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1、1脈沖快速充電法的理論基礎(chǔ) 理論和實(shí)踐證明，蓄電池的充放電是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)過程。一般地說,充電電流在充電過程中隨時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律下降,不可能自動(dòng)按恒流或恒壓充電。充電過程中影響充電的因素很多,諸如電解液的濃度、極板活性物的濃度、環(huán)境溫度等的不同,都會(huì)使充電產(chǎn)生很大的差異。隨著放電狀態(tài)、使用和保存期的不同,即使是相同型號(hào)、相同容量的同類蓄電池的充電也大不一樣。1972年，美國科學(xué)家馬斯在第二屆世界電動(dòng)汽車年會(huì)上提出了著名的馬斯三定律，即 1）對(duì)于任何給定的放電電流，蓄電池充電時(shí)的電流接受比a與電池放出的容量
2、的平方根成反比，即 式中：K1為放電電流常數(shù)，視放電電流的大小而定； C為蓄電池放出的容量?！ ∮捎谛铍姵氐某跏冀邮茈娏鱅o=aC，所以 I0=aC=K1(根號(hào)C)?。?） 2）對(duì)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(duì)數(shù)成正比，即 a=K2logkId ?。?） 式中：K2為放電量常數(shù)，視放電量的多少而定； k為計(jì)算常數(shù)?！ ?）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(gè)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＋...
3、 （4） 式中：I1、I2、I3、I4...為各個(gè)放電率下的允許充電電流?！ 【C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 （5） 式中：Ct=C1＋C2＋C3＋C4＋...為各次放電量的總和，即蓄電池放出的全部電量?！ ●R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(shí)，適時(shí)地對(duì)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(當(dāng)電池有電流通過，使電極偏離了平衡電極電位的現(xiàn)象，稱為電極極化。在電極單位面積上通過的電流越大，偏離平衡電極電位越嚴(yán)重。通
4、電前和通電后電極電位的差叫作過電位。陽極電流產(chǎn)生的電極極化叫作陽極極化；陰極電流產(chǎn)生的電極極化叫陰極極化。平衡電極電位是一個(gè)沒有電流流過時(shí)，靜止的、相對(duì)理想化的狀態(tài)時(shí)的一個(gè)電極電位。電池極化就是由于電流的流動(dòng)，而打破靜止?fàn)顟B(tài)后，實(shí)際電極電位偏離了平衡電極電位的現(xiàn)象)，可以提高蓄電池的充電接受能力，如圖1所示。也就是說通過反向大電流放電，可以使蓄電池的可接受電流曲線不斷右移，同時(shí)其陡度不斷增大，即α值增大，從而大大提高充電速度，縮短充電時(shí)間。馬斯三定律的提出至今已有30多年，目前為止這一理論雖未得到有效的驗(yàn)證，
5、但在理論上和實(shí)踐上都證明了它的可行性，脈沖快速充電法正是基于這個(gè)理論而提出的一種快速充電方式?！ ?充電方法設(shè)計(jì) 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(gè)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(gè)階段，如圖2所示。根據(jù)蓄電池充電前的殘余電量，進(jìn)入不同的充電階段?！ ?.1預(yù)充電 對(duì)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(shí)，一開始就采用快速充電會(huì)影響電池的壽命。為了避免這一問題要先對(duì)蓄電池實(shí)行穩(wěn)定小電流充電，使電池電
6、壓上升，當(dāng)電池電壓上升到能接受大電流充電的閾值時(shí)再進(jìn)行大電流快速充電?！ ?.2脈沖快速充電 在快速充電過程中，采用分級(jí)定電流脈沖快速充電法，將充電電流分成三級(jí)，如圖3所示。開始充電時(shí)采用大電流，隨著電池容量的增加，電壓逐漸升高，電流等級(jí)開始降低，使充電電流的脈沖幅度和寬度隨蓄電池端電壓的升高而分級(jí)減小。采用這種方法可以消除充電接近充滿時(shí)易出現(xiàn)的振蕩現(xiàn)象及過充電問題?！ ≡诿}沖快速充電過程中，電池電壓上升較快，當(dāng)電壓上升至補(bǔ)足充電電壓閾值時(shí)，轉(zhuǎn)入補(bǔ)足充電階段?！ ?.3補(bǔ)足充電 快速充電終止后，電池并不一
7、定充足電，為了保證電池充入100％的電量，對(duì)電池還要進(jìn)行補(bǔ)足充電。此階段充電采用恒壓充電，可使電池容量快速恢復(fù)。此時(shí)充電電流逐漸減小，當(dāng)電流下降至某一閾值時(shí)，轉(zhuǎn)入浮充階段。2.4浮充電 此階段主要用來補(bǔ)充蓄電池自放電所消耗的能量，只要電池接在充電器上并且充電器接通電源，充電器就會(huì)給電池不斷補(bǔ)充電荷，這樣可使電池總處于充足電狀態(tài)。此時(shí)也標(biāo)志著充電過程已結(jié)束?！ ?充電電路設(shè)計(jì) 3.1充放電硬件電路設(shè)計(jì) 主電路采用半橋功率變換電路，如圖4所示。在半橋式功率變換器中,功率管所承受的最大電壓與正激式或反激式變換
8、器中功率管承受的電壓相比要小。這樣可以選用耐壓值低的MOSFET，使導(dǎo)通電阻相應(yīng)下降,同時(shí)也降低了導(dǎo)通損耗。用集成PWM控制芯片SG3525結(jié)合半橋式功率變換電路共同組成充電器的功率變換部分?！ ∨c單片機(jī)相連的檢測(cè)電路的充電電壓由分壓精密電阻取得，經(jīng)過相應(yīng)的放大后送至單片機(jī)的A/D口；充電電流經(jīng)過精密電阻采樣、放大，然后也送至單片機(jī)的A/D口；蓄電池溫度經(jīng)過溫度傳感器，將對(duì)應(yīng)的電壓量放大后送至單片機(jī)
