智能充电器

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  智能充电器是通用型智能充电器。能够针对每一种电池的特性给出不同的充电模式以及相应的算法,以达到最佳的充电效果。设计通用型智能充电器时.需要充分考虑3种电池的充电特性,针对每一种电池的特性给出不同的充电模式以及相应的算法。可充电电池具有较高的性能价格比、放电电流大、寿命长等特点,广泛应用于各种通信设备、仪器仪表、电气测量装置中。

  可充电电池具有较高的性能价格比、放电电流大、寿命长等特点,广泛应用于各种通信设备、仪器仪表、电气测量装置中。但是不同类型的电池如镍镉电池(Nicd)、镍氢电池(NiMH)和锂离子电池具有不同的充电特性和过程。不同的电池应采用不同的充电控制技术。常用的控制技术有:电压负增量控制、时间控制、温度控制、最高电压控制技术等。其中电压负增量控制是公认的较先进的控制方法之一。充电时,当测量到电池电压负增量时就可以确定该电池己经充满,从而将充电转变为涓流充电。时间控制预定充电时间,当充电时间达到后,使充电器停止充电或转为涓流充电,这种方法较安全。

  温度控制法是当电池达到充满状态时,电池温度上升较快,测量电池温度或温度的变化,从而确定是否对电池停止充电。最高电压控制则是根据充电电池的最高允许电压来判断充电状态,这种方法灵活性较好。本文介绍一种智能充电器,能对镍镉电池(Nicd)、镍氢电池(NiMH)和锂离子电池进行充电,并对充电电池具有自动检测能力。

  设计通用型智能充电器时.需要充分考虑3种电池的充电特性,针对每一种电池的特性给出不同的充电模式以及相应的算法.

  这2种镍类电池具有相似的充电特性曲线,因而可以用一样的充电算法。这2种电池的主要充电控制参数为

  对镍氢/镍镉电池由预充电到标准充电转换的判据为:①单节电池电压水平0.6~1V;②电池温度-5~0C.电池饱和充电的判据为:①电池电压跌落或接近零增长

  ≥1.0℃/min。由于温度的变化容易受环境影响,因而实际用于判别充电各阶段的变量主要为

  的检测需要有足够的A/D分辨率和较高的电流稳定度.-△V的测量与A/D分辨率、充电电流的稳定性与电池内阻之间有以下关系:当电池内阻等于50Ω(接近饱和充电)时,充电电流=1200mA,电流漂移等于5%,单节电池的最高充电电压为1.58V,则此时电流漂移可能引起的电池电压变化为3 mV。

  在锂离子电池充电采样时,测量到的电压是电池的在线电压,一般在线电压要高于静态电压(与内阻有关).在充电器设计中,对锂离子电池充电各阶段转换判断的测量参数只有在线电压,电压采样偏差小于 0.05 V.

  普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成,电解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定;缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短。

  干荷蓄电池:它的全称是干式荷电铅酸蓄电池,它的主要特点是负极板有较高的储电能力,在完全干燥状态下,能在两年内保存所得到的电量,使用时,只需加入电解液,等过20—30分钟就可使用。

  免维护蓄电池:免维护蓄电池由于自身结构上的优势,电解液的消耗量非常小,在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、 耐高温等特点。

  要保证蓄电池的正常寿命,就必须给蓄电池提供其可接受且科学的充电电流,智能充电器就是在这种背景下发展起来的。而一台智能充电器是否达到了设计指标,理论上可以用真实的二次电池来测试,但这种方法是一个冗长且很难操作的过程,在研究和生产中是不符合实际情况的,定电压电子负载就可以很好地解决这个问题。

  电子负载是利用大功率半导体器件吸收电源提供的电流,转换成热能,从而达到模拟负载的电源测试仪器。定电压(CV)电子负载的工作原理如图1所示。它将从电源吸收足够的电流来控制其输出电压达到设定值,因而它可以模拟蓄电池的端电压,可快速、准确地测试智能电池充电器的输出特性,另外它也可使用于测试电源的限流特性。

  JTU—100型电子负载的原理图如图2所示,它最大可以吸收10A的电流,图中V1、V2为调整管,Uref为可调基准源,1、2为输出端,调节Uref的大小,不管负载如何变化,都可以在1、2端得到设定的电压。

  图3是开发的一种智能电池充电器的原理框图,它满足12VVRLA蓄电池在循环使用条件下的充电要求,设计指标为:

  (2)当Ub14.2V时,充电电流随电池电压的升高而线mA左右的电流给蓄电池充电,用以补偿蓄电池自放电的电流。

  (4)充电阈值电压温度补偿系数为-23mV/℃(12VVRLA蓄电池)

  ③先打开电子负载的开关,再打开智能电池充电器的开关,电流表显示为2A,电压表显示为13.5V。

  ④逐渐增加电子负载的输出电压,当电压大于14.2V时,输出电流逐渐减小,当电子负载的输出电压升至15.5V时,电流降至10mA左右。

  ⑤逐渐减小电子负载的输出电压,电流表的读数线性增加,当输出电压小于14.2V时,电流表的读数增至2A并维持不变。

  ⑥为了测出充电阈值电压的温度补偿是否达到设计指标,将智能电池充电器的温度传感器放到恒温箱中,测出该温度下的充电曲线所示。

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