利用現(xiàn)代智能電池技術(shù)延長(zhǎng)電池壽命
鋰離子電池技術(shù)
當(dāng)今便攜式應(yīng)用中廣泛使用的可充電電池化學(xué)技術(shù)是鋰離子技術(shù),其能量密度約為100wh/kg,是輕便應(yīng)用的理想選擇。性能與其最接近的產(chǎn)品是nimh,其能量密度為75wh/kg。在膝上型pc中,隨著其他電子部件變得更小、更輕,電池組已經(jīng)成為在總重量上越來(lái)越突出的部分。在成本不是特別高的情況下,輕量能源將會(huì)受到青睞。鋰離子技術(shù)因?yàn)閾碛蟹浅５偷淖苑烹娐�、低維護(hù)性和相對(duì)短的充電時(shí)間,在當(dāng)今的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。由于鋰離子在管理和監(jiān)控上也是一種高度復(fù)雜的化學(xué)技術(shù),因此,本文將以膝上型pc電池為例,集中討論這一技術(shù)。
鋰離子技術(shù)存在的問(wèn)題
鋰離子技術(shù)并非完美的化身,雖然低的自放電率是其壽命優(yōu)勢(shì),但它依然面臨其他一些影響使用壽命的因素,見(jiàn)圖1。
首先是電池老化問(wèn)題。鋰離子電池從制造時(shí)開(kāi)始即使不用,也會(huì)逐漸丟失掉其全部電荷容量（fcc）。這種老化率取決于溫度和電池的充電狀態(tài)。膝上型pc電池最經(jīng)常存放于辦公環(huán)境,即100%充電和室溫條件。這種條件下,電池組每年將失掉其fcc的20%。溫度高于25℃時(shí),失電會(huì)更嚴(yán)重。此問(wèn)題可以通過(guò)降低存放時(shí)的溫度和充電狀態(tài)得到解決。在40%容量和0℃下,電池每年失掉的電量約為其fcc的4%,但這將挑戰(zhàn)靈活便攜式應(yīng)用的工作點(diǎn)。顯然,鋰離子電池的實(shí)際使用壽命要比預(yù)期的短。決定鋰離子電池組處于健康狀態(tài)的另一個(gè)因素是周期壽命,即電池在其電量大為減低前所耐受的充/放電周期數(shù)。鋰離子電池具有低維護(hù)性,是指它們不需要用戶對(duì)電池“深循環(huán)（deep cycle）”,如同nicd或nimh電池的情形一樣。事實(shí)上,每一個(gè)深放電周期都會(huì)實(shí)際增加電池的阻抗,減少其容量。鋰離子電池在電壓水平低于某一值（傳統(tǒng)上為2v）時(shí)會(huì)永久損壞。最新的技術(shù)發(fā)展進(jìn)一步降低了這個(gè)最低電壓值,但它仍然存在。當(dāng)電池阻抗增加時(shí),電流負(fù)載會(huì)使電池電壓很快降到這種低電平,減少了電池在需要進(jìn)行充電前的有效運(yùn)行時(shí)間。此外,周期壽命也會(huì)隨溫度升高而縮短。
早期智能電源管理系統(tǒng)
膝上型pc用戶肯定不想把pc電池組存放到冰箱里,也不想在電源用完前,總是擔(dān)心電池的剩余使用時(shí)間。為此,電源設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出膝上型電源管理系統(tǒng)來(lái)計(jì)算電池使用壽命,并反饋回一個(gè)可靠的剩余使用時(shí)間。這一功能以往由膝上型pc承擔(dān),但現(xiàn)如今通常由電池自身內(nèi)部完成。為了對(duì)電池組的fcc和周期壽命作出一個(gè)很好的估計(jì),電源管理系統(tǒng)需要了解電池的老化程度和已經(jīng)循環(huán)使用的次數(shù)。pc的使用壽命要比電池組長(zhǎng),不會(huì)只用一塊電池,所以將以上所說(shuō)的那些電池組參數(shù)存放于電池本身,要比存放在pc中更加合適。其他一些有助于增強(qiáng)估計(jì)準(zhǔn)確性的參數(shù)還有溫度日志記錄和周期性電池阻抗測(cè)量值。
