蓄电池全新的充电模式解析

1、蓄电池全新的充电模式fl 2008 年 08 月 05 日 社区交流5 isis关键字：随身电源 户外电源 加热电源 电源控制技术 蓄电池传感器 电源效率内容摘要：从阀控蓄电池内部氧循环的设计理念出发，分析了现有各种充电方法存在的问题，提出了蓄电池全新的充电模式 -自然平衡充电法，并对此方法的原理进行了浅述，使用根据这一原 理设计的充电装置，才会使蓄电池的循环使用寿命有真正意义上的保障和提高。画友囹交臣弓i言发展中的民用电动交通产品， 是未来蓄电池的最大市场。 该市场能否获得快速平稳的发 展，关键取决于电动交通产品的运行成本。其中围绕着蓄电池的几项技术指

2、标，如蓄电池的单位储能指标，循环使用寿命，放电后的充电是否安全、 方便，环境温度变化的适应能力等， 又是影响运行成本的核心。以上任一个技术指标的突破，都将会使蓄电池在电动交通产品上 的应用，向前迈出坚实的一步。1蓄电池与充电技术对于铅酸、镉馍、馍氢 3类以水为溶剂的电解液蓄电池，为了使用上的安全、方便、 长寿命和免维护，在全世界化学电源工作者数代人不懈的努力下，终于从大量的实验中发现了 内部氧循环”的理论机制，使得该 3类蓄电池所有的充放电反应，能在一个设计完好的带 阀控的密封容器中反复安全进行。即蓄电池在充电和过充电期间，正电极析出的氧到达负电极后，能全部被负电极吸收还原，关系为 i （02

3、析出）=i （02还原），因而，蓄电池在长期 的充放电过程中，不会造成电解液中水的损耗，以此来保证蓄电池的循环使用寿命与充电的安全。这一理论，在能够精确控制充电电流和其他充电副反应，同时使环境因素影响较小的情况下，显然是正确的。遗憾的是，这个正确的理论，只是来自化学电源的研究者，长期以 来未被电路工作者真正理解和重视。由此造成蓄电池技术的发展领先于充电技术的发展，从而导致了今天我们在实际使用蓄电池时， 经常出现电池未达到设计的使用寿命， 就出现了性能下降甚至报废的现象，针对蓄电池使用中存在的问题，我们用了 8年的时间，对传统的 蓄电池恒流、恒压充电技术，以及由该技术发展延伸出来的分段恒流、 限

4、流恒压等充电技术， 进行了深入的分析与实验，下面是我们对传统充电技术的认识。内容摘要：从阀控蓄电池内部氧循环的设计理念出发，分析了现有各种充电方法存在的问题，提出了蓄电池全新的充电模式 -自然平衡充电法，并对此方法的原理进行了浅述，使用根据这一原 理设计的充电装置，才会使蓄电池的循环使用寿命有真正意义上的保障和提高。囹 囹 囹5o 53 22.z/v层二三一走 u2f条件;也泄100%收电后，遇百充士,202.1ji5网控铅酸蓄电池的充电特性曲线恒流充电方式，顾名思义是指蓄电池放完电后，在充电恢复容量过程中， 要求充电器根据电池的不同 a h数，以某一确定的输出电流对蓄电池进行充电，该电流从蓄

5、电池的充电 开始到充电结束，始终是恒定不变的。恒压充电方式，顾名思义是指蓄电池放完电后，在充电恢复容量的过程中， 要求充电器按不同种类的蓄电池， 以某一确定的输出电压对蓄电池进行的充电，该电压从蓄电池的充电 开始到充电结束，始终是恒定不变的。以国内外使用最多也最为普遍， 研究分析也最为深刻的铅酸蓄电池为例。请观察一幅在研究阀控式铅酸蓄电池技术方面，经常看到和用到的图1。这里我们要说明的是，这幅图是专家们抛开日常环境温度变化对蓄电池充电过程的影响，用经过改进的恒压限流方法对蓄电池充电所获得的。因是恒压限流充电方式，所以代表电流变化的i线，起始段有一小段是限流值。代表电压的 v线起始段是一段很陡的

6、上升线，更确切地讲由于充电器的限流作用应 是电压的下跌线。图1中，左边的纵轴线为蓄电池充电电压，横轴线为时间，i线代表蓄电池在充电过程中不同时刻受电能力的电流变化曲线，v线代表蓄电池充电过程中各时刻能接受的最高安全电压，也是设计充电器的恒压输出线，c线代表蓄电池充电过程中容量随时间的增加表现的+ 葭生+ab图2 自然平衡充电原理简示图从i曲线上可清楚看到，充电过程中蓄电池在不同时刻的电流接受能力。显然，在时间轴上，蓄电池电流接受曲线i是一条变化很大的非线性曲线，各个时刻蓄电池的电流接受能力是完全不同的，那么该曲线上哪一时刻的电流用作蓄电池恒流充电，能使蓄电池既安全， 又能在人们可接受的有限时间

7、上将蓄电池充满，包括恒流充电法改进后的有限次数的分段恒流法在内，无论怎么看，我们都觉得是难以实现的，更加困难的是，电池每次使用的放电深 度是不一样的，环境温度都不一样，新旧程度也不一样，如果每次充电都用同样的电流和时 间去充，造成的电池损害是不可逆转的。再看恒压充电法，从 v线上我们看到充电器的输出电压，始终是在充电器设计者认为蓄电池安全受电的最高允许电压上，低于这个电压，将无法使蓄电池充满， 这个电压是否真的安全？有关资料明确告诉我们，充电过程中，单体蓄电池的充电电压比电池自身实时的电压高出100mv ,通过蓄电池的充电电流比蓄电池的最大安全受电电流要增大10倍以上。而充电前蓄电池一般都是在

8、放完电后，这时的蓄电池肯定是处在最低的电压上。如单体铅酸蓄电池，放电后一般为1.82.0v ,而此时的充电电压如果是恒定在2.252.4v ,可见充电器输出的电压和蓄电池电压的差已远远大于100mv。这样的恒压充电，通过蓄电池的充电电流将是蓄电池最大安全电流的几十倍，如果充电器的输出功率与容量足够大的话，必定会造成蓄电池的损坏，如果充电器的容量不够， 那就必定会造成充电器的过载烧毁。经过改进后的恒压限流充电方式，为了能保障蓄电池和充电器不致遭到损坏的厄运，却降低了充电效率， 增加了损耗，延长了充电时间，这是恒压充电v线的起始时间段；到 v线的最后阶段，由于绝大多数的充电器没有环境温度变化的跟踪

9、 补偿能力，充电器此时还保存着最大的电流输出能力。如不及时关断充电电源，极易在环境温度变化中造成蓄电池的损坏。至此，我们可以看出，造成阀控式蓄电池使用中出现早期性能下降和损失容量的重要原因，大多是传统蓄电池充电技术落后与过程控制不力所致。2全新的充电模式分析了传统蓄电池充电技术存在的问题，经过长时间的思考与实验，我们提出了蓄电池自然平衡充电法”的新模式，该充电法的充电过程如下。图2中有a、b二个电源ea及eb ,当电源ea与电源eb处在同一环境温度下， 正极 和正极相连，负极和负极相连，它们所形成的闭合回路中，存在如下的关系，ea电源如果高出电源eb, a电源将向b电源提供ea eb=ae的电

10、压，将按 ae的大小，提供一 ai 电流，使电源 eb上升到完全等于电源 ea的电压时，（在蓄电池中表现为，蓄电池端电压 的上升和电荷存储量的增加）。电源ea将停止向电源eb提供电流，也就是 ea=eb , a e= 0, ai=q内容摘要：从阀控蓄电池内部氧循环的设计理念出发，分析了现有各种充电方法存在的问题， 提出了蓄电池全新的充电模式 -自然平衡充电法，并对此方法的原理进行了浅述，使用根据这一原 理设计的充电装置，才会使蓄电池的循环使用寿命有真正意义上的保障和提高。与 甲 商百i甲电流/a充电电流曲线时间/h图38只串联充电的电流接受特性图电压,v充电电压曲线图48只串联充电的电压上升曲

11、线图在上面描述中，我们把电源eb换成被充电的蓄电池， 寻找出在不同放电深度与环境温度下，蓄电池对应的电压。将 a电源电压ea ,精心设计成在不同环境温度下，能按蓄电池充电平衡需要，自动调节输出电压和电流的电源，与之对应连接，完全理想化的情况下，电源ea能根据蓄电池在任一环境温度下，能够接受的安全电流，对电池进行充电，电池充足电后，ae=0、ai=0, a电源将不消耗功率，此后， a电源ea,只随环境温度的变化，对被充蓄电池提供跟踪平衡补偿，蓄电池充电的整个过程，完全是自动完成的，所以，我们称之为自然平衡法。此方法完全理想化的情况是，蓄电池充足电后，a 电源 ea 无功率供给蓄电池eb 。实际的

12、情况经实验证实，与上面提出的理想情况稍有差别，即 a 电源在蓄电池充满后，由于蓄电池存在着漏电， 和内部氧循环的需要， 还维持着很小的但对蓄电池组的均衡很有用的电流，由于这一特性的存在，几乎使这一充电技术更加接近完美。为进一步说明，特提供一组用我们设计的充电器，对市场上某品牌镍氢电池（ ni-hm ）5号1300ma h, 8只串联充放电结果的打印曲线（环境温度为25c）如图3图6所示。从这一组电池的充电电流接受曲线、充电电压上升曲线、电池温度变化曲线、 0.5c 恒流放电曲线可以看到，整个充电过程，电池温升很小，不超过 34c,充满电的时间，从标准的1415h,缩短为34.5h。由于整个充电过程电池温升很小，所以，不需要进行任何的人为干预。图5 充电