蓄電池充電方法的研究(二)

www.guilinhy.com 來源：慧聰網　　　電動車商情網作者：俠名類別：電動車維修時間：2004-5-25

2 充電方法的研究 2.1 常規充電法常規充電制度是依據1940年前國際公認的經驗法則設計的。其中最著名的就是“安培小時規則”：充電電流安培數，不應超過蓄電池待充電的安時數。實際上，常規充電的速度(Tempo)被蓄電池在充電過程中的溫升和氣體的產生所限制。這個現象對蓄電池充電所必須的最短時間具有重要意義。一般來說，常規充電有以下3種。 2.1.1 恒流充電法恒流充電法是用調整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯電阻的方法，保持充電電流強度不變的充電方法，如圖2所示。控制方法簡單，但由于電池的可接受電流能力是隨著充電過程的進行而逐漸下降的，到充電后期，充電電流多用于電解水，產生氣體，使出氣過甚，因此，常選用階段充電法。 2.1.2 階段充電法此方法包括二階段充電法和三階段充電法。 1）二階段法采用恒電流和恒電壓相結合的快速充電方法，如圖3所示。首先，以恒電流充電至預定的電壓值，然后，改為恒電壓完成剩余的充電。一般兩階段之間的轉換電壓就是第二階段的恒電壓。 2）三階段充電法在充電開始和結束時采用恒電流充電，中間用恒電壓充電。當電流衰減到預定值時，由第二階段轉換到第三階段。這種方法可以將出氣量減到最少，但作為一種快速充電方法使用，受到一定的限制。 2.1.3 恒壓充電法充電電源的電壓在全部充電時間里保持恒定的數值，隨著蓄電池端電壓的逐漸升高，電流逐漸減少。與恒流充電法相比，其充電過程更接近于最佳充電曲線。用恒定電壓快速充電，如圖4所示。由于充電初期蓄電池電動勢較低，充電電流很大，隨著充電的進行，電流將逐漸減少，因此，只需簡易控制系統。這種充電方法電解水很少，避免了蓄電池過充。但在充電初期電流過大，對蓄電池壽命造成很大影響，且容易使蓄電池極板彎曲，造成電池報廢。鑒于這種缺點，恒壓充電很少使用，只有在充電電源電壓低而電流大時采用。例如，汽車運行過程中，蓄電池就是以恒壓充電法充電的。 2.2 快速充電技術為了能夠最大限度地加快蓄電池的化學反應速度(Tempo)，縮短蓄電池達到滿充狀態的時間，同時，保證蓄電池正負極板的極化現象盡量地少或輕，提高蓄電池使用效率。快速充電技術近年來得到了迅速發展。下面介紹目前比較流行的幾種快速充電方法。這些方法都是圍繞著最佳充電曲線進行設計的，目的就是使其充電曲線盡可能地逼進最佳充電曲線。2.2.1 脈沖式充電法這種充電法不僅遵循蓄電池固有的充電接受率，而且能夠提高蓄電池充電接受率，從而打破了蓄電池指數充電接受曲線的限制，這也是蓄電池充電理論的新發展。脈沖充電方式首先是用脈沖電流對電池充電，然后讓電池停充一段時間，如此循環，如圖5所示。充電脈沖使蓄電池充滿電量，而間歇期使蓄電池經化學反應產生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉，使濃差極化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了蓄電池的內壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進行，使蓄電池可以吸收更多的電量。間歇脈沖使蓄電池有較充分的反應時間，減少了析氣量，提高了蓄電池的充電電流接受率。 2.2.2 ReflexTM快速充電法這種技術是美國的一項專利技術，它主要面對的充電對象是鎳鎘電池。由于它采用了新型的充電方法，解決了鎳鎘電池的記憶效應，因此，大大降低了蓄電池的快速充電的時間。鉛酸蓄電池的充電方法和對充電狀態的檢測方法與鎳鎘電池有很大的不同，但它們之間可以相互借鑒2.2.3 變電流間歇充電法這種充電方法建立在恒流充電和脈沖充電的基礎上，如圖7所示。其特點是將恒流充電段改為限壓變電流間歇充電段。充電前期的各段采用變電流間歇充電的方法，保證加大充電電流，獲得絕大部分充電量。充電后期采用定電壓充電段，獲得過充電量，將電池恢復至完全充電態。通過間歇停充，使蓄電池經化學反應產生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉，使濃差極化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了蓄電池的內壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進行，使蓄電池可以吸收更多的電量。 2.2.4 變電壓間歇充電法在變電流間歇充電法的基礎上又有人提出了變電壓間歇充電法，如圖8所示。與變電流間歇充電方法不同之處在于第一階段的不是間歇恒流，而是間歇恒壓。 2.2.5 變電壓變電流波浪式間歇正負零脈沖快速充電法綜合脈沖充電法、ReflexTM快速充電法、變電流間歇充電法及變電壓間歇充電法的優點，變電壓變電流波浪式正負零脈沖間歇快速充電法得到發展應用。脈沖充電法充電電路的控制一般有兩種： 1）脈沖電流的幅值可變，而PWM（驅動充放電開關管）信號的頻率是固定的； 2）脈沖電流幅值固定不變，PWM信號的頻率可調。 3 結語鉛酸蓄電池是目前世界(Mondi)上廣泛使用的一種化學電源，該產品具有良好的可逆性，電壓特性平穩，使用壽命長，適用范圍廣，原材料豐富（且可再生使用）及造價低廉等優點。主要應用在交通運輸(Tran Sport)，通信，電力，鐵路，礦山，港口等國民(National)經濟各個部門，是社會生產經營活動中不可缺少的產品，具有廣闊的發展前景。