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锂电池采用太阳能充电 太阳能充电器的设计思路

发布时间:2020-03-19 10:05:00  来源:锂电池厂家




锂离子电池的充电问题一直困扰着锂电池的使用者。怎么样的充电才能够方便人们的使用也是锂电池厂家一个头痛的问题。今天不用发愁了,因为我们找到了一个既环保、又方便的充电方法,那就是太阳能充电。今天锂电池厂家分享一下锂电池太阳能充电器的设计思路:

 

最大功率点跟踪
 
最大功率点 (MPP) 是能够获得最大功率的太阳能电池工作区域[1].图 1 中的曲线图表明了该区域。该曲线图显示了典型输出电流与输出功率同 MPP 双节太阳能电池板电压曲线的对比关系。曲线上的 MPP 很明显,因为它是对应于太阳能电池板最大功率输出的电压和电流。MPP 与环境温度和光线有关,因此会随时间而变化。这表明,利用太阳能电源的充电器必须具有相应的电路,以随环境条件变化不断跟踪 MPP.MPPT 方案种类繁多,包括简单的开环技术(电池板电压维持在固定开电路电压)和复杂的微控制器类技术(测量输入和输出功率,然后正确调节电池板电压)。
 
反向漏电保护
 
反向漏电是电池中存储的电荷丢失并返回至电源的一种现象。电池电压高于电源时出现反向漏电现象。出现这种现象时,电源便成为电池的负载,不再对电池充电。使用墙上电源适配器或者 USB 电源时不会出现这种状态,因为这两种电源的电压输出始终保持在锂离子电源电压之上。使用太阳能电池板时,太阳能板的电压会在光照不足的情况下降低至电池电压以下。图 2a 显示了一个连接至电池的 USB 电源充电器原理图。当开关 S1 关闭时,电源从电池断开,电池无电流。使用太阳能电池板时,如果使用相同的布局,则如果太阳能板电压降至电池电压以下时开关体二极管开启。解决这种问题的一种常用方法是使用背靠背式开关
 
充电终止
 
在预稳压阶段,利用 0.1C 恒定电流(通常情况)对电池充电,以使电池电压缓慢上升至 2.5V 左右。该阶段仅用于深度放电的电池。一旦电池电压上升至 ~2.5V 以上,则使用恒定电流充电。在恒定电流充电阶段,利用 1C 恒定电流(通常情况)对电池充电,直到电池电压达到 ~4.2V.一旦电池电压达到 ~4.2V,则使用 4.2V 恒定电压对电池充电。在这一阶段,需对进入电池的电流情况进行监控。当电池电流降至 0.1C 时,充电终止。在恒定电压充电阶段,进入电池的电流会减少,原因是电池充满时电池阻抗增加。一旦电流减少至 0.1C 以下,充电源必须完全从电源断开。如果未彻底断开,会出现金属锂电镀现象,让电池变得不稳定,从而出现危险状态。我们必须根据进入电源的电流情况来终止锂离子电池充电,以保证电池刚好充满至其最大电量。
 
太阳能电池板崩溃保护
 
在一些传统的充电器中,我们预先知道电源的电流和电压大小。因此,充电器电路专门为电源规定范围内运行而设计。使用太阳能电池板输出时,电流大小和开路电压都是动态的,其取决于周围的环境。所以,相比墙上电源适配器,为太阳能充电器设计控制环路要更有挑战性一些。
 
利用太阳能进行锂离子电池充电的系统,在努力维持锂离子电池充电过程的同时,还要不能让太阳能板出现意外崩溃现象。因为如果太阳能板电压急剧下降,就无法从太阳能板获得有用的电能。在恒定电流充电阶段出现太阳能板崩溃的机率较大。在这一阶段,太阳能板可能无法提供电池充电所需的电流。当出现这种情况时,太阳能板电压开始迅速崩溃。因此,充电器必须能够检测到太阳能板电压的快速下降,并立即减少从太阳能板获取电流,从而防止太阳能板崩溃。

太阳能充电器可以为锂离子电池提供一种移动的、有益环境的充电方法。在进行太阳能充电器设计时,会遇到许多在进行墙上电源适配器充电器设计时所碰不到的问题。如果设计人员开动脑筋,便可以设计出一些能够使用太阳能、USB和墙上电源适配器输入的充电器,实现对锂离子电池的完美充电。

锂电池厂家一直在寻找一种对锂电池使用者非常方便的方式,同样也希望广大使用者给我们提出宝贵的建议!


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