解析鋰電池的充電的整個過程!

2021-09-07 04:40:39 字數 2348 閱讀 8267

鋰電池充電器的基本要求是特定的充電電流和充電電壓,從而保證電池安全充電。增加其它充電輔助功能是為了改善電池壽命,簡化充電器的操作,其中包括給過放電的電池使用涓流充電、電池電壓檢測、輸入電流限制、充電完成後關斷充電器、電池部分放電後自動啟動充電等。

鋰離子電池的充電過程可以分為四個階段:涓流充電(低壓預充)、恆流充電、恆壓充電以及充電終止。

鋰電池充電器的基本要求是特定的充電電流和充電電壓,從而保證電池安全充電。增加其它充電輔助功能是為了改善電池壽命,簡化充電器的操作,其中包括給過放電的電池使用涓流充電、電池電壓檢測、輸入電流限制、充電完成後關斷充電器、電池部分放電後自動啟動充電等。

鋰電池的充電方式是限壓恆流,都是由ic晶元控制的,典型的充電方式是:先檢測待充電電池的電壓,如果電壓低於3v,要先進行預充電,充電電流為設定電流的1/10,電壓公升到3v後,進入標準充電過程。標準充電過程為:以設定電流進行恆流充電,電池電壓公升到4.20v時,改為恆壓充電,保持充電電壓為 4.20v。此時,充電電流逐漸下降,當電流下降至設定充電電流的1/10時,充電結束。下圖為充電曲線。

圖1 圖2

階段1:涓流充電——涓流充電用來先對完全放電的電池單元進行預充(恢復性充電)。在電池電壓低於3v左右時採用涓流充電,涓流充電電流是恆流充電電流的十分之一即0.1c(以恆定充電電流為1a舉例,則涓流充電電流為100ma),

階段2:恆流充電——當電池電壓上公升到涓流充電閾值以上時,提高充電電流進行恆流充電。恆流充電的電流在0.2c至 1.0c之間。電池電壓隨著恆流充電過程逐步公升高,一般單節電池設定的此電壓為3.0-4.2v.

階段3:恆壓充電—— 當電池電壓上公升到4.2v時,恆流充電結束,開始恆壓充電階段。電流根據電芯的飽和程度,隨著充電過程的繼續充電電流由最大值慢慢減少,當減小到0.01c時,認為充電終止。(c是以電池標稱容量對照電流的一種表示方法,如電池是1000mah的容量,1c就是充電電流1000ma。)

階段4:充電終止——有兩種典型的充電終止方法:採用最小充電電流判斷或採用定時器(或者兩者的結合)。最小電流法監視恆壓充電階段的充電電流,並在充電電流減小到0.02c至0.07c範圍時終止充電。第二種方法從恆壓充電階段開始時計時,持續充電兩個小時後終止充電過程。

上述四階段的充電法完成對完全放電電池的充電約需要2.5至3小時。高階充電器還採用了更多安全措施。例如如果電池溫度超出指定視窗(通常為0℃至45℃),那麼充電會暫停.

充電結束後,如檢測到電池電壓低於3.89v將重新充電。

圖3圖3是可以對短路的電池啟用的充電方法。

手機充電器的工作流程一般為:

1. 檢測電池的電壓,如果低於乙個閾值電壓,就要進行涓流充電;

2. 電池充到一定電壓(一般設定為2.9v)時,進行全電流充電;

3. 當電池電壓達到預置電壓(鋰離子電池一般為4.2v)時,開始恆壓充電,同時充電電流降低;

4. 當電流逐漸減小到規定的值時,充電過程結束。

電池電壓低於2.5v(vshort)時,鋰離子電池充電器用25ma的電流預充,防止深度放電的鋰離子電池在快充時被損壞甚至發生危險。

對於電壓過低的電池需要進行預充,電池電壓低於2.5v(vshort)時,鋰離子電池充電器用25ma的電流預充,防止深度放電的鋰離子電池在快充時被損壞甚至發生危險。

充電終止檢測除電壓檢測外,還需採用其他的輔助方法作為防止過充的後備措施,如電池溫度監測,檢測電池溫度用電池組溫度感測器連續檢測電池溫度,當電池溫度超出設定範圍時關閉對電池充電。

限定充電時間,為電池提供附加保護。

除了上面的流程描述,它還具有自動重新充電、最小電流終止充電等特性。 一般來說,恆壓充電結束時的小電流充電過程中,電流的大小一般為恆流充電時電流的十分之一。目前在鋰離子電池充電器的設計中,對手機充電結束後由於某種因素放電的情況而專門設計了檢測電路,一旦檢測到電池電壓降低,就會重新啟動充電過程(見上圖)。

軟體要做的工作是設定進入快速充電的電壓閾值,進入恆壓充電的電壓閾值,充電超時時間,恆流充電的電流值,恆壓充電的電壓值,充電結束的電流閾值,中斷處理,提供sys介面給上層都充電的狀態,包括電池的型別,電池最高電壓,電池最低電壓,電池當前電壓,電池電量的百分比,電池的狀態,充電電流和電池溫度等等。

可以用測量電壓的方法估算電池剩餘容量:

4.20v----100%

3.95v----75%

3.85v----50%

3.73v----25%

3.50v----5%

2.75v----0%

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