應(yīng)用于汽車上的兩種充電機(jī)充電化學(xué)蓄電池介紹
2017-10-8 13:56:09??????點(diǎn)擊：
轎車行業(yè)正快速朝著愈加電氣化的方向開展。啟停體系、轎車主動(dòng)緊迫呼叫體系(eCall)和混合動(dòng)力轎車的布置對(duì)先進(jìn)的充電機(jī)充電蓄電池辦理體系提出了更多要求，不只要安全地為充電機(jī)充電蓄電池充電，還要延伸其運(yùn)用壽數(shù)。目前市場(chǎng)上有許多充電機(jī)充電化學(xué)蓄電池，這使得為特定運(yùn)用挑選合適的充電機(jī)充電蓄電池和充電解決方案變得愈加困難。
本文介紹了鋰離子(Li-ion)和磷酸鐵鋰(LFP或LiFePO4)充電機(jī)充電蓄電池的特色和充電曲線， 以及能夠從充電機(jī)充電蓄電池取得最多電量、一起最大極限延伸充電機(jī)充電蓄電池壽數(shù)和進(jìn)步可靠性的充電解決方案。
充電機(jī)充電鋰離子蓄電池
充電機(jī)充電鋰離子蓄電池是一種可充電充電機(jī)充電蓄電池，鋰離子在放電時(shí)從負(fù)極向正極移動(dòng)，充電時(shí)反之。這種充電機(jī)充電蓄電池運(yùn)用嵌鋰化合物作為電極資料，答應(yīng)離子移動(dòng)的電解質(zhì)和兩個(gè)電極是充電機(jī)充電鋰離子蓄電池電芯的根本組成部分。充電機(jī)充電鋰離子蓄電池一般能量高，但功率低。
圖1顯現(xiàn)了一種充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的充電曲線。該充電機(jī)充電蓄電池的額外電壓為3.6V，充電截止電壓上限為4.1V，下限為2.2V。充電機(jī)充電鋰離子蓄電池充電必須嚴(yán)厲遵從廠家主張，以保證可靠性和安全性。一般狀況下都不答應(yīng)在規(guī)則電壓規(guī)模和主張溫度規(guī)模之外對(duì)充電機(jī)充電蓄電池進(jìn)行充電。
在充電電壓低于充電截止電壓的狀況下，應(yīng)以十分低的電流進(jìn)行充電，一般為正常充電電流的10%或更低。這種狀況一般被稱為預(yù)充電，主張?jiān)诔潆姍C(jī)充電蓄電池電量深度耗盡時(shí)運(yùn)用。充電機(jī)充電蓄電池中的有些資料在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期深度放電時(shí)可能退化。這種狀況下主張進(jìn)行預(yù)充電，以便這些資料康復(fù)。預(yù)充電還能夠避免因充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)部短路導(dǎo)致電芯電壓低而形成過(guò)熱。
以超越最大限額的電壓為充電機(jī)充電蓄電池充電，也會(huì)有損充電機(jī)充電蓄電池壽數(shù)。短時(shí)間過(guò)度充電會(huì)使充電機(jī)充電蓄電池中的資料退化，并導(dǎo)致電能容量削減和壽數(shù)縮短。長(zhǎng)期過(guò)度充電會(huì)形成金屬鋰堆積于陽(yáng)極，一起陰極開釋CO2。這個(gè)進(jìn)程會(huì)最終導(dǎo)致充電機(jī)充電蓄電池毛病和災(zāi)難性的焚燒事情。
別的，為使充電機(jī)充電蓄電池壽數(shù)最大化，充電機(jī)充電蓄電池制作商一般規(guī)則要在必定溫度規(guī)模內(nèi)為充電機(jī)充電蓄電池充電。大多數(shù)充電機(jī)充電鋰離子蓄電池在冰點(diǎn)以下充電時(shí)，會(huì)使陽(yáng)極上呈現(xiàn)金屬鋰堆積。而因?yàn)殇囧儗訜o(wú)法去除，所以會(huì)縮短充電機(jī)充電蓄電池壽數(shù)。在高溫環(huán)境中充電也會(huì)縮短充電機(jī)充電蓄電池壽數(shù)。依據(jù)batteryuniversity.com上發(fā)布的研究報(bào)告“BU-410：高溫文低溫充電”，充電機(jī)充電鋰離子蓄電池在高溫環(huán)境中從0%到100%重復(fù)充放電幾次后容量會(huì)大幅減小，某些狀況下乃至減小90%以上。
到達(dá)廠商主張充電曲線的一種簡(jiǎn)略方法是運(yùn)用專用充電器，如ISL78692鋰離子/鋰聚合物充電機(jī)充電蓄電池充電器，它能以最安全的方式進(jìn)行最快速充電。ISL78692支撐可編程安穩(wěn)充電電流，并預(yù)編程了合適大多數(shù)傳統(tǒng)充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的上限和下限充電截止電壓。別的它還包含一個(gè)電芯溫度監(jiān)測(cè)器，以保證只在必定的溫度規(guī)模內(nèi)為充電機(jī)充電蓄電池充電，而這個(gè)溫度規(guī)模能夠用NTC熱敏電阻器編程。
充電機(jī)充電磷酸鐵鋰蓄電池
充電機(jī)充電磷酸鐵鋰(LFP)蓄電池是一種運(yùn)用納米級(jí)LiFePO4資料作為陰極的可充電充電機(jī)充電蓄電池。充電機(jī)充電LFP蓄電池的能量密度低于消費(fèi)電子產(chǎn)品所用的其它充電機(jī)充電鋰離子蓄電池，但它們具有更長(zhǎng)的運(yùn)用壽數(shù)、更高的功率密度，并且愈加安全。其陰極運(yùn)用的納米磷酸鹽技能有助于添加陰極與電解質(zhì)的觸摸面積，有助于完成更快的鋰嵌入，然后完成更大的功率和更高的額外電流。這個(gè)特性使LFP成為轎車啟動(dòng)器充電機(jī)充電蓄電池(需求高峰值功率)的遍及挑選。
充電機(jī)充電LFP蓄電池資料自身和相關(guān)化學(xué)反應(yīng)比其它充電機(jī)充電鋰離子蓄電池更安穩(wěn)，所以即就是操作不當(dāng)或胡亂運(yùn)用，充電機(jī)充電LFP蓄電池也不易損壞。其充電機(jī)充電蓄電池資料的化學(xué)鍵更強(qiáng)壯，使它們更安穩(wěn)和更耐受極點(diǎn)條件。別的，它們?cè)谶^(guò)度充電時(shí)開釋氣體的可能性較小，因此發(fā)作起火現(xiàn)象的可能性也小。關(guān)于十分重視安全考慮的運(yùn)用，充電機(jī)充電LFP蓄電池固有的穩(wěn)健性使它們成為小型后備充電機(jī)充電蓄電池的抱負(fù)挑選。許多轎車零部件制作商表明這是轎車運(yùn)用中頻頻選用充電機(jī)充電LFP蓄電池的一個(gè)主要原因。
圖2顯現(xiàn)了一種充電機(jī)充電LFP蓄電池的主張充電曲線，它與充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的充電曲線十分類似，但其安全充電規(guī)模對(duì)應(yīng)于不同的電芯電壓。該充電機(jī)充電蓄電池的標(biāo)稱浮充電壓為3.2V，充電截止電壓上限為3.65V，下限為2.5V。和充電機(jī)充電鋰離子蓄電池一樣，在廠家規(guī)則的充電電壓閾值上限和下限之外對(duì)充電機(jī)充電LFP蓄電池充電也會(huì)縮短充電機(jī)充電蓄電池壽數(shù)，盡管程度要小許多。在此電壓規(guī)模內(nèi)，充電電流應(yīng)堅(jiān)持安穩(wěn)并在特定充電機(jī)充電蓄電池的主張規(guī)模之內(nèi)。在此例中，廠家的主張充電電流為400mA - 500mA，以保證充電機(jī)充電蓄電池壽數(shù)最大化。與充電機(jī)充電鋰離子蓄電池類似，其充電也應(yīng)在規(guī)則溫度規(guī)模內(nèi)進(jìn)行。
與ISL78692類似，ISL78693充電器材也支撐可編程充電電流，并預(yù)裝備了針對(duì)充電機(jī)充電LFP蓄電池的上限和下限充電截止電壓。它還包含一個(gè)可與NTC熱敏電阻器配對(duì)的輸入，以保證在約束溫度窗口內(nèi)為充電機(jī)充電蓄電池充電。ISL78692和ISL78693引腳兼容，答應(yīng)將充電機(jī)充電鋰離子蓄電池充電解決方案快速遷移到充電機(jī)充電LFP蓄電池，無(wú)需從頭規(guī)劃電路板。
總結(jié)
轎車電氣化趨勢(shì)使規(guī)劃工程師面對(duì)一套全新的挑選規(guī)范，充電機(jī)充電蓄電池運(yùn)用就是一個(gè)開端。盡管充電機(jī)充電LFP蓄電池的充電曲線與充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的充電曲線十分類似，但其安全充電規(guī)模對(duì)應(yīng)了不同的電芯電壓。因?yàn)槌潆姍C(jī)充電LFP蓄電池的固有穩(wěn)健性，它們關(guān)于十分重視安全的小型后備充電機(jī)充電蓄電池eCall運(yùn)用極具吸引力。許多轎車零部件制作商都表明這是此運(yùn)用頻頻選用充電機(jī)充電LFP蓄電池的主要原因。現(xiàn)在，全球的轎車制作商紛繁在車對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施(V2I)體系中配備eCall功能。在發(fā)作磕碰事端時(shí)，eCall體系可通過(guò)GPS主動(dòng)播送其方位，并聯(lián)絡(luò)間隔最近的24小時(shí)緊迫呼叫中心尋求協(xié)助。
本文介紹了鋰離子(Li-ion)和磷酸鐵鋰(LFP或LiFePO4)充電機(jī)充電蓄電池的特色和充電曲線， 以及能夠從充電機(jī)充電蓄電池取得最多電量、一起最大極限延伸充電機(jī)充電蓄電池壽數(shù)和進(jìn)步可靠性的充電解決方案。
充電機(jī)充電鋰離子蓄電池
充電機(jī)充電鋰離子蓄電池是一種可充電充電機(jī)充電蓄電池，鋰離子在放電時(shí)從負(fù)極向正極移動(dòng)，充電時(shí)反之。這種充電機(jī)充電蓄電池運(yùn)用嵌鋰化合物作為電極資料，答應(yīng)離子移動(dòng)的電解質(zhì)和兩個(gè)電極是充電機(jī)充電鋰離子蓄電池電芯的根本組成部分。充電機(jī)充電鋰離子蓄電池一般能量高，但功率低。
圖1顯現(xiàn)了一種充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的充電曲線。該充電機(jī)充電蓄電池的額外電壓為3.6V，充電截止電壓上限為4.1V，下限為2.2V。充電機(jī)充電鋰離子蓄電池充電必須嚴(yán)厲遵從廠家主張，以保證可靠性和安全性。一般狀況下都不答應(yīng)在規(guī)則電壓規(guī)模和主張溫度規(guī)模之外對(duì)充電機(jī)充電蓄電池進(jìn)行充電。
圖1 充電機(jī)充電鋰離子蓄電池充電曲線
在充電電壓下限和上限之間，一般主張充電電流堅(jiān)持安穩(wěn)并遵從廠家主張水平，以防充電機(jī)充電蓄電池受損。在充電電壓低于充電截止電壓的狀況下，應(yīng)以十分低的電流進(jìn)行充電，一般為正常充電電流的10%或更低。這種狀況一般被稱為預(yù)充電，主張?jiān)诔潆姍C(jī)充電蓄電池電量深度耗盡時(shí)運(yùn)用。充電機(jī)充電蓄電池中的有些資料在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期深度放電時(shí)可能退化。這種狀況下主張進(jìn)行預(yù)充電，以便這些資料康復(fù)。預(yù)充電還能夠避免因充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)部短路導(dǎo)致電芯電壓低而形成過(guò)熱。
以超越最大限額的電壓為充電機(jī)充電蓄電池充電，也會(huì)有損充電機(jī)充電蓄電池壽數(shù)。短時(shí)間過(guò)度充電會(huì)使充電機(jī)充電蓄電池中的資料退化，并導(dǎo)致電能容量削減和壽數(shù)縮短。長(zhǎng)期過(guò)度充電會(huì)形成金屬鋰堆積于陽(yáng)極，一起陰極開釋CO2。這個(gè)進(jìn)程會(huì)最終導(dǎo)致充電機(jī)充電蓄電池毛病和災(zāi)難性的焚燒事情。
別的，為使充電機(jī)充電蓄電池壽數(shù)最大化，充電機(jī)充電蓄電池制作商一般規(guī)則要在必定溫度規(guī)模內(nèi)為充電機(jī)充電蓄電池充電。大多數(shù)充電機(jī)充電鋰離子蓄電池在冰點(diǎn)以下充電時(shí)，會(huì)使陽(yáng)極上呈現(xiàn)金屬鋰堆積。而因?yàn)殇囧儗訜o(wú)法去除，所以會(huì)縮短充電機(jī)充電蓄電池壽數(shù)。在高溫環(huán)境中充電也會(huì)縮短充電機(jī)充電蓄電池壽數(shù)。依據(jù)batteryuniversity.com上發(fā)布的研究報(bào)告“BU-410：高溫文低溫充電”，充電機(jī)充電鋰離子蓄電池在高溫環(huán)境中從0%到100%重復(fù)充放電幾次后容量會(huì)大幅減小，某些狀況下乃至減小90%以上。
到達(dá)廠商主張充電曲線的一種簡(jiǎn)略方法是運(yùn)用專用充電器，如ISL78692鋰離子/鋰聚合物充電機(jī)充電蓄電池充電器，它能以最安全的方式進(jìn)行最快速充電。ISL78692支撐可編程安穩(wěn)充電電流，并預(yù)編程了合適大多數(shù)傳統(tǒng)充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的上限和下限充電截止電壓。別的它還包含一個(gè)電芯溫度監(jiān)測(cè)器，以保證只在必定的溫度規(guī)模內(nèi)為充電機(jī)充電蓄電池充電，而這個(gè)溫度規(guī)模能夠用NTC熱敏電阻器編程。
充電機(jī)充電磷酸鐵鋰蓄電池
充電機(jī)充電磷酸鐵鋰(LFP)蓄電池是一種運(yùn)用納米級(jí)LiFePO4資料作為陰極的可充電充電機(jī)充電蓄電池。充電機(jī)充電LFP蓄電池的能量密度低于消費(fèi)電子產(chǎn)品所用的其它充電機(jī)充電鋰離子蓄電池，但它們具有更長(zhǎng)的運(yùn)用壽數(shù)、更高的功率密度，并且愈加安全。其陰極運(yùn)用的納米磷酸鹽技能有助于添加陰極與電解質(zhì)的觸摸面積，有助于完成更快的鋰嵌入，然后完成更大的功率和更高的額外電流。這個(gè)特性使LFP成為轎車啟動(dòng)器充電機(jī)充電蓄電池(需求高峰值功率)的遍及挑選。
充電機(jī)充電LFP蓄電池資料自身和相關(guān)化學(xué)反應(yīng)比其它充電機(jī)充電鋰離子蓄電池更安穩(wěn)，所以即就是操作不當(dāng)或胡亂運(yùn)用，充電機(jī)充電LFP蓄電池也不易損壞。其充電機(jī)充電蓄電池資料的化學(xué)鍵更強(qiáng)壯，使它們更安穩(wěn)和更耐受極點(diǎn)條件。別的，它們?cè)谶^(guò)度充電時(shí)開釋氣體的可能性較小，因此發(fā)作起火現(xiàn)象的可能性也小。關(guān)于十分重視安全考慮的運(yùn)用，充電機(jī)充電LFP蓄電池固有的穩(wěn)健性使它們成為小型后備充電機(jī)充電蓄電池的抱負(fù)挑選。許多轎車零部件制作商表明這是轎車運(yùn)用中頻頻選用充電機(jī)充電LFP蓄電池的一個(gè)主要原因。
圖2顯現(xiàn)了一種充電機(jī)充電LFP蓄電池的主張充電曲線，它與充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的充電曲線十分類似，但其安全充電規(guī)模對(duì)應(yīng)于不同的電芯電壓。該充電機(jī)充電蓄電池的標(biāo)稱浮充電壓為3.2V，充電截止電壓上限為3.65V，下限為2.5V。和充電機(jī)充電鋰離子蓄電池一樣，在廠家規(guī)則的充電電壓閾值上限和下限之外對(duì)充電機(jī)充電LFP蓄電池充電也會(huì)縮短充電機(jī)充電蓄電池壽數(shù)，盡管程度要小許多。在此電壓規(guī)模內(nèi)，充電電流應(yīng)堅(jiān)持安穩(wěn)并在特定充電機(jī)充電蓄電池的主張規(guī)模之內(nèi)。在此例中，廠家的主張充電電流為400mA - 500mA，以保證充電機(jī)充電蓄電池壽數(shù)最大化。與充電機(jī)充電鋰離子蓄電池類似，其充電也應(yīng)在規(guī)則溫度規(guī)模內(nèi)進(jìn)行。
圖2 充電機(jī)充電磷酸鐵鋰蓄電池充電曲線
在充電機(jī)充電鋰離子蓄電池和充電機(jī)充電LFP蓄電池中，消費(fèi)電子產(chǎn)品一般更傾向于挑選能量密度更高的充電機(jī)充電鋰離子蓄電池，所以傳統(tǒng)來(lái)講，用于充電機(jī)充電LFP蓄電池的專用充電解決方案較少。不過(guò)，因?yàn)長(zhǎng)FP最近在轎車中的運(yùn)用，市場(chǎng)上開端呈現(xiàn)新的LFP充電器。這些產(chǎn)品為完成充電機(jī)充電LFP蓄電池的主張充電曲線供給了一種簡(jiǎn)略的途徑。例如，用于轎車主動(dòng)緊迫呼叫體系(eCall)的Intersil ISL78693單芯LiFePO4充電機(jī)充電蓄電池充電器可進(jìn)行裝備，供給圖2所示的充電曲線，它能夠保證充電機(jī)充電蓄電池安全充電。與ISL78692類似，ISL78693充電器材也支撐可編程充電電流，并預(yù)裝備了針對(duì)充電機(jī)充電LFP蓄電池的上限和下限充電截止電壓。它還包含一個(gè)可與NTC熱敏電阻器配對(duì)的輸入，以保證在約束溫度窗口內(nèi)為充電機(jī)充電蓄電池充電。ISL78692和ISL78693引腳兼容，答應(yīng)將充電機(jī)充電鋰離子蓄電池充電解決方案快速遷移到充電機(jī)充電LFP蓄電池，無(wú)需從頭規(guī)劃電路板。
總結(jié)
轎車電氣化趨勢(shì)使規(guī)劃工程師面對(duì)一套全新的挑選規(guī)范，充電機(jī)充電蓄電池運(yùn)用就是一個(gè)開端。盡管充電機(jī)充電LFP蓄電池的充電曲線與充電機(jī)充電鋰離子蓄電池的充電曲線十分類似，但其安全充電規(guī)模對(duì)應(yīng)了不同的電芯電壓。因?yàn)槌潆姍C(jī)充電LFP蓄電池的固有穩(wěn)健性，它們關(guān)于十分重視安全的小型后備充電機(jī)充電蓄電池eCall運(yùn)用極具吸引力。許多轎車零部件制作商都表明這是此運(yùn)用頻頻選用充電機(jī)充電LFP蓄電池的主要原因。現(xiàn)在，全球的轎車制作商紛繁在車對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施(V2I)體系中配備eCall功能。在發(fā)作磕碰事端時(shí)，eCall體系可通過(guò)GPS主動(dòng)播送其方位，并聯(lián)絡(luò)間隔最近的24小時(shí)緊迫呼叫中心尋求協(xié)助。
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