Ni电池与充电

日期: 2024-05-31 21:11:46|浏览: 63|编号: 70777

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Ni电池与充电

充电技术

镍镉电池充电器按技术复杂程度可分为很多种,最简单的一种是慢速充电器,这种充电器一般是一个输出电压固定的直流变压器,充电电流取决于变压器内阻或外接电阻的大小。

慢速充电对镍氢或镍镉电池不利,因为充电时产生的热量会加速电池老化。廉价的慢速充电器通常不能很好地过滤充电电流,因此对电池的损害更大。

针对镍氢和镍镉电池优化的快速充电器在技术上要复杂得多,一般设计有电流调节器、限压保护电路和充电控制电路,充电控制电路可根据电池温度(和/或端电压)计算充电时间和充电电流,并进行相应调整,直至充电过程完成。

目前判断电池是否充满电的标准算法有两种,俗称“负电压法”(-ΔV)和“温度法”(ΔT)。要使用这两种算法,充电电流必须不小于0.2C,才能使电池产生明显的温升或压降,从而判断充电效果。(如图1所示)

有些人对传统的镍镉电池充电器进行了改造,使其能够为镍氢电池和/或锂离子电池充电。人们发现,镍镉电池的充电算法只需稍加改造即可用于镍氢电池。

但要让一个充电器同时适应三种电池并不是那么容易的,首先要能通过某种手段(如选择开关、EPROM等)识别锂离子电池;其次要使用更精确的基准电压源,设计限压保护电路;第三要使用连续电流-连续电压充电算法(CCVV)。

由于具有向后兼容性,这一设计理念得到了广泛的应用,它不仅让人们享受到了锂电池的性能优势,还将“脾气暴躁”的锂电池换成了安全的锂离子电池,为昂贵的锂离子电池及其相关保护电路的早期市场化铺平了道路。

设计锂离子电池电源

经过上个世纪的发展,锂离子电池及其保护电路技术已经日趋成熟,如今在很多应用领域,锂离子电池已经可以与镍镉电池、镍氢电池比肩,越来越多的产品采用锂离子电池来设计电源,这一方面得益于锂离子电池的优异特性,另一方面也是因为采用锂离子电池可以降低系统的复杂度和综合成本。

锂离子电池的充电器非常简单,不再需要镍基电池所用的充电控制电路、充电算法、电流调节电路和定时器。锂离子电池充电器无论是线性还是脉冲工作方式,其核心都是限流恒压调节器。该电路需要的程序代码很少,可以用简单的模拟电路来实现。

有些充电器不采用离线充电,而是采用“浮充”的方式,给电池施加略低于充电终止电压(一般为每节4.2V)的电压,这种方式使充电控制电路更加简单,并允许设备边充电边工作。

好的锂离子电池充电器应该是安全的,即充电电源提供给充电控制电路的最大电压不应超过锂离子电池的安全电压范围。例如,某厂家的锂离子电池能承受的最大持续过充电电压为4.75V,因此优质的充电电源会将最大输出电压限制在4.75V。(如图2所示)

锂离子电池的另一个优秀特性是充电电流的大小没有固定的限制。基于此,人们开发出了“自适应”充电控制器,如该公司的充电控制与保护电路。这些充电控制器采用智能电路设计,可以连接不同厂商提供的充电电源,并根据环境温度和设备类型调整充电方式。

本充电控制器具有良好的适应性,可以提高充电功率,动态管理充电控制电路的功耗,不仅可以用来设计充电器,还可以集成到电池、车充或主机设备的电源电路中,这样无论主机设备在什么地方使用,其内部的充电控制电路都是统一的,可以根据外部的充电电源自动控制充电速度。

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