电池充电（共12篇）
电池充电 篇1
无论是新购买的蓄电池, 还是正在使用的蓄电池, 或者是存放的蓄电池, 都必须对其进行充电, 使其保持一定的容量, 以延长其使用寿命。蓄电池充电时的具体操作方法称为充电工艺, 不同状态蓄电池的充电工艺不同。
1.初充电
新普通蓄电池或修复后的蓄电池 (更换极板) 在使用之前的首次充电为初充电。初充电的目的在于消涂蓄电池在库存期间极板表面产生的轻微硫化, 使活性物质得到更好的恢复, 以保证蓄电池的容量。初充电步骤如下:
(1) 检查蓄电池外壳有无破裂, 拧下加液口盖的螺塞, 检查通气孔是否畅通。
(2) 根据不同季节和气温选择电解液密度, 将适当密度, 温度低于30 ℃的电解液从加液孔处缓缓加入蓄电池内, 液面要高出极板上沿10～15 mm。
(3) 蓄电池加入电解液后, 静止3～6 h, 让电解液充分浸渍极板。此时由于电解液充分渗透到极板内部, 容器里的电解液减少, 液面下降, 应再加入电解液把液面调整到规定值。待蓄电池内温度低于30°时, 将充电机与蓄电池相连, 准备充电。
(4) 初充电按充电规范进行, 因为新蓄电池在储存中可能有一部分极板硫化, 充电时容易过热, 所以初充电的电流选用的较小, 充电分两个阶段进行。第一阶段的充电电流约为蓄电池额定容量的1/5, 充电至电解液中有气泡析出, 蓄电池单格端电压达到2.4 V。第二阶段充电电流约为蓄电池额定容量的1/30。
(5) 在充电过程中, 应经常测量单格电池的端电压和电解液密度, 当电压达到2.4 V时, 应及时转入第二阶段充电, 直到电压和电解液密度在2～3 h内不再变化, 并有大量气泡放出为止。初充电的充电时间约为45～65 h。
2.补充充电
补充充电即使用中蓄电池的充电。当蓄电池在使用中出现起动无力, 前照灯暗淡, 或电解液密度下降到1.20 g/m3以下, 以及冬季放电超过25%和夏季放电超过50%时, 就要及时进行补充充电。
补充充电的工艺与初充电基本相同, 其不同点是:充电前不需加注电解液, 当液面过低时, 一般需补充蒸馏水。另外, 充电电流的选择是:第一阶段为蓄电池额定容量数值的1/10, 第二阶段是第一阶段的一半, 为额定容量数值的1/20, 补充充电时间约13～16 h。
对于干荷蓄电池, 由于极板处于干燥的已充电状态, 所以使用时, 只需加满电解液后, 静放20～30 min即可装车使用, 减少了初充电工序, 提高了使用方便性。但是对于已超过有效储存期的干荷蓄电池, 由于极板部分氧化, 因此在使用前应补充充电5～10 h后再用。
3.去硫化充电
蓄电池发生硫化现象后, 内阻将显著增大, 充电时温升也较快。硫化严重的蓄电池就只能报废, 硫化程度较轻的可以用去硫充电法加以消除。具体操作如下:
(1) 首先倒出原有的电解液, 并用蒸馏水清洗两次, 然后再加入足够的蒸馏水。
(2) 接通充电电路, 将电流调到初充电的第二阶段电流值进行充电, 当密度上升到1.15时倒出电解液, 换加蒸馏水再进行充电, 直到电解液密度不再增加为止。
(3) 以10 h放电率放电, 当单格电压下降到1.7 V时, 再以补充充电的电流进行充电、再放电, 再充电, 直到容量达到额定值80%以上, 即可使用。
4.循环锻炼充电
循环锻炼充电是为了使极板的活性物质得以充分利用, 保证蓄电池容量不下降的一种方法, 在蓄电池正常补充充电 (或间歇充电) 之后, 用20 h放电率进行放电, 然后再实施正常补充充电。一般要求循环锻炼后的蓄电池容量应达到额定容量的90%以上, 否则应进行多次充放电循环。
5.间歇过充电
蓄电池充电终了后, 继续充电是有害的, 但考虑到蓄电池在机械上经常处于充电不足或部分放电状况, 可能产生硫化现象, 因此每隔一定时间, 在完成补充充电的基础上, 应进行一次预防硫化的过充电, 即有意识地把充电时间延长, 让蓄电池充电更彻底些, 以消除可能产生的轻微硫化。具体做法如下:
在正常的补充充电后, 停止1 h, 再用第二阶段的电流继续充电, 直到电解液大量地冒气泡时, 再停止1 h, 然后再恢复第二阶段的充电, 如此循环, 直到一接通充电电源, 蓄电池在1～2 min内就出现大量气泡为止。
电池充电 篇2
一、常用可充电电池按电极材料和电解液性质可以划分为多少种类？
1、按电池所用正、负极材料划分包括：镍系列电池，如镍镉电池、镍氢电池等；铅系列电池，如铅酸电池等；锂系列电池、锂镁电池。
2、按电解液种类划分包括：碱性电池，电解质主要以氢氧化钾水溶液为主的电池，如：镍镉电池、镍氢电池等；酸性电池，主要以硫酸水溶液为介质，如铅酸蓄电池；中性电池，以盐溶液为介质；有机电解液电池，如锂电池、锂离子电池等。镍镉电池（Ni-Cd）电压：1.2V 使用寿命为：500次
放电温度为：-20度～60度 充电温度为：0度～45度 备注：耐过充能力较强。
镍氢电池（Ni-MH）电压：1.2V 使用寿命为：1000次
放电温度为：-10度～45度 充电温度为：10度～45度
备注：目前最高容量是2100mAh左右。
锂离子电池（Li-lon）电压：3.6V 使用寿命为：500次
放电温度为：-20度～60度 充电温度为：0度～45度
备注：重量比镍氢电池轻30%～40%，容量高出镍氢电池60%以上。但是不耐过充，如果过充会造成温度过高而破坏结构=>爆炸。
锂聚合物电池（Li-polymer）电压：3.7V 使用寿命为：500次
放电温度为：-20度～60度 充电温度为：0度～45度
备注：锂电的改良型，没有电池液，而改用聚合物电解质，可以做成各种形状，比锂电池稳定。
铅酸电池（Sealed）
电压：2V
使用寿命为：200～300次
放电温度为：0度～45度 充电温度为：0度～45度 备注：就是一般车用电瓶（它是以6个2V串联成12V的），免加水的电池使用寿命长达十年，但体积和重量是最大的。
二、可充电电池充电时要注意什么？
[镍电池]
1）使用非智能的充电器一定要控制充电时间，充电时间=电池容量除充电器的充电电流乘1.2倍，过度充电会造成电池寿命缩短。
2）镍氢充电电池一使用完最好立即充电，不要等待与其他电池一起充电，放完电的电池存放容易造成电池过放电造成极板短路，造成电池永久损坏。
3）电器长期不用，应将充电电池从电器上取下，将电池充满电，装入电池盒中，并保持每年至少充电一次。新电池或者长期不用的充电电池，初使用容量不足是正常的，一般的条件下只要经过3-5次循环充放电使用即可恢复容量。
4）在使用充电电池时，建议最好将一对同品牌、同容量、同年终奖的电池用于同一种设备上，并将它们一同充电。最好不要混用不同品牌和容量的电池。这是因为市面上大多充电器出于成本和体积的考虑，并不对单个电池独立充电、独立控制的，而是将两个电池串联后再接入同一组充电和控制回路中。这样串联的两个电池的充电电流和、充电时间都是一样的，一旦串联的两个电池容量不同，或电池内的剩余电量有差异的话，其中容量较小的或剩余电量较多的电池必然先充满电。这样由 于另一支电池尚未充满，充电器将继续对电池组充电，这就必然导致先充满电的那支电池过充，发热量剧增，从而损坏电池，严重的甚至发生爆炸。
5）镍镉和镍氢电池的记忆效应不容忽视，电池容量随充放电次数的增加而减小。尤其是当它们使用于耗电量较大的DC或相机伴侣时，当电池还有大量的残余电能时，其输出电量已无法满足设备的要求。残余电量的累积，将增加电池的记忆效应。要减小电池的记忆效应，最简单的方法就是对充电电池进行放电。对电池放电也是有一定技巧的。首先，绝对不能使用短路电池正负极或采用大电流的方法放电。因为充电电池内电阻小，短路时将产生非常大的电流从而可能损坏电池的电极，造成电池损坏。同时，大电流放电也会产生大量热量，可能损坏电池。建议将电池放入用电量较小的设备中进行自然放电，如MP3或者收音机。当这些设备无法正常开机或使用时，放电也就差不多了。这样既不会过度放电，也避免了大电流放电造成的损坏。
6）按充电的速度，充电器可以分为慢速充电器和快速充电器。慢速充电器和快速充电器并没有什么明显的界限，而是和使用的充电器及充电电池的容量有关。不管电池是1200mAh还是1600mAh，其容量都被定义为1C。在充电时，充电电流小于0.1C时，为涓流充电。充电电池为0.1到 0.2C时，为慢速充电。充电电流大于0.2C小于0.8C时为快速充电，而当充电电流大于0.8C时为超高速充电。即200mA电流，对于800mAh 的电池，其充电电流为0.25C，为快速充电，对于1600mAh的充电电池，其充电电流为0.125C，刚为慢速充电。[铅酸蓄电池] 1）蓄电池的首次充电称为初充电，初充电对蓄电池的使用寿命和电荷容量有很大的影响。若充电不足，则蓄电池电荷容量不高，使用寿命也短；若充电过量，则蓄电池电气性能虽然好，但也会缩短它的使用寿命，所以新蓄电池要小心谨慎地进行初充电。对于普通蓄电池在使用前一定要按充电规范进行初充电。对于干荷电铅蓄电池，按使用说明书，虽然在规定的两年储存期内若需使用，只要加入规定密度的电解液搁置15min，不需要充电即可投入使用。但是，如果储存期超过两年，由 于极板上有部分氧化，为了提高其电荷容量，使用前应进行补充充电，充电5h-8h后再用。
2）蓄电池经常过量充电，即使充电电流不大，但电解液长时间“沸腾”，除了活性物质表面的细小颗粒易于脱落外，还会使栅架过分氧化，造成活性物质与栅架松散剥离。
3）由于蓄电池正负极板材料不同，除了活性物质外，负极板还添加了硫酸钡、腐殖酸、炭黑和松香等材料，用来防止负极板收缩和氧化。另外，每个单格蓄电池的负极 板数又总是比正极板数多一片，而且负极板比正极板略薄。当进行蓄电池的初充电或补充充电时，若不注意极性，会使蓄电池充反，使正、负极几乎都变成粗晶粒的PbSO4，造成蓄电池电荷容量不足，不能正常工作，甚至导致蓄电池报废。因此，充电时一定要注意极性，切不可极性充反。[锂电池]
1）在使用锂电池中应注意的是，电池放置一段时间后则进入休眠状态，此时容量低于正常值，使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易激活，只要经过3—5次正常的充放电循环就可 激活 电池，恢复正常容量。由于锂电池本身的特性，决定了它几乎没有记忆效应。因此用户新锂电池在激活过程中，是不需要特别的方法和设备的。
2）对于锂电池的“激活”问题，众多的说法是：充电时间一定要超过12小时，反复做三次，以便激活电池。这种“前三次充电要充12小时以上”的说法，明显是从镍电池（如镍镉和镍氢）延续下来的说法。所以这种说法，可以说一开始就是误传。锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别。因而充电最好按照标准时间和标准方法充电，特别是不要进行超过12个小时的超长充电。此外，锂电池或充电器在电池充满后都会自动停充，并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电。也就是说，如果你的锂电池在充满后，放在充电器上也是白充。而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失，所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是我们反对长充电的另一个理由
三、哪些种类的电池对环境有较大的污染，哪些则相对干净？
手机电池充电有窍门 篇3
1.电池出厂前，厂家都进行了激活处理，并进行了预充电，因此电池均有余电。有朋友说电池按照调整期时间充电，待机仍严重不足。如果电池确为正品，应延长调整期再进行3至5次完全充放电。
2.如果新买的手机电池是锂离子电池，那么前3至5次充电一般称为调整期，充电时间应在14小时以上，以保证充分激活锂离子的活性。锂离子电池没有记忆效应，但有很强的惰性，应给予充分激活后，才能保证达到最佳使用效能。
3.有些自动化的智能型快速充电器，当指示信号灯转变时，只表示充满了90%，充电器会自动改变用慢速充电将电池充满。此时，最好再冲几小时将电池充满后使用，否则会缩短使用时间。
4.充电前，锂电池不需要专门放电，放电不当反会损坏电池。充电时尽量慢充电，减少快充方式，充电时间不要超过24小时。电池经过3至5次完全充放电循环后，其内部的化学物质才会被全部“激活”，达到最佳使用效果。
5.请使用原厂或声誉较好品牌的充电器。锂电池要用专用充电器，并遵照指示说明操作，否则会损坏电池，甚至会发生危险。
6.有很多用户常常在充电时还把手机开着，其实这样很伤害手机。因为在充电的过程中，手机的电路板会发热，此时如果有外来电话时，可能会产生瞬间回流电流，对手机内部的零件造成损坏。
7.电池的寿命决定于反复充放电次数，所以应尽量避免电池有余电时充电，否则会缩短电池的寿命。手机关机时间超过7天，应先将手机电池完全放电，充足电后再使用。
日本充电电池两位数增长 篇4
便携产品、笔记本电脑、PC、汽车电子等广泛应用的充电电池，去年日本各生产公司销售均有增长。主流锂离子电池用于便携产品的正向大容量发展，而汽车电子用的则走向高功率。但是电池曾引起笔记本电脑起火而被迫召回，手机用也有因发热而召回的，这不免影响到公司经营，而且电池安全性也特别引起了人们的关注。
据日本经济省的统计，2007年日本充电电池销量同比增长2.2%，达18亿个，销售值则增长16.5%，达6668.4亿日元。按产品销量计，锂离子电池占63.2%，镍氢电池19.6%，镍镉电池15.1%。世界电池总销量为40.1亿个 (2006年) 其中锂离子电池占52%，镍氢电池29%，镍镉电池19%。
无论国内外，三洋公司产量均占世界之首。公司注力于锂离子电池的投资，如今月生产能力为锂离子电池7000万个，镍镉电池4200万个，镍氢电池4000万个。Sony公司也以锂离子电池为中心，产地位于日本福岛、中国无锡和新加坡 (今年开始投产) ，产量日本占50%，中国35%，新加坡15%。松下电池工业预计今年小型充电电池销售稳好，生产于日本守口公司本部工厂、和歌山工厂和中国无锡三处，锂离子电池年生产能力将从2500万个提高到今年的3700万个。
手机电池充电过程原理介绍要点 篇5
锂离子电池的充电过程可以分为四个阶段：涓流充电（低压预充）、恒流充电、恒压充电以及充电终止。锂电池充电器的基本要求是特定的充电电流和充电电压，从而保证电池安全充电。增加其它充电辅助功能是为了改善电池寿命，简化充电器的操作，其中包括给过放电的电池使用涓流充电、电池电压检测、输入电流限制、充电完成后关断充电器、电池部分放电后自动启动充电等。锂电池的充电方式是限压恒流，都是由IC芯片控制的，典型的充电方式是：先检测待充电电池的电压，如果电压低于3V，要先进行预充电，充电电流为设定电流的1/10，电压升到3V后，进入标准充电过程。标准充电过程为：以设定电流进行恒流充电，电池电压升到4.20V时，改为恒压充电，保持充电电压为 4.20V。此时，充电电流逐渐下降，当电流下降至设定充电电流的1/10时，充电结束。下图为充电曲线
图1 图2 阶段1：涓流充电——涓流充电用来先对完全放电的电池单元进行预充(恢复性充电)。在电池电压低于3V左右时采用涓流充电，涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一即0.1c(以恒定充电电流为1A举例，则涓流充电电流为100mA)，阶段2：恒流充电——当电池电压上升到涓流充电阈值以上时，提高充电电流进行恒流充电。恒流充电的电流在0.2C至 1.0C之间。电池电压随着恒流充电过程逐步升高,一般单节电池设定的此电压为3.0-4.2V.阶段3：恒压充电—— 当电池电压上升到4.2V时，恒流充电结束，开始恒压充电阶段。电流根据电芯的饱和程度，随着充电过程的继续充电电流由最大值慢慢减少，当减小到0.01C时，认为充电终止。（C是以电池标称容量对照电流的一种表示方法，如电池是1000mAh的容量，1C就是充电电流1000mA。）阶段4：充电终止—— 有两种典型的充电终止方法：采用最小充电电流判断或采用定时器(或者两者的结合)。最小电流法监视恒压充电阶段的充电电流，并在充电电流减小到0.02C至0.07C范围时终止充电。第二种方法从恒压充电阶段开始时计时，持续充电两个小时后终止充电过程。
上述四阶段的充电法完成对完全放电电池的充电约需要2.5至3小时。高级充电器还采用了更多安全措施。例如如果电池温度超出指定窗口(通常为0℃至45℃)，那么充电会暂停.充电结束后,如检测到电池电压低于3.89V将重新充电。
图3 图3是可以对短路的电池激活的充电方法。
上图为充电流程
手机充电器的工作流程一般为： 1.检测电池的电压，如果低于一个阈值电压，就要进行涓流充电； 2.电池充到一定电压（一般设置为2.9V）时，进行全电流充电； 3.当电池电压达到预置电压（锂离子电池一般为4.2V）时，开始恒压充电，同时充电电流降低； 4.当电流逐渐减小到规定的值时，充电过程结束。电池电压低于2.5V（Vshort）时,锂离子电池充电器用25mA的电流预充,防止深度放电的锂离子电池在快充时被损坏甚至发生危险。对于电压过低的电池需要进行预充，电池电压低于2.5V（Vshort）时,锂离子电池充电器用25mA的电流预充,防止深度放电的锂离子电池在快充时被损坏甚至发生危险。充电终止检测除电压检测外，还需采用其他的辅助方法作为防止过充的后备措施，如电池温度监测，检测电池温度用电池组温度传感器连续检测电池温度，当电池温度超出设定范围时关闭对电池充电。
限定充电时间，为电池提供附加保护。
除了上面的流程描述，它还具有自动重新充电、最小电流终止充电等特性。一般来说，恒压充电结束时的小电流充电过程中，电流的大小一般为恒流充电时电流的十分之一。目前在锂离子电池充电器的设计中，对手机充电结束后由于某种因素放电的情况而专门设计了检测电路，一旦检测到电池电压降低，就会重新启动充电过程（见上图）。
软件要做的工作是设置进入快速充电的电压阈值，进入恒压充电的电压阈值，充电超时时间，恒流充电的电流值，恒压充电的电压值，充电结束的电流阈值，中断处理，提供sys接口给上层都充电的状态，包括电池的类型，电池最高电压，电池最低电压，电池当前电压，电池电量的百分比，电池的状态，充电电流和电池温度等等。
电池充电 篇6
真相：这种需要“激活”的是较早的镍镉充电电池和镍氢充电电池，这类电池会产生一种被称为“记忆效应”的现象，在不完全放电的状态下充电，容易使电池过度充电，时间长了会造成电池电压下降，让使用者产生电池很快就用完了的感觉。
不过，现在的手机和笔记本电脑上所使用的电池大多是锂离子电池。锂离子电池在开始使用时不需要通过深度充放电进行激活，也没有“记忆效应”，可以随充随用。一般锂离子电池的寿命可以达到几百次充放电循环，频繁的浅度充放电会比深度充放电有助于延长电池的寿命。所以，有机会就将电池充电，充到差不多就拔掉，“少量多餐，但别吃太饱”。
喝酒上脸的人
酒量大？
流言：同事聚餐、朋友聚会，来杯小酒调节下气氛，面对那些一口酒下肚就满脸通红的人，有人说是酒精过敏，有人说这代表酒量好，事实究竟如何呢？
真相：大约1/3的东亚人喝酒会脸红，这种症状被称为Asian Flush。喝酒以后，酒精首先经乙醇脱氢酶催化，代谢得到乙醛。乙醛会进一步在乙醛脱氢酶2的作用下转化为乙酸，乙酸再参与到体内的多个代谢途径中去，最终得到CO2和水，排除体外。这其中，乙醛脱氢酶2如果出了问题，乙醛就容易大量堆积，造成血管扩张，引起脸红反应。
锂电池充电方法研究 篇7
锂电池作为便携式产品的主要电源已被广泛应用,为充分发挥自身的储能特性,它对配套充电设备也提出了更高的要求。因此,设计具有充电安全,满额充电,快速充电等特性的充电器成为电子设备生产的重要课题。
目前最常用的锂电池充电方法是恒流 - 恒压(CC-CV :Constant Current-Constant Voltage)充电法。这种方法的原理是在CC充电模式下,采用恒定的大电流对电池充电,此电流接近电池可承受的最大电流,电池两端电压慢慢上升,当电池两端电压达到充电限制电压后转为CV充电模式,在CV模式下恒定电压设定为电池的限制电压,保证不发生过充现象,即此时电池两端电压保持恒定,因电池内阻的缘故充电电流逐步减小,充电器检测这时的充电电流大小,当充电电流值小于0.01C(C指电池容量)时认为充电已满,终止充电。
通常一个充电器需要适用于不同容量的锂电池充电,若单纯以充电电流值来终止充电,则不同电池对应不同的电流值,无法做到自适应。
1基本设计
通过对上述技术的一个改善,我们提出了一种恒流 - 恒压 - 脉冲 (CC-CV-Pulse) 充电模式的锂电池充电方法。在CC充电模式下,同上述常规方法一样,采用恒定的大电流对电池充电,之后转为CV充电模式。在CV模式下恒定电压设定为电池的限制电压,保证不发生过充现象,即此时电池两端电压保持恒定,因电池内阻的缘故充电电流逐步减小,充电器实时检测充电电流大小。当CV阶段的充电电流减小到恒流值的一定百分比时转换为Pulse模式,即脉冲充电模式,并在脉冲中止充电期间检测电池的开路电压,判断电池是否充满,若电池充满则终止充电。
这种充电方法的优点是,通过检测电池的OCV(Open Circuit Voltage,开路电压)来判断电池满电,既能够有效避免电池过充,又不依赖于充电电流大小来结束充电,能适应不同容量的电池 ;并且在采用CV模式充电一段时间之后才开始脉冲充电,比一进入CV模式就开始脉冲充电更能有效的缩短充电时间,提高充电效率。
2详细控制技术
我们所提出的充电方法所用的基本充电电路框图如图1所示。详细充电方法和电路的工作情况是 :
当充电电源接入时,控制电路控制开关电路使充电电源与恒定电流电路连通,进入CC恒流充电阶段。此时充电电源以恒定的大电流给电池充电,电流值一般是电池容量的0.5~1倍,直至电压检测电路检测到充电时电池电压达到电池限制电压值(如4.2V)时,控制电路控制开关电路使充电电源与恒定电流电路断开继而与恒定电压电路连通,进入CV恒压充电阶段,并以恒定电压为电池限定电压值(如4.2V)给电池充电,保证不发生过充。
在CV恒压充电阶段,当电流检测电路检测到充电电流在恒压阶段下降低到恒流电流值的特定百分比时(如30%)时,通过时钟电路和控制电路控制充电电源与恒定电压电路的连通与断开,使系统进入Pulse脉冲充电阶段。此处的特定百分比一般设置为50% 以下 &10% 以上,目的是避免过早的进入脉冲充电阶段因累计的中止时间过长而降低充电效率,同时过晚的进入脉冲充电阶段导致电池很快就满电了。
在Pulse脉冲充电阶段,第一步,控制电路控制开关电路使充电电源与恒定电压电路连通给电池恒压充电,同时时钟电路开始计时,当计时时间达到预设的脉冲充电时间Ton,将时钟电路的计时清零。第二步,控制电路控制开关电路使充电电源与恒压充电电路断开从而进入脉冲中止阶段,同时使时钟电路开始计时,当计时时间达到预设的中止时间长度Toff,将时钟电路的计时清零。第三步,通过电压检测电路检测电池的开路电压是否大于等于电压预设值(如4.18V),若大于等于电压预设值,则认为电池充满电,从而终止整个充电,否则认为电池未充满,循环执行脉冲充电。其中Ton和Toff可以是相等的数值,如20秒,也可以是Toff固定为20s而Ton在脉冲充电阶段逐从10分钟渐减小到20s。理想的充电电压电流曲线如图2所示。
3 实测结果
本芯片采用Actions公司0.18μm的CMOS工艺流片,上述特定百分比取50%,Ton取130s,Toff取12s,测试结果验证了本文提出的CC-CV-Pulse充电模式的实现。充电完成后,锂电池电压为4.185V。电压电流曲线如图3。
4 结束语
蓄电池充电方法的研究 篇8
经过多年的考察发现, 电池充电过程对电池寿命影响很大, 放电的过程影响却很小。也就是说, 绝大多数的蓄电池不是用坏的, 而是“充坏”的。由此可见, 研究充电的过程对蓄电池的使用寿命很有意义。
1 蓄电池充电原理
充电过程以最低出气率为前提的, 蓄电池有可接受的充电曲线。实验表明, 如果充电电流按这条曲线变化, 既可以大大缩短充电时间, 对电池的容量和寿命也没有影响。原则上把这条曲线称为最佳充电曲线, 初始充电电流很大, 但是衰减很快, 主要原因是充电过程中产生了极化现象。在密封式蓄电池充电过程中, 内部产生氧气和氢气, 当氧气不能被及时吸收时, 便堆积在正极板 (正极板产生氧气) , 使电池内部阻力加大, 电池温度上升, 相当缩小了正极板的面积, 表现为内阻上升, 这就是所谓的极化现象。
蓄电池其放电及充电的化学反应式如下:
充电反应:充电就是电解。是从外部通入电流在电极极板的活性物质上引起氧化还原反应。
负极发生还原反应:PbSO4+2e→Pb+SO2-4…… (1)
正极发生氧化反应:PbSO4-2e+2H2O→PbO2+4H++SO2-4…… (2)
总反应:2PbSO5+2H2O→Pb+PbO2+2H2SO4…… (3)
在充电末期发生:
负极:2H++2e→H2↑…… (4)
正极:…… (5)
总反应:…… (6)
最后是负极上绒状铅最多硫酸铅最少;正极上二氧化铅最多, 硫酸铅最少。
由于 (2) 和 (6) 水消耗了, 反应 (1) 和 (2) 又生成了硫酸, 所以铅蓄电池中电解液比重上升, 必要时要加水调整电解液比重。
放电反应:
负极发生氧化反应:Pb+SO2-4-2e→PbSO4…… (7)
正极发生还原反应:PbO2+6H++SO2-4+2e→PbSO4+2H2O…… (8)
总反应:PbO2+Pb+2H2SO4→2PbSO5+2H2O…… (9)
由于 (7) 和 (8) 硫酸消耗了, 由 (8) 又生成了水, 所以铅蓄电池中电解液比重下降。
充电过程和放电过程互为逆反应。可逆过程就是热力学的平衡过程, 为保障电池能够始终维持在平衡状态之下充电, 必须尽量使通过电池的电流小一些。理想条件是外加电压等于电池本身的电动势。但是, 实践表明, 蓄电池充电时, 外加电压必须增大到一定数值才行, 而这个数值又因为电极材料, 溶液浓度等各种因素的差别而在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值。从化学反应角度看, 这种电动势超过热力学平衡值的现象也就是上述的极化现象。
一般产生极化现象来自3个方面。
1) 外加电源的正负极形成的电场使得正负离子向两极迁移。在离子迁移过程中不可避免地受到一定的阻力, 称为欧姆内阻。为了克服这个内阻, 外加电压就必须额外施加一定的电压, 以克服这种阻力推动离子迁移。该多余的能量以热的方式转化给环境, 出现所谓的欧姆极化。随着充电电流急剧加大, 欧姆极化将造成蓄电池在充电过程中的高温。
2) 极化电流流过蓄电池时, 为保持正常的反应, 最理想的情况是电极表面的反应物能及时得到补充, 生成物能及时离去。实际上, 生成物和反应物的扩散速度远远比不上化学反应速度, 从而造成极板附近电解质溶液浓度发生变化。也就是说, 从电极表面到中部溶液, 电解液浓度分布不均匀。这种现象称为浓度极化。
3) 电化学极化是由于电极上进行的电化学反应的速度, 落后于电极上电子运动的速度造成的。例如:电池的负极充电前, 电极表面带有一定数量的负电荷, 其附近溶液带有正电荷, 两者处于平衡状态。充电时, 外电路立即有电子释加给负极板。电极表面负电荷增多, 而金属还原过程反应进行缓慢Me-eMe+, 不能及时释放电极表面电子的增多, 电极所带负电荷与附近溶液正电荷状态平衡发生变化。这种电极负电荷增多的状态促进电子进入到金属, 使附近溶液中的金属离子Me+离开溶液, 加速Me-eMe+还原反应的进行。总有一个时刻, 达到新的动态平衡。但与充电前相比, 电极表面所带负电荷数目增多了, 与此对应的电极电势变负。也就是电化学极化电压变高, 从而严重阻碍了正常的充电电流。同理, 电池正极充电时, 电极表面所带正电荷数目增多, 电极电势变正。
这3种极化是从不同的角度来观察蓄电池充电过程的现象, 都会随着充电电流的增大而加剧。
2 充电方法的研究
2.1 常规充电法
常规充电制度是依据“安培小时规则”:充电电流安培数, 不应超过蓄电池待充电的安时数。实际上, 常规充电的速度受蓄电池充电中的温度和气体的产生所限。这方面的研究对蓄电池用最短时间充电的有着重要意义。
一般常规充电有以下3种。
2.1.1 恒流充电法
恒流充电法是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方法, 保持充电电流强度不变的充电方法, 这种控制方法简单。缺点是, 由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的, 到充电后期, 充电电流多用于电解水, 产生气体, 使出气过多, 不仅充电效率低, 需要经常对蓄电池维护———加蒸馏水。因此, 常选用阶段充电法。
2.1.2 阶段充电法 (二阶段充电法和三阶段充电法)
1) 二阶段法采用恒电流和恒电压相结合的快速充电方法。首先, 以恒电流充电至预定的电压值, 然后, 改为恒电压完成剩余的充电。一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压。
2) 三阶段充电法在充电开始和结束时采用恒电流充电, 中间用恒电压充电。当电流衰减到预定值时, 由第二阶段转换到第三阶段。这种方法可以将出气量减到最少, 但可作为一种快速充电方法使用, 实际受到一定的限制。
2.1.3 恒压充电法
充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值, 随着蓄电池端电压的逐渐升高, 电流逐渐减少。与恒流充电法相比, 其充电过程更接近于最佳充电曲线。由于充电初期蓄电池电动势较低, 充电电流很大, 随着充电的进行, 电流将逐渐减少, 因此, 控制系统简单。这种充电方法电解水很少, 避免了蓄电池过充。但在充电初期电流过大, 对蓄电池寿命造成很大影响, 且容易使蓄电池极板弯曲, 造成电池报废。鉴于这种缺点, 恒压充电很少使用, 只有在充电电源电压低而电流大时采用。例如, 汽车运行过程中, 蓄电池就是以恒压充电法充电的。
2.2 快速充电技术
为了能够最大限度地加快蓄电池的化学反应速度, 缩短蓄电池达到满充状态的时间, 同时, 保证蓄电池正负极板的极化现象尽量地少或轻, 提高蓄电池使用效率。快速充电技术近年来得到了迅速发展。下面介绍目前比较流行的几种快速充电方法。这些方法都是围绕着最佳充电曲线进行设计的, 目的就是使其充电曲线尽可能地逼进最佳充电曲线。
2.2.1 脉冲式充电法
这种充电法不仅遵循蓄电池固有的充电接受率, 而且能够提高蓄电池充电接受率, 从而打破了蓄电池指数充电接受曲线的限制, 这也是蓄电池充电理论的新发展。脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电, 然后让电池停充一段时间, 如此循环。充电脉冲使蓄电池充满电量, 而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉, 使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除, 从而减轻了蓄电池的内压, 使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行, 使蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间, 减少了析气量, 提高了蓄电池的充电电流接受率。
2.2.2 ReflexTM快速充电法
这种技术是美国的一项专利技术, 它主要面对的充电对象是镍镉电池。由于它采用了新型的充电方法, 解决了镍镉电池的记忆效应, 因此, 大大降低了蓄电池的快速充电的时间。铅酸蓄电池的充电方法和对充电状态的检测方法与镍镉电池有很大的不同, 但它们之间可以相互借鉴。
ReflexTM充电法的一个工作周期包括正向充电脉冲, 反向瞬间放电脉冲, 停充维持3个阶段。
2.2.3 变电流间歇充电法
这种充电方法建立在恒流充电和脉冲充电的基础上。其特点是将恒流充电段改为限压变电流间歇充电段。充电前期的各段采用变电流间歇充电的方法, 保证加大充电电流, 获得绝大部分充电量。充电后期采用定电压充电段, 获得过充电量, 将电池恢复至完全充电态。通过间歇停充, 使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉, 使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除, 从而减轻了蓄电池的内压, 使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行, 使蓄电池可以吸收更多的电量。
2.2.4 变电压间歇充电法
在变电流间歇充电法的基础上又有人提出了变电压间歇充电法。与变电流间歇充电方法不同之处在于第一阶段的不是间歇恒流, 而是间歇恒压。
可以看出, 更加符合最佳充电的充电曲线。在每个恒电压充电阶段, 由于是恒压充电, 充电电流自然按照指数规律下降, 符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。
2.2.5 变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法
综合脉冲充电法、ReflexTM快速充电法、变电流间歇充电法及变电压间歇充电法的优点, 变电压变电流波浪式正负零脉冲间歇快速充电法得到发展应用。脉冲充电法充电电路的控制一般有两种:
1) 脉冲电流的幅值可变, 而PWM (驱动充放电开关管) 信号的频率是固定的;2) 脉冲电流幅值固定不变, PWM信号的频率可调。
再就是采用的一种不同于这两者的控制模式, 脉冲电流幅值和PWM信号的频率均固定, PWM占空比可调, 在此基础上加入间歇停充阶段, 能够在较短的时间内充进更多的电量, 提高蓄电池的充电接受能力。
摘要：铝酸蓄电池从发明至今已有一百五十一年的历史了, 其优点有限多, 极大限度地满足方便了人们的生活, 但是在使用中, 若充电方法不当, 会大大缩短其寿命, 那么如何正确充电延长电池寿命是我们丞待解决的问题。
电池长寿命充电器的设计 篇9
一直以来, 人们关注的焦点停留在提高锂离子电池的容量上, 其实较长的电池寿命、较多的充电次数或较安全的电池比电池容量更重要。本文介绍可以大幅延长电池寿命的锂离子电池充电方法。
1、充电器具体设计方案
目前对理电池仍然以恒流恒压的充电方法为主, 本文采用分级定电流充电方法。
充电过程:第一阶段采用小电流对电池进行预处理, 防止电池过放电带来的影响, 在过放电后电池电压低于3.0V时, 还会造成电池的失效。用小电流充电, 在电池电充到3.0V后再用正常方式充电。第二阶段用大电流快速充电。第三阶段当在电池电压达到额定充电电压 (额定电压设置为4.1V) 时, 转为恒压模式确保电池充满。
MCU是系统的核心, 本文选取了完全兼容8051的高性能单片机STC12CSA62AD。
2、充电器IC的组成
为了满足上述要求, 本文充电器IC内部由下述几部分组成:12C5A62AD芯片、电源电路 (由开关型或线性电源组成) 、包括2个恒流源 (其精度一般5%左右0.5C和1.25C) 、恒压源 (精度0.75%~1%4.1V) 、电池温度检测电路、电池电压检测电路、基准电压源、3个电池继电器。
3、电路的设计与功能实现
3.1 测量部分
电池电压测量主要是对电池刚放人充电槽时的持续放电时的电压、大电流充电瞬间的电池电压以及瞬间放电后的静止电压进行测量, 其值等于ADC6口采样值乘以5, 单位为mV。12C5A62AD的工作电压5.12 V是经过特别计算的, 由于MCU的采样位数是10, 而5.12 V/=5mV, 所以A/D采样值乘以5mv就能得到了该端口的实际电压值, 这样设计目的时为了减少单片机的计算量。经过LT1084稳压的Vcc2在用电电流不大 (约40mA) 的情况下, 使用单片机自带由的10为A/D转换器, 测量范围可以达到0~5.115V, 测量精度在5m V以内 (ADC6引脚接电压检测电路) 。
温度是通过测量热敏电阻上的分压而换算得到的, 热敏电阻若是线性的, 就能实时测出当前的电池温度值, 否则要增加非线性补偿。本文用的是负阻非线性热敏电阻TAO-2, 充电时电池紧贴在热敏电阻的金属部分。为了实现温控, 事先测出几个温度点的阻值 (分压值) , MCU通过改变电池充电的脉宽来保证电池不超出预设温度 (ADC5接温度检测电路) 。
电流是通过测量R4上的电压除以R4的阻值而得到, 若ADC3口的采样值为X, 则当前电池充电电流值就为50 X毫安。放电时R4上的电压为负, 而A/D采样最小只能为零, 所以放电电流不能测出, 但根据电路估算出放电电流为300 mA左右 (ADC3接电流检测电路) 。
3.2 充放电部分
放电电路由NPN晶体三极管8050和R1、R2组成, 当电池放入电槽时, 系统会自动检测电池电压, 而后根据MCU检测到电池电压的大小对电池进行充电。
3.3 时间产生
本文用for循环结构来产生时间。for循环结构“for (j=0;j<124;j++) {;}”的执行时间为1 ms。通过改变循环次数, 可得到不同时间的延时。当然, 也可以不用for循环而用别的语句实现延时。本文设定每5s进行一次重新赋值, 再加个for循环结构进行嵌套即可实现。
3.4 具体过程的描述
当芯片检测到电池电压的值<=3.0V时P2.4口输出高电平1继电器导通, 电池进入涓流充电模式;在电池充电的过程中不断对点吃的电压进行检测, 当芯片检测到电池电压>=3.0V时, P2.4输出低电平, 1继电器断开, 同时P2.5输出高电平, 2继电器导通, 电池进入大电流充电模式;当芯片检测到电池电压<=4.1V时, P2.5输出低电平, 2继电器断开, 同时P2.6输出高电平, 3继电器导通, 电池进入4.1V恒压充电模式。当芯片检测到电池的电压>=4.18时, P2.6输出低电平, 3继电器断开, 当电池电压低4.18V时, P2.6输出高电平3继电器导通, 电池继续充电如此循环知道充满为止。
在充电过程中, 电池温度检测电路一直对电池温度进行检测, 当电池的温度达到电池能充电的的温度范围的极限时, 任何充电模式都停止。知道温度降低到电池能充电的温度范围以内, 电池方可充电。
4、总体电路图
总体电路图:
5、结语
本文关于“电池长寿命充电器”的设计, 是以目前的相关课题为背景的, 具有较高的实用价值和意义。本文系统的介绍了电池长寿命充电器的构成及实现方法, 着重介绍了单片机对电池的充电过程。通过对本设计的调试, 本电路运行良好且圆满地实现了延长电池寿命的充电要求!
摘要：随着信息技术的迅猛发展, 信息化正以不可思议的速度渗透到各个领域, 锂电池具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电速率小、无记忆效应、无环境污染、安全性好及体积小、重量轻等突出优点, 广泛应用于许多领域。长期以来人们都非常重视提高锂电池的容量, 以换来相同情况下更长久的工作时间。本设计通过更精确的充电过程控制, 来达到延长电池寿命的目的。
关键词：锂电池,长寿命,充电器,STC12C5A62AD
参考文献
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车用蓄电池快速充电技术分析 篇10
电无空气污染, 这是众所周知的事情。用电能驱动的汽车, 无任何尾气排放, 这是我国汽车产业的发展目标。然而, 电能有多种载体和存在形态 (电能以化学能形态储存, 就是蓄电池, 该电能输入电动机驱动汽车行驶, 就是蓄电池汽车;以有线电力直接输入电动机驱动汽车行驶, 就是有线电力汽车;还有氢燃料电池汽车、超级电容汽车、太阳能电池汽车等多种汽车) , 到底选择哪种电能驱动汽车才能够最经济和实用?这是需要认真研究的问题。只有最经济和实用的电能驱动的汽车, 消费者才能够踊跃购买, 这种汽车产业才能够发展, 否则一事无成。
1 汽车蓄电池的发展方向
1.1 纯蓄电池驱动汽车行驶的优点
蓄电池驱动的轿车就是用所携带蓄电池中的电能代替燃油 (气) 汽车携带汽 (柴) 油燃烧的热能。使用纯蓄电池驱动轿车的最大好处是无空气污染, 并且机动行驶能力与燃油 (气) 轿车是一样的。
如果纯蓄电池驱动的轿车在续驶里程 (充满一次电或加满一次油能够行驶的最大里程叫一个续驶里程) 、充电时间、动力性能、百公里费用、年折旧费用、购车价格上与燃油 (气) 轿车基本相同的话, 消费者就能够愿意购买这种纯蓄电池轿车, 用来代替燃油 (气) 轿车, 从而达到使用无空气污染轿车的目的。这是最理想的要求, 也是我国乃至全世界科技工作者的奋斗目标。然而, 实际情况与理想还有很大的差距。
1.2 消费者对当前国产电动汽车的态度
当前, 消费者对我国生产的纯蓄电池驱动的轿车多持不满意的态度。所谓不满意之处, 也就是当前生产的纯蓄电池轿车的缺点。
总体来说, 广大消费者对我国当前生产的纯蓄电池驱动的轿车是不满意的, 具体表现在:当前国家大力提倡使用纯蓄电池轿车, 并且采用价格补贴、减免购置税、设立配套充电站、对购置燃油 (气) 轿车者按排量征收环保税费、规定行政事业单位购轿车必须购买一定比例的纯蓄电池轿车等多种措施。即使这样, 购买纯蓄电池轿车的数量与购买燃油 (气) 轿车的数量相比, 仍然占很小的比例, 没有达到预计的目标 (以携带燃油 (气) 发动机为增程手段的新能源汽车不包括在内) 。
那么, 采取这么多的鼓励措施消费者仍然不愿意买纯蓄电池轿车的原因是什么呢?经调查, 原因不在于车本身的质量、不在于电费高 (蓄电池轿车百公里耗电10度, 电费是燃油 (气) 轿车油费的1/9左右) 、也不全在于消费者没有环保意识, 而在于驱动轿车的蓄电池性能让消费者不满意, 具体表现如下。
(1) 蓄电池电能储存量少
下面以与燃油 (气) 轿车满油箱汽 (柴) 油重量相等的蓄电池相比较。
当前驱动轿车的铅酸蓄电池价格最低, 其轿车价格也最低, 但跑完燃油 (气) 轿车的一个续驶里程要充5次电 (铅酸蓄电池轿车的一个续驶里程是50~120 km) 。锂电池等新材料电池储存电量多一些, 但也只达到燃油 (气) 轿车一个续驶里程的1/3左右, 即燃油 (气) 轿车每加一次油, 则锂电池轿车要充3次电 (锂电池轿车的一个续驶里程是130~250 km) 。
(2) 蓄电池充电时间长
当前生产的驱动轿车用蓄电池 (也叫动力电池) , 无论铅酸蓄电池还是锂电池等新材料电池, 充满电时间都在3~8 h之间, 即快充满电需要3h, 慢充满电需要8 h。少于3 h的快充电对电池损害极大, 不能采用。假设蓄电池轿车按平均80 km/h速度行驶, 按以上数据计算, 铅酸蓄电池轿车每跑1~2 h要充3~8 h电;锂电池轿车每跑2~3 h要充3~8 h电。这样慢的充电速度, 对于需要跑长途的消费者来说, 是不能接受的。
如果在蓄电池轿车上加装燃油 (气) 发动机做为增程手段 (当前此类车比较多) , 就又回到了污染空气的老路上, 是最不科学最不合理的, 从长远看应该废止。即使当前有很大一部分消费者购买此类汽车也应该废止。
即使用增加蓄电池重量的方法也行不通。若用此法达到燃油 (气) 轿车的续驶里程, 就不能坐人了, 就失去了轿车的作用。另外, 这样做在经济上也行不通。
如果用增设更换动力电池 (用无电的电池换充满电的电池, 交一定的费用) 服务站的方法增程也行不通。这样做一则需要服务人员多、装卸机械多, 工作量太大;二则动力电池品种、型号太多, 每天的用量也不均衡, 服务站很难备齐;三则新旧好坏不等, 很难做到双方都满意。总之, 此方法很难服务到位, 很难让消费者满意。
(3) 蓄电池使用寿命短
当前生产的动力电池, 不论普通电池还是锂电池等新材料电池, 最长的使用寿命是4年。当前一个续驶里程在200~250 km的蓄电池轿车, 其蓄电池价格在6万元左右。照此计算, 每年蓄电池的折旧损耗在1.5万元以上。也就是说, 消费者每年用蓄电池轿车节省的行驶费用 (燃油轿车的油费减去蓄电池轿车的电费之差, 就是节省的行驶费用) , 需要减去约1.5万元的蓄电池折旧损耗, 才是纯节省的行驶费用。这也影响到消费者购买使用纯蓄电池轿车的信心。
(4) 电量剩1/4时, 车速太慢无法行驶
动力电池的电量所剩不到一半时, 车速会随着电量的逐渐减少而逐渐降低直到停车。当车速低于15 km/h以下时, 因车速太慢消费者一般不使用。因此, 消费者应用的续驶里程是出厂标注的3/4左右。
动力电池以上这4种缺点, 是制约蓄电池轿车业发展的技术瓶颈问题, 此问题是世界性的难题。而前3种难题是最主要的。就因为这3种难题没有解决, 才使得消费者对购买和使用纯蓄电池驱动的轿车热情不高, 国家即使采用了多种优惠政策, 其收效也不太明显。
那么, 动力电池的技术瓶颈问题就不能打破吗?就不能有一个技术的飞跃吗?现在, 对于动力电池充电时间长和使用寿命短的问题, 在技术上应该得到了突破, 至少看到了成功的希望。
1.3 电池充电时间长、使用寿命短的问题有望得到解决
据2014年10月14日人民日报报道, 新型电池充满电仅需5分钟。
据该报报道:新加坡南洋理工大学研究人员表示, 他们经过三年努力, 成功研制出一种超快速充电电池, 两分钟即可充电70%, 充满电仅需5分钟, 并且电池寿命长达20年。现在的电池一般可充电500次, 按每天充电一次计算, 大约为两年使用寿命。而新型电池可充电1万次, 按每天充电一次的假设, 其寿命至少20年。
据介绍, 传统锂电池的电极使用石墨, 而该新型电池使用二氧化钛的新型凝胶材料来代替, 并且使用新技术使材料形成微小纳米管, 加快电池中的化学反应速度, 令电池可以极快速充电。
虽然上述报道内容没有提到已经研制成功的极快速充电电池是否可以直接用于驱动汽车, 但是, 蓄电池充电慢和使用寿命短的原理问题已经得到解决。我国完全可以通过引进或自主研发, 在这个基础之上, 通过我国广大科技工作者的不懈努力, 应该能够研制出极快速充电和使用寿命长的动力电池, 用来驱动汽车行驶。
作者认为, 如果驱动汽车的蓄电池充满电时间能够缩短到10~15 min, 即使动力电池存电量少这个技术瓶颈问题没有解决, 消费者也能够接受这种纯蓄电池轿车。也就是说, 普通蓄电池驱动的轿车每跑50~120 km (1~2 h) 需要停车充电10~15min;锂电池驱动的轿车每跑130~250 km (2~3h) 需要停车充电10~15 min, 那么, 就可以解决消费者停车充电等待时间过长的问题。同时, 动力电池的使用寿命能够加长的话, 再加上国家对购买蓄电池轿车的一系列优惠政策扶持, 按现在的电价不变, 那么, 消费者购买使用纯蓄电池轿车的积极性就必然极大提高, 纯蓄电池轿车的销售量就必然大幅度上升, 就能够基本上达到用节能环保的纯蓄电池轿车代替燃油 (气) 轿车的目的。
2 目前实用的三种车型
作者在《交通节能与环保》2014年第5期 (总第43期) 题目为《关于我国发展电力汽车产业及其配套公路的设想》论文中, 设想了“蓄电池有线电力两用轿车 (简称A型车) ”、“蓄电池超级电容两用轿 (客) 车 (简称B型车”和“燃油 (气) 有线电力两用大型货车 (简称C型车) 这三种车型, 并且分析了各自的优缺点, 主张在动力电池的技术瓶颈问题没有打破之前, 为解决燃油 (气) 汽车的尾气排放问题和减少燃油 (气) 消耗量, 应该根据实际情况, 试用这三种车型。
A型车是蓄电池与有线电力两套动力系统, 跑短途用蓄电池驱动, 跑长途进入有线电力车站后在其公路上用有线电力驱动, 相当于现在的“无轨电车”。该车优点是蓄电池轿车用有线电力增程, 纯电驱动, 无空气污染, 无限续驶里程;缺点是有线电力公路建设费较高。
B型车是蓄电池与超级电容两套动力系统, 其特点是两套动力系统可以根据充电站情况任意选择使用。利用超级电容充电快 (充满电仅0.5~1 min) 的特点, 即充即走。超级电容的优点是充电快, 动力强劲, 纯电驱动, 无空气污染, 有机动行驶能力;缺点是续驶里程短 (3~5 km) , 因此停车充电频繁。
C型车是用现在的燃油 (气) 大型货车加装有线电力驱动系统增程, 优点是跑长途纯电驱动, 无空气污染, 无限续驶里程。该型车虽然也用燃油 (气) , 但由于大型货车所跑路程主要是长途, 用有线电力系统跑长途, 就可以大量节省燃油 (气) 消耗, 解能减排效果相当显著;缺点也是建设费较高。
综上所述, A型车和B型车都是纯电驱动, 动力强劲, 无技术瓶颈问题, 只是机动行驶能力都不如单纯蓄电池驱动的汽车。如果蓄电池汽车的充电时间能够缩短到10~15 min, 动力电池使用寿命能够加长, 消费者能够普遍接受蓄电池汽车时, 还是发展蓄电池汽车为第一选择。如果解决动力电池的技术瓶颈问题遥遥无期, 为解决我国燃油 (气) 汽车的空气污染问题, 应该优先考虑选择A型车和B型车。
由于大型货车需要的驱动力很大, 在动力电池存电量少这个技术瓶颈问题没有解决之前, 不论其它技术瓶颈问题是否解决, 都不能用蓄电池驱动行驶, 而只能用有线电力和燃油 (气) 系统驱动, 所以, 要想解决燃油 (气) 大型货车的空气污染问题 (同时为大量节省燃油资源) , 现在就应该考虑应用C型车。
3 结语
多年来, 我国科技工作者一直在研究动力电池, 力求打破动力电池的技术瓶颈问题。当前, 在外国科技工作者对于电池充电慢和使用寿命短这两个技术瓶颈问题已经打破的情况下, 我们认为, 希望国家增加这方面的研究经费, 引进这项新技术成果, 加强这方面的技术力量, 在此基础上, 进行技术攻关, 尽快研制出极快速充电和使用寿命长的动力电池, 装备我国的汽车业 (首先应该是用于驱动轿车和客车) 。作者认为, 只要动力电池充电慢和使用寿命短这两个技术难题得到解决, 即使存电量少这个技术难题没有解决, 消费者也能够踊跃购买纯蓄电池轿车, 这就能够迎来纯蓄电池轿车产业大发展的春天, 为我国乃至世界汽车节能环保事业做出贡献。
参考文献
[1]王天乐.新型电池充满电仅需5分钟[N].人民日报国际部分, 2014, 10, 14:22版.
电池充电 篇11
USB-Ci在升温。2015年4月，苹果推出了具有USB-C接口的12寸的MacBook，与之前的电脑不一样的地方在于只有一个接口，就可以实现USB接口的所有功能，这就是USB-C接口。除此之外，USB-C接口还有很多新的功能，例如快充、轻薄短小，这使得苹果的12寸MacBook比前代产品轻薄更多。Intel在2015年9月1日发布Skylake第6代酷睿处理器，其所注重的也是能够让电子设备更轻薄、更快唤醒和更长电池续航时间，在此互动之下，超极本、平板电脑、移动电源等越来越多的电子产品开始采用USB-C连接器。
这时，传统的降压充电方法不灵了，需要“升压一降压”充电。为此，Intersil不久前推出业内首款支持双向输电的单芯片ISL9237。Intersil市场营销与应用总监魏佳分析道，从传统的A/B接口变成新的USB-C接口时，在电源管理上会有很大改变。现在的电子设备通常会有两大类，一类是电池由好几节串起来的，典型的产品诸如笔记本电脑，其电池可能是两节、三节甚至四节，但通常都是锂电池串起来。因为一节电池充满的时候，电压通常会在4.3V，为了给所有电池充电，通常笔记本电脑的电源是20V DC，因此DC电源的电压永远比电池电压高，那么在进行充电时，只需要使用一种降压技术就可以充电，在电路上，一种降压技术就可以来达到此目的。
对于手机及绝大多数平板电脑等功率较低的电子设备，它们都是用一节锂电池，一节锂电池的最高电压只有4.3V，其非常适合传统的USB A和B这两种充电方法。因为USB口的电压是5V，5V高于4.3V。所以用降压充电的方法就可以实现了。
综上所述，两类不同的产品——多节电池和一节电池的产品，从电池充电的技术上来看，本质上没有任何区别，都是降压充电，即Buck电路就可以实现。
但是随着新的USB-C接口的出现，情况不同了。USB-C的目的是为了达到一个接口可以连接所有电子产品。这意味着所有的笔记本电脑和手机、平板电脑，全部采用USB-C接口，那么USB-C接口就可能有各种各样的电压，因此USB-C的电压不再是一个传统的5V，它因为要向前兼容，所以它一定有5V，USB-C同时可以把电压调节到最高到20V和5A，且100W的台自力。如图1，右侧部分，左边的电源是用来充电的电压，它是5V～20V。右边是被充的电池电压，也有多种可能性电压。换句话，已经不存在一个固定的电源电压高于电池电压这种关系。这很麻烦，因为先前的市场没有一个能够升压一降压的充电器。需要新的解决方案。
为此，为Intel处理器配电的Intersil公司近日推出了ISL9237芯片，魏佳称其堪称业内第一款给大众客户使用的UsB-C充电方案，电压输入范围3.2～23.4V。“Ontersil的单芯片窄范围VDC（NVDC）电池充电器解决方案和竞争对手相比，可减少一个升压器IC和电感，帮助客户节省物料成本多达40%。”另外，ISL9237利用Intersil的R3调制专利技术，实现无噪声运行、高的轻负载效率和超快瞬态响应，以延长电池续航时间。
解决嗡嗡声的调制技术
Intersil有一个王牌的专利技术R3开关电源调制技术，这次也应用于升/降压充电过程中。R3是0ntersil大约十年前开发出来的，最早应用在给Intel CPU和AMD CPU供电中。这种调制技术的重要特点是瞬态响应较好，轻负载效率较高，可以延长电池续航时间。但是在现在这个升降压领域内，有个更重要的指标，大家更关注的是被称为AcousticNoise声噪问题。这种声音就是你拿个电子设备在耳朵边，能听到嗡嗡声，像小蚊子哼一样，它的产生是因为正传送能量的过程之中，由瓷片电容引起的，瓷片电容有电流进出的时候，会引发机械震动，这种机械的震动如果正好是在音频20 kHz以下，入耳能够听见。但是过去这是一件小事，因为电子设备通常有风扇，可能把这个声音湮没掉，但是现在的产品很多是无风扇的，所以这个声音引起了重视。Intersil的R3解决了此问题，“应该说在电池充电领域里，我们可能是唯一一家能够提供这种技术的厂商。”魏佳说，“其他做电池充电技术的厂商，可能都遇到这个问题。解决起来很麻烦，不得不采用很多增加产品成本的方法来解决它。”
具体地，引起嗡嗡声的是开关电源，开关电源通常开关频率比较高，经常是1MHz或几百kHz的频率，这样的频率，我们的耳朵是听不见的。但是现在因为大家都想电池要续航时间长，因此电压输出较高的时候，就要降低开关频率的频率，问题是在系统负载不是很大的时候，开关频率会变得很低，当这个频率低到20 kHz以下的时候，人的耳朵就可以听见了。这时候重要的是要保证在每一个开关周期传输的能量尽量小。因为人耳能听见这个噪声，每一个开关频率送过来的能量，最终引发瓷片电容机械振动，这个能量如果过大，就会听到。
这就牵扯到R3调制技术。Intersil的做法就是在开关频率降低的时候，把整个能量的传输均匀地分布到每一个开关周期上去。这样每一个周期里传输的能量就是最小的。
而一家竞争对手的做法是采用BurstMode（触发模式）。这种调制的局限会造成噪音问题。因为其方法是连续几个周期打几个Pulse（脉冲）传能量，然后歇上一阵子，再连续打几个Pulse传能量，再歇一阵子。问题就在于打几个Pulse的时候，相当于一次性送过去一个较大的能量，就造成了瓷片电容嗡嗡叫。
当然，对嗡嗡声也是有解决办法的。最简单的解决办法，因为瓷片电容有声音，干脆不用瓷片电容，用较贵的其他电容代替。还有一种方法是堆上多个其他的不同的电容来做，但是尺寸又变大了。
快充使USB-C流行起来
电池充电 篇12
无线功率传输
磁场密度与导体中流过的电流之幅度成正比。 通过磁耦合, 能量从产生磁场的导体( 主端) 传送给受该磁场影响的任何导体( 副端)。 在松耦合系统中, 耦合系数很小, 高频电流不能沿导体传送很长距离, 会由于沿电缆的阻抗失配而快速失去能量,这使得能量被反射回最初的来源,或辐射到空气中。 图1 显示了通过磁场连接的松耦合绕组。 该电路使用了LTC4120。
一款易于使用、适合无线充电的IC
为了实现无线充电, 凌力尔特的LTC4120 无线功率接收器和电池充电器集成了Powerby Proxi公司开发的技术, 该公司是凌力尔特的技术合作伙伴。Powerby Proxi获得专利的动态协调控制DHC ( Dynamic Harmonization Control ) 技术实现了高效率非接触式充电,不会产生接收器热压力或电气压力过大的问题。 运用这种技术,可以在长达1.2 cm的距离上传送高达2 W的功率。 不过,就单节锂离子电池而言,4.2 V最高充电电压和400 m A最大充电电流将使这一功率值限制到1 . 7 W 。 类似地,2 W最大功率将使两节锂离子电池(8.4 V最高充电电压)的充电电流限制到240 m A。
功率、效率、范围和尺寸这些参数决定了系统性能,因此基于LTC4120的无线功率系统被设计为与几种可选发送器之一使用时,通过长达1.2 cm的距离,在电池端接收高达2 W功率。所用方法和组件不同,效率计算会有很大不同。一般情况下,在基于LTC4120的系统中,对于馈送到发送器的DC输入功率,电池将接收其45%~55%。
与其他无线功率充电解决方案相比,嵌入到LTC4120中的Powerby Proxi的DHC微调技术带来了显著优势。 为了响应环境和负载变化,DHC动态地改变接收器上谐振电路的谐振频率。 DHC实现了更高的功率传送效率、更小的接收器尺寸,该技术甚至允许更大的传输范围。 与其他无线功率传送技术不同,DHC将功率级管理作为感应电场管理的一部分, 实现了内在功率级管理, 从而在电池充电周期中,无需单独的通信通道来证实接收器的存在或管理负载需求变化。
显然,DHC解决了所有无线功率系统的基本问题。每个系统都必须设计为在给定最大发送距离上,接收一定量的功率。 每个系统还必须设计为在最短发送距离时,可承受无负载情况而不会损坏。 其他同类解决方案用复杂的数字通信系统解决这一问题,复杂性和成本都较高,并限制了功率传输距离。 基于LTC4120 的无线功率充电系统通过采用Powerby Proxi的DHC技术就可轻松地解决这一问题。 LTC4120 应用原理图如图2 所示。