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蓄電池的充電方法
2012-08-03
1 蓄電池常用的充電方法
1)恒定電流充電法
在充電過程中充電電流始終保持不變，叫做恒定電流充電法，簡(jiǎn)稱恒流充電法或等流充電法。在充電過程中由于蓄電池電壓逐漸升高，充電電流逐漸下降，為保持充電電流不致因蓄電池端電壓升高而減小，充電過程必須逐漸升高電源電壓，以維持充電電流始終不變，這對(duì)于充電設(shè)備的自動(dòng)化程度要求較高，一般簡(jiǎn)陋的充電設(shè)備是不能滿足恒流充電要求的。恒流充電法，在蓄電池最大允許的充電電流情況下，充電電流越大，充電時(shí)間就可以縮短。若從時(shí)間上考慮，采用此法有利的。但在充電后期若充電電流仍不變，這時(shí)由于大部分電流用于電解水上，電解液出氣泡過多而顯沸騰狀，這不僅消耗電能，而且容易使極板上活性物質(zhì)大量脫落，溫升過高，造成極板彎曲，容量迅速下降而提前報(bào)廢。所以，這種充電方法很少采用。
2)恒定電壓充電法
在充電過程中，充電電壓始終保持不變，叫做恒定電壓充電法，簡(jiǎn)稱恒壓充電法或等壓充電法。由于恒壓充電開始至后期，電源電壓始終保持一定，所以在充電開始時(shí)充電電流相當(dāng)大，大大超過正常充電電流值。但隨著充電的進(jìn)行，蓄電池端電壓逐漸升高，充電電流逐漸減小。當(dāng)蓄電池端電壓和充電電壓相等時(shí)，充電電流減至最小甚至為零。由此可見，采用恒壓充電法的優(yōu)點(diǎn)在于，可以避免充電后期充電電流過大而造成極板活性物質(zhì)脫落和電能的損失。但其缺點(diǎn)是，在剛開始充電時(shí)，充電電流過大，電極活性物質(zhì)體積變化收縮太快，影響活性物質(zhì)的機(jī)械強(qiáng)度，致使其脫落。而在充電后期充電電流又過小，使極板深處的活性物質(zhì)得不到充電反應(yīng)，形成長(zhǎng)期充電不足，影響蓄電池的使用壽命。所以這種充電方法一般只適用于無配電設(shè)備或充電設(shè)備較簡(jiǎn)陋的特殊場(chǎng)合，如汽車上蓄電池的充電，1號(hào)至5號(hào)干電池式的小蓄電池的充電均采用等壓充電法。采用等壓充電法給蓄電池充電時(shí)，所需電源電壓：酸性蓄電池每個(gè)單體電池為2．4～2．8V左右，堿性蓄電池每個(gè)單體電池為1．6～2．0V左右。
3)有固定電阻的恒定電壓充電
為補(bǔ)救恒定電壓充電的缺點(diǎn)而采用的一種方法。即在充電電源與電池之間串聯(lián)一電阻，這樣充電初期的電流可以調(diào)整。但有時(shí)最大充電電流受到限制，因此隨充電過程的進(jìn)行，蓄電池電壓逐漸上升，電流卻幾乎成為直線衰減。有時(shí)使用兩個(gè)電阻值，約在2．4V時(shí)，從低電阻轉(zhuǎn)換到高電阻，以減少出氣。
4)階段等流充電法
綜合恒流和恒壓充電法的特點(diǎn)，蓄電池在充電初期用較大的電流，經(jīng)過一段時(shí)間改用較小的電流，至充電后期改用更小的電流，即不同階段內(nèi)以不同的電流進(jìn)行恒流充電的方法，叫做階段恒流充電法。階段恒流充電法，一般可分為兩個(gè)階段進(jìn)行，也可分為多個(gè)階段進(jìn)行。
階段等流充電法所需充電時(shí)間短，充電效果也好。由于充電后期改用較小電流充電，這樣減少了氣泡對(duì)極板活性物質(zhì)的沖刷，減少了活性物質(zhì)的脫落。這種充電法能延長(zhǎng)蓄電池使用壽命，并節(jié)省電能，充電又徹底，所以是當(dāng)前常用的一種充電方法。一般蓄電池第一階段以10h率電流進(jìn)行充電，第二階段以20h率電流進(jìn)行充電。各階段充電時(shí)間的長(zhǎng)短，各種蓄電池的具體要求和標(biāo)準(zhǔn)不一樣。
5)浮充電法
間歇使用的蓄電池或僅在交流電停電時(shí)才使用的蓄電池，其充電方式為浮充電式。一些特殊場(chǎng)合使用的固定型蓄電池一般均采用浮充電方法對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。浮充電法的優(yōu)點(diǎn)主要在于能減少蓄電池的析氣率，并可防止過充電，同時(shí)由于蓄電池同直流電源并聯(lián)供電，用電設(shè)備大電流用電時(shí)，蓄電池瞬時(shí)輸出大電流，這有助于鎮(zhèn)定電源系統(tǒng)的電壓，使用電設(shè)備用電正常。浮充電法的缺點(diǎn)是個(gè)別蓄電池充電不均衡和充不足電，所以需要進(jìn)行定期的均衡充電。
2 蓄電池的快速充電方法
1)定電流定周期快速充電法
這種方法的特點(diǎn)是，以電流幅度恒定和周期恒定的脈沖充電電流對(duì)蓄電池充電，兩個(gè)充電脈沖之間有一放電脈沖進(jìn)行去極化，以提高蓄電池的充電接受能力。在充電過程中，充電電流及其脈寬不受蓄電池充電狀態(tài)的影響。因此，它是一種開環(huán)式脈沖充電。這種充電方法易使蓄電池充滿容量，但如果不增加防止過充電的保護(hù)裝置，容易造成強(qiáng)烈的過充電，影響蓄電池的使用壽命。在這種充電方法中，雖然整個(gè)充電過程均加有去極化措施，但是這種固定的去極化措施，難于適合充電全過程的要求。
2)定電流定出氣率脈沖充電放電去極化快速充電法
這種充電方法的特點(diǎn)是：在整個(gè)充電過程中，充電電流脈沖的幅值和蓄電池的出氣率始終保持不變。充電過程初期，充電電流略低于蓄電池的初始接受電流。在充電過程中，由于蓄電池可接受的電流逐漸減小，所以經(jīng)過一段時(shí)間后，充電電流將超過蓄電池的可接受電流，因而蓄電池內(nèi)將產(chǎn)生較多的氣體，出氣率顯著增加。此時(shí)，氣體檢測(cè)元件能夠及時(shí)發(fā)出控制信號(hào)，迫使蓄電池停止充電，進(jìn)行短時(shí)放電。這樣蓄電池內(nèi)部的極化作用很快消失，因而出氣率可以始終保持在較低的預(yù)定值內(nèi)。目前，國(guó)外有這樣的方案。國(guó)內(nèi)因缺少氣體敏感元件， 對(duì)這種方法很少研究。
3)定電流定電壓脈沖充電放電去極化快速充電法
這種充電方法的特點(diǎn)是，以恒定大電流充電，待充到一定電壓(相當(dāng)于蓄電池出氣點(diǎn)的電壓)時(shí)，停止充電并進(jìn)行大電流(或小電流)放電去極化，然后再以恒定大電流充電，依此，充放電過程交替地進(jìn)行。放電脈沖的頻率隨充人電量的增加而增加，充電脈沖的寬度隨充人電量的增加而減少。當(dāng)充電量和放電量基本相等時(shí)，表示蓄電池已充滿電，立即結(jié)束充電。
根據(jù)這種方法，國(guó)內(nèi)外都有多種方案來實(shí)現(xiàn)蓄電池快速充電。這種方法，充電初期無去極化措施。在加有去極化措施后充電脈沖寬度不斷減小，使得充電電流平均值下降較快，延長(zhǎng)了充電時(shí)間。
4)定電流提升電壓脈沖充電放電去極化快速充電法
這種方法是定電流定電壓脈沖充電放電去極化快速充電方法的改進(jìn)。它是以恒定電流(如IC)充電，當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到充電出氣點(diǎn)電壓后(單格電池電壓2． 35～2．5V)時(shí)，停止充電并進(jìn)行放電(如放電電流2～3C，脈沖寬度為1ms)，然后再充電……。從加有放電去極化脈沖以后，用積分器件階梯形跟蹤調(diào)高充電控制電壓(提升出氣點(diǎn)電壓)，以加快充電速度和提高充滿程度。其它和定電流定電壓法相同。
5)定電壓定頻率脈沖充電放電去極化快速充電法
這種方法的特點(diǎn)是，充電脈沖的電壓幅值保持恒定，隨著充電過程的進(jìn)行，蓄電池電動(dòng)勢(shì)逐漸上升，充電電流幅值逐漸減小，充電脈沖電流的頻率恒定，在兩個(gè)充電脈沖之間加有放電去極化脈沖。
6)端電壓和充放電頻率選擇脈沖充電放電去極化快速充電法
這種方法的特點(diǎn)是，根據(jù)蓄電池充電過程中的極化情況選擇充放電脈沖的頻率，并在充電后期將蓄電池端電壓限定在預(yù)選的數(shù)值，使出氣率限制在一定的容許值。
7)適應(yīng)全過程去極化脈沖充電放電去極化快速充電法
這種方法的特點(diǎn)是，在充電全過程都適時(shí)加有去極化的放電脈沖，在放電脈沖后充電電流恢復(fù)之前，均進(jìn)行去極化效果檢測(cè)，達(dá)到一定去極化效果再轉(zhuǎn)回充電，否則再次進(jìn)行去極化放電，直至達(dá)到去極化要求的效果才轉(zhuǎn)回充電，這樣，可使去極措施適應(yīng)全過程。這種方案能有效地將氣體析出量抑制在很小的數(shù)值內(nèi)。
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