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電池知識

便攜式產(chǎn)品在規(guī)劃上有減少使用電池數(shù)量及體積的趨勢是好是壞?

來源:寶鄂實業(yè)    2019-07-16 20:07    點擊量:
便攜式產(chǎn)品一般都采用電池供電,而因為成本和體積方面的考慮,在規(guī)劃上有減少使用電池數(shù)量及體積的趨勢,而電池數(shù)量如果減少了,就會導(dǎo)致電源電壓比設(shè)備所需求的作業(yè)電壓要低,這時就需求用到DC/DC升壓電路。另外,因為全球動力問題,各種各類的電池使用已備受重視了,其間包括太陽能電池。
 
一般單節(jié)太陽能電池最低電壓在0.4-0.7V之間,在這樣低的輸入電壓情況下,就會遇到以下三大問題:
 
1.開關(guān)器材的驅(qū)動問題現(xiàn)在的DCDC升壓電路一般有兩種供電方式,一種是直接從輸入供電,一種是從輸出供電。
 
如果是從輸入供電則正常情況下驅(qū)動NMOS的高電平最多等于輸入電壓,當(dāng)輸入電壓很低時,需求選取開啟電壓也很低的NMOS,而如果是選擇輸出供電就能夠在EXT驅(qū)動端獲得等于升壓后電壓的更高的驅(qū)動電壓,這樣不僅能夠使NMOS更簡單開啟,而且可獲得更低的Rdson來提高效率。當(dāng)然這些都是在IC發(fā)動作業(yè)的前提下,可是當(dāng)電源電壓低于整個IC的發(fā)動電壓時,后者因為會經(jīng)過一個二極管,甚至?xí)惹罢吒y以發(fā)動,所以帶來一個問題,如何來發(fā)動這顆IC?
 
2.升壓電路的發(fā)動問題傳統(tǒng)DCDC的作業(yè)電壓一般都在1.0V以上,而如果輸入電壓降到0.6V以下,DCDC的內(nèi)部電路不能正常作業(yè)。
 
這時,我們就需考慮在原有的DCDC基礎(chǔ)上添加一個發(fā)動電路。這個電路需求包括以下幾個首要部分:在低至0.3V仍然能夠作業(yè)的振蕩器,充電泵倍壓電路,以及電壓檢測比較器。
 
基本作業(yè)狀況如下:首要0.3V接入,振蕩器作業(yè),之后充電泵開始倍壓,當(dāng)?shù)玫剿枨蟮腎C驅(qū)動電壓,則向IC的VDD供電,當(dāng)IC進(jìn)入正常作業(yè)后,再由輸出供電來替代發(fā)動電路的供電,此時發(fā)動電路進(jìn)入休眠。升壓電路正常作業(yè)后,人們會關(guān)懷自己能得到的最高電壓是多少。
 
這就引出另一個問題,最大占空比能到多少?
 
3.最大占空比的問題對與超低輸入升壓電路來說,為了取得高的輸出電壓,有必要要有大占空比的支持。
 
在接連電流形式下,占空比(Duty)的計算公式為Duty=1-Vin/Vout。依照這個公式來計算,如果是輸入0.5V時而輸出想要得到5V的升壓電路,最大占空比為90%,一般的升壓電路的占空比為80%~90%,這樣是不能徹底滿意要求的。

  鋰金屬電池其性質(zhì)不夠穩(wěn)定而且不能充電,所以不屬于二次電池。對于新能源汽車來講,我們平時說的鋰電池,就是指鋰離子電池。

 

  鋰離子電池主要由正極(含鋰化合物),負(fù)極(碳素材料),電解液,隔膜四個部分組成:

 

  電池充電時,正極上鋰原子電離成鋰離子和電子(脫嵌),鋰離子經(jīng)過電解液運動到負(fù)極,得到電子,被還原成鋰原子嵌入到碳層的微孔中(插入);

 

  電池放電時,嵌在負(fù)極碳層中的鋰原子,失去電子(脫插)成為鋰離子,通過電解液,又運動回正極(嵌入);

 

  鋰電池的充放電過程,也就是鋰離子在正負(fù)極間不斷嵌入和脫嵌的過程,同時伴隨著等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌。鋰離子數(shù)量越多,充放電容量就越高。

 

  分類

 

  因正極材料不同,鋰離子電池主要分為:磷酸鐵鋰(LFP),鎳酸鋰(LNO),錳酸鋰(LMO),鈷酸鋰(LCO),以及鎳鈷錳酸三元鋰(NCM)、鎳鈷鋁酸三元鋰(NCA),負(fù)極材料主要采用石墨碳材料。

 

  技術(shù)路線

 

  基于上表,我們來理一理不同類型鋰電池在市場的應(yīng)用情況。

 

  先說說鈷酸鋰,作為鋰電池的鼻祖,當(dāng)然也可能是作為動力電池先試試水,最先用在特斯拉Roadster上,但由于其循環(huán)壽命和安全性都較低,事實證明其并不適用作為動力電池。為了彌補(bǔ)這個缺點,特斯拉運用了號稱世界上最頂尖的電池管理系統(tǒng)來保證電池的穩(wěn)定性。鈷酸鋰目前在3C領(lǐng)域的市場份額很大。

 

  第二是錳酸鋰電池,主要最先由電池企業(yè)AESC提出,這個AESC來頭可不小,是日產(chǎn)和日本電氣股份有限公司(NEC)的合資。錳酸鋰代表車型是為日產(chǎn)聆風(fēng),由于其價格低,能量密度中等,安全性也一般,具有所謂的較好綜合性能。所謂成也蕭何敗也蕭何,也是正因為這種不溫不火的特性,其逐步被新的技術(shù)所替代。

 

  接著是磷酸鐵鋰,作為比亞迪的主打,其穩(wěn)定好,壽命長,且具有成本優(yōu)勢,特別適用于需要經(jīng)常充放電的插電式混合動力汽車,但其缺點是能量密度一般。電池保養(yǎng)

 

  其實電池沒有太多要顧及的使用注意,換句話說是顧及也沒有太大用。一個電池能使用多少次,差別更多的來自電池本身制造中的個體差異,而不是使用方法。除了本身的電池品質(zhì)之外,電池自身的使用壽命是有限的。一旦電池下了生產(chǎn)線,其壽命就開始流逝。不管你是否使用,鋰電池的使用壽命都只在兩到三年。電池容量下降的重要原因之一還是由于氧化引起的內(nèi)部電阻增加,最后電解槽電阻會達(dá)到某個點,盡管這時電池充滿電,但電池不能釋放已儲存的電量。許多朋友都認(rèn)為初次使用鋰電池應(yīng)該充電16個小時以上,這樣可以充分的激活電池,其實這樣做并沒有根據(jù),這只是當(dāng)年流行的鎳氫或鎳鎘電池的充電方法,對于鋰離子電池來說并不適用。因為這種以鋰聚合物為核心的電池在理論上并沒有記憶效應(yīng),即便有,也是完全可以忽略不計的。所以只需要沖3個小時左右就完全可以了,如果顯示充電已完成,并且暫時不需要外接電源使用,那么就可以拔下電源,不必再等這么長的時間了。

 

  誤區(qū)一:PSP買回來需要反復(fù)充放電三次以便激活電池。除非買到的PSP是庫存一年以上的產(chǎn)品,否則就不需要這樣做,因為現(xiàn)在的電池電芯在出廠的時候已經(jīng)經(jīng)過激活,而電芯在封裝成PSP電池的時候又經(jīng)過一次相當(dāng)于激活的檢驗,因此你拿到手的電池,早已是被激活過的了,再做三次充放電過程只是無謂的增加電池的損耗。

 

  誤區(qū)二:第一次充電必須充夠12小時。這對于早期那些沒有電池控制電路的鎳氫電池設(shè)備是適用的,但對于如今具有智能充放電控制模塊的PSP來說卻是個笑話,當(dāng)PSP電池充滿之后,充電電流就會被自動切斷,并且在系統(tǒng)顯示為“外接電源”。哪怕你繼續(xù)充120個小時,狀態(tài)也不會有任何變化了,一般來說,3小時也完全充滿了,剩下的“充電”只是浪費自己的時間。反而是拿到新機(jī)器的時候應(yīng)該先把電量放光再充電。

 
理論上占空比越大,最大升壓才能越強(qiáng)(當(dāng)然占空比不能像降壓一樣到達(dá)100%),但因為非抱負(fù)因素:電感寄生電阻、驅(qū)動管內(nèi)阻、肖特基正向壓降等等,占空比大到一定的程度后,其升壓才能反而會變差。因而需求改進(jìn)以上非抱負(fù)因素,得出一個合適的足夠高的占空比,來滿意我們升壓的需求。
 
總之,處理了上述的三個問題就能夠使太陽能單節(jié)供電這樣需求超低電壓輸入發(fā)動的升壓電路的規(guī)劃的問題迎刃而解。
 
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