介绍

脉冲充电拓扑具有许多与线性充电相同的优点，包括简单、低成本、小尺寸和很少的外部组件。它提供了一个优于线性充电器的好处，因为热量是在墙上适配器而不是充电器本身消散的。然而，存在明显的缺点，这提出了这样的概念，即锂离子电池的脉冲充电过早地使电池老化，这是由于在恒流区和脉冲区使其受到相同的电流，在那里它非常接近其最大电压。然而，所取得的数据并不支持这一理论。将介绍线性(CC/CV)充电器与DS2770电池监视器和脉冲充电器之间的比较，重点关注两者在充电时间、充电容量和电池老化方面的影响。

充电时间与细胞老化实验

DS2770电池监测和充电控制器，具有一个Li+脉冲充电器，用于提供脉冲充电曲线，并作为实验的库仑计数器。库仑计数被用作电池循环时容量减少的测量。图1说明了用于实验的测试设置。

图1所示 线性和脉冲充电器实验的测试装置。

使用的充电源是基思利2304型电源。脉冲模式周期的开路电压设置为6.0V，电流限制为750mA。基斯利号连接到A点图3对于脉冲模式周期。DS2770在电流限制下对电池充电，直到电池达到4.2V，然后过渡到脉冲相位。脉冲宽度(t(Pulse))为875ms (typp)，当t(Pulse) + t(OFF) = 14s (typp)时终止充电，占空比为6.25%。有关详细规格，请参阅DS2770数据表。

对于线性充电周期，Keithley被编程为在恒流区域在6.0V下提供750mA。它被连接到节点B进行线性循环，从而绕过DS2770的脉冲充电器。用DS2770测量电池恒流阶段的电压和恒压区域的电流。当电池电压测量值达到4.2V时，Keithley对节点B保持恒定的4.2V，当DS2770测量的电池电流降至50mA(节点B恒定的4.2V)时，终止充电，认为电池充满。

第二个Keithley 2304被用来模拟放电周期的负载。所有的放电循环都在25°C下完成，并且具有相同的轮廓，无论使用哪种模式给电池充电。负载电流设置为750mA DC，直到电池电压衰减到3.4V。然后再次降至250mA DC，直到电池电压降至3.4V。最后将负载降至50mA，当电池电压降至3.4V时，认为电池在50mA负载下完全放电。DS2770的累积电流寄存器(ACR)在放电周期开始和结束之间的差异被记录为每个给定充电周期的电池可用容量。

温度下的充电时间和可用容量

采用全新的1400mAh锂聚合物电池，比较DS2770脉冲充电器和离散线性充电器的充电时间随温度的变化。由于电池容量在最初的几次充放电循环中会发生巨大变化，因此在进行任何测量之前，该电池通过循环10次来“打破”。

实验首先用DS2770脉冲充电器在40℃下对完全放电的电池进行充电。记录了充电开始和结束之间的时间(使用PC时钟)。然后将腔室返回到25°C，并使用前面描述的轮廓和“空”标准将细胞完全放电。从开始到放电结束的ACR差异被记录为该温度下该充电曲线下电池的可用容量。然后在40°C下使用线性曲线对电池进行充电，再次记录充电时间。在25℃下放电，记录得尔塔 ACR。在0°C到40°C的充电周期温度下，以5°C的增量重复该过程，结果如图所示图2和3.．

图2 脉冲和线性充电器在充电温度下的充电时间。

图3 脉冲和线性充电器在充电温度下的可用电池容量。

在给定温度下，两种充电拓扑的可用容量实际上是相同的，脉冲充电器在高温下略好，而线性充电器则相反。然而，充电时间的差异是相当显著的。在低温下，恒压充放电的充电时间比脉冲充放电的充电时间长37%。在40°C时，脉冲充电器的速度快了14%。这些结果表明，脉冲模式充电器将充电电池明显更快，但尽管时间较短，充电电池与线性充电器几乎相同的可用容量。

线性和脉冲充电器的电池老化比较

随着脉冲充电器充电时间的缩短，下一个要解决的测量是相对于线性模式充电的电池老化效应。两个全新的1400mAh锂聚合物电池循环10次以打破它们。一个电池在25°C线性环境下进行500次充放电循环，另一个电池使用DS2770脉冲充电器充电。放电曲线与充电时间实验相同。电池老化是基于可用容量的减少，通过每次放电周期前后的DS2770 ACR差来测量。在第一次放电时，作为可用容量百分比的实验结果显示在图4．

图4 线性和脉冲充电器的电池老化。

实验表明，脉冲模式充电的老化效应实际上小于线性模式充电的老化效应。在25°C下进行500次充放电循环后，使用CC/CV配置文件的电池的可用容量比脉冲充电器少4.6%。

结论

线性和脉冲模式Li+充电器都有许多优点，包括简单，低成本，小尺寸和很少的外部组件。线性充电器在电池组的通道元件中耗散功率，要求电池组设计师做出调整以管理产生的热量。脉冲充电器需要一个电流有限的充电源，但这允许功率在充电源而不是电池组中耗散。脉冲充电曲线的一个明显缺点是电池在V(CV)时脉冲1C充电电流会导致电池老化。使用DS2770电池监视器和充电控制器，实验证明了a)脉冲充电器在25°C下比线性充电器充电快16%，可用容量大致相等;b)脉冲充电器在25°C下500次充放电循环后，电池的实际老化比线性充电器少4.6%。