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标题: 认识锂电池充电截止电压精度的要求 [打印本页]

作者: micro 时间: 2007-12-16 14:38
标题: 认识锂电池充电截止电压精度的要求
标准的锂电池充电算法是恒流恒压算法，它可以分为三个阶段：

第1 阶段：涓流充电——涓流充电用于给近乎耗尽的电池充电。涓流电流最大不超过0.1C，若电池电压在约一个小时的时间内仍未上升到流充电的门限值（2.8V），则终止充电。
第2 阶段：恒流充电——一旦电池电压上升到超过涓流充电的门限值，充电电流就会升高从而进行快速充电。快速充电电流应当小于1.0C。
第3 阶段：恒压充电——恒流充电结束，当电池电压达到4.2V 时，启动恒压模式。当充电电流降至0.07C以下时表明电池已充满。采用这种方法为近乎耗尽的电池充电大概需要165 分钟。将终止电流由0.07C变化至0.03C会使最终电量由～98％增加到～100％，但同时也会延长充电时间。

[ 本帖最后由 micro 于 2007-12-16 17:29 编辑 ]

作者: micro 时间: 2007-12-16 14:40
标题: 电池充电的理想目标
  电池充电的理想目标——最大程度地恢复电池容量——同时不影响电池的使用寿命。
  锂电池的阴极和阳极结构决定了它对过充和过放非常敏感。对工作电流高达10C-20C的动力锂电池来说情况更加严重，相信对这一点大家不会有什么异议。对锂电池过分充电会导致电池突然、自动而快速地解体。这是锂电池的致命弱点。相反，对锂电池过度放电会使阳极分解导致铜分流通路的形成，从而导致电池性能永久下降。
  因此充电截止电压的准确度至关重要。截止电压准确度稍有下降就会导致电池容量的大幅度下降，这就意味着标称2500mAH的电池可能是作为2200mAH的电池使用的，估计没人能接受这种效果。但是，考虑到安全和可靠性，截止电压不能被设置得过高，否则不但严重影响电池寿命还有相当的安全风险。

[ 本帖最后由 micro 于 2007-12-16 14:56 编辑 ]

作者: micro 时间: 2007-12-16 14:43

对于截止电压准确度的具体要求一直是个众说纷纭的话题。有人认为4.15V-4.25V都是可以接受的，有人认为应该达到4.19V-4.21V，也有人觉得误差小于5mV甚至1mV更好。由于大家使用的动力锂电池没有统一标准，也缺乏相关数据，不好直接划定标准，不过通讯设备，数码设备上广泛使用的锂离子电池的相关数据可以作为参考。4.15V-4.25V可以接受估计也是沿用这些电池的要求。下面是来自microchip通讯用1000mAH锂离子电池的测试数据。

容量与充电电压的关系曲线

容量损失和低充电电压的关系曲线

可见截止电压为4.15V时电池容量为91％；达到4.18V时电池容量为95％，达到4.19V时电池容量接近97％。换句话说截止电压的准确度为1.2％时容量损失为9％；准确度为0.6％时容量损失为5％；准确度为0.2％时容量损失为3％。

我们看看各大半导体厂商推出的锂电池充电芯片数据，4.2V的截止电压，低成本芯片截止电压准确度多为±1%，不少高性能芯片截止电压准确度都达到了±0.5%，凌特和TI也推出了截止电压准确度达到±0.35%的充电芯片，这也是是目前锂电池充电芯片中的最高水平。上述三档基本对应列出的三组数据，可见锂电池充电芯片的主流性能是截止电压准确度±0.5%，绝对误差为±20mV。

  动力锂电池工作电流高达10C－20C，对截止电压要求应该更严格。因此将其要求在普通锂离子电池的基础上提高一档，应该是比较合适的。可见4.15V-4.25V截止电压范围即使对于普通锂离子电池来说也属于低端要求，根本不能满足动力锂电池的充电要求。截止电压准确度±0.5%，绝对误差为±20mV，属于动力锂电池的低端要求。截止电压准确度±0.25%，绝对误差为±10mV，应该属于动力锂电池的主流要求。如果不太计较成本的话可以追求±0.1%的准确度，±5mV的绝对误差，效果当然更好。如果还要追求更高的准确度，估计效果就不太明显了，成本也高，大概没有必要了。

  上面针对的是单颗电池，对于电池组来说，保证各电池之间差异最小也是很重要的，尤其在多次充放电循环之后。那就意味着越高的截止电压精度要求，电池之间的差异会越小，更有利于电池组的循环寿命。

[ 本帖最后由 micro 于 2007-12-16 21:46 编辑 ]

作者: 飞行无极限 时间: 2007-12-16 15:56
沙发，那如何保证电压和电流的精度呢？或说，精确到多少是合适的？

作者: micro 时间: 2007-12-16 15:57
回复里怎么插入图片啊？:em22: :em17:

作者: cccj9999 时间: 2007-12-16 16:02
占位学习～～～～～:em15: :em15:

作者: happyskybaby 时间: 2007-12-16 16:03
不错

作者: micro 时间: 2007-12-16 16:07
还有一段没发呢，回复里不能插入图片吗？:em17:

作者: micro 时间: 2007-12-16 16:46
终于知道咋发图片了。:em17: :em17:

[ 本帖最后由 micro 于 2007-12-16 16:48 编辑 ]

作者: lipro 时间: 2007-12-16 18:00

原帖由 micro 于 2007-12-16 14:43 发表
动力锂电池工作电流高达10C－20C，对截止电压要求应该更严格。因此将其要求在普通锂离子电池的基础上提高一档，应该是比较合适的。可见4.15V-4.25V截止电压范围即使对于普通锂离子电池来说也属于低端要求，根本不能满足动力锂电池的充电要求。截止电压准确度±0.5%，绝对误差为±20mV，属于动力锂电池的低端要求。截止电压准确度±0.25%，绝对误差为±10mV，应该属于动力锂电池的主流要求。如果不太计较成本的话可以追求±0.1%的准确度，±5mV的绝对误差，效果当然更好。如果还要追求更高的准确度，估计效果就不太明显了，成本太高，大概没有必要了

lipro系列平衡充的截止电压精度，通过恒压充电阶段的优化算法，现在就是4.20v +-5mv，在国内主流充电器里比较，基本是最高的水准了

作者: yanjian 时间: 2007-12-16 19:01
说的不错.但是:

精度高是一直以来的追求.
但是精度高要付出高的代价.
比如我用UT-70B的万用表.质量应该还过的去吧!
测锂电4.2V电压时用直流40V档.精度0.8%
那就是说电压显示4.2V时,真实的电压可能是4167-4233mv.
反正同一个电池我用不同的表量,得到的值都不一样.都不知道信那个了

我不知道大家的电压表精度都是多少的.怎么保证充电截止电压精确保证在4.2V?

楼上说4.2±5mv,你用什么测试电压的,.能提供你电压基准的参数吗?
还有你的充电器作过温度实验吗?
全温度范围都能保证精度吗?

作者: 石斑鱼 时间: 2007-12-16 19:22
更高精度的还有，但是成本下不来

作者: goodboy 时间: 2007-12-16 19:50
电池还有制作工艺的改善、组合配对的挑选、使用中正常损耗、内阻的变化，很多综合因素都在起作用的 :em15:

过充与过放也是影响因素之一，俺觉得充到多少电压为标准问题不是很大，但是尽量避免和减小压差，比充得满不满来的重要的多，3-5%的最后充电容量，最多也只能让你多飞几十秒钟，一旦3片电池之间产生较大的压差后，整组电池的充放电能力就严重下降了 :em15:

作者: xuzhaohuatom 时间: 2007-12-16 20:09
学习了:loveliness:

作者: lipro 时间: 2007-12-16 20:24

原帖由 yanjian 于 2007-12-16 19:01 发表
说的不错.但是:

精度高是一直以来的追求.
但是精度高要付出高的代价.
比如我用UT-70B的万用表.质量应该还过的去吧!
测锂电4.2V电压时用直流40V档.精度0.8%
那就是说电压显示4.2V时,真实的电压可能是4167 ...

上面都是实际使用的网友测试的真实结果

作者: goodboy 时间: 2007-12-16 20:40
这也只能说明在线电压而已,充好后电池的实际电压如何呢? :em15:

分压充的结构,如何有效平衡电池之间的压差?尤其是在几十个甚至上百个循环后

作者: KYO3858 时间: 2007-12-16 21:39
晕那个要花很多银才可以做到了！也没那表去测试！
估计我们买的电池也没那必要去这样冲了，民用电池

作者: micro 时间: 2007-12-16 21:41
goodboy说的不错，上面说的只是单颗电池的截止电压要求。对于电池组来说，保证电池之间尽量无差异或差异小是很重要的一点，那就意味着越高的截止电压精度要求，电池之间的差异会越小，更有利于电池组的寿命。

作者: yanjian 时间: 2007-12-16 21:42

原帖由 lipro 于 2007-12-16 20:24 发表

上面都是实际使用的网友测 ...

还有温度实验呢?

是TL431做基准吗?如果用431做基准的话.
tl431 温度精度23ppm/℃
算一下.
工作温度0-70℃
假设在35℃校准.
则电压最大变化35℃*23ppm/℃=805ppm
对应电压变化.4200*805/1000000=3.38mv.

这还是基准的变化,电阻电容精度温度指标能比431高吗?

还有老化指标.

分压电阻的指标电阻1%精度已经是很高的了.

我不知道你的分压电阻都是每个挑选吗每个校准吗?

如果你说你只做一个,我还信.批量的充电器精度[email=±5mv@4.2V]±5mv@4.2V[/email]我绝对不信.

想想5/4200=0.0012=0.12%,估计一般的(多位价格很贵的就别比了)万用表也很少达到这精度吧?

作者: yanjian 时间: 2007-12-16 21:42

原帖由 石斑鱼 于 2007-12-16 19:22 发表
更高精度的还有，但是成本下不来

就是这意思

作者: yanjian 时间: 2007-12-16 22:02

原帖由 micro 于 2007-12-16 14:43 发表
截止电压准确度±0.25%，绝对误差为±10mV，应该属于动力锂电池的主流要求。

想法很好,不过能达到的估计不多.
至少主流的不会.
0.5%难度已经挺高了
0.25%高端的也许会达到

0.25%的精度,批量生产不是那么容易的.
电阻1%精度已经算比较精确了.
0.25%绝对算精密电阻了,去问问精密电阻的价格.

作者: micro 时间: 2007-12-16 22:26
0.25%的直流精度并不算高，批量生产难度也不大，不过成本......
0.25%的电阻我没用过，0.1%的精密电阻用得比较普遍，大概1元一只，低温飘的贵点，0.02%，0.01%就相当贵了。别以为大家都不懂需要你来教导一样。最烦这种人。

作者: micro 时间: 2007-12-16 22:31
请注意讨论电压精度必须考虑动态范围和温度范围。若不考虑温度影响，对于4.2V这样的单点电压，尽管我的电压基准只有1%，我的电阻、放大倍数精度也只有1%，确实可以通过高精度的电压表一次校准消除这些误差达到0.1%级精度。不过对于截止电压可调比如4.0V－4.5V电压，还想采用这些1%精度的器件达到0.1%级精度，校准工作量会大得完全不可能实现。如果考虑温度范围，假设0－50℃范围，25℃校准，那么0.1%相当于1000ppm，即系统与截止电压相关得器件温度漂移合计不超过1000ppm/25℃=40ppm/℃，一只1%的金属模电阻温飘就有100ppm/℃了，0.1%级精度不是这么简单就能达到的。

作者: jetair 时间: 2007-12-16 22:36
回复:yanjian.
Lipro并不是用的分压电阻分压啊......Lipro用的是三块独立充电板.

作者: lipro 时间: 2007-12-16 22:37

原帖由 yanjian 于 2007-12-16 21:42 发表

还有温度实验呢?

是TL431做基准吗?如果用431做基准的话.
tl431 温度精度23ppm/℃
算一下.
工作温度0-70℃
假设在35℃校准.
则电压最大变化35℃*23ppm/℃=805ppm
对应电压变化.4200*805/1000000=3. ...

讨论技术很有意思。。。

我们的电压基准是和运放集成在一起的。st的m104ai。基准精度0.5%，比tl431的2%高不少。

温漂是个指标，但是也在可允许的范围内，毕竟有时候各个元件正负温漂可以相互抵消。。。。

对于分压电阻，实际生产中不需要那么高的精度，我们的做法（也是电路设计的通用做法）是基准电阻用1%，然后在上面并联大阻值电阻进行微调。抛弃电位器，以获得最小的元件飘移。

单片机直接对电池电压采样，也避免了分压电阻的误差

对于产品，除了上述电路设计的保证外，我们都进行逐个校准。这也是lipro成本高的地方，虽然看不见，但是输出的精度是最好的回报。

作者: lipro 时间: 2007-12-16 22:44

原帖由 micro 于 2007-12-16 22:31 发表
请注意讨论电压精度必须考虑动态范围和温度范围。若不考虑温度影响，对于4.2V这样的单点电压，尽管我的电压基准只有1%，我的电阻、放大倍数精度也只有1%，确实可以通过高精度的电压表一次校准消除这些误差达到0 ...

:em26: :em26: :em26:

论述非常精确！

lipro就是采用4.20v单点目标电压的方式生产的平衡充，比起可调节截止电压的做法，确实在校准上和实际使用上要精准

作者: yanjian 时间: 2007-12-16 22:50

原帖由 micro 于 2007-12-16 22:26 发表
别以为大家都不懂需要你来教导一样。最烦这种人。

我有教导人?!
如果听不得反面意见别发帖子好了

算了!就你这个帖子我保持沉默!

作者: 别问 时间: 2007-12-16 23:05
精P

作者: lb17548081 时间: 2007-12-17 23:26
不是很懂....:em15: 不过我也用lipro

作者: $初哥$ 时间: 2007-12-18 22:24
请教LZ 放电截止电压怎样设定？

作者: douyj877 时间: 2008-1-10 16:38
更高精度的还有，但是成本下不来

作者: ckyo 时间: 2008-3-6 18:26

原帖由 lipro 于 2007-12-16 22:44 发表

:em26: :em26: :em26:

论述非常精确！

lipro就是采用4.20v单点目标电压的方式生产的平衡充，比起可调节截止电压的做法，确实在校准上和实际使用上要精准

既然是单片机控制，那电压的控制应该是单片机AD检测电压，PWM输出控制，这样电压设置在多少精度应该是一样的，比如4.2V如果能控制准确（5mV），那么4.15V也可以，只要程序里面的设置改一下就可以。那么上面的说法就有点外行了。个人愚见，欢迎讨论。

作者: sgl2008n 时间: 2008-3-12 21:15
学习了

作者: 疯哥 时间: 2012-12-3 20:37
都说B6精度差，小弟才疏学浅，也不知道这个“精度”具体指什么，按我理解大概是指充满后电池电压与理论充满电压误差和电芯之间电压误差吧，但大到什么程度呢？今天正好有空我实验了一下。

器材：充电器，真品B6AC+，HE 3S 6000mAh 30C电池两块，FLUKE 112数字万用表。

步骤，其实很简单，充满后把电池拿下来测量各节电压。为减小误差所用电池为配对购买配对使用的电池，无明显老化，充满电报警后立即拔下来测量电压，得到以下数据。

               S1          S2          S3
电池A    4.216V    4.197V    4.199V
电池B    4.216V    4.199V    4.201V

跟规定停充电压4.2V对比误差
               S1          S2          S3
电池A    0.3%       -0.07%    -0.02%
电池B    0.3%       -0.02%    0.02%

电芯间最大电压误差
电池A       0.37%
电池B       0.32%

我想结论已经出来了，但是能否接受因人而异，对于我来说1%以内的误差完全可以接受，此文也算是辟谣帖吧，欢迎拥有贵价充电器的朋友也测量看看到底好了多少。

作者: hljwkwgy 时间: 2012-12-3 21:41
路过，学习，帮顶，拿分走人

作者: lhdc 时间: 2012-12-4 16:43
兴挖坟的说？看到这个贴子，我又想起当年的那个令人恶心的，号称可以校4位半表的“超级充电器”了。

作者: 想飞翔的小鸟 时间: 2012-12-14 10:00
就飞个飞机嘛，没必要弄得这么专业，太麻烦了

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