可充电电池具有较高的性能价格比、放电电流大、寿命长等特点,广泛应用于各种通信设备、仪器仪表、电气测量(liàng)装置(zhì)中。但是不同类型的电池如镍镉(gé)电(diàn)池(chí)(Nicd)、镍氢电池(NiMH)和(hé)锂离子电池具有不同(tóng)的充电特性和过程。不同的电池应采用不同(tóng)的充电控制技术。
常用(yòng)的(de)控制技术有:电压负(fù)增量控(kòng)制、时间控(kòng)制、温度控(kòng)制、最高电(diàn)压控制技术等(děng)。其中电压负增量(liàng)控制(zhì)是(shì)目前公认的较(jiào)先进(jìn)的控制方法之一。充电时,当(dāng)测(cè)量到(dào)电(diàn)池电压(yā)负增量时就可以(yǐ)确定该电池己经充满,从而(ér)将充电转变(biàn)为涓流充电。时(shí)间控制预定充电(diàn)时间,当充电时间达到后,使充电(diàn)器(qì)停止充电或转为涓流(liú)充电,这种方法较(jiào)安(ān)全(quán)。温度控制法是当(dāng)电池达到(dào)充满状(zhuàng)态时,电(diàn)池温度上升较快,测量电池温度(dù)或温度的变化(huà),从而确定是否对电池停止充电。最高电压控(kòng)制则是根据充电(diàn)电池的最高允许电压来判断充电状(zhuàng)态,这种方法(fǎ)灵活性较好。
充电器设(shè)计思(sī)想
设计通用型智能充(chōng)电(diàn)器时.需要充分考虑3种电(diàn)池(chí)的充电特性,针对每(měi)一(yī)种电池的特性给出不同(tóng)的(de)充(chōng)电模式以及相应的算(suàn)法(fǎ)
镍氢/镍镉电池充电模式
这2种镍类电池具有相似的充电特性曲线,因而(ér)可(kě)以(yǐ)用一样的(de)充电算法。这2种电池的主要充电控(kòng)制参(cān)数为-ΔV和温度θ.
对镍氢/镍镉电池由预充电到标准充电转换的判(pàn)据为:
①单节电池电压水(shuǐ)平0.6~1V
②电(diàn)池温度-5~0C
电池饱(bǎo)和充电的判据为:
①电池电压跌落或接近(jìn)零增长–ΔV= 6~15mV/节
②电池(chí)最高温度θmax>50℃
③电池温度上升率(lǜ)dθ/dt≥1.0℃/min
由于(yú)温度(dù)的变化容易受环境影响,因而实际用于(yú)判别(bié)充电(diàn)各阶段的变量(liàng)主要为–ΔV、θmax,其中对(duì)–ΔV的检测需要有足够的(de)A/D分辨(biàn)率和(hé)较高的电流稳定度.-△V的测量与A/D分辨率(lǜ)、充(chōng)电电(diàn)流的稳定性与电池内(nèi)阻之间有以下关系(xì):当电池内阻等于(yú)50Ω(接近饱和(hé)充(chōng)电)时,充电电流=1200mA,电流(liú)漂移等(děng)于5%,单节电池(chí)的最(zuì)高(gāo)充电电压为(wéi)1.58V,则此时电流(liú)漂移可能引起的电池(chí)电压变化为3 mV。
锂离(lí)子电池充(chōng)电模式
在(zài)锂离子(zǐ)电(diàn)池(chí)充电(diàn)采样时,测量到的电压(yā)是电池(chí)的在线(xiàn)电压,一般(bān)在线电压(yā)要高于静态(tài)电压(与(yǔ)内阻有关).在充电器设计中,对锂(lǐ)离(lí)子电池充电各阶段(duàn)转(zhuǎn)换判断的测量(liàng)参数只(zhī)有在线电压,电压采样偏差小(xiǎo)于 0.05 V.
充电(diàn)电池(chí)的分类
普(pǔ)通(tōng)蓄电(diàn)池:普(pǔ)通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成,电解液是硫酸的水溶(róng)液。它(tā)的主要优点是电压稳定;缺点(diǎn)是比能低(即每公斤(jīn)蓄电池存(cún)储的电能)、使用寿(shòu)命(mìng)短。
干荷蓄电(diàn)池(chí):它(tā)的全(quán)称(chēng)是干(gàn)式荷电铅酸蓄电池,它的主(zhǔ)要特(tè)点(diǎn)是负极板(bǎn)有较高的储电能力,在完(wán)全干(gàn)燥状态下,能在两年内保存所得到(dào)的(de)电量(liàng),使用(yòng)时(shí),只需(xū)加入电解(jiě)液,等过20—30分钟(zhōng)就可(kě)使用。
免维护蓄电池(chí):免维护蓄电池由于(yú)自身结构上(shàng)的优势,电解液的消耗量非常小,在使用寿命内基本不需要补充(chōng)蒸馏水(shuǐ)。它还具(jù)有(yǒu)耐震、 耐高温等特点。