充電控制器

充電控制器(charge controller)會限制電流注入可充電電池或從電池流出的速率,防止電氣過載、過度充電,也可以防止过电压。這可以避免一些降低電池性能或壽命的情況,減少電池的安全風險。充電控制器還可以防止電池電量完全耗盡(深度放電),或根據電池技術進行受控放電
「充電控制器」可能是一個獨立的設備,或是電池、行動裝置或是充電器裡的電路。

獨立的充電控制器
出售給消費者的充電控制器會是獨立的設備,配合太陽能發電或風力发电机,用在像露營車、艇或家用電池儲能係統。

串聯充電控制器會在電池充滿電後阻止電流繼續流入電池。分流充電控制器會在電池充滿電後將多餘的電力轉移至輔助負載或「分流」負載,例如電熱水器。

簡單的充電控制器會在電池電壓超過設定的高電壓等級時停止充電,並在電池電壓低於該準位時重新充電。脈衝寬度調變(PWM)和最大功率点追踪(MPPT)技術是複雜的電子技術,可根據電池電量調整充電速率,使充電更接近其最大容量。

具有 MPPT 功能的充電控制器,可讓系統設計人員不用將PV電壓與電池電壓精確匹配。可以實現顯著的效率提升,尤其是在PV陣列與電池有一定距離的情況下。例如,連接到MPPT充電控制器的150伏特PV陣列可用於為24伏特或48伏特電池充電。更高的陣列電壓意味著更低的陣列電流,因此節省的佈線成本足以抵消控制器的成本。

充電控制器還可以監控電池溫度,防止過熱。一些充電控制器系統還能顯示數據、將數據傳輸到遠端顯示器,並記錄數據以追蹤電流隨時間的變化。

整合型充電控制器技術
用作充電調節控制器的電路可能由多個電子元件組成,也可能封裝在單一集成电路中。若是單一集成电路,會稱為充電控制器IC或充電控制IC。

充電控制器電路用於可充電電子設備,例如手機、筆記型電腦、行動音訊播放器和不斷電電源,以及電動車和軌道衛星中的大型電池系統。

充電協定
由於銅線安全承載的電流有限,因此開發了充電通訊協議,允許終端設備請求更高的電壓,以增加功率吞吐量,同時又不增加電線的熱量。到達的電壓隨後在終端設備內部轉換為電池的最佳充電電壓。

Quick Charge和Pump Express
最常使用的標準是高通提供的Quick Charge以及聯發科的Pump Express。

2014 年和 2015 年版本的 Pump Express、Pump Express Plus 和 Pump Express Plus 2.0 的不同之處在於,它們使用電流調變訊號透過主USB電源通道(VBUS)向充電器傳達電壓請求,而不是透過USB 2.0資料通道進行協商。

Pump Express Plus支援 7、9 和 12 伏特的升壓電壓,而Quick Charge 2.0規格缺少 7 伏特電壓。在名為class B的Quick Charge 2.0規範修訂版中,新增了20伏特電壓。

後續版本的Pump Express Plus 2.0的電壓範圍為5伏特至20伏,步長為0.5伏特。 Quick Charge 3.0協定支援更細粒度的電壓等級,步長為0.2伏,最低電壓約3.3伏特。據PocketNow稱,Quick Charge 3.0的起始電壓為3.2伏,每步長0.2伏,最高可達20伏(3.2伏、3.4伏、4.6伏、…、19.8伏、20伏)。powerbankexpert.com網站聲稱此協定的最低電壓是3.6伏。

Oppo VOOC和華為的SuperCharge
OPPO的VOOC(在其子公司一加稱為Dash Charge),以及華為的SuperCharge,都採用了相反的做法,即增加充電電流。由於到達終端設備的電壓與最佳電池充電電壓相匹配,因此終端設備內部無需轉換,從而減少了設備內部的發熱。然而,與僅提高電壓的充電協議不同,更高的電流會在線纜的銅線中產生更多熱量,使其與現有線纜不相容,並且需要使用銅線更粗的特殊大電流線纜。

相關條目
*电池管理系统
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*光伏逆变器
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*電動車通訊控制器(EVCC)

參考資料

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