锂电池充电技术与智能化锂电池充电系统

锂电池充电技术与智能化锂电池充电系统

冀天喜刘贺师

河南锂动电源有限公司河南新乡453000

摘要：近年来，科学技术的创新使得电子技术突飞猛进，进而使得各项电子产品也朝着便携式-小型化发展，大部分电器也取代了传统的直供电转向了电池供电系统。文章详细论述常用锂电池的充电过程，结合锂电池发展技术，分析了锂电池的发展历史及其现状。

关键词：锂电池；充电；发展

1锂电池充电技术与智能化锂电池发展历程

锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池，是现代高性能电池的代表。

锂离子电池（Li-ionBatteries）是锂电池发展而来。所以在介绍Li-ion之前，先介绍锂电池。举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压不需充电。这种电池也可以充电，但循环性能不好，在充放电循环过程中容易形成锂结晶，造成电池内部短路，所以一般情况下这种电池是禁止充电的。

常用智能充电器是面向现阶段使用广泛的手机锂电池，智能充电器具有防电压、防热及充电保护功能。在整体的构成上，以优质、简约配件为主，并配有稳定的后台软件支持。在硬件方面主要配置了单片机、充电控制电路、电压转换以及光耦合隔离电路，在软件方面通常以C语言为基础，设计稳定、可靠的详细的程序编码，实现了经济、安全、稳定与可靠的开发目标。

2锂电池的充电方法

现在的锂电池充电方法，主要是常规充电及快速充电，此外，市场上还出现了一种最为先进的智能充电法。在锂电池的常规充电中，又包含了3种关于恒流与恒压的充电方法，这三种方法中恒流充电方法主要用于阶段充电的某一环节，会在充电过程中将多个串联电池进行充电；恒压充电方法由于锂电池的使用寿命过短，在生活中仅被应用到蓄电池中使用；恒流、恒压充电法被应用得十分广泛，一般的手机都采用这种充电方法，不过要注意充电过程中极为容易出现过冲现象。

3智能化锂电池系统构成与设计分析

智能化锂电池系统设计与构成，主要可分为硬件设计与软件设计这两部分，其中，硬件设计主要包括单片机、显示模块、充电控制电路这三部分，而软件设计则可以分成总程序设计、主函数程序、液晶配置程序等。在调整过程中，可根据要求相应的采用不同的配套硬件设备。一旦为智能锂电池系统的设备经过电流出现过压情况，就会造成整个系统硬件的受损。为此，设计人员应对每条通道的电压、电流进行数据的采集与分析，用以保证智能化锂电池使用者的安全，将锂电池的电压等控制在合理的活跃范围内。

4恒流恒压源设计

开关电源的主要电路就是恒流恒压源设计，所以，为了保证锂电池的正常运转，应保证恒流、恒压源的安全。在进行恒流、恒压设计过程中，为了保证该设计的正常运转，应注意以下事项：首先，整个设计要进行防雷处理，在进行防雷时，要注意压敏电阻的保护，压敏电阻可以在恒流、恒压源被雷电击中时，消耗大部分的电能，以此来保护这个电路的安全。一旦在恒流、恒压源设计中压敏电阻选用的不合格或出现安装问题，在雷雨天气开关电源就可能由于压力过大而引发火灾。此外，还要注意恒流恒压源要为正激模式，而在电流运转过程中，其控制芯片的工作模式为UC3842，这主要是为了让缓冲器与开关MOS管进行并接，然后，在电流通过恒流、恒压源时，降低开关管电压，该方法可以有效的防止二次穿击的发生。在恒流、恒压源中有些设计部分，还要采用固定的材料才能保证电路的正常运转，如输入滤波电路要利用电感与电容构成滤波、功率变换电路绝缘栅极场效应管应为MOSFET管。

5反馈回路设计

在智能化锂电池系统中，反馈回路设计有恒压型式及恒流型式这两种。其中，智能化锂电池系统中反馈回路设计恒压型式设计，反馈回路由运放与光耦组成。在这一反馈回馈设计中，如果Uo增加，在经过途中的3个电阻R7、R8、R10和VR1分压以后，U1③脚电压升高，当其超过U1②脚基准电压后，U1①脚输出高电平，使Q1导通，光耦OT1发光二极管发光，光电三极管导通，UC3842①脚电位相对变低，从而改变U1⑥脚输出占空比减小，U0降低。当输出U0降低时，U1③脚电压降低，当其低过U1②脚基准电压后，U1①脚输出低电平，使Q1不导通，光耦OT1发光二极管不发光，光电三极管不导通，UC3842①脚电位相对升高，从而改变U1⑥脚输出占空比加大，U0升高。而智能化锂电池系统中，反馈回路设计中的恒流型式与恒压型式相似，但通过继电器切换运放③脚至电流反馈。

6上位机软件设计

在进行智能化锂电池系统设计过程中处理硬件设计，对于软件也要进行设计。而该系统的主要上机软件设计，就是充电控制与充电数据处理分析软件。充电控制软件在整个系统中要对锂电池的充电量通过监测进行记录，用以保证锂电池系统的电流电压信息及时反馈。而充电数据处理系统软件，主要是为了更为方便的观察分析数据，将电流等信息进行图形化处理，并方便用户通过软件直接下达锂电池组配命令。充电控制软件可以将冲电过程进行编译处理，而软件的编译则是通道充电的核心。这主要是由于该软件的这一功能，为智能化锂电池系统的充电过程分析提供了极大的便利，毕竟由于锂电池的充电方式多样，锂电池系统的充电过程工作组成也十分多变，而通过该软件进行编译后，就将系统的充电过程进行了数据化的明晰。充电过程进行了数据化的明晰。在上位机软件设计的充电控制中，还通过软件对智能化锂电池系统进行了安全保护，在锂电池系统充电过程中，可能会由于断电或者人为设置等原因，出现电流输入中断，而这类突然的中断充电会造成数据的断接，安全保护则会及时将数据进行保存，并且在该软件的设置中，能够通过安全保护功能让系统在电力恢复后自动连接。充电数据处理系统软件具有数据处理功能，该功能可以查看操作、复制存盘、查看工作信息、查看充电事件、数据打印，该功能让智能化锂电池系统转变为了具体数据。

7结语

锂电池由于储蓄电量多，体积小等优势，成为了常用的供电设备。现在的锂电池已经形成了相应的智能充电系统，这为锂电池的发展起到了一定的促进作用。本文主要结合实际分析了锂电池充电技术中的锂电池理论与充电方式，然后，对智能化锂电池充电系统的结构设计进行了解析，尤其是恒流、恒压源设计、反馈回路设计、上位机软件设计，希望能够通过本文对于锂电池充电及现在发展起来的智能充电系统进行归纳。

参考文献：

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