【正文】 ……………………………………………………27參考文獻……………………………………………………………………………………28附錄一：原理圖……………………………………………………………………………29附錄二：PCB板圖…………………………………………………………………………31附錄三：程序………………………………………………………………………………32第1章 緒論 電池定義電池的應用從來沒有像現在這么廣泛。電池正在變得更小、更輕，在單位容積內可容納更多能量。電池發(fā)展的主要驅動力來自便攜裝置(移動電話，膝上電腦，攝錄像機，MP3播放機)的發(fā)展?！　‰姵胤Q之為能量儲存系統(tǒng)，這也包括續(xù)流和時鐘源。從現代技術的角度看，電池通常是產生電能的自儲化學系統(tǒng)的便攜裝置?！　∫淮涡噪姵?稱之為不可充電或初級電池)從恒定變化電池的化學反應產生電能。一次性電池的放電引起電池化學成分的永久性和不可逆變化。反之，可充電電池稱之為二次電池，二次電池由充電器充電而在應用中放電。因此，二次電池可以多次產生能量和多次儲存能量?！　〕潆娀蚍烹婋娏?安培)通常表示為額定容量的倍數(稱之為C率)。例如，額定為1安培一小時(1Ah)的電池，C/10放電電流為1Ah/10=100mA。電池的額定容量(Ah或mAh)是在特定條件下完全充電時所能儲存(產生)的電量。因此，電池的總能量是容量乘電壓，其量度為瓦特一小時。電池的化學成分和設計一起限定電池所能提供的電流。若沒有限制性能的實際因素，電池可產生無窮大的電流。限制電池性能的主要因素是化學成分的反應率、電池設計和發(fā)生反應的區(qū)域。某些電池具有產生大電流的能力。沒有一個電池能永久地儲存能量。不可避免地，電池化學反應能力逐漸下降導致電池儲存電荷減少。電池容量和重量(或尺寸)之比稱之為電池的存儲密度。在給定尺寸和重量的電池中，高存儲密度意味著可儲存更多能量。[1] 電池充電下面六個圖是不同的充電方式的時間與電流、電壓關系示意圖。 圖 11 半恒流充電(主要用在電動剃刀，數字無繩電話和玩具等應用中) 圖 12 定時器控制的充電(主要用在筆記本電腦、無線設備和蜂窩電話中) 圖 13 △V 截止電流(用在筆記本電腦、攝錄像機、無線設備和蜂窩電話中) 圖14 dT/dt 終止充電(應用在電動工具和電氣工具中) 圖 15 涓流充電(主要用在應急燈、導向燈、存儲器、備用設備中) 圖 16 恒流，恒壓充電(用于蜂窩電話、無線設備和筆記本 PC)　　一個新的可充電電池或電池組(一個電池組中有幾個電池)不能保證完全充滿電。事實上它們很可能幾乎被放電。因此，第一件要做的事情是根據制造商提供的化學成分相關指南，對電池/電池組進行充電。　　每次充電操作根據電池的化學成分依序加電壓和電流。因此，充電器和充電算法滿足電池化學成分的不同要求。鎳和鋰基電池要求不同的充電算法。Li+電池需要保護電路來監(jiān)控和保護過流，短路，過壓和欠壓以及過溫。電池充電經常遇到的術語是：用于NiCl 和NiMH電池的恒流(CC)和用于鋰離子和鋰聚合物電池的恒流/恒壓(CC/CV)。 常見充電電池現在，常見的充電電池有鎳氫NiMH、鎳鎘NiCd和鋰離子LiB電池。由于各自的電化學反應機理不盡相同，因此也各有其特點和不同的應用領域。NiCd電池是依靠OH離子快速移動，反應比鋁酸蓄電池平穩(wěn)。因此，他的重要特征是放電容量盡管在大電流放電時也不出現低下現象（）。結晶結構基本上不因充放電而變化，使用壽命較長。NiMH電池的負極材料結構和電化學反應機理不同于NiCd電池，它的能量密度和使用壽命都比NiCd電池優(yōu)越，從而也能拓出更廣闊的應用市場。正是由于這種緣故，世界個工業(yè)發(fā)達國家都高度重視NiMH電池的研究和開發(fā)。LIB的主要特點是具有較高的重量能量密度，可在20℃～60℃的溫度范圍內工作，無存儲效應，自放電率低（因而不能大電流放電）。為了安全地使用LIB，要求具備嚴防充電和過充電的保護設施。[2] 充電知識簡介 充電方法鉛酸電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池等二次電池，也叫蓄電池或可充電池，充電器對這些電池充電時，可把市售的 EEAF 交流電變成一定電壓的直流電，使電能轉化為電池內的化學能貯存起來。[3]充電有兩種不同的方法，即對電池進行大電流充電和小電流充電，也就是快速充電和慢速充電。充電主要是通過快速充電來完成。[4] 快速充電的基本原理1967 ,找出了蓄電池能夠接受的最大充電電流和可以接受的充電電流曲線,如圖17 所示,方程見式(1)。i=I0eat （1）式中 i —任意時刻 t 時蓄電池可接受的充電電流I0 —最大初始可接受充電電流a—衰減率常數 ,也稱充電接受比圖17所示是一條自然接受特性曲線，超過這一充電接受曲線的任何充電電流，不僅不能提高充電速率，而且會增加析氣，小于此接受曲線的充電電流，便是蓄電池具有的儲存充電電流。J．A．MAS在實驗的基礎上提出，蓄電池在采用任一放電電流后，其充電接受比和放電放掉的容量的平方根成反比，即：a=K/C1/2。其中，K為常數，C為放電容量?？梢?，a值越大，充電接受電流越大。MAS還指出，對于任何放電深度，一個電池的充電接受比a是和放電電流Id的對數成正比，即a=Klg(KId),它定量地表明隨放電率的不同充電接受比的變化。[5]可見，充電接受率a取決于其先前放電率以及放電深度。并且當以小電流長時間放電，a值低；而已大電流短時間放電；a值高。 因此，蓄電池在充電過程中采取電量相對很小，而幅度較大且時間很短的放電措施，將恢復或提高蓄電池的充電接受率，從而增大了充電電流，只要對出氣率及溫升等現象控制得當，就不會對電池的壽命影響太大，而同時卻加快了充電速率，縮短了時間，其程度可因不同的設計而成倍縮短。正是在這一理論的基礎上，產生了不同于常規(guī)充電制度的脈沖充電、放電去極化的快速充電技術。[6] 脈沖充電放電去極化技術發(fā)展到現在，因不同的使用對象其分類很多，如定電壓、定電流、定周期、定出氣率及各種方案的綜合等，優(yōu)劣各不同。許多優(yōu)秀的快充電設備采用閉環(huán)控制，因而對蓄電池充電程度和是否充滿電以及對其他現象的檢測技術也非常重要，如溫升出氣與效率等。[7] 充電器要求人們對充電器的要求是：在電池充足電、但不過量充電而把電池充壞的前提下，盡量方便使用。我們用氫鎳電池在充電時電池內部發(fā)生的變化，如電壓、溫度和內阻等的變化，來說明什么樣的充電器才是合適的。 充電終點控制方法目前市售的充電器中，控制充電終點的方法大致有5種。1．最高電壓法（Vmax）：～，從充電開始，充電器就不斷自動檢測電池端電壓，當發(fā)現電池端電壓達到制造者預先設定的電壓值后，認為電池已被充足電，則停止充電。這種充電方法叫定電壓充電法，充電剛開始時電流很大，隨著電壓差的減小，充電電流逐漸變小，直至停止。這種方法的缺點是氫鎳電池的內阻會隨著電池使用循環(huán)次數的增加而增加，新電池能夠充足，用一段時間后的電池就充不足了，如果把預設定電壓定得太高，過大的初始電流又會充壞電池。而且由于不同廠家的電池內阻不同，充足時的最高電壓也不同，制造者不好設定一個都適用的最高電壓值。 2．恒流定時法（IT）：使用這種方法的充電器，預設定充電電流在IC以下，人工或自動控制充電時間，以充入的電量為電池容量的120%～140%為限。市售最常見的，早已用在單體鎘鎳電池上的充電器，預設定電流一般為50～100mA，充電12～14h，由使用者自行終止充電。因為充電電流不大，稍微過量的充入也不會損壞電池，所以充電終止時間不十分嚴格。下班時開始充電，充一夜，上班時再拔下充電器插頭，不誤使用。 這種充電方法的缺點一是耗時，二是不管電池狀態(tài)怎樣（是否還有剩余電量、循環(huán)使用過多少次、電池實際容量已降低等），不到設定時間不停止充電。在這種情形下，若充電量太多，就會把電池充壞。3．最高溫度法（Tmax）：在充電器上設置一個熱敏元件探頭，隨時檢測電池的溫度，當電池的溫度達到或超過預設定的溫度時，減小或中斷充電電流。如果充電器和電池配套制造和銷售時，可以采用這種方法。但在充電器上對不同廠家生產的電池就很難設定一個都適合的溫度。而且充電器檢測電池溫度還會受到環(huán)境溫度的影響，導致充電器誤動作，所以這種控制方法很有局限性。 4．溫升速率法（dT/dt）：與最高溫度法一樣，在充電器上設置一個熱敏元件探頭。隨時檢測電池的溫度，但是這種方法不是設定最高溫度限制，而是設定溫升速率的允許值，也就是不斷把檢測值與上次檢測值進行比較。計算出電池在單位時間內溫度的變化量，在充電器上預先規(guī)定了這個變化量的大小。溫升速率過大，則減小或終止充電電流。這種方法的局限性，也和最高溫度法一樣。5． 零電壓降或負電壓降法（△V=0或△V≠0）：在定電流充電過程中，充電器不斷自動檢測電池端電壓，當檢測到電池的電壓不再升高，或是有所下降時，也就是充電電壓變化曲線上，出現水平段或出現下降時，認為電池正極上活性物質已全部反應完，即電池已經被充足電了，從而終止充電。這種方法的根據是：充足電時電池內有較大熱量產生，電壓會突然下降，而小電流充電時，即使充足電，電池的端電壓也沒有 明顯的突變。而且對于電池組來說，參與組合的單體電池性能不一致，到達充足的時間不同，電壓變化此起彼伏，就不容易測到明顯的總電壓變化。若預先把△V值設定得太小，則容易受外電路波動的影響而停止充電，使電池充不足電；若△V值設定得太大，電池端電壓的降低不能控制充電器充電，容易給電池過充電。再說這種方法實質上是在測定電池溫度變化后電池端電壓的變化，所以也受充電環(huán)境溫度的影響。綜上所述，在充電器充電過程中，各種控制充電終點的方法都有一定的局限性。有的充電器制造商同時采用幾種方法，層層設防，以求萬無一失。這里需要指出的是：在一定環(huán)境下、對一定電池，充電器上縱然有多種手段，只有一種控制方法在起作用。所以根據不同環(huán)境、不同使用要求實際制造不同的充電器，比起設計制造赤道、極地通用、高速慢速都行、各類電池皆可的“萬能“充電器來，可能會降低制造成本，也會增加使用可靠性。[3] 手機鋰電池充電知識簡介 鋰電池鋰離子電池實際上是一種鋰離子濃度差電池，正負兩極有兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成，正極