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盘点几大快速充电技术

来源:电子发烧友 编者: 发布时间:2014-07-01

  

 在电池应用方面,对于使用者来说,有一个很难均衡的问题,就是在电池容量和充电时间的取舍方面。当电池容量比较大的时候,那充电一次所要耗费的时间最起码要三四个小时,更有甚者七八个小时才是最基本的。而对于用户来说,在未充满电的情况下,频繁充电。按照大多数人的说法,这样对电池是有损害的。但电池容量太小的话,在当前终端耗电如此之大的情况下,也是不可取。因此如何实现电池容量既大,而充电时间又快的方式。高通和德州仪器在这方面起了排头兵的作用。

 
  高通的Quick Charge 2.0
 
  Quick Charge 2.0是高通公司在年前早些时候发表的新一代充电技术协议,据介绍,使用这个技术的移动装置比起一般充电方式可以减少75%的充电时间,原本让原本要花七小时才能充饱的平板计算机降至三个小时左右。该公司已经预告在接下来的 Snapdragon 800 搭载这项最新充电技术,但这不会是它唯一的应用。
 
  而近日,高通与Power Integrations合作开发的移动设备快速充电技术有了新进展。
 
  Power Integrations公司推出了第一款AC-DC墙插式充电器接口IC – CHY100,移动设备设计师可利用它设计出基于高通Quick Charge 2.0协议的充电器。在与Power Integrations的AC-DC开关IC结合使用CHY100 IC集成了所有必需的元件,能够将Quick Charge 2.0平台的功能增加到AC-DC墙插式充电器。
 
  在具体工作的时候,CHY100可以检测到支持Quick Charge 2.0的设备(如手机)所发出的指令,然后调整AC-DC墙插式充电器的输出,使设备的电池获得更大的功率输入。当插入不支持Quick Charge 2.0协议的用电设备时,CHY100 IC可自动禁止高压/大功率输出,以确保充电安全。测试表明,采用大容量电池的智能手机使用Quick Charge 2.0充电器充满电只需一个小时的时间 – 与充电时间通常为四小时的传统定压充电器相比,其优势不言而喻。
 
  Power Integrations首席执行官Balu Balakrishnan补充道:“高通公司的Quick Charge 2.0技术对移动设备用户而言代表着重大的进步。随着移动设备的耗电量越来越大,OEM厂商开始纷纷设计容量更大、更持久耐用的电池。遗憾的是,由于标准型墙插式充电器的功率输出能力有限,使得充电时间变得更长,从而增加了用户停用设备的时间。高通公司的Quick Charge计划有助于解决充电瓶颈,我们很高兴能参与其中。”
 
 德州仪器的快速充电技术MaxLife
 
  一般手机使用者常遭遇到电池经数月充放电后出现持续使用时间缩短的情况,令人倍感困扰。TI MaxLife 技术采用创新电池老化模型系统,可大幅缩短充电时间,且依照实验室测试资料显示,可延长达 30% 延长电池使用寿命。延伸自 TI 广受欢迎的 Impedance Track 电池容量测量技术基础, MaxLife 演算法可准确预测并避免导致电池老化的充电条件。
 
  Maxlife技术的优势有3点:
 
  1.基于阻抗跟踪(Impedance Track)电池容量测量技术,可避免高倍率快速充电所造成的电池老化问题(见图),精确控制充电电压和电流,及充电结束时间。实验室测试数据表明,Maxlife技术采用老化建模系统,300~500次循环内,通过IR补偿方法将充电时间缩短20~25%,同时,可提高电池循环寿命30%(见图 )。此外,利用更新的电池化学成份减缓老化速度。
 
  2.可减少软件开销,降低总体材料清单成本,减小PCB板空间,提高电池安全性和散热管理。
 
  3.可针对不同平台和容量更高的电池,自动调整充电算法。
 
  在今年六月,I已经在全球同步推出采用Maxlife快速充电专利技术的两款电池电量监测计和充电器芯片组:4.5A充电倍率的bq27531和bq2419x;及2.5A充电倍率的bq27530和bq2416x。
 
  TI表示:两款芯片组能直接准确监测电池容量,并据此控制所需充电时间。而现有的采用MCU、 PMIC或DSP的软件控制电源管理系统,无法直接给充电器提供准确的监测控制。这样,在过充电情况下,锂离子在负极活性物质表面析出金属锂,沉积在极板和隔膜上,锂离子数量减少会导致其浓度降低。若长期如此,会对电池造成不可逆的容量损失,缩短循环寿命。
 
  控制充电器的 bq27530 与 bq27531 电池电量量测计现已开始供货,采用 2 mm × 1 mm × 0.65 mm 15 接脚 WCSP 封装。bq24192 4.5A 电池充电器采用 24 接脚、4 mm × 4 mm QFN 封装。 bq24160 双输入 2.5A 充电器则用 24 接脚 QFN 封装与 2.8 mm × 2.8 mm、49 焊球 WCSP 封装。
 
  30秒快速充电的技术
 
  在国际科学博览会上,一项电池充电技术获得了最高奖项。这项功能可以让智能手机在20-30秒的时间内完成充电。
 
  Eesha Khare发明超级电容器
 
  这项技术是由一位18岁的大学生Eesha Khare所发明。该发明是由氢化二氧化钛、聚苯胺纳米棒组成的高性能超级电容器。这个电容器能在微小空间内装载超多能量,不仅充电速度快,还能长时间保存电量。此外,该设备的充电周期达到1万次,而传统充电电池只有1000次。
 
  Khare希望自己的发明能够被使用在手机和其他便携电子设备上,来缩短充电时间,延长设备的使用寿命。此外,这个电容器还是柔性的,能被用在柔性显示屏,以及穿戴设备上。如果该项发明能够投入使用,将给手机充电带来一场新的革命。
 
  特斯拉电动汽车的目标:5分钟超快速充电
 
  对于某些电动车来说,充满电将花上一整晚的时间,但是特斯拉自有它的目标——它要快上许多倍!特斯拉首席技术官JB Straubel表示,该公司正在试图将汽车的充电时间缩减到前所未有的“5到10分钟”。
 
  目前,特斯拉的超级充电站只能在30分钟内为Model S电动车充到一半的电量,然而该公司认为这还是太长了。基本上,特斯拉希望充电耗时不会长于加满一辆汽油车。但目前快速充电所面临的挑战(风险)是过热和爆炸。
 
  除了超快速充电,特斯拉也有在考虑超快速的电池置换技术。当然,如果充电的时间能被压缩到10分钟之内,这种麻烦事自然也可以很好地避免掉了。
 
  写在最后:
 
  其实对于快速充电。小编以为如果一味的加大充电电流与功率,对于当前的锂电池来说或多或少都有损害,如何在电池充电保护和充电速度上面做均衡设计。那就需要工程师们和厂家的努力了。


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