锂离子电池的充电策略分析
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锂离子电池的充电策略分析
自从电子产品问世以来，对于电池的研究就从未间断过，人们一直希望研发出小体积大容量且性能稳定的电池。
近年电子行业发展迅猛，科技的进部伴随着产品的淘汰，电子设备趋于小型、智能和便携化，对于供电电池要求也更高。
锂离子电池问世以前，便携式设备等使用的电池多为镍铬或镍氢电池。
这些电池普遍有电压低、容量小、有记忆效应、充电时间长等缺点。
镍镉电池具有记忆效应，记忆效应也是镍镉电池所特有的，如果对没有放完电的镍镉电池充电，就会降低容量，其实质是在电极中产生了树状结晶组织，这将大大较少电池的使用寿命。
在镍镉电池的基础上进行改进，镍氢电池则没有记忆效应，能量密度更高，对环境无污染，也被称为绿色电池，但是价格偏高，没有大量投入使用。
近年来锂离子电池发展迅速，有很多压倒性的优势：单节点电池电压为镍镉、镍氢电池的三倍、能量比高、无记忆效应、自放电低和无污染等优点。
依据最新锂电池需求量数据统计，全球智能手机的出货量在2019年达到约13.9亿部，预测在2020年不会有大幅增长，智能手机行业已趋于饱和，但在移动充电宝、智能家居等行业依旧有很大的发展潜力。
随着全球能源危机和环境污染的问题日益严重，全球各国已开始着手制定相关政策推进环保节能的相关工作。
其中很重要的一项就是发展新能源汽车，多国将陆续禁售燃油车，改为发行新能源电动汽车。
全球电动汽车电池需求量新能源汽车主要是电动车，其能源部分为可充电锂离子电池。
全球电动汽车电池需求量统计和预测如图所示，在未来锂离子电池需求量将大幅增长，总体来看锂电池行业发展前景很好，是当代电池行业中的主流力量。
现阶段锂离子电池普遍应用在生活中，如何对锂电池更好的充电以及更有效的利用能源很重要。
很多便携式电池充电器厂商为节约成本，充电器的充电模式只是单一的恒压充电，没有合理的对锂离子电
池进行最佳充电，充电效率低并且会导致锂离子电池使用寿命缩短，因此设计一款符合锂离子电池最佳充电曲线的充电装置有助于提升充电效率和延长锂离子电池使用时间。
设计带有主控芯片的锂离子快速充电装置的目的是更广泛的适用于不同种类的电池，使用时更加灵活，功能也更强大。
选择合适的充电曲线能让电池以更高的效率接受能量，目标输出参数可以通过编程更改。
在系统中加入锂离子电池管理芯片可以读取流入或流出电池的电荷量，可以防止过充过放，对锂电池电量的把握更精准。
通过电池端电压检测出的电量是不可靠的，伴随着锂电池极化、锂电池老化等问题，相应的电量不再对应之前的电压，库仑计则能实时监控能量的进出，不会出现大幅失准的情况。
合理通过软件状态控制和硬件IC充电结合可以最大限度地节约成本。
复杂的充电控制由硬件IC控制，因为硬件响应速度和安全性均优于软件，可靠性更高，可以有效的减少单片机的负荷；在配合硬件充电IC的前提下，软件控制部分执行芯片的成本可以适当减低，单片机的工作只有充电状态控制和与检测芯片的通信。
由此可见设计相应的充电系统很有必要。
随着科技的发展，智能手机、平板电脑、笔记本电脑等智能设备的功能越来越丰富。
产品在给人们日常生活带来便利的同时，也增加了人们使用电子产品的频率。
为了满足设备长时间待机的使用需求，锂离子电池已被广泛应于各种电子产品中。
锂离子电池的充电方法一直是关注的热点，采用不同的充电策略，充电的效果也都不尽相同，
选择合适的充电方案可以适当的延长电池的使用寿命并提高充电的效率。
小功率锂离子充电装置的设计和大功率锂离子电池充电部分的电路仿真。
选取3.7V/1000mAh正极材料为三元镍钴锰酸锂的锂离子电池作为充电对象。
锂离子快速充电装置采用软件与硬件结合的方式，软件控制充电状态，硬件控制充电的过程，整个系统更稳定，成本更低。
大功率充电电路通过MATLAB平台仿真，采用Buck电路结合双闭环控制，并对仿真结果做进一步分析。
设计初期先进行理论论证，选择设计方案，对整体有一个宏观的构想。
接着依据芯片的数据手册绘制原理图，排除不适合的芯片，进行了几次替换后，确定整个系统的方案。
依照设计所选用的元器件绘制PCB文件，在进行绘制工作时优先保证线路最短，电源接地加粗，大面积敷铜接地保证系统通信和工作稳定。
绘制完成后将PCB文件提交工厂制作，并进行元器件的采购。
所有器件齐全后，完成电路板的焊接工作，进行实物调试。
