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怎么确定电池是Ni-Cd,还是Ni-MH的,及他们的容量
阅读: 6145 回复: 21 楼层直达: 查看

1帖 challenger 工兵 
2004/07/29 15:19:56
最近老板让设计一个可以用MCU自动检测是Ni-Cd,还是Ni-MH电池的充电器,带LCD显示器容量,并且还要判断该电池的好坏,请问各位大虾,哪里有这方面的介绍?
2帖 gumphe 班长 
2004/07/30 15:06:23
对象能否再明确一点.
比如电池的电压(即是否串联,1.2V/3.6V/7.2V...),容量范围是多少(1000mAh之内的还是5Ah,10Ah什么的).

说白了,这个电池是干什么用的,手机?自行车?应急照明?对讲机.......

你想设计一个万能的检测设备是不可能的.
3帖 challenger 工兵 
2004/08/02 13:13:37
该电池是用在数码相机,MP3等数码产品上的
其实是要设计一个高端充电器,但是,在设计的过程中,遇到了上面的问题.
望各位大虾指教
谢谢
4帖 gumphe 班长 
2004/08/02 14:29:52
一点愚见:
1.在充电器上显示电池的种类我认为意义不大.用户关心的是电池的充饱状态,什么时候充饱等等, 何况电池的种类在电池的标贴上不是明明白白的写了吗(Ni-Cd,Ni-MH,Li-Ion等等), 难道用户还指望有个设备可以区分电池的种类不成.

2.从技术上讲, 如果经靠测试电池的电压或内阻,来区分电池的类型(镍氢/镍镉/锂离子电池--数码相机和MP3类电子产品就只有这几种充电电池了)好像不太可能.

3.显示电池的容量,相对而言就比较简单了,先放电到终止电压, 然后充饱, 计算出容量(mAh)即可.

这里有个问题, 数码相机现在支持三种供电模式: 单节锂离子电池-3.6V平台/两节镍氢或单节3V不可充电的锂电池-2.4V平台/四节镍氢电池-4.8V平台
那么如何让用户来对这些电池充电呢.
A.单节锂离子电池相对最简单,充电控制算法也最简单
B.镍氢电池是串联充还是并联充还是单独充? 如果这些电池是捆包pack在一起倒是好办, 可惜现有的数码相机用的AA镍氢电池都是单节可替换的,所以从原则上必须进行单节单独充电,这样就需要设计至少4个充电通道.\

电池接头如何处理呢:
AA电池规格固定,还好设计.但是锂离子电池包装形态万千, 必须设计一个万能的接触手臂(这需要结构方面好好设计一下)

最后判断电池的好坏,可是一门实践的学问.
简单的做法是通过测量电池容量.与额定容量相比,再加上内阻这个参数,基本可以确定一个电池的优劣.
复杂的算法,还需要通过计算电池的放电平台等参数进行判断.

canada的一家cadex的公司盛产电池分析仪, 如果手头有这种设备的话,不妨借鉴.
5帖 challenger 工兵 
2004/08/02 17:46:42
谢谢
我是最近才进入充电器的设计行业中的,对这方面不是很熟悉.
现在还有一个问题
那就是具体的Ni-MH,Ni-Cd的充电算法在那里可以找到
是恒流充电还是恒压充电,还是分段充电?
充电的终止算法是什么?
6帖 gumphe 班长 
2004/08/03 14:02:06
先声明应用对象: 移动式电子设备的镍氢电池的充电和维护方法.
本方法适用快速充电.---既然是高档的, 就应该不至于做一个充10几个小时才能充饱的产品吧.
先画一个流程图
7帖 gumphe 班长 
2004/08/03 14:02:52
对流程图的补充说明.
1.快充是采用恒流充电,充电电流是0.5C~1C
2.E代表单节镍氢电池的电压,alpha代表快充开始的门槛值.这个值因预充电流的大小而定,一般情况1/50C预充电流设定为1.10V/cell, 1/20C预充电流设定1.15V/cell
3.快充截止方法推荐三种,可以同时使用,一旦其中之一的条件满足即可结束快充:
A.电压峰值法,即-△V.
B.温升法,dT/dt,即一定时间内的电池温度升高值.
C.最大温度法,△T,即电池温度和环境温度的差值.
4.快充结束以后需要进行涓流充电.
8帖 gumphe 班长 
2004/08/03 14:24:38
元器件方面,稍微提一下:
1.至少需要一个NTC热敏电阻(每个通道),可以采用插件式, 设计上热敏电阻要极限靠近电池外壳.
2.至少需要是单片机, 以便进行峰值电压判定,和涓流/大电流的切换.
3.恒流电路,可以采用PWM方式,用带PWM输出的单片机进行驱动;也可以采用硬件恒流电路,用单片机的I/O口对其进行开关动作.
9帖 gumphe 班长 
2004/08/03 14:37:40
对快充截止方法的诠释:
1.峰值电压, 测量电池的端电压,当新测到的电压低于最大值时,判定此时出现-△V,一般设定镍氢电池是-10mV/cell,而镍镉电池在充饱是的压降比较明显,可以设为-20mV/cell.当然在不发生系统误差而误判的前提下,此值越小越有利.
2.dT/dt,在镍氢快充末期,电池温度会较快速的上升.可以通过测量NTC电阻的分压来获得电池的温度, 计算每分钟电池温度的上升值:℃/min.
推荐值为1~1.5℃/min
3.△T,测试当前电池的表面温度与环境温度的差值,推荐10~15℃

只要程序判断到上述任何一种结束条件满足,即可结束快充进入涓流充电


考虑到充电的安全性,建议在增加如下两个截止条件
4.截止温度TCO(temprature cut -off)
推荐60℃, 如果检测到NTC的温度为TCO时,停止充电过程(包括涓流充电)

5.最长充电时间.根据所适用的电池容量和可提供的快充电流,设定一个最长充电时间限值.比如5小时.如果快充进行了5小时还没有发散上述任何一个终止条件的话,即停止充电过程.

补充几点算法应用上的经验值.
△根据实际充电经验,镍基电池在充电初期可能会出现一个压降过程, 有可能导致程序误判,所以,建议在电池电压高于1.35V时再启动峰值法.
△电池峰值和温升的程度与充电电流的大小有关.电流越接近1C,现象越明显.如果设计的充电电流不能高于0.3C,有可能会失去电池峰值和明显的温升.以实际应用对象都是AA型和AAA型镍氢电池或AA型镍镉电池来讲,至少保证700~800mA的充电电流.
10帖 gumphe 班长 
2004/08/03 15:20:57
关于涓流的说明:
因为镍氢电池在充饱状态的自放电是非常大的,大约是5~10%第一天.所以不少镍氢充电电路都设有涓流充电过程,以保证电池的电量在充电器上不因搁置而流逝.然而从电池的电化学特性上又应极力避免电池过充,否则会造成电池性能和寿面的降低.
=================
所以涓流的设计要非常小心:
根据5%每天的自放电率,计算1C*5%/24小时  约等于1/500C.对于一个2000mAh的电池来说就是4mA.
在电路设计上,如此小的连续涓流不太容易实现.那么可以通过下面的方法获得1/500C的电流.
采用间隔充电:比如以1/20C充1分钟,然后关断电路24分钟.这样平均电流就是1/500C.
11帖 challenger 工兵 
2004/08/04 14:51:55
谢谢你的帮助,请问哪里有这方面的介绍,然我也了解的更多.
12帖 gumphe 班长 
2004/08/04 17:33:12
一部分是摘录一些电池的规格书, 如想要的话我可以上传(是E文).
有三本:镍镉/镍氢/锂离子电池
一部分是以前从事研发时的设计经验.与大家共享.
13帖 gumphe 班长 
2004/08/04 17:41:33
反正也不收钱,是我从网上down下来的.一并传上.希望有所帮助
镍氢电池介绍:1091655606.pdf
446K大小.含电池性能,充电方法,组装注意事项,安全须知等等.
镍镉和锂离子的有1M多,抽空在上传.
14帖 gumphe 班长 
2004/08/04 17:53:41
镍镉电池:1091656407.pdf
1.6M
21帖 wys111 营长 
2004/09/23 11:32:03
谢谢啊!!
15帖 gumphe 班长 
2004/08/04 17:57:35
锂离子电池:分卷压缩
lion_e.part1.rar:1091656535.part1.rar
lion_e.part2.rar:1091656625.part2.rar
共2.6M
请注意要更改成前面的文件名
16帖 challenger 工兵 
2004/08/05 09:22:04
谢谢
22帖 wys111 营长 
2004/09/23 11:32:18
谢谢啊!!
17帖 xyb755 团长 
2004/08/05 11:41:49
.△T10-15度截止能保证充满吗?,请指点
18帖 gumphe 班长 
2004/08/05 12:04:10
在设计镍氢电池的充电方案时, 有时不得不在"单次充饱"和"保证电池的长久循环性能"之间进行选择.
由于镍氢电池只有在电量过充到其额定容量的110%~130%以后才能接近充饱.
如果将截止条件调宽,比如温差设定为20℃,其实就是将过充时间进行的长一点.将截止条件调严,比如温差为10℃,就是将过充控制的短一点.

因此引起的后果是,如果镍氢电池长期以高过充进行循环使用的话,会导致其循环性能的快速衰减.

依我的设计经验判定:对截止条件的优先等级如下
dT/dt-->△T--->-△V--->TCO,越往后判定,过充越严重.
以温度上升率进行终止判定的镍氢电池长期使用的循环性能要优与以峰值电压判定的镍氢电池.特别是在150次循环以后.
19帖 xyb755 团长 
2004/08/05 14:53:13
可告知你的E-MAIL吗?我的为XYB755@163.COM
20帖 阿乐 工兵 
2004/09/09 14:42:49
如果是脉冲充电的话,脉冲的蜂值可以是多少呢?如果用12v的电源,那蜂值就差不多有12v了,