【正文】 種極化現(xiàn)象都是隨著充電電流的增大而嚴(yán)重。快速充電技術(shù)近年來得到了迅速發(fā)展。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。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2所示。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 。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。如圖3所示，Reflex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。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)。圖4 交電流間歇充電曲線d)　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8所示。 圖5 交電壓間歇充電曲線比較圖4和圖5，可以看出：圖5更加符合最佳充電的充電曲線。e)　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、Reflex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。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。一般地說,充電電流在充電過程中隨時間呈指數(shù)規(guī)律下降,不可能自動按恒流或恒壓充電。隨著放電狀態(tài)、使用和保存期的不同,即使是相同型號、相同容量的同類蓄電池的充電也大不一樣。由于蓄電池的初始接受電流Io=AC，所以I0=AC=K1(根號C) （2）b）對于任何給定的放電量，蓄電池充電電流接受比a與放電電流Id的對數(shù)成正比，即a=K2logkIdc）蓄電池在以不同的放電率放電后，其最終的允許充電電流It（接受能力）是各個放電率下的允許充電電流的總和，即：It=I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3＋I(xiàn)4＋...綜合馬斯三定律,可以推出，蓄電池的總電流接受比可表示為α=It/Ct馬斯三定律說明，在充電過程中，當(dāng)充電電流接近蓄電池固有的微量析氣充電曲線時，適時地對電池進(jìn)行反向大電流瞬間放電，以消除電池的極化現(xiàn)象，可以提高蓄電池的充電接受能力，如圖1所示。 脈沖快速充電器的工作原理基于上述理論，并考慮到鉛酸蓄電池自身的一些特性，本文介紹的快速充電裝置所采用的充電方法將整個充電過程分為了預(yù)充電、脈沖快速充電、補(bǔ)足充電、浮充電4個階段，如圖6所示。圖6 分級定電流脈沖快速充電法原理圖 預(yù)充電對長期不用的電池、新電池或在充電初期已處于深度放電狀態(tài)的蓄電池充電時，一開始就采用快速充電會影響電池的壽命。 脈沖快速充電在快速充電過程中，采用分級定電流脈沖快速充電法，將充電電流分成三級，如圖7所示。采用這種方法可以消除充電接近充滿時易出現(xiàn)的振蕩現(xiàn)象及過充電問題。 補(bǔ)足充電快速充電終止后，電池并不一定充足電，為了保證電池充入100％的電量，對電池還要進(jìn)行補(bǔ)足充電。此時充電電流逐漸減小，當(dāng)電流下降至某一閾值時，轉(zhuǎn)入浮充階段。此時也標(biāo)志著充電過程已結(jié)束。單片機(jī)通過各種檢測電路在充電過程中對鉛蓄電池進(jìn)行檢測并做出相應(yīng)的控制處理。單片機(jī)通過檢測的蓄電池的充電溫度、充電電流、充電電壓等，再經(jīng)軟件處理計算后控制主電路處于不同的充電狀態(tài)：預(yù)充電、脈沖快速充電、補(bǔ)足充電和浮充電。43圖8 單片機(jī)總體控制方案 脈沖調(diào)制控制器SG2535的控制方式通過對電壓、溫度的檢測控制脈沖調(diào)制控制器SG2535的輸出脈沖寬度，以實(shí)現(xiàn)不同階段的充電、暫停和終止充電?！　?總體方案設(shè)計基于鉛蓄電池的充電理論，充電器主電路采用半橋變換器高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源。電網(wǎng)點(diǎn)先經(jīng)過各種保護(hù)環(huán)節(jié)，在通過EMI濾波器除去共模信號。組成半橋式功率變換器，將正弦交流電壓變換成約高于充電電壓的脈沖電壓。控制電路由單片機(jī)AT89C51組成，電源由電網(wǎng)交流電經(jīng)過變壓器變壓、全橋整流、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓后提供。另外，通過檢測充電電壓和電流值，控制單片機(jī)輸出脈沖寬度，以進(jìn)入不同的充電階段。為了克服這些缺點(diǎn)，這里采用全波整流電路——單相橋式整流電路。圖9橋式整流電路由電路圖10可知，無論電壓U2是在正半周還是負(fù)半周，負(fù)載上都有相同方式的電流流過。忽略二極管導(dǎo)通時的正向壓降，則單相橋式整流電路的波形圖如下。b) 電容濾波電路電容濾波電路是在整流電路的直流輸出側(cè)與負(fù)載并聯(lián)電容器，利用電容的端電壓在電路狀態(tài)改變時不能突變的原理，使輸出電壓趨于平滑?！　　　　　　　　　　　　　　　D11電容濾波電路　　　　　　　　本電路的輸出電壓在負(fù)載變化時波動大，說明它的帶負(fù)載能力差，只適合于負(fù)載較輕且變化不大的場合。電容濾波是的輸出電壓平均值為：全波：　　U3 = (～)U1 = (～)220V = 264V () 半橋逆變電路半橋逆變電路由兩個導(dǎo)電臂構(gòu)成，每個導(dǎo)電臂由一個全控器件和一個反并聯(lián)二極管組成。直流側(cè)接有兩個相互串聯(lián)切足夠大的電容器C1和C2，滿足C1=C2。設(shè)在t2時刻以前V1導(dǎo)通，V2截止，則U4=177。t2時刻V1截止，同時給V2發(fā)出導(dǎo)通信號，由于感性負(fù)載中的電流i不能立即改變方向，于是D2導(dǎo)通續(xù)流。t3時刻i0降至零，D2截止，V2導(dǎo)通，i0開始反向增大。t4時刻V2截止，同時給V1發(fā)出導(dǎo)通信號，由于感性負(fù)載中的電流i0不能立即改變方向，于是D1先導(dǎo)通續(xù)流。t5時刻i0降至零， V1導(dǎo)通。由上分析可知，輸出電壓U4周期為TS矩形波，其幅值為1/2U3。而當(dāng)D1或D2導(dǎo)通時，負(fù)載電流和電壓反方向，負(fù)載中電感的能量向直流側(cè)反饋，即負(fù)載將起吸收的無功能量反饋回直流側(cè)，反饋的能量暫時存儲在直流側(cè)的電容中。半橋逆變電路輸出電壓波形如圖13所示。主變壓器施加電壓只有一半輸入電壓值1/2U4(＋132V)。在兩功率管交替開關(guān)作用下，變換器原邊可產(chǎn)生幅值280V的方波電壓。a) 估算采用EE55鐵氧體磁芯的功率容量EE55的中心柱截面積為Ae=，窗口面積為AQ=，它的功率容量乘積為Ap=AeAQ==。b) 充電器的容量計算當(dāng)充電器為36V,12A時蓄電池的充電最大容量為：　　36V12A＝432W故變壓器鐵芯的容量計算可按照500W容量計算。VOP要考慮三個因素之和，即：V0=40V+4010%=44V，二極管壓降：VD=, 濾波電感直流壓降為VL=。 變頻整流電路變頻整流電路由兩個整流二極管和一個LC濾波電路組成，使半橋逆變器輸出的脈沖電壓成為一個比較穩(wěn)定的直流電壓。圖14 整流前后的波形 控制電路的設(shè)計a) 溫度檢測電路溫度檢測所使用的傳感器非常多，熱敏電阻是其中一種用半導(dǎo)體材料制成的敏感元件，起主要特點(diǎn)是靈敏度高、體積小、功耗低而且價格低廉。下表為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻的分度表。它是有溫度傳感器和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器兩部分組成，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有NE555時基集成電路構(gòu)成。當(dāng)蓄電池溫度較低時，熱敏電阻RT表現(xiàn)電阻值較大，調(diào)節(jié)電位器Rp可以使時基集成塊觸發(fā)端2腳的電平低于1/3電源電壓（指集成塊IC的供電電壓VDD），單