随着各种蓄电池的广泛使用,快速充电技术已经引起人们的广泛重视。传统的充电方法充电时间过长,且由于充电过程过于简单而会使蓄电池寿命缩短,因此已经面临淘汰。相应的,一些新的快速充电方法开始涌现,并已应用于生产实践中。本文中从快速充电原理、电路特点、相关解决方案及参考设计进行全面解析与分享。
快速充电原理
蓄电池的种类很多,目前应用最广的主要是密封铅酸蓄电池和镍镉电池。这2种蓄电池的充放电原理都是一样的,即都是通过化学反应产生正负离子形成电流。
电池在充放电的过程中会产生氧气,在密封式蓄电池中,这些正极产生的氧气可以通过隔膜和气室被负极吸收,整个化学反应形成一个循环的反应形式。就密封式电池而言,它的内压有限,因此负极的吸收速度也是有限的。如果充电电压过高,正极产生氧气的速度过快,负极的吸收速度跟不上氧气的产生速度,长时间之后必然造成电池失水,从而诱发电池的微短路硫酸化等失效现象,损害电池的质量,缩短其使用寿命。同时高速率充电时电池的极化会造成电池内部压力上升,电池温度上升,电池内阻升高,这不仅会缩短电池寿命,而且有可能对电池造成永久性伤害。蓄电池的这一化学反应原理是研究制定快速充电方法的根本。一方面,快速充电要尽量加快电池的化学反应,使充电速度得到最大的提高;另一方面,又要保证负极的吸收能力,使其能够跟得上正极氧气产生的速度,同时要尽可能消除电池的极化现象。
提高蓄电池的化学反应速度有2种方式,一是改进蓄电池的结构以降低其内阻和提高反应离子的扩散速度,二是改进蓄电池的充电方法。
快速充电电路特点
1、输出电压设定好后(例如36V),若被充电瓶极板脱落断开,造成某组电池不通,或出现短路,则电瓶端电压即降低或为零,这时充电器将无输出电流。
2、若被充电瓶电压偏离设定电压,如设定电压为36V,误接24V、12V、6V电瓶等,充电器也无输出电流,若设定为24V误接为36V电瓶,由于充电器输出电压低于电瓶电压,因而也不能向电瓶充电。
3、充电器两输出端若短路时,由于充电器中可控硅SCR的触发电路不能工作,因而可控硅不导通,输出电流为零。
4、若使用时误将电瓶正负极接反,则可控硅触发电路反向截止,无触发信号,可控硅不导通,输出电流为零。
5、采用脉冲充电,有利于延长电瓶寿命。由于低压交流电经全波整流后是脉动直流,只有当其波峰电压大于电瓶电压时,可控硅才会导通,而当脉动直流电压处于波谷区时,可控硅反偏截止,停止向电瓶充电,因而流过电瓶的是脉动直流电。
6、快速充电,充满自停。由于刚开始充电时电瓶两端电压较低,因而充电电流较大。当电瓶即将充足时(36V电瓶端电压可达44V),由于充电电压越来越接近脉动直流输出电压的波峰值,则充电电流也会越来越小,自动变为涓流充电。当电瓶两端电压被充到整流输出的波峰最大值时,充电过程停止。经试验,三节电动车蓄电池36V(12V/12Ah三节串联),用该充电器只需几个小时即可充满。
7、电路简单、易于制作,几乎不用维护及维修。
快速充电技术探讨:
关于快速充电技术的探讨
实现蓄电池快速充电的技术途径
相关快速充电解决方案及参考设计如下文。
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