电池快充有哪些类型你知道吗?
现在手机的功能真的非常强大,无论是通讯、聊天、唱歌、玩游戏、看视频、购物……几乎可以覆盖我们生活的方方面面,科技改变生活,这句话应用在手机上十分形象。
不过手机这么强势,带来的影响有好也有坏。比如,很多人终日沉迷于玩手机,哪怕手机没电了,逮着机会也要边充电边玩耍,根本停不下来。
所以有的人就要问了,如果手机一边充电一边使用,那么此时手机消耗的电量,到底是来自电池还是充电器呢?
我们先来了解一下手机充电时电量使用的情况,当手机正在充电时,来自充电器的电流会分成两部分,绝大一部分会供给电池,从而帮助电池完成蓄电;另一部分则供给手机主板,满足手机完成其他工作的需要。如果此时边充电边使用,那么供给手机主板的电流就会加大,相应地,供给电池蓄电的电流就会减少。
而由于电池只能处于单向工作状态,要么正在充电、要么正在放电,不可能在输入电量的同时也输出电量,那么这时候,就要看充电器的功率大小了。
如果充电器的功率很高,就能够带来巨大的电流,那么手机即便边充电边使用,电池也会一直在蓄电,也就是电量一直在增加;但如果充电器的功率很低,又或者数据线质量不好,同时手机的耗电量又非常大,那么来自充电器的电量就会供不应求。怎么办呢?这时候就要动用到电池存储的电量了。
因此,当充电器功率够高时,手机在使用时还可以完成充电,只不过可能充电时间会更久;当充电器功率不高时,此时充电器不仅不能给手机充电,还需要电池供电,手机电量会越充越少了。
后面这种情况在以前很常见,不过随着快充逐渐普及,充电器功率都非常高,所以现在的手机基本可以满足边使用边充电。
只不过,因为充电器给电池充电时,在电能转化为化学能存储的过程中,会因为损耗而产生热量;同时手机在高负荷运行时也会产生热量,所以手机就会出现发烫的情况。
所以结论是,手机边充电边使用,消耗的电量来自充电器,除非你的充电器功率低或者数据线质量差,才会需要电池也提供电量。
另外,虽然现在手机完全可以边使用边充电,但这个过程中产生的热量也会损伤电池,降低电池的寿命;同时也存在着爆炸等不确定的危险因素。
就目前而言,锂离子电池虽有诸多不足,但它依然是消费电子产品最好甚至是唯一的选择。
在过去,有很多电子产品都是靠碱性干电池、纽扣电池供电续命,当时的用户可能没有想象过,装着高性能锂离子电池的产品会是怎样的。
如今我们所使用的电子产品,也被电池技术的缓慢发展束缚,你可能没有想象过一部手机充一次电可以正常使用一周的场景。我想这样的手机会被卖疯吧。
锂电池的充电方法有很多种,针对快速充电的要求,其主要方法包括脉冲充电、Reflex 充电,和智能充电。不同的电池类型,其适用的充电方式也不完全相同,在方法这节不做具体区分。
脉冲充电
脉冲充电主要包括三个阶段:预充、恒流充电和脉冲充电。在恒流充电过程中以恒定电流对电池进行充电,部分能量被转移到电池内部。当电池电压上升到上限电压(4.2 V)时,进入脉冲充电模式:用1 C 的脉冲电流间歇地对电池充电。在恒定的充电时间Tc内电池电压会不断升高,充电停止时电压会慢慢下降。当电池电压下降到上限电压(4.2 V)后,以同样的电流值对电池充电,开始下一个充电周期,如此循环充电直到电池充满。在脉冲充电过程中,电池电压下降速度会渐渐减慢,停充时间T0会变长,当恒流充电占空比低至5%~10%时,认为电池已经充满,终止充电。与常规充电方法相比,脉冲充电能以较大的电流充电,在停充期电池的浓差极化和欧姆极化会被消除,使下一轮的充电更加顺利地进行,充电速度快、温度的变化小、对电池寿命影响小,因而目前被广泛使用。但其缺点很明显:需要一个有限流功能的电源,这增加了脉冲充电方式的成本。
间歇充电法
锂电池间歇充电法包括变电流间歇充电法和变电压间歇充电法。
1)变电流间歇充电法
变电流间歇充电法是由厦门大学陈体衔教授提出来的,它的特点是将恒流充电改为限压变电流间歇充电。如下图所示,变电流间歇充电法的阶段,先采用较大电流值对电池充电,在电池电压达到截止电压V0时停止充电,此时电池电压急剧下降。保持一段停充时间后,采用减小的充电电流继续充电。当电池电压再次上升到截止电压V0时停止充电,如此往复数次(一般约为3~4 次)充电电流将减小设定的截止电流值。然后进入恒电压充电阶段,以恒定电压对电池充电直到充电电流减小到下限值,充电结束。
变电流间歇充电法的主充阶段在限定充电电压条件下,采用了电流逐渐减小的间歇方式加大了充电电流,即加快了充电过程,缩短了充电时间。但是这种充电模式电路比较复杂、造价高,一般只有在大功率快充时才考虑采用。
2)变电压间歇充电
在变电流间歇充电法的基础上,有人又研究了变电压间歇充电法。两者的差异就在于阶段的充电过程,将间歇恒流换成间歇恒压。比较上面图(a)和图 (b),可见恒压间歇充电更符合充电的充电曲线。在每个恒压充电阶段,由于电压恒定,充电电流自然按照指数规律下降,符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。
Reflex 快速充电法
Reflex 快速充电方法,又被称为反射充电方法或“打嗝”充电方法。该方法的每个工作周期包括正向充电、反向瞬间放电和停充3 个阶段。它在很大的程度上解决了电池极化现象,加快了充电速度。但是反向放电会缩短锂电池寿命。
在每个充电周期中,先采用2 C 的电流充电时间为10 s 的Tc,然后停充时间为0.5 s的Tr1,反向放电时间为1 s 的Td,停充时间为0.5 s 的Tr2,每个充电循环时间为12 s。随着充电的进行,充电电流会逐渐变小。
智能充电法
智能充电是目前较先进的充电方法,如下图所示,其主要原理是应用du/dt 和di /dt 控制技术,通过检查电池电压和电流的增量来判断电池充电状态,动态跟踪电池可接受的充电电流,使充电电流自始自终在电池可接受的充电曲线附近。这类智能方法,一般结合神经网络和模糊控制等先进算法技术,实现系统的自动优化。