电脑电池及数码电池的原理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电脑电池及数码电池的原理,1）笔记本电脑电池,2）数码相机,手机电池,我们公司所生产电池，都属于可循环充电式的锂离子电池。,可循环充电的锂离子电池的结构,保护控制板：就是我们所说的带有元件的PCM板,电芯组：电芯经串联及并联连接起来,每个单体电芯有正极，负极，两个电极极电位高，负极电位低,正极,负极,18650,聚合物电芯,电芯的串联及并联,电芯负极与正极相连，再正极与负极相联，依次这样相联下去，形成电芯的串联，,电芯的串联，提高了电池组的电压，由于电芯工作在大电流状态，电芯串联时，,连接电芯电极之间的导体必须是低电阻率的导体，比如说金属镍片，铜，金，银，,在我们的实际生产线中通常是叫打镍片，即用镍片通过大电流高温焊接，,镍片的,面积要求尽可能的大，短，以减少电阻值。,电芯正极与正极相连，负极与负极相联，这样的联接方式，形成电芯的并联，电芯,的并联，提高了电芯的容量，,同样，镍片也要求尽可能的大，短，以减少电阻值,。,电芯通过即串联又并联的方式，形成电压较高，大容量的电池组，以提高电池组,的能量，增强电池组的负载能力，供电能力。,串并联的各个电芯要求在电压，内阻，容量等物理参数方面有一定的一 致性。,电芯串联后电池 组总电压计算方法是：V,总,=n*V,CELL,(n表示串联电芯的节数,V,CELL,表示单个电芯的电压）,电芯并联后电池组总容量的计算方法是：C,总,=n*C,CELL,(n表示并联电芯的节数,C,CELL,表示单个电芯的容量）,可循环充电锂离子电池组的保护板PCM,1）为什么要加保护板？,锂离子电芯的特性：,A：鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰（磷酸铁锂，钴酸锂），負極是碳元素為主；,B：低内阻；10毫欧75毫欧；,C：工作在大电流的范围，易产生高温，内部化学物质在高温条件下会产生爆炸；单颗电芯经过的电流最好不要超过2安培。,D：电芯的工作电压有一定的范围：如2.4V4.25V，如果电芯低于2.8V，我们称电芯处于欠压状态或者说是过放电状态 ，如果电芯电压高于4.25V，我们就认为电芯处于过电压状态，或者说电芯处于过充电状态；电芯在欠压与过压的状态情况下，都会产生过量的气体，导至电芯爆炸或者发胀；破坏电芯外壳，化学物质外漏，造成电芯损坏。,E：电芯的工作温度也有一定的范围：-10 60 ，如果电芯处于低温状态时（-10 12）电芯内的化学物质的活性就会下降，能量转化效率就变低，宏观的表现为电芯容量变低，内阻变大，如果电芯处于高温状态时（大于 55以上），虽然电芯内化学物质活性增强，但过高的温度会导致燃烧，爆炸的可能；,拘于锂离电子芯上述特性，我们必需保证锂离子电芯工作在一定的电流范围内，一定的电压范围内，一定的温度范围内，为了实现这个目标，在锂离子电池组中必需加保护电路板，这就是我们所说的PCM。PCM 的意思是：保护和控制组件，,可循环充电锂离子电池组的保护板PCM,2）PCM保护板的种类,A：简单的电压，电流，温度，保护型电路板，,如一些数码相机电池，多数手机电池，医疗器械电池，MP3/MP4/MP5电池内的保护板，这类保护板电路形式简单，小巧，加工方便，,B：智能电池型保护板,能自动检测电池的工作的电流，电压，温度，容量等状态，并具备某种智能管理及通讯方式。智能电池保护板，结构复杂，研发，测试，制作加工难度都比较大；尤其带保密通讯功能的保护板，要仿制的难度更大。,A：简单的电压，电流，温度，保护型电路板所组成的电池,一些数码相机电池，多数手机电池，医疗器械电池，MP3/MP4/MP5电池，一般情况下都是由一块简单的电压，电流，保护板加一个到两个锂离子电芯组成，,我们可以看到电池包上有黄色的铜片，是电池的电极，分为正极，负极；,正/负极是电池给外部设备供电的电流通路，也是电池与设备（负载，充电器）的接触点，,实际电池上面还有多个极片，那些极片有的是电池的检测引脚，有的是通讯引脚，,电池的输出电压就是指电池正负极的电压值，用万用表的电压档进行数据测量，电压的范围是：2.8V4.2V.;5.6V8.4V,V是物理量“电压”的一个单位符号，它是英文Voltage的前一个字符，读为“伏特”，简称“伏”；更细小的单位有微伏uV ;毫伏mV ;更大的单位有千伏 KV ，兆伏MV；,单位的 换算方法是：它们的进率都是10,3,（或者说进率都是1000）,1 mV=1000 uV,1 V=1000 mV；,1 KV=1000V=10,6,mV；,1 MV=1000KV=10,6,V=10,9,mV,电压是描述电池物理特性的一个物理量,电池是一种能源，它能给外部设备提供能量，可以使外部设备发光，发热，给电动机提供输出机械能的能量。,形象的比喻一下，电池可以与一桶水来相对比，；电池电压可以类比于一桶水的高度，我们知道水位越高，水压越大，水压越大，对容器的外壁作用力就越强，水库的水位越高，对水坝的作用力也就越大，那么建立大型水库，我们一定要建好的水坝，例如说：长江三峡，是一个世纪性工程，自来水的水塔，要建在高处；。,三峡大坝,电池容量也是描述电池物理特性的一个物理量,电池容量反映了电池供电能力，它的单位是Ah,mAh,Wh,mWh,单位换算的标准是：1 Ah=1000mAh;,1Wh=1000mWh;,mAh与 mWh 的转化规测是：,电池的容量(mWh)=电池额定电压 x 电池的容量（mAh）,电池的电容量，形象地比喻一下，可以比喻为水的多少，水越多，所储存的能量越大。,电池容量的度量方法,电池容量的度量方法：,以恒定的电流（mA)给电池放电，电池所能放电的时间（小时h）,电池容量=电流值（mA)x（小时h）,电池的容量：与电芯体内的化学物质的多少有关，与电芯的体积有关,与电池的体内的化学成分有关，,与化学材料所处的温度环境有关，温度越高，电芯的化 学材料反应就越充分，活性更大，电能到化学能的转化效率就越高，所以电池的容量就越大，（但温度不能太高）反之，温度低时，化学能的转化效率就低些，电池的容量就相对低些，,电池的容量随使用时间的延长而减少，以至不能使用，是由于电芯内的化学物质性能改变而引起的，电芯一般的使用循环次数是：300500次；电芯每充放电循环一次，容量可能有0.1%0.3%的衰减；,电流的定义,电流是电学中的一个物理量，单位为A(安培）mA(毫安培）,电流是指电路回路中单位时间内，单位面积的电路截面内流经的导电电荷的多少。,形象地比喻一下，电流可以类比于水流，自来水水龙头，水流较小，,水渠里的水流量较大，水库泄洪时水流量很大。,电流的定义,流经电路回路的电流是根据电路中各元件及导线材料的电流承受能力来决定义的，过大的电流（超过电路电流的额定值），会使电路中各元件发热而损坏，使整个系统损坏，更有可能导致火灾，爆炸。,电路回路中电流越大，电源提供的电能越多，手机的工作电流一般在100mA300mA,电脑的工作电流一般在1200mA3500mA；电动自行车的工作电流在4000mA12000mA，大功率直流电机的工作电流可达10A30A,数码锂离子电池的使用,数码锂离子电池，因为内置有保护PCM板，一般情况下使用都是较安全的，用户不需要进行特别的处理，没电时就采用5V充电器充电，充电到过电压保护值时，会自动停止充电；放电到低电压保护值时，电池会自动关断放电回路。,请特别注意，用万能充电器对锂离子电池充电时，要注意电池的正负极，标有+号的是正极，标有-号的是负极，有的万能充电器，能自动调整正负极，具有更高的安全性能;,电池虽然有短路保护能力，最好不要使电池正负极短路。,外接充电器输出电压不要超过5V;,数码锂离子电池的测试,数码电池的测试一般包括：,外观测试；包括对外壳，电极，贴纸进行检查,自耗电测试；,充电测试；,放电测试；,内阻测试；,过流，短路测试；,欠压测试；,过压测试；,装机测试；,电压，电流，温度，保护型电路板PCM内的关键电子元件,PCM内的关键电子元件有如下几种：,保护控制集成电路：如MM3220,MM3280,这些集成电路能对电压进行检测，当电压在不同的范围时，输出不同的控制信号，控制场效应开关器件，的开关过程，使电路打开或接通,MOS场效应开关器件，(MOS管）,场效应开关器件类似于一个开关，其控制信号是电压信号，例如说一个低电压在加场效应管的控制极，可导至场效应管导通，反之一个高电压信号加在场效应器件的控制极可导至场效应管关断.,从电路结构中看PCM板的控制过程,B：智能电池型PCM保护板,能自动检测电池的工作的电流，电压，温度，容量等状态，并具备某种智能管理及通讯方式的保护板。,由这种保护板组成的电池，我们称为智能电池。,大多数电脑电池，少数手机电机及数码相电池属于智能电池。,具备通讯功能，是实行智能电池的必要条件，,电能电池系统如下两部分组成：,1）具备智能管理能力的主控系统：如电脑，电脑能对电池通过通讯接口进行实时鉴控，随时了解电池的使用状态，如温度，电流，电压，剩余容量，并可在介面上,反馈给用户，,2）智能电池，智能电池除了P+,P-端子外，还有一些控制引脚，两个通讯引脚，SMBD,系统管理总线数据地址线；,SMBC,系统管理总线时钟线；,系统管理总线,系统管理总线：电脑对电池进行管理的一种接口形式，简明地说就是采用双线的通讯接口方式，通讯的规测由系统管理总线协议进行定义。电脑与电池的设计过程都采用系统管理总线的方案形成电源管理方案，就组成了一个智能电池管理系统。其中电脑是主控系统，电池是被控制系统。,电脑通过系统管理总线以通讯有手法，来获取电脑电池的内部信息，,智能电池所包含的信息,智能电池包含如下的信息，这些信息是存贮在电池内 部的存贮器中，可以方便电脑通过系统管理总线进行访问,如前面所说的 有：1)电池的电压；2)电池的容量；,3）电池的剩余容量；4）电池相对容量百分比；,5）电池的温度；6）电池工作电流；,7）电池的名称 8）电池的制造厂商；,9）电池的充电电压 10）电池的充电电流；,另外智能电池内部还存贮了一些与保护功能相关的数据信息；如欠压保护值；,过压保护值，过流保护值；过温保护值；,对于有些电池还贮存有保密之类的信息，保密信息是产品开发者，防止假冒，侵权，或者为垄断产品经营而设的内部数据；这些数据是不可轻易获取的，需要经过专门的分析工具，分析方法，才能获取。需要消耗一定的时间，人力，物力，财力。,智能电池的使用,有些电子产品，质量相当好，但是开发商为了垄断产品的销售，对产品的供电系统进行了加密，使得电池的生产商不能轻易进行仿制，在破解之前，那么消费者只能购买昂贵的由原厂商生产的原装电池，建议大家不要购买带保密功能的产品，如SONY相机，戴尔手提电脑，松下的相机。到时如要换电池时，电池相当贵。,要对充电电池进行定时充电，如闲置的电池，在2-3个月后要充一次电，充电要分清正负极，最好的方式是连机充电；即把电池与产品装在一起，再外接充电设备，采用外接充电器，一定要分清正负极，充电器的正极与电池正极相连，负极与负极相连，充电器的输出电压不要超过电池最大电压太多，,如果是锂离子电池，充满电与放完都会自动保护，不必人为鉴控，,智能电池保护板的组建方案,所谓组建方案，是保护板的电路结构，拘于成本上的考虑，保护板的成本要降低，电路结构是指向=,低成本，组装容易的方向;,富士达的电脑电池采用的方案有如下几种，,已经过时的（不采用，不生产的）方案：BQ2084,BQ2085,BQ2060,还在少量生产的几种方案：BQ20Z70,BQ20Z75,BQ20Z95,BQ27210,现在采用的方案：BM3328,德龙公司提供的方案,BQ3060,一种方案的电路结构图,