1、锂电池充电控制器的设计与实现 一一 本课题研究的目的和意义本课题研究的目的和意义 随着社会的发展，各种便携式设备已经逐步走进了我们的生活：手机,MP3, 笔记本电脑，数码相机，便携式 dvd 等已经成为了我们日常生活的一部分。伴随 着便携式电子产品的发展，其用电问题也越来越受到大家的关注。目前，市场上 有一次电池和二次电池，一次电池是一次性应用的电池，二次电池是可以反复使 用的电池。随着便携式设备的发展，无论从节约成本来说，还是从环境保护的角 度来说，二次电池都比一次电池更有优势，因此二次电池的市场需求量也越来越 大。 锂离子电池自 20 世纪 90 年代上市以来，它以能量密度高，使用寿命长的
2、 特点倍受重视。基于市场的要求，世界各大电池生产商为了在市场领域里取得优 势，无不致力于开发具有能量密度高，小型化，薄型化，轻量化，安全性高，循 环寿命长，低成本的新型电池。对此，聚合物锂离子电池具有上述各项优点，是 各厂商致力研究的目标。聚合物锂离子电池基于安全、轻薄等特性，广泛应用于 便携式设备，所以聚合物锂离子电池是 21 世纪移动设备最佳的电源解决方案。 然而，锂离子电池已易受到过充电、深放电以及短路的损害。单体锂离子 电池的充电电压必须严格限制。充电速率通常不超过 1C，最低放电电压为 2.7 3.0V，如再继续放电，则会损害电池。锂离子电池以恒流转恒压方式进行充电。 采用 1C 充
3、电速率充电至 4.1V 时，充电器应立即转入恒压充电，充电电流逐渐减 小；当电池充足电后，进入涓流充电过程。为避免过充电或过放电，充电器必须 采取安全保护措施，以监测锂离子电池的充放电状态。 二二 本课题的主要工作内容和预期达到的目标本课题的主要工作内容和预期达到的目标 主要工作内容：主要工作内容： （1） 了解并掌握锂离子电池的各种充电方式了解并掌握锂离子电池的各种充电方式 1.恒流充电 充电器的交流电源电压通常会波动，充电时需采用一个直流恒流 电源(充电器)。当采用恒流充电时，可使电池具有较高的充电效率，可 方便地根据充电时间来决定充电是否终止，也可改变电池的数目。恒 流电源充电电路如图
4、2-1 所示。 图2-1 恒流电源充电电路 2.恒压充电 恒压充电电路如图2-3所示。恒压充电是指每只单体电池均以某一恒定电压 进行充电。当对电池进行这一充电时，电池两端的电压决定了充电电流。这种充 电方式的充电初期电流较大， 末期电流较小。 充电电流会随着电压的波动而变化， 因此充电电流的最大值应设置在充电电压最高时，以免时电池过充电。 另外，这种充电方式的充电末期电压在达到峰值后会下降。电池的充电电 流将变大，会导致电池温度升高。随着电池温度升高，电压下降，将造成电池的 热失控，损害电池的性能。 图2-3 恒压充电电路 3.分阶段充电方式 在分阶段充电方式中，在电池充电的初始阶段充电电流较大。当电池电压 达到控制点时，电池转为以涓流方式充电。分阶段充电方式是电池最理想的充电 方式，但缺点是充电电路复杂和成本较高。另外，需增设控制点的电池电压的监 测电路。分阶段充电方式的简单示意图如图2-6所示。 图2-6 分阶段充电的简单示意图 (2) 设计充电器的结构框图设计充电器的结构框图 充 电器结构框图 （3） 设计充电控制器的各个硬件模块设计充电控制器的各个硬件模块 1.
