鋰離子電池采用太陽能充電的太陽能充電器的設(shè)計思路

鋰離子電池的充電一直是鋰離子電池用戶的難題。如何充電才能方便人們的使用，也是鋰離子電池廠家頭疼的問題。今天不用擔(dān)心這個問題，因為我們已經(jīng)找到了一種既環(huán)保又方便的給電池充電的方法:太陽能。今天，鋰離子電池廠商分享鋰離子電池太陽能充電器的設(shè)計理念:

最大功率點跟蹤

最大功率點(MPP)是太陽能電池能夠獲得最大功率[1]的工作區(qū)域。圖1中的圖形顯示了這個區(qū)域。該圖展示了MPP雙太陽能電池板的典型輸出電流和輸出功率與電壓曲線的關(guān)系。曲線上的MPP很明顯，因為它是與太陽能電池板最大功率對應(yīng)的電壓和電流輸出。MPP與環(huán)境溫度和光有關(guān)，所以它隨時間而變化。建議使用太陽能充電器時，一定要有相應(yīng)的電路來跟蹤MPP隨環(huán)境條件的不斷變化。MPPT方法，包括簡單的開環(huán)技術(shù)(面板電壓維持在一個固定的開路電壓)和復(fù)雜的微控制器類技術(shù)(測量輸入輸出功率，然后正確調(diào)節(jié)面板電壓)。

反向漏電保護

反向泄漏是指儲存在電池中的電荷丟失并返回電源的現(xiàn)象。當(dāng)電池電壓高于電源電壓時，會發(fā)生反向泄漏。當(dāng)這種情況發(fā)生時，電源成為電池的負載，不再充電。當(dāng)使用墻壁適配器或USB電源時不會出現(xiàn)這種狀態(tài)，因為兩者的電壓輸出總是高于鋰離子電源。當(dāng)使用太陽能電池板時，在光線不足的情況下，太陽能電池板的電壓低于電池電壓。圖2a顯示了連接到電池的USB電源充電器的示意圖。當(dāng)開關(guān)S1關(guān)閉時，電源與電池斷開，電池沒有電流。當(dāng)使用太陽能電池板時，假如使用相同的布局，當(dāng)太陽能電池板電壓低于電池電壓時，開關(guān)體二極管打開。解決這個問題的一個常用方法是使用背對背開關(guān)

充電終止

在預(yù)穩(wěn)定階段，電池以0.1c的恒流充電(通常情況下)，慢慢將電池電壓提高到2.5v左右。此階段僅用于深度放電電池。當(dāng)電池電壓升至2.5v以上時，以恒流充電。在恒流充電階段，電池通常以1C恒流充電，直至電池電壓達到~4.2v。當(dāng)電池電壓達到~4.2v時，以4.2v恒壓充電。在這個階段，進入電池的電流要監(jiān)控。當(dāng)電池電流降至0.1℃時，充電停止。在恒壓充電階段，進入電池的電流減少，因為電池完全充電時，電池阻抗新增。當(dāng)電流降至0.1℃以下時，充電電源必須與電源完全斷開。假如沒有完全斷開，可能會發(fā)生金屬鋰電鍍，使電池不穩(wěn)定，從而造成危險。我們必須停止對鋰離子電池的充電，以保持電池的最大容量。

太陽能電池板崩潰保護

在一些傳統(tǒng)的充電器中，我們預(yù)先了解電源的電流和電壓。因此，充電器電路是專門設(shè)計的，以運行在規(guī)定的范圍內(nèi)的電源。當(dāng)使用太陽能電池板輸出時，電流大小和開路電壓是動態(tài)的，這取決于周圍的環(huán)境。因此，為太陽能充電器設(shè)計一個控制回路比墻壁適配器更具挑戰(zhàn)性。

該系統(tǒng)利用太陽能為鋰離子電池充電，試圖在不導(dǎo)致電池板意外崩潰的情況下維持這一過程。因為假如太陽能電池板的電壓急劇下降，你就不能從太陽能電池板獲得有用的電力。太陽能電池板更加有可能在恒流充電階段崩潰。在這個階段，電池板可能無法供應(yīng)為電池充電所需的電流。當(dāng)這種情況發(fā)生時，面板電壓開始迅速崩潰。因此，充電器必須能夠檢測到太陽能電池板電壓的迅速下降，并立即減少從電池板吸收的電流，以防止電池板崩潰。

太陽能充電器可以為鋰離子電池供應(yīng)一種移動的、環(huán)保的充電方式。在設(shè)計太陽能充電器時，有許多問題是設(shè)計墻壁適配器充電器時不能遇到的。