可充电电(diàn)池具有较高的性能价格(gé)比、放电电流大、寿命(mìng)长等(děng)特(tè)点,广泛(fàn)应(yīng)用于各种(zhǒng)通信设备、仪器仪表(biǎo)、电气(qì)测量装置中。但是不同(tóng)类型的电池如镍(niè)镉电池(Nicd)、镍(niè)氢电池(NiMH)和锂(lǐ)离子电池具有不同的充电特性和(hé)过程(chéng)。不同的(de)电池应采用不同的(de)充电控制技术。
常用的控制(zhì)技术有:电压(yā)负增量控制(zhì)、时间控制、温度控制、最高电(diàn)压(yā)控制技术等。其中电压(yā)负增量控制是目前公认(rèn)的较先进(jìn)的控制方法之一(yī)。充电时(shí),当测量到电池(chí)电压负增量时就可以(yǐ)确定该(gāi)电(diàn)池己经充(chōng)满,从而将充(chōng)电转变为涓(juān)流充电。时间控制预定充(chōng)电时间,当充电时间达到(dào)后,使充电(diàn)器停止充电或转(zhuǎn)为涓流充电,这种方法较安全。温度控制法(fǎ)是当电池(chí)达到充(chōng)满状态时(shí),电池(chí)温(wēn)度(dù)上升较快(kuài),测量电池温度或温度的(de)变化,从而确定是(shì)否对电池(chí)停止充电(diàn)。最高电压控制则(zé)是根据充电电(diàn)池(chí)的最(zuì)高允许电压来判断充电状态,这种方法灵活性较(jiào)好。
充电器设计思想
设计通用型智(zhì)能充电器时(shí).需要充分(fèn)考虑3种电池的充电特性(xìng),针对每一种电池(chí)的特性(xìng)给出不同的充电模式以及相应的算法
镍氢(qīng)/镍镉(gé)电(diàn)池充电模式
这2种镍类电池具(jù)有相似的(de)充电特性曲线,因而(ér)可(kě)以用一样的充(chōng)电算(suàn)法。这2种电池的主要充(chōng)电控(kòng)制参数为(wéi)-ΔV和温度θ.
对镍氢/镍镉电池由(yóu)预(yù)充(chōng)电到(dào)标(biāo)准(zhǔn)充电转换(huàn)的判据为:
①单节电池电压水平0.6~1V
②电(diàn)池温度-5~0C
电池饱和充电的判据为(wéi):
①电池电压(yā)跌落或接近零增长–ΔV= 6~15mV/节
②电池(chí)最高温度θmax>50℃
③电池(chí)温(wēn)度上升率dθ/dt≥1.0℃/min
由于温度的变化容易受环境(jìng)影响,因而实际(jì)用于判(pàn)别充电(diàn)各阶段(duàn)的变量主要为–ΔV、θmax,其中对–ΔV的检(jiǎn)测需要有足够的A/D分辨率(lǜ)和较高的电流稳定度.-△V的测量与A/D分(fèn)辨(biàn)率、充电电流(liú)的稳定性与(yǔ)电(diàn)池内阻(zǔ)之间有以下关系:当电池内阻(zǔ)等于50Ω(接近饱(bǎo)和充(chōng)电)时,充电电流=1200mA,电(diàn)流漂移等于5%,单节(jiē)电池(chí)的最高(gāo)充(chōng)电电压为1.58V,则此时电流漂移可能(néng)引起的电池电压变化为3 mV。
锂离子电(diàn)池充电(diàn)模(mó)式
在锂离子(zǐ)电(diàn)池(chí)充电(diàn)采样时,测量到的电压是电池的(de)在线电压(yā),一(yī)般在线电(diàn)压要高于静态电压(与内阻(zǔ)有关).在充电器(qì)设(shè)计中(zhōng),对锂离子电池充电各阶段转换判断(duàn)的(de)测量参(cān)数只有在(zài)线电压,电压采(cǎi)样(yàng)偏(piān)差小(xiǎo)于 0.05 V.
充电电(diàn)池的分类(lèi)
普(pǔ)通蓄电池:普通蓄电(diàn)池的极板(bǎn)是由铅和铅(qiān)的(de)氧(yǎng)化物构成(chéng),电(diàn)解液是硫(liú)酸的水溶液。它的主(zhǔ)要优点(diǎn)是电压稳定;缺点是比能低(即每公斤蓄(xù)电池存储的电能)、使用寿命短(duǎn)。
干荷(hé)蓄(xù)电池(chí):它的全称是干式荷(hé)电铅(qiān)酸蓄(xù)电池,它(tā)的主要特点(diǎn)是负(fù)极(jí)板有较高的储电能力,在完全干燥状态下,能在两(liǎng)年内保存所(suǒ)得到的电量,使用时,只需加入电解液,等过20—30分(fèn)钟就可使用。
免维护蓄电池:免维护蓄电池由于自身结构上的优势,电解液的消耗量非常小,在使用寿(shòu)命内基本(běn)不需要补充蒸馏水。它(tā)还具(jù)有耐震、 耐高温等特点。