高效电能收集充电器设计【文献综述】.doc

毕业设计文献综述电气工程与自动化高效电能收集充电器设计摘要:本文提出以开关充电的方式给锂离子电池充电,以提高充电效率。在保证效率的前提下采用单片机做为微控制器,控制灵活且降低成本,使得开关充电器更加完善,能够更好地完成充电任务。关键词:锂离子充电器,高效,开关充电方式,单片机一、锂离子电池充电器设计的目的和意义随着中国经济的发展,便携式电子产品如笔记本电脑、PDA、手机等越来越普及,而这些手持式设备都需要一种可靠、轻便、高性能的电池为其供电。锂离子电池是前几年出现的金属锂蓄电池的替代产品,以其优越的性能迅速应用于各领域,尤其是在便携式电子产品中。具体说来,锂离子电池有以下优点:1)-(),是Ni-Cd、Ni-H电池的3倍2)比能量大目前能达到的实际比能量为555Wh/kg左右,即材料能达到150mAh/g以上的比容量(3--4倍于Ni-Cd,2--3倍于Ni-MH),已接近于其理论值的约88%。3)循环寿命长一般均可达到500次以上,甚至1000次以上,磷酸铁锂的可以达到2000次以上。对于小电流放电的电器,电池的使用期限,将倍增电器的竞争力。4)安全性能好无公害,-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域:Li-ion中不含镉、铅、***等对环境有污染的元素:部分工艺(如烧结式)的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”,严重束缚电池的使用,但Li-ion根本不存在这方面的问题。5)自放电小室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为2%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%。6)可快速充放电1C充电30分钟容量可以达到标称容量的80%以上,现在磷铁电池可以达到10分钟充电到标称容量的90%。 7)工作温度范围高工作温度为-25~45°C,随着电解液和正极的改进,期望能扩宽到-40~70°C。[1]然而,锂离子电池也有它的缺点,如锂离子电池的容量会缓慢衰退,不能过度冲放电,需要有过充、过放、过载、过热等各种保护机制。[7]由此可见,研发性能稳定、安全可靠、效率高的锂电池充电器就显得尤为重要。二、锂离子电池充电器的研究现状因为锂离子电池的脆弱性,其充电过程相对来说就比较复杂。首先,在正式充电之前要先检测电池电压,如果电池电压低于一定值(一般是3V),则就需要进行预充电(涓流充电,电流大小一般在快充时的1%)。当电池电压大于3V之后就可以进行快速充电阶段(该阶段一般能完成60%~70%的充电量)。当电池电压达到预置电压时,开始恒压充电,同时充电电流降低,~,充电电压波动应控制在50mV以内。最后,当电流逐渐减小到一个规定的值时,充电过程结束。[2][4]°C~°C范围内,如果温度不符,则要控制充电器暂停充电。[5]目前锂离子电池充电方式主要有三种:线性充电方式、脉冲充电方式和开关充电方式。[7]相应地就有线性充电器、脉冲充电器和开关充电器。线性充电方式控制简单,外电路少,成本比较低,但是高压差下发热高效率低,大电流的时候芯片发热也较大,充电精度收电池内阻影响。脉冲充电方式电源允许范围宽,但它仅仅在恒流源下有高效率,普通电源下效率并不高,所以用