無線充電設計必知:通透了解鋰電池技術
發布時間:2014-04-04 責任編輯:sherryyu
【導讀】做什麼都得從最基本的開始,無線充電設計也是一樣,簡單點說,無線充電就是為了給鋰電池充chong電dian,那na麼me如ru何he更geng好hao的de設she計ji無wu線xian充chong電dian,就jiu是shi如ru何he更geng好hao的de實shi現xian給gei鋰li電dian池chi充chong電dian。那na麼me是shi否fou能neng夠gou通tong透tou了le解jie鋰li電dian池chi,是shi能neng否fou設she計ji出chu一yi個ge更geng有you效xiao的de無wu線xian充chong電dian的de關guan鍵jian所suo在zai。下xia麵mian小xiao編bian就jiu帶dai著zhe你ni去qu通tong透tou了le解jie鋰li電dian池chi技ji術shu。
無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)存(cun)在(zai)的(de)意(yi)義(yi)是(shi)為(wei)了(le)給(gei)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian),如(ru)果(guo)對(dui)電(dian)池(chi)不(bu)懂(dong),就(jiu)不(bu)要(yao)談(tan)充(chong)電(dian),更(geng)不(bu)要(yao)談(tan)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian),想(xiang)了(le)解(jie)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian),先(xian)了(le)解(jie)電(dian)池(chi),這(zhe)裏(li)說(shuo)的(de)電(dian)池(chi)主(zhu)要(yao)是(shi)指(zhi)鋰(li)電(dian)池(chi)。這(zhe)裏(li)隻(zhi)介(jie)紹(shao)電(dian)池(chi)的(de)基(ji)礎(chu)知(zhi)識(shi),適(shi)合(he)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)行(xing)業(ye)的(de)所(suo)有(you)從(cong)業(ye)人(ren)員(yuan)。
太多的人對電池等的認識是有誤區的:
誤區一:電池是否需要激活,新電池是否需要反複充放3次,每次充12小時。
誤區二:電池盡量少充電,少使用壽命才長。
誤區三:電池充電充太久了會爆炸,充滿了就要拔掉電源。
誤區四:充電越快,電池越好。
誤區五:充電器充電電流越大,充電越快。
誤區六:無線充電沒有有線充電快。
我們先不討論這些誤區的原因在哪裏,下麵我們一起分析一下鋰電池的特性後自然都清楚了具體原因。
全文分三大塊介紹:電池基礎、電池保護、電池充電。
(一)鋰電池基礎
鋰電池的組成
我們平時見的手機電池都是鋰電池,行業較電池PACK,鋰電池PACK主要由兩大塊構成:電芯和保護板。電芯主要由五塊構成:正極材料、負極材料、電解液、隔膜和外殼。保護板主要由保護芯片、MOS管、電阻電容和PCB板構成。

鋰電池的分類
鋰電池按照形狀分為圓柱型電池和方形電池。圓柱型如一些移動電源和電動工具用的18650電池,方形電池如手機電池。
andianjieyefenweililizidianchihejuhewudianchi。lilizidianchidianjieyeshiyetaide,waikeshiyibanshiyingde,yibanweilvkehuogangke,rusanxingdechuantongjiqidoushililizidianchi。juhewudianchidianjieyeweigutai,rupingguoshoujidedianchi。

鋰電池的常用術語
1>電池容量
電池的容量又叫電池的電量,單位為Ah(安時)或mAh(毫安時)。容量為1Ah的電池理想情況,在充滿電的情況下用1A的電流持續放電可以放1個小時。
2>充/放電倍率
充/放電倍率表示以多大電流充/放電,一般以電池的標稱容量的倍數來計算,一般稱為“多少C”。2500mAh的鋰電池,如果放電倍率為1C是指放電電流為2500mA,充電電流為0.2C是指充電電流為500mA。
3>標稱電壓
鋰電池的標稱電壓又稱為額定電壓,普通手機電池的標稱電壓一般為3.7V,電池充滿時的電壓一般為4.2V左右,電池剛放完時的電壓一般為2.5V左右。
4>標稱功率/標稱能量
根據物理教材,P=U*I,W=U*I*t,功率的單位為W(瓦),能量的單位為Wh(瓦時)。容量為1500mAh的電池,標稱電壓為3.7V,標稱功率為5.55W,標稱能量為5.55Wh。
5>內阻
電池可以等效為一個電壓源,帶有一定的內阻的電壓源。對電池來說,內阻越小越好,內阻越小也越貴。
電池的內阻的單位為Ω(歐姆)或mΩ(毫歐)。電池內阻主要受電池的材料和製造工藝的影響。
6>循環壽命
電(dian)池(chi)的(de)循(xun)環(huan)壽(shou)命(ming)一(yi)般(ban)指(zhi)充(chong)滿(man)和(he)放(fang)光(guang)一(yi)次(ci)的(de)循(xun)環(huan),電(dian)池(chi)到(dao)了(le)循(xun)環(huan)壽(shou)命(ming)後(hou),電(dian)池(chi)老(lao)化(hua)很(hen)厲(li)害(hai),電(dian)池(chi)的(de)容(rong)量(liang)將(jiang)下(xia)降(jiang)很(hen)多(duo),循(xun)環(huan)壽(shou)命(ming)也(ye)是(shi)衡(heng)量(liang)電(dian)池(chi)的(de)重(zhong)要(yao)指(zhi)標(biao)。
IEC標準規定電池的循環壽命為500次後保持為初始容量的60%,國標規定循環300次後容量應保持為初始容量的70%。
7>剩餘電量(SoC)
電池的剩餘容量指電池當前的電量與總的可用電量的百分比,0%~100%,反映還有多少電量的情況。(SoC : State of Charge).
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(二)電池保護
鋰電池為什麼需要保護?
lidianchiyouyuqihuaxuehuoxing,jiegoudengyuanyinxuyaoyoubaohuxitong,ruguomeiyoubaohuxitong,kenengduidianchideshiyongshoumingyingxianghenda,yanzhongdeqingkuangkenengcunzaibaozhahuoranshaodeweixian。meiyoudaibaohubandelidianchishijinzhishiyongde。
鋰(li)電(dian)池(chi)要(yao)避(bi)免(mian)深(shen)充(chong)深(shen)放(fang),這(zhe)樣(yang)會(hui)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming),如(ru)果(guo)經(jing)常(chang)給(gei)電(dian)池(chi)補(bu)充(chong)電(dian)對(dui)電(dian)池(chi)的(de)壽(shou)命(ming)有(you)幫(bang)助(zhu)。很(hen)多(duo)人(ren)要(yao)用(yong)到(dao)手(shou)機(ji)自(zi)動(dong)關(guan)機(ji)才(cai)開(kai)始(shi)給(gei)手(shou)機(ji)充(chong)電(dian),這(zhe)是(shi)嚴(yan)重(zhong)不(bu)好(hao)的(de)習(xi)慣(guan),一(yi)個(ge)是(shi)電(dian)量(liang)低(di)的(de)時(shi)候(hou)RF發射功率大,輻射厲害,同時影響電池的使用壽命。
jingchangshiyongwuxianchongdiandepengyou,youyububodadianhuadeshihou,shoujifangzaiwuxianchongdianqishang,wuxianchongdianqihuijishidegeishoujibuchongdianliang,duidianchideshouminghenyoubangzhu。
因此電池最好的狀態是不要充太滿也不要放過量。
鋰電池保護係統如下圖:

鋰電池由於其特殊原因,需要至少以下保護措施:
1>過充保護
當電池快充滿時,一般電池電壓達到4.2V左右,需切斷充電通路,防止電池過充。
2>過放保護
當電池快放完時,一般電池電壓達到2.5V左右(不同廠家電壓會有一定差異),也需切斷放電通路,防止電池過放。
3>過溫保護
當電池由於過大電流充放電或異常時,電池溫度會急劇升高,一般電池溫度達到60~65°左右,一定要切斷充放電回路,確保係統安全。
電池溫度過高對電池的使用壽命也會有較大影響,如果電池長時間工作在高溫環境,如45°以上,會嚴重縮短電池的使用壽命。
很hen多duo無wu線xian充chong電dian的de接jie收shou端duan是shi緊jin貼tie電dian池chi的de,有you些xie廠chang家jia的de接jie收shou端duan設she計ji的de不bu合he理li,效xiao率lv低di,發fa熱re嚴yan重zhong,同tong時shi也ye會hui嚴yan重zhong影ying響xiang電dian池chi的de壽shou命ming,做zuo無wu線xian充chong電dian的de朋peng友you一yi定ding要yao注zhu意yi這zhe一yi塊kuai。
另外有些保護係統還會對充電電流和放電電流做保護,防止係統過流或短路。
手機電池都帶有保護係統的,如果電池充滿,電池保護係統會自動關斷,切斷充電回路,不用擔心電池爆炸的危險。
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(三)電池充電
fenxidianchiyidingyaofenxidianchidechongdian,tongshijiehewuxianchongdianfenxi。lidianchiyouyuqibenshendetexing,chongdianyeshiyouyaoqiude,ruguodianchiyanzhongguofang,dianyahendidehua,zhinengyixiaodianliugeidianchichongdian,manmanjihuodianchi,fouzeduidianchishanghaihuihenda。
另外大電流、高倍率給電池充電或放電都對電池有傷害,會影響電池的使用壽命。
業內一般對電池的充電過程分為三段:涓流、恒流、恒壓。
電dian池chi電dian壓ya過guo低di時shi采cai用yong先xian涓juan流liu充chong電dian,當dang電dian池chi電dian壓ya充chong到dao正zheng常chang電dian壓ya後hou再zai恒heng流liu快kuai速su充chong電dian,當dang電dian池chi快kuai充chong滿man時shi又you轉zhuan為wei小xiao電dian流liu恒heng壓ya充chong電dian給gei電dian池chi慢man慢man補bu充chong電dian量liang。
舉個例子:
經常發生的事,很多朋友有時想簡單對比兩個無線充電器的充電速度,一般是兩個手機一個電量少(假如50%)左右,一個電量多(假如90%),放在上麵同時充10分鍾再看結果,一個充了5%左右,一個隻充了1%左右,問我差異怎麼這麼大,我隻能說你這個對比的差異也太大了。
另外什麼情況是充滿了,通過電池電壓判斷是不太準確的,業內有一個標準,一般認為恒壓充電時充電電流為恒流充電的0.1倍左右就認為充滿了。
鋰電池的充電電流與電壓的曲線圖如下:

對(dui)電(dian)池(chi)來(lai)說(shuo),充(chong)電(dian)快(kuai)慢(man)主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)恒(heng)流(liu)充(chong)電(dian)階(jie)段(duan)的(de)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)決(jue)定(ding)的(de),與(yu)你(ni)采(cai)用(yong)的(de)是(shi)有(you)線(xian)充(chong)電(dian)還(hai)是(shi)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian)沒(mei)有(you)直(zhi)接(jie)關(guan)係(xi)。無(wu)論(lun)是(shi)有(you)線(xian)充(chong)電(dian)還(hai)是(shi)無(wu)線(xian)充(chong)電(dian),隻(zhi)要(yao)充(chong)電(dian)器(qi)提(ti)供(gong)的(de)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)大(da),充(chong)電(dian)速(su)度(du)就(jiu)快(kuai)。
無線充電技術就不在這裏分析了,另外更多無線充電經典技術介紹,敬請關注無線充電圈官方微信(WXCDQ360)。
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