巴彥淖爾冠軍蓄電池
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教您如何掌握電池與充電管理中的平衡點
便攜式電子設備設計人員可以選擇各種各樣的化學技術、充電器拓撲以及充電管理解決方案。選擇一款最為合適的解決方案應該是一項很簡單的工作，但是在大多數情況下這一過程頗為復雜。設計人員需要在性能、成本、外形尺寸以及其他關鍵要求方面找到一個最佳平衡點。本文將為廣大設計人員和系統工程師提供一些指導和幫助以使得該選擇工作變得更為輕松。
以 3 “C”開始實現充電控制
所有使用可充電電池的系統設計人員都需要清楚一些基礎設計技術，以確保滿足下面三個關鍵的要求：
1、電池安全性: 毋庸置疑，終端用戶安全是所有系統設計中最優先考慮的問題。大多數鋰離子 (Li-Ion) 電池組和鋰聚合物 (Li-Pol) 電池組都含有保護電子電路。然而，還有一些系統設計需要考慮的關鍵因素。其中包括但不局限于確保在鋰離子電池充電最后階段期間 ±1% 的穩壓容限、安全處理深度放電電池的預處理模式、安全計時器以及電池溫度監控。
2、電池容量：所有的電池充電解決方案都要確保在每一次和每一個充電周期都能將電池容量充至充滿狀態。過早的終止充電會導致電池運行時間縮短，這是當今高功耗的便攜式設備所不希望的。
3、電池使用壽命：遵循建議的充電算法是確保終端用戶實現每個電池組最多充電周期的重要一步。利用電池溫度和電壓限定每一次充電、預處理深度放電電池并避免過晚或非正常充電終止是最大化電池使用壽命所必須的一些步驟。
如何尋求電池與充電管理中的最佳平衡點
表1：充電控制總結。
電池化學技術的選擇
現在系統設計人員可以在多種電池化學技術中進行選擇。設計人員通常會根據下面的一些標準進行電池化學技術的選擇，其中包括：
* 能量密度
* 規格和外形尺寸
* 成本
* 使用模式和使用壽命
近年來，盡管使用鋰離子電池和鋰聚合物電池的趨勢增強，但是 Ni 電池化學技術仍然是諸多消費類應用一個不錯的選項。
無論選擇何種電池化學技術，遵循每一種電池化學技術的正確充電管理技術都是至關重要的。這些技術將確保電池在每一次和每個充電周期都能被充至最大容量，而不會降低安全性或縮短電池使用壽命。
NiCd/NIMH
在一個充電周期開始之前，并且盡可能在開始快速充電之前對鎳鎘 (NiCd) 電池和鎳氫 (NiMH) 電池必須要進行檢驗和調節。如果電池電壓或溫度超出了允許的極限是不允許進行快速充電的。出于安全考慮，對所有“熱”電池（一般高于 45℃）的充電工作都會暫時終止，直到電池冷卻到正常工作溫度范圍內才會再次運轉。要想處理一個“冷”電池（一般低于 10℃）或過度放電的電池（每節電池通常低于 1V），需要施加一個溫和的點滴式電流。
當電池溫度和電壓正確時快速充電開始。通常用 1C 或更低的恒定電流對 NiMH 電池進行充電。一些 NiCd 電池可以用高達 4C 的速率進行充電。采用適當的充電終止來避免有害的過充電。
就鎳基可充電電池而言，快速充電終止基于電壓或溫度。如圖 1 所示，典型的電壓終止方法是峰值電壓探測，在峰值時即每個電池的電壓在 0～-4mV 范圍內，快速充電被終止。基于溫度的快速充電終止方法是觀察電池溫度上升率
來探測完全充電。典型的 率為 1℃/每分鐘。
如何尋求電池與充電管理中的最佳平衡點
圖1：鎳電池化學技術的充電曲線。
鋰離子/鋰聚合物電池
與 NiCd 電池和 NiMH 電池相類似，在快速充電之前盡可能檢驗并調節鋰離子電池。驗證和處理方法與上述使用的方法相類似。
如圖 2 所示，驗證和預處理之后，先用一個 1C 或更低的電流對鋰離子電池進行充電，直到電池達到其充電電壓極限為止。該充電階段通常會補充高達 70% 的電池容量。然后用一個通常為 4.2V 的恒定電壓對電池進行充電。為將安全性和電池容量，必須要將充電壓穩定在至少 ±1%。在此充電期間，電池汲取的充電電流逐漸下降。就 1C 充電率而言，一旦電流電平下降到初始充電電流的 10～15% 以下充電通常就會終止。
如何尋求電池與充電管理中的最佳平衡點
圖2：鋰離子電池化學技術充電曲線。
開關模式與線性充電拓撲的對比
傳統上來說，手持設備都使用線性充電拓撲。該方法具有諸多優勢：低實施成本、設計簡捷以及無高頻開關的無噪聲運行。但是，線性拓撲會增加系統功耗，尤其是當電池容量更高引起的充電率增加的時候。如果設計人員無法管理設計的散熱問題，這就會成為一個主要缺點。
當 PC USB 端口作為電源時，則會出現其他一些缺點。當今在許多便攜式設計上都具有 USB 充電選項，并且都可提供高達 500mA 的充電率。就線性解決方案而言，由于其效率較低，可以從 PC USB 傳輸的“電能”量就被大大降低，從而導致了充電時間過長。
這就是開關模式拓撲有用武之地的原因。開關模式拓撲的主要優勢在于效率的提高。與線性穩壓器不同，電源開關（或多個開關）在飽和的區域內運行，其大大降低了總體損耗。降壓轉換器中功率損耗的主要包括開關損耗（在電源開關中）以及濾波電感中的 DC 損耗。根據設計參數的不同，在這些應用中出現效率大大高于 95% 的情況就不足為奇了。
當人們聽到開關模式這個術語時大多數人都會想到大型 IC、大 PowerFET 以及超大型電感! 事實上，雖然對于處理數十安培電流的應用而言確實是這樣，但是對于手持設備的新一代解決方案而言情況就不一樣了。新一代單體鋰離子開關模式充電器采用了最高級別的芯片集成，高于 1MHz 的使用頻率以最小化電感尺寸。圖 1 說明了當今市場上已開始銷售的此類解決方案。該硅芯片的尺寸不到 4mm2，其集成了高側和低側 PowerFET。由于采用了 3MHz 開關頻率，該解決方案要求一個小型 1μH 電感， 其外形尺寸僅為：2×2.5×1.2mm (WxLxH)。
日常檢查
1、液面
低于額定的液面，將縮短蓄電池的使用壽命，而且電解液太少將導致蓄電池發熱損壞，因此，必須經常注意電解液是否足夠。
2、接線柱、導線、蓋子
必須經常檢查蓄電池接線柱接合處、與導線的連接處因氧化引起的腐蝕情況，同時檢查蓋子是否變形、是否有發熱現象。
3、外觀
蓄電池表面骯臟將引起漏電，應使蓄電池表面隨時清潔、干燥。
二、保養
1、加水
按規定的液面添加蒸餾水，不要為了延長加水間隔時間而添加過多的蒸餾水，加水過多電解液會溢出，導致漏電。
2、充電
充電過程中蓄電池會產生氣體，應保持充電場所通風良好，周圍沒有明火，同時充電過程中產生的氧氣、酸性氣體將對周圍產生影響。
充電期間拔下充電插頭會產生電弧，將充電機關閉后，方可拔下插頭。
充電后在蓄電池周圍滯留許多氫氣，不允許有任何明火，應開啟蓄電池上的蓋板進行充電。
3、接線柱、導線、蓋子的維修
必須由生產廠家指定的專業技術人員方可進行。
4、清潔
若不太臟，可以用濕布擦干凈，若非常臟，就要將蓄電池從車上卸下，用水清洗后使之自然干燥。
三、保管
1、保管場所
不能使之短路
因雨淋導致短路可能產生火災，并可能產生少量氫氣，因此必須將蓄電池存放在通風、陰涼的場所。
2、廢舊的蓄電池
廢舊的蓄電池仍然存有電能，應按照使用的蓄電池存放方法進行保管。
四、電解液的操作
1、檢查比重
使用吸入式比重計檢查比重，作業時不要讓電解液濺灑出來，并要穿戴保護用具。
2、除檢查以外的操作
應向專業人員咨詢，特別是補充電解液（稀硫酸）時。
3、電解液泄露
由于蓄電池傾翻、破損導致電解液泄露，應立即進行緊急處理（參照緊急處理事項）
五、壽命終期蓄電池的操作
1、壽命終期蓄電池的操作
蓄電池接近壽命終期時單格電池內的電解液消減得非常快，應每天補充蒸餾水。
2、廢舊蓄電池的處理
對于廢舊蓄電池，抽出電解液，將蓄電池分解�？缮陶勈欠裼尚铍姵厣a廠家回收。
六、緊急處理
1、電解液濺到皮膚上
用大量水沖洗
2、電解液濺灑到眼睛
用大量清水沖洗，然后接受專業醫生的治療
3、電解液濺灑到衣服
立即脫下衣服，用水沖洗后再用弱堿性皂液沖洗。
4、電解液泄露
電解液泄露到外部時，立即用石灰、強碳酸蘇打或碳酸蘇打等進行中和，并用大量的水沖洗。
