手機(jī)電池充電過程原理介紹.doc

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鋰電池充電的原理 鋰離子電池的充電過程可以分為四個(gè)階段：涓流充電（低壓預(yù)充）、恒流充電、恒壓充電以及充電終止。 鋰電池充電器的基本要求是特定的充電電流和充電電壓，從而保證電池安全充電。增加其它充電輔助功能是為了改善電池壽命，簡化充電器的操作，其中包括給過放電的電池使用涓流充電、電池電壓檢測、輸入電流限制、充電完成后關(guān)斷充電器、電池部分放電后自動(dòng)啟動(dòng)充電等。 鋰電池的充電方式是限壓恒流，都是由IC芯片控制的，典型的充電方式是：先檢測待充電電池的電壓，如果電壓低于3V，要先進(jìn)行預(yù)充電，充電電流為設(shè)定電流的1/10，電壓升到3V后，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)充電過程。標(biāo)準(zhǔn)充電過程為：以設(shè)定電流進(jìn)行恒流充電，電池電壓升到4.20V時(shí)，改為恒壓充電，保持充電電壓為 4.20V。此時(shí)，充電電流逐漸下降，當(dāng)電流下降至設(shè)定充電電流的1/10時(shí)，充電結(jié)束。下圖為充電曲線 圖1 圖2 階段1：涓流充電——涓流充電用來先對完全放電的電池單元進(jìn)行預(yù)充(恢復(fù)性充電)。在電池電壓低于3V左右時(shí)采用涓流充電，涓流充電電流是恒流充電電流的十分之一即0.1c(以恒定充電電流為1A舉例，則涓流充電電流為100mA)， 階段2：恒流充電——當(dāng)電池電壓上升到涓流充電閾值以上時(shí)，提高充電電流進(jìn)行恒流充電。恒流充電的電流在0.2C至1.0C之間。電池電壓隨著恒流充電過程逐步升高,一般單節(jié)電池設(shè)定的此電壓為3.0-4.2V. 階段3：恒壓充電——當(dāng)電池電壓上升到4.2V時(shí)，恒流充電結(jié)束，開始恒壓充電階段。電流根據(jù)電芯的飽和程度，隨著充電過程的繼續(xù)充電電流由最大值慢慢減少，當(dāng)減小到0.01C時(shí)，認(rèn)為充電終止。（C是以電池標(biāo)稱容量對照電流的一種表示方法，如電池是1000mAh的容量，1C就是充電電流1000mA。） 階段4：充電終止—— 有兩種典型的充電終止方法：采用最小充電電流判斷或采用定時(shí)器(或者兩者的結(jié)合)。最小電流法監(jiān)視恒壓充電階段的充電電流，并在充電電流減小到0.02C至0.07C范圍時(shí)終止充電。第二種方法從恒壓充電階段開始時(shí)計(jì)時(shí)，持續(xù)充電兩個(gè)小時(shí)后終止充電過程。 上述四階段的充電法完成對完全放電電池的充電約需要2.5至3小時(shí)。高級充電器還采用了更多安全措施。例如如果電池溫度超出指定窗口(通常為0℃至45℃)，那么充電會(huì)暫停. 充電結(jié)束后,如檢測到電池電壓低于3.89V將重新充電。 圖3 圖3是可以對短路的電池激活的充電方法。 上圖為充電流程 手機(jī)充電器的工作流程一般為： 1. 檢測電池的電壓，如果低于一個(gè)閾值電壓，就要進(jìn)行涓流充電； 2. 電池充到一定電壓（一般設(shè)置為2.9V）時(shí)，進(jìn)行全電流充電； 3. 當(dāng)電池電壓達(dá)到預(yù)置電壓（鋰離子電池一般為4.2V）時(shí)，開始恒壓充電，同時(shí)充電電流降低； 4. 當(dāng)電流逐漸減小到規(guī)定的值時(shí)，充電過程結(jié)束。 電池電壓低于2.5V（Vshort）時(shí),鋰離子電池充電器用25mA的電流預(yù)充,防止深度放電的鋰離子電池在快充時(shí)被損壞甚至發(fā)生危險(xiǎn)。 對于電壓過低的電池需要進(jìn)行預(yù)充，電池電壓低于2.5V（Vshort）時(shí),鋰離子電池充電器用25mA的電流預(yù)充,防止深度放電的鋰離子電池在快充時(shí)被損壞甚至發(fā)生危險(xiǎn)。 充電終止檢測除電壓檢測外，還需采用其他的輔助方法作為防止過充的后備措施，如電池溫度監(jiān)測，檢測電池溫度用電池組溫度傳感器連續(xù)檢測電池溫度，當(dāng)電池溫度超出設(shè)定范圍時(shí)關(guān)閉對電池充電。 限定充電時(shí)間，為電池提供附加保護(hù)。 除了上面的流程描述，它還具有自動(dòng)重新充電、最小電流終止充電等特性。 一般來說，恒壓充電結(jié)束時(shí)的小電流充電過程中，電流的大小一般為恒流充電時(shí)電流的十分之一。目前在鋰離子電池充電器的設(shè)計(jì)中，對手機(jī)充電結(jié)束后由于某種因素放電的情況而專門設(shè)計(jì)了檢測電路，一旦檢測到電池電壓降低，就會(huì)重新啟動(dòng)充電過程（見上圖）。 軟件要做的工作是設(shè)置進(jìn)入快速充電的電壓閾值，進(jìn)入恒壓充電的電壓閾值，充電超時(shí)時(shí)間，恒流充電的電流值，恒壓充電的電壓值，充電結(jié)束的電流閾值，中斷處理，提供sys接口給上層都充電的狀態(tài)，包括電池的類型，電池最高電壓，電池最低電壓，電池當(dāng)前電壓，電池電量的百分比，電池的狀態(tài)，充電電流和電池溫度等等。 可以用測量電壓的方法估算電池剩余容量： 4.20V----100% 3.95V----75% 3.85V----50% 3.73V----25% 3.50V----5% 2.75V----0%