряжении 2,23 В) в режим разряда (до напряжения 2,05-2,08 В).

Экспериментально установлено, что для ЛИА эта величина существенно ниже и равна примерно 3-5 мВ. Изменение поляризационного потенциала определялось как изменение напряжения на АБ при переходе ее из режима зарядки малым током (~0,5 А) в режим разряда также малым током (~1,0 А). Тот факт, что поляризационный потенциал ЛИА намного ниже, чем у свинцово-кислотного аккумулятора, по-видимому, обусловлен тем, что между литий-ионным и свинцово-кислотным аккумулятором есть принципиальное отличие. В случае свинцово-кислотного аккумулятора процесс его зарядки сопровождается протеканием химической реакции на границе электрод-электролит, связанной с преобразованием сульфата свинца в двуокись свинца и серной кислоты на одном электроде и в металлический свинец и серную кислоту - на другом. В процессе разрядки протекает обратная химическая реакция. В случае ЛИА она на границе электрод-электролит не происходит. Процесс заряда/разряда обусловлен свободной интеркаляцией ионов лития из вещества катода в вещество анода и обратно.

Как было указано выше, при приближении SoC к 100% происходит нелинейный рост поляризационного потенциала, обусловленный переходом к другому типу химической реакции, связанной с преобразованием вещества электролита.

Понятие 100% заряженный аккумулятор. Необходимость балансировки

ЛИА при зарядке ведет себя не так, как свинцово-кислотный аккумулятор. Само понятие «аккумулятор заряжен на 100%» у них разное. Стандарт DIN 40729 определяет полный заряд свинцово-кислотного аккумулятора как заряд с преобразованием всего активного вещества. Таким образом, свинцово-кислотный аккумулятор, заряженный на 100%, - это аккумулятор, у которого весь сульфат свинца преобразовался в металлический свинец (на отрицательном электроде) или в двуокись свинца (на положительном электроде), то есть этому понятию соответствует вполне конкретное и однозначно определяемое состояние электрохимической системы. Свинцово-кислотный аккумулятор в принципе не может быть заряжен выше 100%. Напряжение подзаряда, которое для классических обслуживаемых свинцово-кислотных аккумуляторов равно 2,23 В при комнатной температуре, примерно соответствует сумме напряжения разомкнутой цепи полностью заряженного аккумулятора и его поляризационного потенциала.

Для ЛИА «степень заряда 100%» - величина относительная. Это понятие не определяет однозначно состояние электрохимической системы. Условно за 100% заряда большинство производителей ЛИА LFP принимают заряд, который аккумулятор получил при зарядке его постоянным током 0,2 С до достижения напряжения 3,7 В, с последующим переходом в режим зарядки при постоянном напряжении до снижения зарядного тока до величины 0,02 С . Если не остановить зарядку в этой точке, аккумулятор может заряжаться дальше. При этом еще до достижения точки 100% аккумулятор приближается к порогу, при котором почти все ионы лития из катода деинтеркалированы, их количество становится недостаточным для того, чтобы поддерживать химическую реакцию на прежнем уровне. В этом случае параллельно запускается другая химическая реакция, связанная с преобразованием вещества электролита (в котором также содержатся ионы лития), что приводит к деградации аккумулятора. Этот фазовый переход сопровождается нелинейным ростом поляризационного потенциала. Поэтому, с одной стороны, при зарядке ограничивают напряжение зарядки у ЛИА, с другой стороны, в определенный момент времени останавливают его дальнейшую зарядку, иначе возможен так называемый перезаряд, то есть зарядка его до степени заряда выше 100%.

Длительный перезаряд ЛИА приводит к снижению его емкости, росту внутреннего сопротивления и НРЦ. Косвенным признаком того, что ЛИА длительно находился в перезаряженном состоянии, является образование металлического лития в материале катода и соответственно увеличение НРЦ. НРЦ нормального LFP-аккумулятора, заряженного до 60-80%, составляет 3,32-3,34 В. НРЦ LFP-аккумулятора, в катодном материале которого содержится металлический литий, может составлять 3,4-3,45 В.

Необходимость периодической балансировки ЛИА в батарее как раз является следствием описанного выше. Если предварительно полностью выровнять степень заряда ЛИА в батарее, с течением времени будет происходить их разбалансировка, обусловленная различием их параметров (емкость, величина саморазряда, внутреннее сопротивление), даже если батарея эксплуатируется в режиме поддерживающего заряда. Дополнительная сложность балансировки LFP-аккумуляторов в батарее заключается в том, что для них характерна слабая зависимость напряжения на них от степени их заряда.

Математическая модель процесса зарядки ЛИАБ

Большинство производителей ЛИА рекомендуют заряжать эти аккумуляторы методом CC/CV с переходом в режим зарядки при постоянном напряжении, равном 3,7-3,9 В. Этот режим допустимо использовать для зарядки единичного аккумулятора, но нельзя использовать для АБ, состоящей из последовательно соединенных аккумуляторов, имеющих разброс параметров. При приближении к степени заряда 100% происходит нелинейный рост напряжения на аккумуляторе, имеющем наименьшую емкость (наибольшую степень заряда), который невозможно компенсировать током балансировки. При этом процесс зарядки приходится останавливать еще до того, как все батарея будет заряжена до 100%.

Для того чтобы количественно оценить влияние разброса параметров аккумуляторов в батарее, была разработана математическая модель ее зарядки, которая позволила провести анализ на основании сравнительно простых расчетов. При этом точность результатов достаточна для того, чтобы определить допустимый разброс параметров аккумуляторов в батарее и выдать рекомендации по режиму ее зарядки. Влиянием температуры на процесс зарядки в данном случае мы пренебрегаем: считается, что зарядка происходит при комнатной температуре.

Для целей анализа достаточно использовать упрощенную эквивалентную схему (рис. 8). Эта схема корректна, если рассматриваются относительно медленные процессы, проходящие в аккумуляторе, постоянные времени которых составляют несколько десятков минут и более, что справедливо для типичного процесса зарядки аккумулятора в течение нескольких часов.

Рис. 8. Упрощенная эквивалентная схема аккумулятора

При этом можно пренебречь влиянием электрической емкости С 1 переходов электрод - электролит и электрической емкости С 2 , определяемой градиентом напряженности электрического поля в веществе электролита при протекании через него электрического тока. Таким образом, можно учесть только активную часть внутреннего сопротивления R int , величина которой принимается постоянной в процессе зарядки, так как, что было показано выше, внутреннее сопротивление слабо зависит от степени заряда. При этом необходимо правильно учесть влияние поляризационного потенциала.

Математическая модель единичного аккумулятора

На основании модели на рис. 8 можно проанализировать влияние разброса параметров аккумуляторов на разброс напряжения на них в процессе зарядки и на величину конечной степени заряда, до которой может быть заряжена АБ. На рис. 9 представлен усредненный и сглаженный профиль зарядки аккумулятора модели LT-LYP380 постоянным током, равным 0,2 С , до достижения напряжения на аккумуляторе 3,7 В с переходом в режим зарядки при постоянном напряжении 3,7 В до снижения тока до величины 0,02 С . Для аккумулятора емкостью 380 А·ч ток 0,2 С будет равен 76 А. При зарядке другими токами профиль зарядки качественно будет иметь такой же характер, но величина падения напряжения будет отличаться на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора.

Рис. 9. Сглаженный профиль зарядки аккумулятора током 0,2 С с переходом в зарядку стабилизированным напряжением 3,7 В

При любом токе напряжение на аккумуляторе определяется следующим выражением:

Рассмотрим функции δU out = f(δC , δR int , δQ 0). Здесь δU out - отклонение напряжения на аккумуляторе как функция некоторой переменной. δC , δR int , δQ 0 - соответственно отклонение номинальной емкости, внутреннего сопротивления и начального заряда аккумулятора от некоторой равновесной величины. Определяя значение конкретных функций, можно определить влияние разброса конкретных параметров на разброс напряжения и на процесс зарядки аккумулятора.

Влияние разброса значений внутреннего сопротивления

Рассмотрим батарею из аккумуляторов с одинаковой емкостью 380 А·ч и разным внутренним сопротивлением R int = = R 0int + δR int . Пусть R int1 = 1,0 мОм, R int2 = 1,2 мОм (20%). Как показали измерения, внутреннее сопротивление аккумулятора сравнительно слабо зависит от степени его заряда. Поэтому из (5) можно получить следующее выражение:

(6)

Пусть ток зарядки равен 76 А (0,2 С н). Очевидно, что разница в напряжениях двух аккумуляторов будет равна δU out = δR int · I(SoC) = = 16 мВ в течение всего цикла зарядки и спадает к нулю к концу зарядки аккумулятора. При этом разброс сопротивлений не снижает максимально допустимый заряд батареи (рис. 10).

Рис. 10. Зависимость напряжения на аккумуляторах от разброса сопротивлений

Влияние разброса емкости

Рассмотрим отклонение напряжения на аккумуляторах батареи в процессе ее зарядки как функцию отклонения их емкостей от равновесной величины δU out = f (δC ):

Согласно определению, C = Q max - максимальный заряд, до которого может быть заряжен аккумулятор. С другой стороны, SoC = Q / Q max . Поскольку аккумуляторы в батарее соединены последовательно, при зарядке они получают один и тот же заряд Q . Таким образом, δC ≈ -δSoC при приближении SoC к 100%.

Формулу (7) можно переписать в следующем виде:

Для анализа зависимости разброса напряжения от разброса емкости допустимо анализировать разброс напряжения от степени его заряда. Рассмотрим функцию заряда «при нулевом токе зарядки»:

Здесь U (SoC ) - функция заряда аккумулятора током 0,2 С (график которой представлен на рис. 9. Функция U 0 (SoC ) формально определяет падение напряжения на аккумуляторе при «зарядке» его нулевым током до степени заряда 100%. При этом предполагается, что значение U 0 сверху не ограничено. Анализ поведения функции U 0 и позволит определить разброс напряжения аккумуляторов с разной степенью заряда в батарее. Поскольку в линейной части графика зарядки поляризационный потенциал практически не зависит от SоC , то его влияние в линейной части графика учитывается как добавочная величина внутреннего сопротивления. В нелинейной части именно поляризационный потенциал определяет поведение функции U 0 (SoC ).

Для простоты анализа рассмотрим АБ, состоящую из трех аккумуляторов. Пусть емкость первого аккумулятора равна C 0 , второго - C 0 - δC , третьего - C 0 + δC . Таким образом, в процессе зарядки степень заряда второго аккумулятора будет все время больше, чем у первого аккумулятора на величину δSoC ≈ δC , третьего - меньше на ту же величину δC . Для определенности рассмотрим профиль зарядки, представленный на рис. 9. Заряд начинается из состояния SoC = 0% постоянным током 0,2 С до достижения среднего напряжения на аккумуляторах U av = 3,7 В (суммарно 11,1 В на батарею). После этого происходит переход в режим зарядки при среднем напряжении на аккумуляторе 3,7 В со снижением тока до 0,02 С .

Для анализа используем функцию зарядки U 0 (SoC ). Среднее значение напряжения на аккумуляторах определено зарядным устройством и равно U av . Отклонение напряжения на аккумуляторе δU i от среднего значения определяется разбросом степени заряда δSoC i . Это проиллюстрировано на рис. 11.

Рис. 11. Пример, поясняющий принцип определения разброса напряжений на аккумуляторах

Для каждого значения SoC 0 справедливы выражения:

При этом нужно учесть физические ограничения, связанные с тем, что напряжение на отдельном аккумуляторе не может быть ниже U min:

так как невыполнение этого условия означало бы изменение знака поляризационного потенциала и прекращение процесса зарядки аккумулятора.

На рис. 12 представлен график зарядки батареи током 0,2 С до достижения среднего напряжения на аккумуляторе 3,7 В с переходом в режим зарядки при этом напряжении. Разброс емкости равен ±2,5%. При достижении степени заряда 94% напряжение на аккумуляторе 2 становится выше 3,7 В и в этот момент зарядка должна быть остановлена. Излом кривых 1 и 3 объясняется тем, что кривая напряжения аккумулятора 2 растет очень быстро (как гиперболическая функция). При расчете батареи, состоящей из большего числа элементов, этот излом сглаживается. Таким образом, видно, что при среднем значении напряжения на аккумуляторе, равном 3,7 В, максимальная степень заряда, до которой может быть заряжена батарея, составляет 94%.

Рис. 12. График зависимости разброса напряжения на аккумуляторах от разброса SoC при зарядке до среднего напряжения 3,7 В

Батарею из многих аккумуляторов, имеющих разброс параметров, практически невозможно заряжать до среднего напряжения на аккумуляторе 3,7 В. Ситуацию могут улучшить специальные методы зарядки, основанные на организации обратной связи между системой управления батареей и зарядным устройством и предполагающие снижение тока зарядки батареи до величины тока балансировки, хотя это существенно увеличивает время зарядки. Можно также попытаться уменьшать среднюю величину напряжения зарядки отдельного аккумулятора в батарее.

Степень заряда, достигаемая при различных уровнях напряжения стабилизации

Величина напряжения перехода из режима CC в режим CV влияет на величину степени зарядки, до которой заряжается аккумулятор при снижении тока его зарядки до 0,02 С .

На рис. 13а представлена зависимость напряжения от времени зарядки при различном значении напряжения перехода в режим CV. На рис. 13б - зависимость тока от времени зарядки. На графиках напряжение перехода в режим CV равно: 1 - 3,7 В; 2 - 3,6 В; 3 - 3,5 В; 4 - 3,4 В.

Рис. 13. Зависимость от времени при различном значении напряжения перехода в режим CV:
а) напряжения на аккумуляторе;
б) тока зарядки аккумулятора

На рис. 14а представлена зависимость времени зарядки аккумулятора до снижения тока его зарядки до 0,02 С от величины напряжения перехода в режим CV. На рис. 14б - зависимость достижимой степень заряда от напряжения зарядки. Видно, что при изменении величины напряжения перехода в режим CV от 3,7 до 3,45 В время зарядки аккумулятора и степень, до которой он заряжается, почти не изменяются. Значит батарею, так же как и отдельный аккумулятор, можно заряжать до меньшего напряжения, например до 3,4-3,45 В, с последующим переходом в режим заряда стабилизированным напряжением. Недостаток данного метода: время заряда единичного аккумулятора несколько увеличивается.

Рис. 14. Зависимость:
а) времени заряда до снижения тока до 0,02 С от величины напряжения перехода в режим CV;
б) достижимой степени заряда от напряжения зарядки

На рис. 15а представлен график зарядки батареи током 0,2 С до достижения среднего напряжения на аккумуляторе 3,4 В с переходом в режим зарядки при этом напряжении. Разброс емкости равен ±2,5%. Заряд остановлен при снижении тока до 0,02 С, при этом степень заряда АБ составила 96%. На рис. 15б представлен тот же график во временном масштабе.

Рис. 15. График зависимости разброса значений напряжения на аккумуляторах 1 (δC = 0 %), 2 (δС = +2,5 %) и 3 (δС = -2,5 %)

Таким образом, при зарядке АБ, состоящей из последовательно соединенных ЛИА LFP, полезно снизить среднее напряжение зарядки до 3,4-3,45 В. Точное значение среднего напряжения зарядки нужно определять для конкретного типа аккумулятора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе рассмотрена модель ЛИА LFP как активного двухполюсника, параметры которого (напряжение генератора и внутреннее сопротивление) нелинейно зависят от тока зарядки/разряда, степени заряда и температуры. Для определения параметров модели использовались экспериментальные данные.

Рассмотрена эквивалентная схема, наиболее адекватно описывающая поведение аккумулятора при зарядке и зависимость его основных параметров от степени заряда, приведены экспериментально полученные данные. На простой модели проанализировано поведение ЛИАБ при ее зарядке и влияние на этот процесс разброса параметров отдельных аккумуляторов.

На основании расчетов получены рекомендации по параметрам напряжения зарядки LFP-аккумулятора. Показано, что величина среднего напряжения, приложенного к аккумулятору при зарядке батареи, должна быть снижена до 3,4-3,45 В. Конкретная величина должна определяться исходя из зависимости НРЦ от степени заряда для конкретного типа аккумуляторов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Chen M., Rincon-Mora G.A. Accurate electrical battery model capable of predicting runtime and I-V performance // IEEE Transactions on Energy Conversion, v. 21, no. 2. June 2006.
2. Albér G. Ohmic measurements: The history and the facts. [http://www.alber.com/Docs/Brochure_WhitePaperG_Alber.pdf ]
3. ГОСТ Р МЭК 896-1-95. Свинцово-кислотные стационарные батареи. Общие требования и методы испытания. Часть 1. Открытые типы.
4. DIN 40729. Akkumulatoren; Galvanische Sekundrelemente; Grundbegriffe.
5. Кедринский И.А., Дмитренко В.Е., Грудянов И.И. Литиевые источники тока. М.: Энергоиздат, 1992. 240 с.