【正文】 逐漸減少，因此，只需簡易控制系統(tǒng)。 論文鉛酸蓄 電池充電方法的 圖 14 恒壓充電法曲線 論 文網(wǎng) 7 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(diǎn)，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(yùn)行過程中，蓄電池就是以恒壓充電法充電的。 為了能夠最大限度地加快蓄電池的化學(xué)反應(yīng)速度，縮短蓄電池達(dá) 到滿充狀態(tài)的時間，同時，保證蓄電池正負(fù)極板的極化現(xiàn)象盡量地少或輕，提高蓄電池使用效率?？焖俪潆娂夹g(shù)近年來得到了迅速發(fā)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(jìn)行設(shè)計的，目的就是使其充電曲線盡可能地逼進(jìn)最佳充電曲線。 （ 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(shù)充電接受曲線的限制，這也是蓄電池充電理論的新發(fā)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(huán)，如圖 15所示。充電脈 沖使蓄電池充滿電量，而間歇期使蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉，使?jié)獠顦O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(nèi)壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進(jìn)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(yīng)時間，減少了析氣量，提高了蓄電池的充電電流接受率。 圖 15 脈沖式充電曲線 （ 2） REFLEXTM 快速充電法 8 這種技術(shù)是美國 的一項專利技術(shù)，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(yīng)，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(tài)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。 如圖 16所示， REFLEXTM充電法的一個工作周期包括正向充電脈沖，反向瞬間放電脈沖，停充維持 3個階段。 (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(chǔ)上，如圖 17所示。其特點(diǎn)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。 圖 16 REFLEXTM 快速充電法 充電后期采用定電壓充電段，獲得過充電量，將電池恢復(fù)至完全充電態(tài)。通過間歇停充，使蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸掉，使?jié)獠顦O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(nèi)壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進(jìn)行 ，使蓄電池可以吸收更多的電量。 圖 17 變電流間歇充電曲線 9 (4)變電壓間歇充電法 在變電流間歇充電法的基礎(chǔ)上又有人提出了變電壓間歇充電法，如圖 18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。 比較圖 17和圖 18，可以看出：圖 18更加符合最佳充電的充電曲線。在每個恒電壓充電階段 ，由于是恒壓充電，充電電流自然按照指數(shù)規(guī)律下降，符合電 圖 18 變電壓間歇充電曲線 池電流可接受率隨著充電的進(jìn)行逐漸下降的特點(diǎn)。 (5)變電壓變電流波浪式間歇正負(fù)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(yōu)點(diǎn)，變電壓變電流波浪式正負(fù)零脈沖間歇快速充電法得到發(fā)展應(yīng) 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(qū)動充放電開關(guān)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(diào)。 圖 19采用了一種不同于這兩者的控制模式，脈沖電流幅值和 PWM 信號的頻率均固定， PWM占空比可調(diào)，在此基礎(chǔ)上加入間歇停充階段，能夠在較短的時間內(nèi)充進(jìn)更多的電量，提高蓄電池的充電接受能力。 本設(shè)計就是以變電壓變電流波浪式間歇正負(fù)零脈沖快速充電法為理論基礎(chǔ)設(shè)計的，而且運(yùn)用的是 PWM 信號頻率固定，脈沖電流幅值可變。并且 LTC4009 10 是一個高效的基于 PWM 結(jié)構(gòu)的智能快速充電控制芯片。 圖 19 波浪式間歇正負(fù)零脈沖快速充電 傳統(tǒng)快速充電器介紹與 LTC4009 快速充電器 快速充電器的特點(diǎn)是對充電電池采用大電流充電。常用的充電電流值為～ 2 小時率電流。小時率電流值是由公式 C(Ah)/t(h)規(guī)定的，其中 C 代表電池額定容量， t代表時間。例如用 1小時率電流對 5號鎳鎘電池快速充電，根據(jù)(Ah)／ 1(h)＝ 500(mA)，即采用 500mA 的充電電流 (一般慢速充電，選用 10小時率電流 )。 性能完善的快速充電器，其原理圖如圖 18所示： 圖 18 快速充電器原理框圖 其中的主控電路有多種類型： (1)定時型 11 對電池進(jìn)行定時充電，主控電路采用定時電路，定時時間可由充電電流決定。定時主控電路常設(shè)置不同的時間以控制不同的小時率電流對電池按時間分擋充電，使用很方便。由于定時器制作容易，所以常用它自制定時快速充電器。自制時，為了充電安全，最好選大于 5小時率的電流充電。 (2)電壓峰值增量 △ V型 可充電電池 (如鎳鎘電池 )在充電時端電壓隨充電時間的增長而上升，但充足電后端電壓開始下降。設(shè)計主控電路時，利用該特性監(jiān)測電池電壓出現(xiàn)峰值之后的微量下降，以控制充電結(jié)束，達(dá)到自動充電的目的。這也稱為－ △ V法。由于這種控制電路比較復(fù)雜，故不適于自制。 (3)其他主控電路 主控電路除上述兩種以外，還有溫度監(jiān)測和脈寬調(diào)制 (PWM)控制電路。溫度監(jiān)測常用熱敏電阻監(jiān)測電池溫度。當(dāng)電池溫度高于設(shè)定值時，立即停止快速充電，即使電池溫度下降后，充電器也不會啟動工作。只有它復(fù)位 (人工 或自動 )后，才能啟動再次轉(zhuǎn)人快速充電。 充電 控制 器 LTC4009 是一款 變 電流 /變 電壓電池充電器控制器 ，采用同步降壓架構(gòu)生產(chǎn)高效率運(yùn)作結(jié)構(gòu) 。它采用一種同步準(zhǔn)恒定頻率 PWM 控制架構(gòu)，當(dāng)采用大容量陶瓷電容器時，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將不會產(chǎn)生可聽噪聲。充電電流由外部檢測、輸入和編程電阻器的組合來設(shè)定。 LTC4009 系列借助外部控制來對多種電池進(jìn)行充電。 快速充電終止控制方法與 LTC4009 充電器的控制方法 充電控制技術(shù)是充電器系統(tǒng)中軟件設(shè)計的核心部分。根據(jù)充電電池的原 理，將電池的電壓曲線分為三段，具體見圖 114。 12 圖 19 電池的充電特性 由于電池的最佳充電過程無法用單一量實(shí)現(xiàn)，在這三段應(yīng)分別采用不同的控制方式。具體為 :進(jìn)入 B— C段之前，電池電量己基本用完，此時采用恒定的小電流充電。當(dāng)進(jìn)入 B— C段時，若采用恒流充電，電流過大會損壞電池，電流過小使充電時間過長，根據(jù)電壓變化情況控制充電電流，使電池充電已滿，若此時停止充電，電池會自放電。為防止自放電現(xiàn)象發(fā)生，采用浮充維護(hù)充電方式，用小電流進(jìn)行涓流充電。 在恒流充電狀態(tài)下，不斷檢測電池端電壓，當(dāng)電池電壓達(dá)到飽和電壓 時，恒流充電狀態(tài)終止，自動進(jìn)入恒壓充電狀態(tài)；恒壓充電時，保持充電電壓不變。由于電池內(nèi)阻不斷變大，導(dǎo)致充電電流不斷下降，當(dāng)充電電流下降到恒流狀態(tài)下充電電流的 1/10時，終止恒壓充電，進(jìn)入浮充維護(hù)充電階段。 電池在充滿電后，如果不及時停止充電，電池的溫度將迅速上升。溫度的升高將加速板柵腐蝕速度及電解液的分解，從而縮短電池壽命、容量下降。為了保證電池充足電又不過充電，可以采用定時控制、電壓控制和溫度控制等多種終止充電的方法。 (1)定時控制 該方法適用于恒流充電。采用恒流充電法時，根據(jù)電池的容量和充電電流，可以很 容易的確定所需的充電時間。充電的過程中，達(dá)到預(yù)定的充電時間后，定時器發(fā)出信號，使充電器迅速停止充電或者將充電電流迅速將至浮充維護(hù)充電電流，這樣可以避免電池長時間大電流過充電。 這種控制方法較簡單，但有其缺點(diǎn)：充電前，電池的容量無法準(zhǔn)確知道，而且電池和一些元器件的發(fā)熱使充電電能有一定的損失，實(shí)際的充電時間很難確 13 定。而該方法充電時間是固定的，不能根據(jù)電池充電前的狀態(tài)而自動調(diào)整，結(jié)果使有的電池可能充不足電，有的電池可能過充電，因此，只有充電速率小于 時，才采用