如何設計優秀的電池充電器

在可充電池化學電池或物理電池的運用過程中,充電器是其成功運用的重要裝置, 所以可充電池一出世,充電器便是個關鍵問題,因為充電器的好壞直接影響到電池的兩個重要技術指標:可充電池的使用容量;可充電 池的循環使用次數,即使用壽命。然而直到六十年代以前,充電器技術并沒有得到長足發展,普遍采用的方法主要是恒流或恒壓充電方法, 充電效果不是太理想。這種狀況直到六十年代基于最低出氣率可充曲線原理發現電池可接受充電電流大小隨時間按指數規律下降這一規律后, 才證實恒流或恒壓充電均不是最適合的方法。因為恒流充電時,其起始充電電流總是低于電池的可接受能力,造成充電效率低,充電時間長, 而在充電后期,最終的充電電流又總是高于電池可接受的程度,因而電池內部氣體析出率不斷增加,到充電結束時,所有充電電流全部供給氣 體析出,電池內部電壓迅速增加,電池溫度也隨之迅速上升,造成每次充電電極上都有活性物質脫落,從而大大降低了電池的壽命,而恒壓 充電方法在充電初期電池內阻極低致使充電電流過大,而隨時間并不按指數規律下降常偏離制定曲線

 

根據充電曲線研究實驗,又提出了所謂的兩段式、三段式或更多段式充電。所謂兩段式充電指首先對電池進行恒流或恒壓充電,當電池電壓達到 一定程度,然后對電池進行涓流充電:所謂三段式一般是首先對電池進行恒流充是,待電池電壓達到電壓閥值后轉化為第二階段,即所謂限壓充 電階段,當充電電流小到某種程度后轉化為第三階段.即所謂限壓充電。另外,由于實際運用的需要,往往還希望對電池進行快速充電.影響充 電器快速充電還有兩個重要因素:一是極化電壓:二是記憶效應,其中極化電壓是在充電過程中,電荷堆積于電池電極上而產生的反問電壓,實 際上表現為對電池內阻的增加上,消除它的有效方法是采用負脈沖方法在電池兩端瞬間放電去除電極上堆積的電荷.并由此產生了脈沖充電方法: 記憶效應并不是所有電池都有,可以通過多次的充放電即可消除。上述兩種效應應該在充電控制器設計中予以重視。

 

實際上,充電控制器在近年采取得了長足的發展,一個明顯的標志就是世界上大多數的半導體廠商大都出品了自己的充電器芯片,有的還帶有 中央處理器 (即CPU)。 盡管已經有了多種充電方法,而且也有一定的效果,然而大多忽略了一個重要事實,即充電電池并不是工作于理想狀態, 每個電池都有自己獨特的個性.確切地說每個充電電池都有自己有別干其它甚至是同類電池的充放電曲線,該曲線甚至在充電過程中還足動態變 化的,這就意味著好的充電控制模式應該是變化的,而且應該與電池的充放電曲線變化一致才是最佳的。事實上,每個電池在充電的任意時刻總 存在一個最佳的充電電流和充電模式的,問題是我們如何才能逼近這個最佳值。 

綜合起來,判斷規則有如下幾種:

●定時控制;

●電壓控制(含最高電壓:電壓負增量:電壓零增量等);

●溫度控制(包括最高溫度,最高溫升:溫度變化率等);

●電流控制等。

較好的辦法是采用綜合判斷方法,對每個指標進行跟蹤,并按模糊數學原理分別記分,按照置信度做出最佳判斷。


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