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电池知识

便携式产品在规划上有减少使用电池数量及体积的趋势是好是坏?

来源:宝鄂实业    2019-07-16 20:07    点击量:
便携式产品一般都采用电池供电,而因为成本和体积方面的考虑,在规划上有减少使用电池数量及体积的趋势,而电池数量如果减少了,就会导致电源电压比设备所需求的作业电压要低,这时就需求用到DC/DC升压电路。另外,因为全球动力问题,各种各类的电池使用已备受重视了,其间包括太阳能电池。
 
一般单节太阳能电池最低电压在0.4-0.7V之间,在这样低的输入电压情况下,就会遇到以下三大问题:
 
1.开关器材的驱动问题现在的DCDC升压电路一般有两种供电方式,一种是直接从输入供电,一种是从输出供电。
 
如果是从输入供电则正常情况下驱动NMOS的高电平最多等于输入电压,当输入电压很低时,需求选取开启电压也很低的NMOS,而如果是选择输出供电就能够在EXT驱动端获得等于升压后电压的更高的驱动电压,这样不仅能够使NMOS更简单开启,而且可获得更低的Rdson来提高效率。当然这些都是在IC发动作业的前提下,可是当电源电压低于整个IC的发动电压时,后者因为会经过一个二极管,甚至会比前者更难以发动,所以带来一个问题,如何来发动这颗IC?
 
2.升压电路的发动问题传统DCDC的作业电压一般都在1.0V以上,而如果输入电压降到0.6V以下,DCDC的内部电路不能正常作业。
 
这时,我们就需考虑在原有的DCDC基础上添加一个发动电路。这个电路需求包括以下几个首要部分:在低至0.3V仍然能够作业的振荡器,充电泵倍压电路,以及电压检测比较器。
 
基本作业状况如下:首要0.3V接入,振荡器作业,之后充电泵开始倍压,当得到所需求的IC驱动电压,则向IC的VDD供电,当IC进入正常作业后,再由输出供电来替代发动电路的供电,此时发动电路进入休眠。升压电路正常作业后,人们会关怀自己能得到的最高电压是多少。
 
这就引出另一个问题,最大占空比能到多少?
 
3.最大占空比的问题对与超低输入升压电路来说,为了取得高的输出电压,有必要要有大占空比的支持。
 
在接连电流形式下,占空比(Duty)的计算公式为Duty=1-Vin/Vout。依照这个公式来计算,如果是输入0.5V时而输出想要得到5V的升压电路,最大占空比为90%,一般的升压电路的占空比为80%~90%,这样是不能彻底满意要求的。

  锂金属电池其性质不够稳定而且不能充电,所以不属于二次电池。对于新能源汽车来讲,我们平时说的锂电池,就是指锂离子电池。

 

  锂离子电池主要由正极(含锂化合物),负极(碳素材料),电解液,隔膜四个部分组成:

 

  电池充电时,正极上锂原子电离成锂离子和电子(脱嵌),锂离子经过电解液运动到负极,得到电子,被还原成锂原子嵌入到碳层的微孔中(插入);

 

  电池放电时,嵌在负极碳层中的锂原子,失去电子(脱插)成为锂离子,通过电解液,又运动回正极(嵌入);

 

  锂电池的充放电过程,也就是锂离子在正负极间不断嵌入和脱嵌的过程,同时伴随着等当量电子的嵌入和脱嵌。锂离子数量越多,充放电容量就越高。

 

  分类

 

  因正极材料不同,锂离子电池主要分为:磷酸铁锂(LFP),镍酸锂(LNO),锰酸锂(LMO),钴酸锂(LCO),以及镍钴锰酸三元锂(NCM)、镍钴铝酸三元锂(NCA),负极材料主要采用石墨碳材料。

 

  技术路线

 

  基于上表,我们来理一理不同类型锂电池在市场的应用情况。

 

  先说说钴酸锂,作为锂电池的鼻祖,当然也可能是作为动力电池先试试水,最先用在特斯拉Roadster上,但由于其循环寿命和安全性都较低,事实证明其并不适用作为动力电池。为了弥补这个缺点,特斯拉运用了号称世界上最顶尖的电池管理系统来保证电池的稳定性。钴酸锂目前在3C领域的市场份额很大。

 

  第二是锰酸锂电池,主要最先由电池企业AESC提出,这个AESC来头可不小,是日产和日本电气股份有限公司(NEC)的合资。锰酸锂代表车型是为日产聆风,由于其价格低,能量密度中等,安全性也一般,具有所谓的较好综合性能。所谓成也萧何败也萧何,也是正因为这种不温不火的特性,其逐步被新的技术所替代。

 

  接着是磷酸铁锂,作为比亚迪的主打,其稳定好,寿命长,且具有成本优势,特别适用于需要经常充放电的插电式混合动力汽车,但其缺点是能量密度一般。电池保养

 

  其实电池没有太多要顾及的使用注意,换句话说是顾及也没有太大用。一个电池能使用多少次,差别更多的来自电池本身制造中的个体差异,而不是使用方法。除了本身的电池品质之外,电池自身的使用寿命是有限的。一旦电池下了生产线,其寿命就开始流逝。不管你是否使用,锂电池的使用寿命都只在两到三年。电池容量下降的重要原因之一还是由于氧化引起的内部电阻增加,最后电解槽电阻会达到某个点,尽管这时电池充满电,但电池不能释放已储存的电量。许多朋友都认为初次使用锂电池应该充电16个小时以上,这样可以充分的激活电池,其实这样做并没有根据,这只是当年流行的镍氢或镍镉电池的充电方法,对于锂离子电池来说并不适用。因为这种以锂聚合物为核心的电池在理论上并没有记忆效应,即便有,也是完全可以忽略不计的。所以只需要冲3个小时左右就完全可以了,如果显示充电已完成,并且暂时不需要外接电源使用,那么就可以拔下电源,不必再等这么长的时间了。

 

  误区一:PSP买回来需要反复充放电三次以便激活电池。除非买到的PSP是库存一年以上的产品,否则就不需要这样做,因为现在的电池电芯在出厂的时候已经经过激活,而电芯在封装成PSP电池的时候又经过一次相当于激活的检验,因此你拿到手的电池,早已是被激活过的了,再做三次充放电过程只是无谓的增加电池的损耗。

 

  误区二:第一次充电必须充够12小时。这对于早期那些没有电池控制电路的镍氢电池设备是适用的,但对于如今具有智能充放电控制模块的PSP来说却是个笑话,当PSP电池充满之后,充电电流就会被自动切断,并且在系统显示为“外接电源”。哪怕你继续充120个小时,状态也不会有任何变化了,一般来说,3小时也完全充满了,剩下的“充电”只是浪费自己的时间。反而是拿到新机器的时候应该先把电量放光再充电。

 
理论上占空比越大,最大升压才能越强(当然占空比不能像降压一样到达100%),但因为非抱负因素:电感寄生电阻、驱动管内阻、肖特基正向压降等等,占空比大到一定的程度后,其升压才能反而会变差。因而需求改进以上非抱负因素,得出一个合适的足够高的占空比,来满意我们升压的需求。
 
总之,处理了上述的三个问题就能够使太阳能单节供电这样需求超低电压输入发动的升压电路的规划的问题迎刃而解。