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锂离子电池怎么样的充电才能够方便人们的使用?

2021-02-05 ryder

锂离子电池采用太阳能充电的太阳能充电器的设计思路


锂离子电池的充电一直是锂离子电池用户的难题。如何充电才能方便人们的使用,也是锂离子电池厂家头疼的问题。今天不用担心这个问题,因为我们已经找到了一种既环保又方便的给电池充电的方法:太阳能。今天,锂离子电池厂商分享锂离子电池太阳能充电器的设计理念:


最大功率点跟踪


最大功率点(MPP)是太阳能电池能够获得最大功率[1]的工作区域。图1中的图形显示了这个区域。该图展示了MPP双太阳能电池板的典型输出电流和输出功率与电压曲线的关系。曲线上的MPP很明显,因为它是与太阳能电池板最大功率对应的电压和电流输出。MPP与环境温度和光有关,所以它随时间而变化。建议使用太阳能充电器时,一定要有相应的电路来跟踪MPP随环境条件的不断变化。MPPT方法,包括简单的开环技术(面板电压维持在一个固定的开路电压)和复杂的微控制器类技术(测量输入输出功率,然后正确调节面板电压)。


反向漏电保护


反向泄漏是指储存在电池中的电荷丢失并返回电源的现象。当电池电压高于电源电压时,会发生反向泄漏。当这种情况发生时,电源成为电池的负载,不再充电。当使用墙壁适配器或USB电源时不会出现这种状态,因为两者的电压输出总是高于锂离子电源。当使用太阳能电池板时,在光线不足的情况下,太阳能电池板的电压低于电池电压。图2a显示了连接到电池的USB电源充电器的示意图。当开关S1关闭时,电源与电池断开,电池没有电流。当使用太阳能电池板时,假如使用相同的布局,当太阳能电池板电压低于电池电压时,开关体二极管打开。解决这个问题的一个常用方法是使用背对背开关


充电终止


在预稳定阶段,电池以0.1c的恒流充电(通常情况下),慢慢将电池电压提高到2.5v左右。此阶段仅用于深度放电电池。当电池电压升至2.5v以上时,以恒流充电。在恒流充电阶段,电池通常以1C恒流充电,直至电池电压达到~4.2v。当电池电压达到~4.2v时,以4.2v恒压充电。在这个阶段,进入电池的电流要监控。当电池电流降至0.1℃时,充电停止。在恒压充电阶段,进入电池的电流减少,因为电池完全充电时,电池阻抗新增。当电流降至0.1℃以下时,充电电源必须与电源完全断开。假如没有完全断开,可能会发生金属锂电镀,使电池不稳定,从而造成危险。我们必须停止对锂离子电池的充电,以保持电池的最大容量。


太阳能电池板崩溃保护


在一些传统的充电器中,我们预先了解电源的电流和电压。因此,充电器电路是专门设计的,以运行在规定的范围内的电源。当使用太阳能电池板输出时,电流大小和开路电压是动态的,这取决于周围的环境。因此,为太阳能充电器设计一个控制回路比墙壁适配器更具挑战性。


该系统利用太阳能为锂离子电池充电,试图在不导致电池板意外崩溃的情况下维持这一过程。因为假如太阳能电池板的电压急剧下降,你就不能从太阳能电池板获得有用的电力。太阳能电池板更加有可能在恒流充电阶段崩溃。在这个阶段,电池板可能无法供应为电池充电所需的电流。当这种情况发生时,面板电压开始迅速崩溃。因此,充电器必须能够检测到太阳能电池板电压的迅速下降,并立即减少从电池板吸收的电流,以防止电池板崩溃。


太阳能充电器可以为锂离子电池供应一种移动的、环保的充电方式。在设计太阳能充电器时,有许多问题是设计墙壁适配器充电器时不能遇到的。

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