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DS2770?Li+電池脈沖充電器與線性充電器的性

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2020年02月27日  

脈沖充電器具有許多與線性充電器相同的優(yōu)點(diǎn),如:簡(jiǎn)單、廉價(jià)、小尺寸、外部元件少等。與線性充電器相比,脈沖充電器還具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),它的熱量主要耗散在墻上適配器、而不是充電器本身,由此,設(shè)計(jì)中不需要考慮散熱問(wèn)題。當(dāng)然,它也存在某些缺陷,按照傳統(tǒng)的觀點(diǎn),Li+電池脈沖充電器可能導(dǎo)致電池過(guò)早地老化,這一結(jié)論是以恒流充電過(guò)程和脈沖充電過(guò)程采用了相同的充電電流為前提的。利用DS2770構(gòu)成的脈沖充電器進(jìn)行一系列測(cè)試后,所得數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)觀點(diǎn)并不相符。本文對(duì)線性充電器(CC/CV)和DS2770電池監(jiān)視與脈沖充電器的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較,主要對(duì)比了充電時(shí)間、電池有效容量和電池壽命等項(xiàng)指標(biāo)。


充電時(shí)間和電池壽命


DS2770電池監(jiān)視器與充電控制器構(gòu)成Li+電池充電器,用于提供脈沖充電、并在試驗(yàn)中充當(dāng)庫(kù)侖計(jì),庫(kù)侖計(jì)用于測(cè)量電池經(jīng)過(guò)反復(fù)充電后的容量跌落值。圖1所示為具體采用的測(cè)試電路。充電電源采用KeithleyModel2304,其開(kāi)路電壓設(shè)置為6.0V,配置為脈沖充電器時(shí),Keithley連接到節(jié)點(diǎn)A(圖1),電流限制為750mA。啟動(dòng)充電后,DS2770將以所限制的電流為電池充電、直到電池電壓達(dá)到4.2V時(shí),轉(zhuǎn)至脈沖充電,脈沖寬度(tpULSE)為875ms(典型值),當(dāng)tpULSE+tOFF=14s(典型值)、占空比為6.25%時(shí)。終止充電。線性充電模式下,Keithley在恒流充電期間被設(shè)置為6.0V@750mA、與節(jié)點(diǎn)B連接在一起,此時(shí),DS2770只用于測(cè)量恒流充電時(shí)的電池電壓和恒壓充電時(shí)的電池電流,如果檢測(cè)到電池電壓達(dá)到4.2V,Keithley將保持節(jié)點(diǎn)B為固定的4.2V。當(dāng)DS2770檢測(cè)到充電電流遞減至50mA(節(jié)點(diǎn)B為4.2V)時(shí),將終止充電過(guò)程,認(rèn)為電池已充滿。


另一個(gè)Keithley2304用于放電周期的模擬負(fù)載,測(cè)試中所采用的放電過(guò)程均在25℃環(huán)境溫度下進(jìn)行,并在任何充電模式下保證相同的放電特性。以750mA的直流負(fù)載電流將電池放電至3.4V;釋放負(fù)載后,電池電壓將有所回升,然后以250mA的直流繼續(xù)放電,使電池電壓跌至3.4V;最后,以50mA的負(fù)載電流繼續(xù)放電,當(dāng)電池電壓再次跌至3.4V時(shí),認(rèn)為電池已完全放電。從放電開(kāi)始到放電結(jié)束,DS2770累計(jì)電流寄存器(ACR)內(nèi)數(shù)值之差被當(dāng)作每次充電的有效電池容量記錄下來(lái)。


充電時(shí)間和電池有效容量


試驗(yàn)中采用一款新的1400mAh聚合物電池進(jìn)行測(cè)試,充電器分別采用DS2770構(gòu)成的脈沖充電器和分立式線性充電器,由于電池容量在最初的幾次充電/放電過(guò)程中會(huì)有較大的變化,所以在進(jìn)行實(shí)際測(cè)試之前,首先對(duì)電池重復(fù)進(jìn)行10次充、放電。整個(gè)試驗(yàn)從40℃環(huán)境溫度下用DS2770脈沖充電器對(duì)完全放電的電池進(jìn)行充電開(kāi)始,記錄充電開(kāi)始和充電結(jié)束的時(shí)間(利用pC機(jī)時(shí)鐘);室溫恢復(fù)到25℃時(shí),按照上述放電過(guò)程將電池電量完全放掉,記錄放電開(kāi)始和放電結(jié)束時(shí)對(duì)應(yīng)的ACR數(shù)值之差、將其作為電池的有效容量。完成脈沖充電測(cè)試后,用線性穩(wěn)壓器在40℃環(huán)境溫度下對(duì)電池進(jìn)行充電,并記錄充電時(shí)間;然后,在25℃時(shí)按照相同的放電過(guò)程對(duì)電池進(jìn)行放電處理,記錄ACR的差值。在0℃至40℃范圍內(nèi)、按照5℃間隔重復(fù)上述試驗(yàn)。所得結(jié)果如圖2和圖3所示。


從上述曲線可以看出:在給定溫度下,兩種充電模式得到的電池有效容量基本相同,高溫區(qū)域脈沖充電模式下獲得的有效電池容量略高于線性模式充電時(shí)的電池容量,低溫區(qū)域結(jié)論恰好相反。兩種充電模式對(duì)應(yīng)的充電時(shí)間相差較大,低溫充電時(shí),恒壓浮充過(guò)程所占用的時(shí)間要比脈沖浮充時(shí)間長(zhǎng)37%;40℃時(shí),脈沖充電過(guò)程時(shí)間縮短了14%。測(cè)試結(jié)果表明:脈沖充電明顯比線性充電過(guò)程快。


電池壽命比較


為了比較脈沖充電模式和線性充電模式對(duì)電池使用壽命的影響,我們選用了兩個(gè)新的1400mAh鋰聚合物電池,兩個(gè)電池分別利用線性充電器和脈沖充電器重復(fù)充電/放電500次,以電池有效容量的衰減作為衡量電池壽命的標(biāo)準(zhǔn),試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。試驗(yàn)表明:脈沖充電方式對(duì)于電池壽命的影響更小。25℃時(shí),利用CC/CV方式對(duì)電池重復(fù)充電/放電500次后,電池有效容量要比脈沖方式下進(jìn)行相同測(cè)試后的結(jié)果降低4.6%。


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