系统框图
1.1.2常见充电电池特性及其充电方式
电池充电是通过逆向化学反应将能量存储到化学系统里实现的,由于使用的化学物质的不同,电池的特性也不同,其充电的方式也不大一样。
电池的安全充电 现代的快速充电器( 即电池可以在小于3 个小时的时间里充满电,通常是一个小时) 需要能够对单元电压、充电电流和电池温度进行精确地测量,在充满电的同时避免由于过充电造成的损坏。
充电方法 SLA 电池和锂电池的充电方法为恒定电压法要限流; NiCd 电池和NiMH 电池的充电方法为恒定电流法,且具有几个不同的停止充电的判断方法。
最大充电电流 最大充电电流与电池容量© 有关。最大充电电流往往以电池容量的数值来表示。例如,电池的容量为750 mAh,充电电流为750 mA,则充电电流为1C (1 倍的电池容量)。若涓流充电时电流为C/40,则充电电流即为电池容量除以40。
过热 电池充电是将电能传输到电池的过程。能量以化学反应的方式保存了下来。但不是所有的电能都转化为了电池中的化学能。一些电能转化成了热能,对电池起了加热的作用。当电池充满后,若继续充电,则所有的电能都将转化为电池的热能。在快速充电时这将使电池快速升温,若不及时停止充电就会造成电池的损坏。因此,在设计电池充电器时,对温度进行监控并及时停止充电是非常重要的。
现代消费类电器主要使用如下四种电池:
• 密封铅酸电池 (SLA)
• 镍镉电池 (NiCd)
• 镍氢电池(NiMH)
• 锂电池(Li-Ion)
在正确选择电池和充电算法时需要了解这些电池的背景知识。
密封铅酸电池(SLA) 密封铅酸电池主要用于成本比空间和重量更重要的场合,如UPS和报警系统的备份电池。SLA 电池以恒定电压进行充电,辅以电流限制以避免在充电过程的初期电池过热。只要电池单元电压不超过生产商的规定( 典型值为2.2V), SLA 电池可以无限制地充电。
镍镉电池(NiCd) NiCd 电池目前使用得很普遍。它的优点是相对便宜,易于使用;缺点是自放电率比较高。典型的NiCd 电池可以充电1000 次。失效机理主要是极性反转。在电池包里第一个被完全放电的单元会发生反转。为了防止损坏电池包,需要不间断地监控电压。一旦单元电压下降到1.0V 就必须停机。NiCd 电池以恒定电流的方式进行充电。
镍氢电池(NiMH) 在轻重量的手持设备中如手机、手持摄象机,等等镍氢电池是使用最广的。这种电池的容量比NiCd 的大。由于过充电会造成NiMH 电池的失效,在充电过程中进行精确地测量以在合适的时间停止是非常重要的。和NiCd 电池一样,极性反转时电池也会损坏。NiMH 电池的自放电率大概为20%/ 月。和NiCd 电池一样,NiMH 电池也为恒定电流充电。
锂电池 (Li-Ion) 和本文中所述的其他电池相比,锂电池具有最高的能量/ 重量比和能量/ 体积比。锂电池以恒定电压进行充电,同时要有电流限制以避免在充电过程的初期电池过热。当充电电流下降到生产商设定的最小电流时就要停止充电。过充电将造成电池损坏,甚至爆炸。
流程图