設備的動力來源--選擇標準和充電器的實現

　　在當今世界里，越來越多的設備正向移動化方向發展，電池使用效率變得至關重要。工程師最關心的問題就是設備的電流消耗。他們設計出各種不同方法來降低功耗，因為電池使用壽命越長，產品的市場認知價值也就越高。我們這里要考慮的一個重要問題是電池本身。根據特定應用選擇適當的電池非常重要，因為電池決定著設備在充電間隔之間工作時間的長短，也決定著系統要增加多少重量，材料清單成本(BOM)要增加多少等等。除了電池的選擇之外，正確的充電電路設計也非常重要。設計不當就會減少電池使用壽命，甚至導致電池故障(比方說漏電或爆炸)。一旦出現電池故障，必須召回，從而不僅會造成巨大損失，也影響了制造商的聲譽。

　　本文將探討以下問題：

　　1. 不同類型的充電電池
　　2. 不同類型電池的對比和選擇標準
　　3. CC-CV充電方法(第二部分)
　　4. 采用微控制器的實現方案(第二部分)

　　充電電池的種類：

　　充電電池形狀和大小不一，包括紐扣電池乃至數噸重的巨型電池。充電電池可根據他們的化學性質進行分類。部分最常用的充電電池包括：

　　1. 鎳鎘(Ni-Cd)電池
　　2. 鎳氫(NiMH)電池
　　3. 鉛酸電池
　　4. 鋰離子電池

　　鎳鎘(Ni-Cd)電池：

　　鎳鎘電池是市場上最早的電池技術之一，其具有明顯的優勢，包括成本低，適用于低功耗應用，在惡劣環境下也能保持穩定工作，而且能多次充電等。鎳鎘電池組在氫氧化鉀電解溶液中將氫氧化鎳(Ni(OH)2)電極作為陰極(正)，將氫氧化鎘(Cd(OH)2)作為陽極(負)。　　

　　單節鎳鎘電池放電電壓為1.2V。這種電池的放電速率平穩，但在末期快速下降，如圖1所示，因此難以估算剩余電量。這種電池的優勢在于其能夠深度放電且不會破壞電池單元。

　　除了上述優勢之外，鎳鎘電池也有劣勢，導致其市場份額萎縮。一些主要缺點包括：

• 記憶效應：如果電池部分放電之后反復過度充電，就會喪失儲存最大能量的功能，這就叫記憶效應，因此建議精確控制充電或者定期進行深度放電，這樣電池才能恢復其容量。不過，我們也必須注意過多的深度放電可能會永久性損壞電池單元。
• 單元逆變：電池包括許多互聯的單元，每個單元在容量上與其它單元略有不同。因此一個單元如果在其它單元之前完全放電，那么其它單元還會迫使電流通過已經放電的單元，這就是所謂的單元逆變，會導致不良且不可逆的化學反應，從而造成單元的永久損壞。
• 充電過度：充滿電時，正極(鎳)生成氧氣，而負極(鎘)生成氫氣。這些氣體必須適當排出系統，否則就會造成電池工作條件過于危險。為了在密封的鎳鎘電池中解決這個問題，負極(鎘)容量設置較高，這就導致正極在負極之前達到充滿狀態，因此正極釋放的氧氣會被負極吸收，發生氧化作用。

　　鎳氫(NiMH)電池：

　　鎳氫電池類似于鎳鎘電池，也有吸收氫氣的負極。鎳氫電池相對于鎳鎘電池而言容量更高，通常用于需要大電流的應用，如數碼相機等。大電流應用需要在短時間內提供大量電力。鎳氫電池由于其內部電阻較低，因此在這方面表現不錯。

　　鎳氫電池的自放電率最高，通常每月為30%。不過，如果保存期限較長，可用每月自放電率低至2%的低自放電(LSD)鎳氫電池。但代價是，低自放電鎳氫電池與相同尺寸的標準鎳氫電池相比，電池電量更低。