电池充电器设计总结(资料很全的噢).

电池充电器设计总结日常生活中，我们常常能见到各行各业的电子产品中都含有电池，如手机，数码相机，MP3，甚至卫星等等。

电池作为一种储电设备，应用已十分广泛，电池的性能与寿命都关系到产品的性能与寿命，因此提高电池的性能与寿命就很关键，其中关系最直接的就是给电池充电的充电器。

充电器的设计至关重要，在设计充电器之前就有必要了解电池的相关知识。

本文将介绍我们最常见，也最常用的电池相关的知识，主要包括电池相关的概念、电池的性能特点及参数，对充电器的要求、智能充电器的设计要求等等。

一、电池相关的概念1、安全性能影响最大的是爆炸和漏液，主要与电池的内压、结构和工艺设计有关（比如安全阀失效、锂离子电池没有保护电路等。

2、容量按照IEC标准和国标规定，镍氢和镍镉电池是指在25±5℃的条件下，以0.1C充电16小时，以0.2C放电至1.0V时放出的容量。

锂离子电池是指在常温的条件下，以恒流(1C)、恒压（4.2V）充电3小时，以0.2C放电至2.75V时放出的容量。

容量单位：安时（Ah）或毫安时（mAh）3、内阻是指电流流过电池内部所受到的阻力。

充电电池的内阻很小，一般要用专门仪器测试。

充电态内阻和放电态内阻有差异，放电态内阻稍大，而且不太稳定。

内阻越大，消耗的能量越大，充电发热越大。

随着电池使用次数的增多，电解液消耗及活性物质减少，内阻会增大，质量越差，内阻增大越快。

4、循环寿命电池可重复充放电的次数。

寿命与容量成反比，与充放电条件密切相关，一般充电电流越大，寿命越短。

5、荷电保持能力指自放电率。

与电池材料、生产工艺和储存条件有关，一般温度越高，自放电率越高。

6、大电流放电能力主要与电池材料、生产工艺有关，一般用于动力电池。

7、充电电池的可靠性测试项目（1）循环寿命（2）不同倍率放电特性（3）不同温度放电特性（4）充电特性（5）自放电特性（6）不同温度自放电特性（7）储存特性（8）过放电特性（9）不同温度内阻特性（10）高温测试（11）温度循环测试（12）跌落测试（13）振动测试（14）容量分布测试（15）内阻分布测试（16）静态放电测试ESD 。

二、锂电池的性能特点及主要参数锂电池（LiLon）1、特点：（1）优点：容量大，体积小，重量轻，无记忆效应。

比能量大约100～135Wh/kg，是镍氢的1.5倍，镍镉2倍。

安全，无公害，无污染。

自放电低，室温下满电存储1个月的自放电率约10％左右（镍镉25～30％，镍氢30～35％）。

温度范围广：－20～+60℃。

（2）缺点：成本高，对充电器要求也最高，充电不当容易损坏甚至爆炸。

不能大电流放电，内阻相对较大，一般在0.5C以下放电。

例如，一种容量为3Ah的锂离子电池，在0.75A（0.25C）电流放电时，工作时间为4小时；若以2A（0.67C）电流放电时，工作时间为1.25小时（相当于2.5Ah了）；若以3A（1C）电流放电，工作时间仅为为0.6小时（相当于1.8Ah了）。

需要保护电路控制。

如果锂离子电池在使用过程中电压已降到2.5V后还继续使用，则称为过放电（或过放），对电池有损害。

（3）充放电次数：一般500次，甚至1000次。

2、工作原理及结构：锂离子电池的正极活性材料是钴酸锂（LiCoO2--氧化钴锂），负极活性材料是碳材。

电池通过正极的锂离子在负极的键入与迁出实现电池的充放电过程。

锂离子电池有各种形状（圆柱形、长方形等）以适合不同产品的需要，其容量一般有几百毫安时到几安时。

另外，可以将几个锂离子电池串联在一起，并与电池保护器封装在一起组成电池组。

3、锂离子电池充电的要求：（1）过充保护：终止充电电压精度在额定值的1%之内（过压充电可能对锂离子电池造成永久性损坏）。

（2）充电率：锂离子电池的充电率（充电电流）应根据电池生产厂的建议选用。

虽然某些电池充电率可达2C（C 为电池的容量），但常用的充电率为（0.5～1.0）C。

（3）充电温度：如果充电电流过大会产生温度过高，不仅会损坏电池并可能引起爆炸。

因此在大电流充电时，需要对电池进行温度检测，并且在超过设定充电温度时能停止充电以保证安全。

充电温度不能超过50度。

（4）充电电流：充电器电路中有设定的限流电阻，保证充电电流不超过设定的限制电流。

（5）过放电处理：过放电（锂离子放电时不断从负极移到正极，但不能完全使锂离子移动，必须保存一部分在负极，否则寿命大大缩短）。

（6）放电电流：一般在0.5C以下放电较好。

完善的充电器可对过放的电池进行挽救修复，即在充电前进行预处理。

充电前检测电池的电压：若电池电压大于2.5V，则按正常方式充电；若电池电压低于2.5V，则用小电流（约1/10C的电流）充电，充到2.5V后再按正常方式充电。

这种预充电的方式称为预处理。

通常停止放电电压为3.0V，一般不能低于2.7V。

4、充电方式及标准充电曲线：但目前的充电器常采用三段充电法，即预处理、恒流充电（快充）、恒压充电（充满）。

开始以设定的恒流充电，电池电压以较高的斜率增长，在充电过程中斜率逐步降低，充到接近4.2V时（即最高充电电压为4.2V），恒流充电阶段结束。

接着以4.2V恒压充电，在恒压阶段充电时，电压几乎不变（或稍有增加），充电电流不断下降。

当充电电流下降到1/10C时，表示电池已充满，终止充电。

有的充电器在充电电流降到某一值时，启动定时器，经一段定时后，结束充电。

锂电池采用怛流怛压充电方式，为防止过充电，其电压控制精度要求为1%。

对于过放电的电池还需使用涓流预充电。

锂电池的充电过程大约为以下几步：（1）检测电池的电压，如果低于一个阈值电压（2.7V），就要进行涓流充电（1/10C）。

（2）电池充到一定电压（一般设置为2.9V或3.0V）时，进行全电流充电（0.5-1.0C）。

（3）当电池电压达到预置电压（锂离子电池一般为4.2V）时，开始恒压充电，同时充电电流降低（一般来说，恒压充电结束时的小电流充电过程中，电流的大小一般为恒流充电时电流的1/10）。

（4）当电流逐渐减小到规定的值时（1/10C或0.03C），充电过程结束（对由于某种因素放电的情况而专门设计了检测电路，一旦检测到电池电压降低，就会重新启动充电过程）。

（5）如果在充电过程中，温度达到上限，则进入涓流充电，等待温度降低，当温度降低后，再按回到（1）到第（4）部的顺序。

充电曲线如下：聚合物锂离子电池简介聚合物锂离子电池是新一代锂离子电池，不仅具有液态锂离子电芯的高电压、长循环寿命、放电电压平稳以及清洁无污染等特点，而且消除了液态锂离子电池存在的爆炸的安全隐患。

同时外形更灵活、方便，重量更轻巧。

产品性能均达到或超过液态锂离子电池的技术指标，更具安全性。

TCL聚合物锂电与液态锂电池对比：（1）安全性能好：外包装为铝塑包装，有别于液态锂电的金属外壳，由于采用软包装技术，内部质量隐患可立即通过外包装变形而显示出来，一旦发生安全隐患，不会爆炸，只会鼓胀。

（2）超薄设计：适合各种超薄电器，而液态锂离子电池在厚度做到3.6mm以下时存在技术瓶颈。

（3）重量轻：聚合物锂电比同等规格的钢壳液锂轻40％。

（4）容量大：聚合物比同等规格的钢壳液锂容量高10～15％。

（5）内阻小：能够作到35mΩ以下，使电池容量能够更大发挥。

（6）形状可定制：可根据客户的要求灵活定制电池的厚度、形状，并可做出弧形等特殊形状；（7）放电特性佳：聚合物锂电采用胶态电解质，具有更平稳的放电特性和更高的放电平台，世界首辆聚合物锂离子电池电动轿车在哈尔滨面世。

三、镍镉（NiCd）电池的性能特点及主要参数1、特点：（1）优点：价格便宜。

（2）缺点：自放电率高25～30％，有记忆效应，且对环境有污染，因其中含有镉成分，逐渐被淡出市场。

（3）充放电次数：1000次左右2、原理与结构：3、充电要求：（1）影响寿命的主要因素：过充电与充电时温度过高。

电没放完就对电池充电（NiCd因具有记忆效应导致）。

（2）充电：（3）最高充电电压：（4）充电温度：保持在45度左右。

（5）放电：（6）放电电流：4、充电方式与曲线：四、镍氢（NiMh）电池的性能特点及主要参数1、特点：（1）优点：价格便宜，无记忆效应（实际为记忆效应较轻），能量密度比NiCd容量高，不污染环境。

（2）缺点：自放电率为20%左右，甚至30%—35%，高温性能差，过充电/ 过放电时会排出气体。

（3）充放电次数：500次左右。

2、工作原理与结构：镍氢电池的正极主要成分为氢氧化镍Ni(OH)2，负极主要为无污染物质贮氢合金粉（M），电解液是氢氧化钾的水溶液。

镍氢电池设计时，容量实际上是由正极限制的，负极容量设计过剩，以保证过充电时候，正极产生的氧气可以到负极反应，电池的内压不会有明显升高。

3、镍氢（NiMh）充电要求：（1）影响寿命的主要因素：过充电与充电时温度过高。

（2）充电：1）应在环境温度10～30℃下充电，此时充电效率最佳。

环境温度低于0℃时，电池内气体吸收反应不充分，造成电池内压升高，激活安全阀，使电池泄漏，性能恶化。

而环境温度高于40℃时，充电效率会下降。

这会使电池性能恶化，发生泄漏。

2）长期储存会加速电池自放电和活性物质钝化，电池电压和容量会下降重复几次充放电循环后，电池可恢复原有性能，所以要定期充电。

将电池储存在干燥、无腐蚀性气体、温度在-20～35℃之间的地方。

3）不要将电池反极充电或大电流过充，否则会造成气体快速产生，使电池内压增加，电池鼓胀或破裂。

（3）最高充电电压：（4）充电温度：保持在45度左右。

（5）放电：1）镍氢电池的放电终止电压非常关键，必须在1.0～1.1V之间，超过了这个终止电压可能有过放的危险，过放会造成排气，对电池损害很大。

过放电会损害电池特性，放电时要有过放保护。

2）放电时环境温度应在-10～45℃度。

超过此范围，放电容量会严重下降，长期在高低温环境下工作，容量会衰减很快。

（6）放电电流：放电电流影响放电效率。

在放电电流为0.1 C～2 C之间放电效率最佳。

4、充电方式及充电曲线：充电是将充电电池恢复其原始容量的过程，为使电池达到长期使用的目的，必须通过适当的充电方法充电，目前较好的方式是-△V值控制充电，此外还可以采用其它的控制方法。

NiMH一般采用怛流源充电，当达到充满状态时，电池会发生放热化学反应，会导致温度上升，电池端电压下降，可检测温度上升速率或负向电压，来终止充电，这种方法称为dT/dt或-△V。

除了这两种方法外，当前的充电器还整合了温度门限测量与超时定时器等功能。

无论哪个条件先满足，都将结束快充。

充电方法如下：（如果为单节电池充电，最好考虑（1）—（3）步，不是单节电池，则不考虑。

）（1）确定电池电压在1.0V-1.65V之间，环境温度在0-45度之间。