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Ni电池与充电
[ 雁舞白沙 发表于 2005-10-19 19:27:00 ]
充电技术
镉镍电池的充电器根据其技术完善程度可以分成很多种类，最简单的一种莫过于慢速充电器了，这种充电器一般是一个输出电压固定的直流变压器，充电电流的大小取决于变压器内阻或者外加电阻的大小。
慢速充电对于镍氢电池或镍镉电池是不利的，因为充电过程中不断产生的热量会加速电池老化。廉价的慢速充电器一般不会对充电电流进行很好地滤波，因此对电池的损害要严重许多。
专为镍氢电池和镍镉电池优化设计的快速充电器在技术上要复杂得多，这种充电器一般设计有电流调节器、限压保护电路和充电控制电路。充电控制电路能根据电池的温度（和/或端电压）计算充电时间和充电电流，进行相应的调节直到充电过程结束。
在判别电池是否充足电方面，目前有两种标准算法，通常称为“负电压法”（-ΔV）和“温度法”（ ΔT）。要使用这两种算法，充电电流必须不小于0.2C，这样才能够让电池产生显著的温升或者电压降，从而判别充电效果。（如图1所示）
有人对传统的镍镉电池充电器进行改造，使之可以为镍氢电池和/或锂离子电池充电。实验发现，只要进行很少的修改，镍镉电池的充电算法就可以用于镍氢电池。
但是，要让一种充电器同时适应三种电池就不那么容易了。首先，它必须能通过某种方式（比如选择开关、EPROM等）识别锂离子电池；其次，采用更加精密的参考电压源来设计限压保护电路；第三，要使用连续电流-连续电压充电算法（CCVV）。
因为具有后向兼容性，这种设计思路得到了普遍应用，它既能让人们享受到锂基电池的性能优势，又用安全的锂离子电池替代了“性格暴躁”的锂电池，为价格昂贵的锂离子电池及其相关保护电路早日市场化扫清了障碍。
用锂离子电池设计电源
经过上个世纪的发展，锂离子电池及其保护电路技术日趋成熟，如今在很多应用领域，锂离子电池已经可以和镍镉电池、镍氢电池平起平坐。采用锂离子电池设计电源的产品越来越多，这一方面要归功于锂离子电池的优良特性，另一方面也是由于采用锂离子电池可以降低系统复杂度和综合成本。
锂离子电池的充电器非常简单，那些用于镍基电池的充电控制电路、充电算法、电流调节电路和计时器都不再需要。锂离子电池充电器，不论是线性工作方式还是脉冲工作方式，核心都是限流恒压调节器，这个电路只需要很少的程序代码，并且可以用简单的模拟电路实现。
有一些充电器并不采用离线式充电方式，而是采用“浮充”方式，给电池施加略低于充电终止电压（一般每单体4.2V）的电压。这种方式使充电控制电路更加简单，而且可以让设备边充电边工作。
一个优良的锂离子电池充电器应该是安全的，也就是说，充电电源供给充电控制电路的最大电压不能超出锂离子电池的安全电压范围。譬如说，某个厂商的锂离子电池可以承受的最大连续过充电电压为4.75V，那么一个优质的充电电源就会将最大输出电压限定在4.75V。（如图2所示）
锂离子电池另外一个优良的特性是对充电电流的大小没有固定限制。基于这一点，人们研制出一种“自适应”充电控制器，比如Motorola公司的MC13715型充电控制和保护电路。这些充电控制器内部设计有智能化的电路，可以连接不同厂商提供的充电电源，并根据环境温度和设备类型调整充电方式。
这种充电控制器具有良好的适应性，它可以提高充电功率，动态管理充电控制电路的功耗。这种控制器不但可用于设计充电器，而且可以集成到电池、车载充电器或主机设备的电源电路之中。这样一来，不论主机设备用在哪里，其内部充电控制电路都是统一的，而且可以根据外接充电电源的情况自动控制充电的速度。
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