蓄电池充电论文（精选12篇）
蓄电池充电论文 第1篇
一、铅酸蓄电池的工作原理
自动站中使用的蓄电池大多采用铅酸蓄电池, 蓄电池是一种将化学能和电能相互转化的装置, 蓄电池需先用直流电源对其充电, 将电能转化为化学能储存起来, 蓄电池阳极的活性物质是二氧化铅 (Pb O2) 阴极的活性物质是铅 (Pb) , 电解液是稀硫酸 (H2SO4) 。其化学反应式如下:
二、蓄电池的充电方式
蓄电池充电方式可以分为恒流充电、恒压充电、阶段充电。
1. 恒流充电法。
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。该电流从蓄电池的充电开始到充电结束, 始终是恒定不变的。控制方法简单, 但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的, 到充电后期, 充电电流多用于电解水, 产生气体, 使出气过甚, 因此, 常选用阶段充电法。
2. 恒压充电法。
充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值, 随着蓄电池端电压的逐渐升高, 电流逐渐减少。与恒流充电法相比, 其充电过程更接近于最佳充电曲线。用恒定电压快速充电, 由于充电初期蓄电池电动势较低, 充电电流很大, 随着充电的进行, 电流将逐渐减少, 因此, 只需简易控制系统。这种充电方法电解水很少, 避免了蓄电池过充。但在充电初期电流过大, 对蓄电池使用寿命造成很大影响, 且容易使蓄电池极板弯曲, 造成电池报废。鉴于这种缺点, 恒压充电很少使用, 只有在充电电源电压低而电流大时采用。
3. 阶段充电法。
此方法包括二阶段充电法和三阶段充电法。
(1) 二阶段法采用恒电流和恒电压相结合的快速充电方法。首先, 以恒电流充电至预定的电压值, 然后, 改为恒电压完成剩余的充电。一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压。
(2) 三阶段充电法在充电开始和结束时采用恒电流充电, 中间用恒电压充电。当电流衰减到预定值时, 由第二阶段转换到第三阶段。这种方法可以将出气量减到最少, 但作为一种快速充电方法使用, 受到一定的限制。
4. 脉冲式充电法。
脉冲式充电法不仅遵循蓄电池固有的充电接受率, 而且能够提高蓄电池充电接受率, 从而打破了蓄电池指数充电接受曲线的限制, 这也是蓄电池充电理论的新发展。脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电, 然后让电池停充一段时间, 如此循环。充电脉冲使蓄电池充满电量, 而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉, 使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除, 从而减轻了蓄电池的内压, 使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行, 使蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间, 减少了析气量, 提高了蓄电池的充电电流接受率。
三、充电控制器的设计
如用带有AD的单片机如C8051F350、ADUC834等, 可以直接测量蓄电池的电压, 同时还可以读取蓄电池的环境温度, 以调整蓄电池的最终充电电压。
如果设计太阳能充电控制器, 需要计算好太阳能电池板的功率及蓄电池容量, 两者要匹配。同时, 还应该根据各地区实际日照实数, 有所差异。图1所示的太阳能充电控制器, 利用的是脉冲式充电法, 对电池有过充、过放保护, 过放的断开电压低于恢复电压, 此控制器在实际使用中效果较好。
四、结论
蓄电池机车充电工安全技术操作规程 第2篇
蓄电池机车充电工安全技术操作规程一、一般规定
第1条 必须专业培训考试合格后，方可上岗作业。第2条 必须熟悉本岗位的机电设备性能、供电系统及《煤矿安全规程》的相关规定；掌握有关设备、机上的仪表、确认指示准确后再进行送电。
第25条 擦净电池箱盖上的灰尘、积水后，打开电池箱清洗干净。
第26条 每次充电前都应对电源装置进行检查，仪器、仪表、工具和消防器材的正确使用方法，按本规程要求进行充电作业，并能正确处理一般故障。
二、安全规定
第3条 对于防爆特殊型蓄电池极柱的焊接，必须由经过专业培训并通过主管部门考核、取得《允许操作证》的人员担任。
第4条 配制硫酸电解液必须用纯水或蒸馏水。第5条 配制电解液时必须穿戴胶靴、橡胶围裙、橡胶手套、护目眼镜和口罩等防护用品。
第6条 在调合电解液时必须将硫酸徐徐倒入水中，严禁向硫酸内倒水（以免硫酸飞溅，烫伤工作人员）。
第7条 配制酸性电解液，遇有电解液烫伤时，应先用5％的硫酸钠溶液清洗，然后再用清水冲洗。
第8条 配制碱性电解液，如果皮肤沾有碱液时，应先用3%的硼酸水清洗，然后再用清水冲洗。
第9条 禁止在充电过程中紧固连接线及螺帽等。禁止将扳手等工具放在电池上。
第10条 碱性蓄电池使用300－350个循环、酸性蓄电池使用6个月应全部更换一次电解液并进行清洗，然后按初充电方式进行充电。
第11条 每组电瓶使用达30个循环时，要进行一次全面检查，并均衡充电一次。
第12条 每周应测量一次泄漏电流，清洗一次特殊工作栓。
第13条 每周必须检查和调整每只蓄电池电解液的密度。
第14条 严禁占用机车充电。
第15条 在井下蓄电池充电室内侧定电压时，可使用普通型电压表，但必须在揭开电池盖10分钟后进行。
第16条 妥善保管好防火工具及消防器材，确保其完好、有效。
第17条 作业时应穿着规定的劳动保护用品。第18条 认真执行岗位责任制和交接班制度。
三、操作准备
第19条 认真检查电压表、点温计、密度计及温度计等检测仪表，确保其灵敏可靠。
第20条 充电前必须先进行整体检查：
1、电池装置外部应完好，铭牌和防爆标志齐全。
2、电池装置的型号、额定工作电压。第21条 换电瓶箱时，必须把电机车控制器手把拉回零位，取下手把，抽出电机车上的插销。
第22条 用推移方法换电瓶时，机车应与充电架对中，抽出电瓶箱与机车上的4个固定串销，再平行推移到充电架上。
第23条 用吊车换电瓶时，应先检查吊车起重钩环、钢丝绳、制动闸与电动按钮，确认无误后再进行起吊。吊车升起后，严禁人员在起重物下行走或站立。
第24条 充电工作开始前应先检查充电机及充电
发现问题及时处理。
第27条 检查各电池间连接极柱是否正确，接线端子的连接是否牢固。
第28条 充电机电源的两极不得接反（电源的正极接电池的正极、电源的负极接电池的负极）。
第29条 整流设备充电插销必须采用电源装置的专用插销，不得用其他物品代用。
第30条 清除放在电瓶上的任何工具、物品与脏物，打开全部电池旋塞。
四、正常操作
第31条 充电前应在检查一次电源连接是否正确，观察电压表的指示值，并做好记录。然后启动整流器开始充电。
第32条 注意观察电池在充电过程中发生的变化（其中包括电解液的密度和温度、电池的端电压、充电电流的变化），如有异常情况应停电处理，不准电池带故障充电。
第33条 各种型号的电瓶及充电机，其充电方式、充电电流、充电时间、常规充电或快速充电，应按该产品说明书及有关技术文件执行。
第34条 在有80%的单体电池电压升至2.4伏时，方可改用第二阶段充电。当电解液冒出细密强烈气泡，而且达到2.5伏以上，电压、比重稳定3小时不变，即为充电完毕。
第35条 停止充电前各电池槽的比重：酸性为1.26±0.01，否则，可用蒸馏水（当大于1.270时）或比重为1.300的稀硫酸（当小于1.250时）调整；碱性为1.17－1.220。液面高出极板高度：酸性为10－20毫米，碱性为15－30毫米。
第36条 充电时电解液的温度不得超过下列规定：合成碱电解液43℃；苛性钠电解液35℃；硫酸电解液45℃。温度超过时应立即停充或降低电流充电，待冷却后再充。测量温度时应不少于3块电池。
第37条 注意连接线与极柱不得有过热或松动现象。
第38条 电池中电解液溢出时，应及时吸出、擦净。
第39条 监视充电设备的运行情况，遇有不正常现象立即停充，待处理后再充电。
第40条 在充电过程中，每小时必须检查一次电池电压、电流、液面、比重和温度，并做好记录。
第41条 充电完毕必须停止1－1.5小时，待冷却后方可盖上电池旋塞。擦净注液口的酸碱迹，用清水冲刷后盖上电池箱盖，锁上螺栓。
五、收尾工作
为电池充电加速 第3篇
现在市面上大多数充电电池均为锂离子电池，这种电池能够在单位重量下携带更多的能量。锂在锂离子电池正负极材料中存在的形态既不是离子形态，也不是原子形态，而是介于原子与离子的中间形态，我们称其为“锂亚原子”。充电时，“锂亚原子”失去电子变成离子后进入溶液，锂离子在电场作用下到达负极，与从外电路过来的电子形成“锂亚原子”，存在于负极材料中。放电则相反，“锂亚原子”失去电子变成锂离子进入溶液，在电场作用下迁移到正极，与外电路过来的电子形成“锂亚原子”存在于正极材料中。现阶段广为应用的锂离子电池可以储存大量电能并平稳释放电能，但是不能在瞬间大量释放或获取电能。常见的锂离子电池每分钟充电量为总容量的2％～3％，完全充电时间大约需要几个小时，有时候还会更长。研究人员通常认为，这种情况缘自“锂亚原子”和电子共处时，在电池材料中活动太缓慢。
针对这一点，日本东芝公司研发出一款“超级充电离子电池”。这种电池的特别之处是在电池负极上使用了一种可以在大约1分钟的时间内吸附80％的锂离子的特殊材料，这样就可以做到快速充电，只要短短10分钟便可以把电池电量充至90％左右。这种电池比锂离子电池更耐用，锂离子电池一般能充电500次，这种电池能充电5000～6000次，而且这种电池有多种安全措施：防短路，耐热，不怕高电压。
最近，又有两位来自美国麻省理工学院(MIT)的材料专家宣布，他们开发出制造充电电池的新技术，可以大幅缩短手机和汽车的充电时间。两位专家在英国《自然》杂志上发表报告说，利用这种新技术制造的手机电池可以在10秒钟内完成充电，汽车电池可以在5分钟内完成充电。这项技术为新一代充电电池的诞生铺平了道路。
MIT的材料科学家采用的办法和东芝公司类似，也是经过改良锂离子电池的负极来保证锂离子电池在几秒钟内充电完毕。他们尝试将磷酸锂铁加入到锂离子电池的负极当中。这时负极由磷酸锂铁的微小颗粒构成，锂离子就在这些微粒的内部无规则地摆动。
两位专家通过计算机模型发现，锂离子一旦找到一个入口，便会迅速钻入这些微粒。然而它们往往只是在这些微粒的表面徘徊，难以找到一个真正的入口。因此，问题根源其实在于如何使这些锂离子进入能够将它们与电子分离的极微细通道。后来，他们通过在磷酸锂铁微粒的表面覆盖上一层碳，部分解决了这一难题——这些碳将帮助锂离子在磷酸锂铁微粒的表面更加迅速地移动，并最终找到一个入口。最后，他们又在这一基础上进行了新的改良：将微粒表面的碳外衣转换为由磷酸锂制成的传导性更佳的玻璃样材质涂层。利用这个涂层可以将锂离子导入极微细的通道，使它们能够迅速到达终端。
结果表明，由新材料制成的小电池能够在短短的10秒钟内充电完毕，这比没有“玻璃外衣”的磷酸锂铁电池的充电速度快了30倍，更比商用锂离子电池快了100倍。
两位专家还表示，由于这项技术不需要新材料，只是改变制造电池的方法，所以用两年到三年时间就可以将这项技术市场化。这意味着电力储存技术的革新，同时也给环保型汽车和可再生能源的发展带来便利。对此，美国加利福尼亚州劳伦斯·伯克利国家实验室的材料科学家及电池专家马尔卡·德夫(Marca·Doeff)表示：“这真是一个非常棒的概念。”这甚至将是生活方式的改变。
蓄电池充电技术问题解答 第4篇
1.怎样识别蓄电池的正、负极
新蓄电池的正极桩上刻有“+”号或涂以红色, 负极桩刻有“-”号或涂以蓝色作为标记。旧蓄电池如标记不清, 可用下述方法识别, 不能在机车上随便试接, 务必首先分清其正负极性。这里提供四种判别方法:
(1) 观颜色。桩头处呈深褐色的是正极;呈浅灰色的是负极。
(2) 看大小。极桩大的为正极, 极桩小的为负极。
(3) 用直流电压表测量。将直流电压表的“+”、“-”两接线柱分别接至蓄电池的两极桩上, 如指针转向正确, 则接“+”的极桩为蓄电池的正极, 接“-”的极桩为蓄电池的负极。
(4) 连铜线法:两极桩各连一铜线插入电解液中, 并稍离开, 观察电解液表面, 导线旁边冒气泡的为负极桩, 无气泡冒出的为正极桩。
2.怎样对蓄电池进行初次充电
(1) 初次充电的电流不能过大。
新蓄电池或新极板, 在运输保管中, 极板表面都会有不同程度的氧化层或硫化层。这样, 在蓄电池充电时, 其内部将因电阻增大, 可能使电解液温度升得很高。所以, 初次充电电流必须小一些。
(2) 必须使蓄电池真正充足电。
因为新极板上的硫酸铅, 只有在蓄电池充电真正充足时, 才能较彻底地消除。
蓄电池充足电的标志是:在不切断充电的情况下, 单格电池电压应超过25 V;电液相对密度上升到最大值, 并且在4 h内保持稳定, 不再升高;同时电液中有大量气泡发生。以上三项标志必须同时出现, 才表明蓄电池充电已经充足, 如果只以其中一项作为判断根据, 那是不正确的。
(3) 认真进行充放电循环。
由于新极板在制造时只充过一次电, 不能使极板有很好的细孔性, 加之保管中极板硫化等原因, 即使认真地进行了初次充电, 蓄电池的容量也还是不够的。所以新蓄电池通常要进行2～3次充放电循环, 使新极板的活性物质得到锻炼。
3.怎样检查蓄电池的放电程度
(1) 用电解液比重计检查蓄电池的放电程度。
充足电的蓄电池使用一定时间后, 可以通过其比重而确定蓄电池的放电程度。一般测得的原来比重1.31, 低0.04时, 说明已放电25%;比原来比重减少0.08时, 已放电50%;减少0.12时, 已放电75%。
(2) 用负荷电叉进行检查蓄电池的放电程度。
就是通过测蓄电池的电压, 而确定其放电程度。将负荷电叉两个叉抵住单格电池的正、负极桩, 这时, 蓄电池以150～250 A的电流放电, 历经4 s左右 (因放电电流大, 不可超过5 s) , 如果电压能保持1.7～1.8 V, 说明电池电能很足;如果保持在1.6～1.7 V时, 说明已放电25%;如果保持在1.5～1.6 V, 说明已放电50%;如果保持在0.4～0.5 V, 则已放电75%。
4.蓄电池进行补充充电的依据
蓄电池在使用过程中, 如出现下列现象应进行补充充电: (1) 单格电池电压降低到1.75 V以下; (2) 电解液比重降到1.2以下; (3) 冬季放电超过25%, 夏季超过50%; (4) 灯光暗淡, 启动无力。实际上, 在一般使用条件下, 蓄电池每月至少应补充充电一次。
5.蓄电池充电时的注意事项
(1) 在蓄电池充电时, 它的周围不应有火焰存在。
(2) 连接蓄电池充电线路时, 应先接好导线, 后打开充电机。不允许先打开充电机, 后接导线, 以防产生火花。
(3) 充电时, 不允许电解液温度超过45 ℃。
(4) 不要为了快速充电, 而使用10 A以上的充电电流, 那样会缩短蓄电池的使用寿命。
手机电池充电的正确方法 第5篇
日常：充满就可，满后续充莫过长。避免深夜充（电网电压偏高）。电池可随充随停。注意用到关机的电池尽量及时充电，否则电池电压继续下降可能导致自锁保护无法充电。要养成习惯：白天到单位、晚上到家，就开始充电，充满后或离开、睡觉前拔掉电源。随时可充电、随时可停止，如果充满了继续充电，将损失电池寿命。您充电器并不会完全断开电源, 以为会断开，其实是个美丽的误会！
解释：
这里说的电池指所有单体锂离子（聚合物）手机电池、含原装电池。镍镉、镍氢电池（NICO、NIMH）必须空电（全放电）运输及存放，新电须充电后才可使用。而新的锂离子新电池都是有电的：锂离子电池要求半荷电以上状态运输及存储，电压过低会影响其活性、甚至引起保护电路关闭输出导致无法充电。如果收到的锂离子电池电量很低甚至没电，则说明电池存放时间较长或自放电过大。新电池的电在工厂用高倍率电流充进，极化严重，电能效果不好，所以：
锂离子电池的头三次应在手机用到自然低电量（如用到关机后勿强行开机，可能会引发手机或电池欠压保护，切断输出导致无法充电。02/03版PPC必须备份系统免硬启数据丢失）。然后用手机接原配直充或原厂智能座充充电（建议勿用非原厂之普通座充）、充满后保持充电大约1-2小时。目的：通过深放深充，消除新电在工厂大电流快充引起的极化、及存放时间长引起的钝化，同时对带电量计及码片的电池（PPC、SP、moto及SE）进行电量计量校准。若按此法使用三次无法达到预期效果，则电池或机器可能有问题，请与卖家联系。所谓10-16小时方法是老镍氢/镍镉电池的方法，完全不适合锂离子电池平时使用：一般手机的电池可随充、随用、随停。循环寿命是指全充全放次数，部分充放电可理解为几分之一次寿命。电池使用的关键：电池充满，可加充电20分钟-半小时以达到饱和，但一定要避免充满后长时间充电。满后长时间继续充电会导致副反应，结果是容量下降及内阻变大，出现容量缩短、一打电话就关机的情况。PPC等带电量芯片的机器，最好一直用到没电再充，主要是考虑电量显示计量的问题。
电池内保护电路是针对电池安全性的保护，对未达到危险界限的轻微过压、过流、长时间充电引起的过充完全不起作用。充电控制完全由充电设备提供。所以，请勿使用效果和品质很差的普通万能充、电脑USB口充电。
充满后继续充电对电池伤害很大。满后继续充电，电池内部将产生副反应，活性物质减少，垃圾物质增多，容量下降，内阻增大，严重过充直接破坏电池结构，导致电池报废。关于开关机充电的问题，智能机都要求开机充电，否则部分软件监视功能会失效，并导致充电饱和度降低。这个在P802 P910以及E680等机器上表现很突出，锂离子电池可随时充电，对寿命的影响有限，对PPC等带电量计电池，建议用到自动关机后充电，以免影响电量计量精确性。
〈如何避免电池无法开机故障〉：
手机锂电池的正确充电方法 第6篇
A:目前谷歌Android系统手机采用的原生电池都是锂电池，它们不需要激活，没有记忆能力，所以用户不必等电池用完后再充它12个小时，也无需“三充三放”（前三次将电池耗尽再充满）。目前的手机锂电池容量大多在1300mAh左右，手机充电器的充电速率一般是在500mA左右。一般电池充满电只需两三个小时。同时不要等到手机自动关机再去充，虽然锂电池无记忆能力，但充电最好在提示电量低时就及时充电。
如何辨别里程碑2电池
Q:摩托罗拉里程碑2价位降了不少，很具性价比。但听说市场中很多卖家往往以次充好，用高仿的电池充当原装电池，请问该如何区分真伪？
A:里程碑2一块电池近200元，而高仿电池才20元左右，巨额的价差使得不法商户往往用高仿电池来充当原装电池。不过，要区别真伪还是有端倪可寻的，最为简易直观的是查看电池上的文字说明。在注意事项栏：“注意：参阅话机手册中有关电池的安全性能的说明”文字中，原装电池“话机”两字排列正常，间距适中，而高仿电池“话机”两字连在一起，间距过小；另外，侧面“废电池请回收”字样也不同，原装电池“电”字笔划清晰，而高仿电池“电”字很模糊（如图）。
如何查看Android系统进程，如何关闭进程
Q:Android手机跟电脑一样，可以同时运行多个程序。但是，很多时候我们自己并不知情。电脑程序开启过多，运行速度会很慢。手机会不会有这样的问题?
A:这个问题的确存在，我们可以借助第三方的进程查看工具来解决，如TasKiller。启动TasKiller，用户就可以查看到当前手机中正在运行的进程了。如果要关闭某一程序，那么单击一下准备关闭的程序的图标，屏幕上会出现一个横向的菜单，通过该菜单用户可以方便地关闭程序关闭（点“Kill”选项）、忽略以及让该程序在前台运行（点“显示”选项）。还可以启动“正在运行的服务”列表，这里可以查看到各个程序的详情，并可以强行关闭指定的程序。
三星I9000出现网络锁
Q:我用的手机是三星I9000，开机之后出现SIM 网络锁 PIN，请问该如何解锁呢？
A:网络一旦被锁死，解锁很是麻烦。如果不幸遇到了该问题，那么，可以尝试着用如下方法来解锁。首先，通过WIFI下载并打开applanet 黑市场，以“unlock”为关键词搜索下载“galaxy sim unlocker 2.1 &2.2 ”或者“samsung galaxy s unlock tool”；接下来，安装运行sim unlocker 2.1 &2.2 ，在出现的程序界面中，点击 “get unlock code”，然后解锁码就出来了。最后，插上新卡，输入刚才得到的unlock code 就可以解锁了（如图）。
我想让我的闹铃更为个性，请问如何设置？
Q:我想让我的闹铃更为个性，但却找不到设置入口，请问该如何设置？
小功率胶体蓄电池充电器 第7篇
我的电台室几乎所有地方都要用到蓄电池。小功率(QRP)电台,扫描接收机,都有自己的胶体蓄电池。我有几块蓄电池始终保持着充满的状态,随时可以把它们放入44越野车的后备箱或野营帐篷里。当我们得不到市电时,蓄电池总是最好的电源。
番茄和西红柿
尽管火腿们都爱叫它胶体蓄电池,但它实际上是阀控式密封铅酸蓄电池(VRSLA)的一种。VRSLA家族还包括了吸附式玻璃纤维隔板(AGM)蓄电池。这两种蓄电池对于我的应用场合都很理想,因为它们内部的电解质不会洒出来,不会泄漏,不会被冷天冻坏,不会释放出危险的氢气(这意味着可以在室内安全使用)。这些蓄电池通常安装于电子计算机房的不间断电源中,用于驱动电动自行车,或应用于应急照明系统中。图1是一块VRSLA家族的蓄电池。
统一充电
家里的胶体蓄电池的型号太多,麻烦就来了怎么才能保持它们都时刻充满呢?你可以在《QST》文库中找到许多种不同的充电器设计。其中一些的电路很简单,另一些则需要专门的IC。
C1、C2:1000μF、50V电解电容C3:0.01μF、50V电容D1～D6:3A、50V或更高规格的二极管。可选用1N5408DS1、DS2:发光二极管F1:见正文R1:0.1Ω、1/4W电阻R2:0.33Ω、1/4W电阻R3、R4、R6:1kΩ、1/4W电阻R5:270Ω、1/4W电阻R7:5kΩ电位器R8:27kΩ、1/4W电阻R9:6.2kΩ、1/4W电阻U1:LM317稳压器散热片自恢复保险接线端子
我曾经花了很长时间想设计一个复杂的充电器,我觉得它应该能给我的7Ah蓄电池方便地充电。最终,我设计出了一个结构简单、操作方便的充电器,请看图2。它的充电电流很低,所以充电的速度并不快。我给这个设计项目起名叫“QRP胶体蓄电池充电器”。
首先声明,这个电路并非由我原创,这是一个非常常见的电路。我只是稍做了一些修改,添加了一些元件,让它可以在充电的同时还可以带小功率负载。这样的话,在突然停电的时候,蓄电池可以立即直接接过供电任务。电源的自动切换由二极管完成。充电器给蓄电池充电的同时可以带负载,输出电流最大1A。充电器在一块双面印制电路板上组装完成,请看图3。当然,这个电路的组装也没有什么特别的地方,用万能板也可以[1]。
随着蓄电池的放电程度不同,这个充电器充满一块电池需要几小时至24小时不等。从1.2Ah～32Ah的胶体蓄电池,我都用它充过电。
工作原理
这个充电器需要配合一个16V 2A的墙插式变压器使用。这是最简单的交流电源连接方式。变压器的输出送给了全桥整流电路。R1位于整流桥和滤波电容之间,是0.1Ω的电阻。
这个充电器的核心元件是LM317可调节稳压器。电阻R6、R7、R8决定输出电压。二极管D5用来防止蓄电池向U1反送电流。
U1的输出分为两路。一路经过D5、R2后输出给蓄电池。R2的作用是限制蓄电池的充电电流,以图中的元件值,限流为500mA。另一路,也就是OUT接口,连接负载,充电器最高可输出1A的负载电流。这个1A的电流是充电电流和负载电流的合计值,这意味着充电电流和负载电流不能都是1A。
为了防止负载发生短路损坏蓄电池,F1处安装了一个自恢复保险器。当蓄电池有电且市电停电的情况下,蓄电池会经由D6输出至负载。当充电器有电流输出的时候,发光二极管DS1便会亮起。
调节微调电位器R7可以把输出电压设定为可以把蓄电池充满的电压值。我每次会使用掉蓄电池50%的电量,所以我把充电器的输出调为14.2V。如果充电电压设为13.5V～13.9V的浮充电压,蓄电池可以在这个电压下安全充电好几年。
作为蓄电池12V充电器使用的时候,电阻R9是不存在的。这个电阻用来把充电器的输出降低至6V,给6V铅酸蓄电池充电。如果你需要的是12V充电器,就不要安装R9。
元件选择
组装你自己的充电器时不用太死板。虽然我用的是1N5408二极管,其实你可以使用任何一种3A 50V或更高规格的二极管。我给R1和R2标注的是Mouser公司的型号,因为它俩能正好适合PCB的预留位。你也可以用色环电阻代替,立式安装在PCB上。
C1和C2是1000μF,50V的电容。如果你确定你的负载会消耗满1A的电流,我建议你增加C1和C2的电容值。在这种情况下,4700μF是一个不错的取值。这两种容量的电容外形尺寸一样。
虽然墙插式变压器是理想的选择,但你也可以安装分立变压器。你的变压器的输出最好在交流14V至16V之间。注意,变压器的输出电压越高,稳压元件的发热就越大。我试过18V输出的变压器,电路也能正常工作,只是散热片比用16V变压器时更烫。不管采用什么形式的变压器,它的输出电流应该能达到2A。你可以去All Electronics这类尾货处理店找找有没有能用的变压器[2]。但这些店的货源很杂,经常变化。
充电器的组装
不论使用面包板还是PCB,充电器的组装都很简单。其他的我不管,我只要求你一定给U1安装散热片。PCB上有散热片的孔位,可以使稳压IC以正常电流工作时保持凉爽。如果你不用PCB组装这个电路,那你无论怎样也要让U1贴到一块金属上,用机壳给它散热也可以。稳压IC的固定孔是带电的,所以在安装它的时候要使用TO-220绝缘固定件。
我不喜欢PCB上有很多线进进出出,所以PCB设计的时候预留了安装接线端子板或AMP连接器的位置。安装哪种都可以,但是最好不要混装。
组装好的PCB要放在一个小盒子里,像图4那样。我承认,我偷懒把一块成品充电器电路板直接拧在了工作台的架子下面。我可以方便地通过上面的AMP连接器快速连接上变压器和蓄电池并立刻开始充电。虽然实现方式不太雅观,但是确实挺实用。
我又组装了一套充电器,随手翻出一个Ten-Tec机壳装了进去。我给这套充电器加装了一个数字电压表,随时监视蓄电池电压。当蓄电池的电压和充电器的输出电压相等的时候,我就知道充电已完成。蓝色LED亮表明充电器已经通电,绿色LED亮表明蓄电池连接到了充电器上。在这套充电器上,我没有带负载。
充电输出采用安德森插头,通过一截导线连接至蓄电池。电源输入通过同轴连接器连接至墙插式变压器。
充电器的调试和使用
充电器的调试非常简单。你需要一块万用表(最好是数字万用表),和你要充电的蓄电池。
将PCB的AC IN连接至变压器的输出端,打开电源(把变压器插入插座),你会看见两颗LED灯都亮了。这时用万用表测量Battery处的输出电压,调整微调电位器R5,把输出电压调整为14.2V。对于绝大多数蓄电池来说14.2V上下都是很合适的充电电压[3]。电压根据不同的蓄电池,可上下做些调整。现在拔下变压器给PCB断电。把万用表调整到电流档,串联进充电电路测量蓄电池的充电电流[4]。重新给充电器通电,这时你应该能在万用表上读出最高500mA的充电电流。你的实际读数取决于蓄电池之前的放电程度。经过一段时间的充电后,充电电流应该会开始下降,而蓄电池电压开始上升。当蓄电池电压和充电器输出电压相等时,如图5,充电电流会降低至非常小。这时蓄电池就充满了。
保持蓄电池的连接,拔下变压器。这时交流电源指示灯会熄灭,直流指示灯会保持点亮。这时用万用表测量充电器OUTPUT处的输出电压,这个电压应该十分接近蓄电池的电压。
铅酸蓄电池浮充电的运行要求 第8篇
1 蓄电池正常浮充电
(1) 每块电池的电压应保持在2.15～2.20 V。
(2) 电解液的密度应保持在1.20～1.21 (25℃时) ;若不是25℃可进行换算。换算公式为
S25=ST+0.0007 (T-25)
式中S电解液的密度;
T实测温度, ℃。
(3) 浮充电流的大小应以保证第 (1) 条电压值要求为准。若监视整组电压值, 应以 (2.15电池块数) ～ (2.20电池块数) 为准。
(4) 浮充电运行时, 每周测量1次代表电池的电压、电解液密度 (代表电池应为整组电池总数的1/10及个别电压低、电解液密度小的电池) 。每月对整组电池普测1次电压、电解液密度。
2 每季应对整组电池进行1次均衡充电
(1) 均衡充电应以10 h放电率电流的50%进行。连续充至每块电池电压为2.55 V, 电解液密度稳定于1.20～1.21, 电池已普遍冒泡即认为充电完成, 转为正常浮充电运行。
(2) 密封式蓄电池在充电过程中应将加水盖打开。
(3) 每月普测电池, 若发现有总数1/10的电池欠充电时, 应立即进行均衡充电。
(4) 均衡充电前及末期应对电池普测电压、电解液密度。
3 蓄电池的定期充、放电
(1) 蓄电池的定期充、放电, 应每年进行1次。放电应以10 h放电率的电流进行, 严禁用小电流放电。放出电池容量的60%即停止放电。放电中每个电池电压不得低于1.8 V, 即使只有一个电池降至1.8 V也应立即停止放电。若此时放出容量很少时, 应恢复正常浮充电, 并通知专业人员, 待处理好电压低的电池再进行定期充、放电。
(2) 放电停止后应立即进行充电, 开始应以10 h放电率的电流进行充电, 充到电池普遍明显冒泡、电压达到2.45 V, 1 h后将电流降至70%继续充电, 一直到充电完成。
密封式蓄电池充电过程中应将加水盖打开。
(3) 充电过程中电解液温度不得超过40℃, 否则应减小充电电流, 延长充电时间。
(4) 充电达到下列条件时, 可认为充电完成。
1) 普测每块电池电压达到2.6 V以上。
2) 电解液达到1.20～1.21 (25℃) , 且稳定1 h不变 (密度的标准可参照初充电记录) 。
3) 电解液产生强烈气泡。
4) 充入的容量应大于放出容量的120%。
5) 定期充、放电测量电池的规定: (1) 放电前 (停止浮充电后) 普测1次电压、电解液密度, 放电过程中每小时普测1次电压, 放电末期普测1次电压、电解液密度; (2) 充电后第4小时, 以后每隔2 h测量1次代表电池的电压、电解液密度, 充电末期普测1次电压。
4 蓄电池的加水和清扫
(1) 电池容器上都应标有液面的最高、最低监视线。液面降至最低监视线时应添加蒸馏水, 加水不允许超过最高监视线。
(2) 严禁在放电过程中加水, 加水应在充电中进行, 以便电解液和水混合均匀。在充电终了加水时应延长1～2 h充电时间, 个别电池少量加水可在浮充电中进行。
(3) 每季应对电池容器、缸盖、支架等全面清擦1次, 缸盖清洗后一定要擦拭干净方可覆盖。对个别生盐极板、连接线进行处理, 接头涂凡士林。
5 蓄电池发生过充电和欠充电的现象及处理
5.1 过充电现象
(1) 阳极板作用物质脱落, 容器底部有褐色沉淀物。
(2) 阴极板产生瘤状鼓泡。
(3) 电压经常高于正常值。
(4) 气泡强烈、频繁缺水。
确定是蓄电池过充电时, 应将浮充电流降低。
5.2 欠充电现象
(1) 电压经常低于正常值。
(2) 电解液密度低于正常值。
(3) 极板生盐。
蓄电池充电时的注意事项 第9篇
为防止蓄电池硫化, 保持蓄电池的足够容量, 在充电时必须使蓄电池真正充足。否则, 蓄电池的性能将下降, 使用寿命缩短。蓄电池充足电的标志和特征是:
1.蓄电池的端电压上升到最大值, 且在3 h内不再增加。
2.电解液密度升高到最大值, 且在3 h内不再升高。
3.蓄电池内激烈地放出大量气泡, 电解液形成“沸腾”现象。还须强调指出, 只有当上述三种现象同时出现时, 才能确认是充足了电, 仅以其中一项为依据不能说明已充足。因为, 在使用中任意添加稀硫酸的蓄电池, 电解液的密度就会较早达到上次充足电时的数值;有硫化故障的蓄电池, 端电压在充电初期就升得很高。
二、蓄电池是否正常充电的判断
发动机启动后一段时间内, 充电电流开始时较大, 而后逐渐减小, 这说明充电系统是正常的。
在使用中, 当农用运输车中速行驶时, 若电流表一直指示放电, 即说明充电电路不充电。引起这种故障的原因通常是:
1.蓄电池和发电机之间的连接导线断裂或脱落。一般多发生在发电机电枢接线柱部位或导线转折处。有的导线外皮并没有破裂, 而内部铜线已断开。可将蓄电池电源断开后, 用万用表分段检查找出导线断开的部位。发现这种情况后, 应更换导线或将其断裂处连接起来, 用绝缘胶布包扎或外套绝缘套管。
2.交流发电机不发电。判断交流发电机在使用过程中是否正常发电的方法, 不能像检查直流发电机那样, 以旋具或导线将发电机的电枢接线柱与外壳划擦是否有火花。因为这样做的结果, 必使交流发电机内的二极管损坏, 使交流发电机不能工作。
3.调节器有故障。如调节电压过低, 触点烧蚀, 以及调节器内磁场回路线头断开或脱焊, 使发电机激磁回路不通。判断是否此故障时, 应先拆下车上接到调节器“火线”和“磁场”两个接线柱的导线, 再用万用表检查这两个接线柱之间的电阻值, 万用表应指示在零。如果不能指示零或电阻值很大, 应逐段检查。
三、新蓄电池充电
蓄电池内部材料如硫酸下沉等原因而不断地自行放电, 这将造成在极板上和电解液内产生硫酸铅。如果长时间不再充电, 这些硫酸铅就会随着温度的变化而结晶, 形成粗大而难溶解的硫酸铅, 附在极板上使极板表面硫化。所以, 长期不用的蓄电池每隔一月左右就应定期补充充电。
也由于上述原因, 新的蓄电池初次充电后, 应该马上放电后再充电。如果不进行正规的充放电就直接使用, 将造成蓄电池容量不够, 缩短蓄电池使用寿命。当非得直接使用时必须注意充电机的端电压要调低, 减小充电电流, 还要经常检查蓄电池的温度是否过热。一般应避免不充放电就直接使用的情况。
四、蓄电池的快速充电
快速充电具有充电速度快、效率高、对空气的污染少和节省电能等优点。但是, 快速充电不只是简单地加大充电电流就能取得好的效果。
因为过大的充电电流在充电中尤其是充电后期引起激烈的物理和化学变化, 使电解液中的水迅速分解, 产生大量的气泡;电解液的温度随之升高;蓄电池的两极板之间形成“过电压”, 即所谓“极化”现象。这不仅对充电电流有阻碍作用, 还会加剧极板的变形、腐蚀和活性物质脱落, 降低蓄电池的使用寿命。因此, 对蓄电池的快速充电应注意以下几点:
1.快速充电要用“可控硅快速充电机”进行, 这种充电机在充电中产生的正负脉冲电流, 可以消除或减轻蓄电池的“极化”现象和其他不良反应, 使蓄电池始终保持在初始充电状态。
2.快速充电多用于补充充电, 不宜对未经起用的新蓄电池或有硫化等故障的蓄电池快速充电。
3.充电前要认真对蓄电池进行一次检查, 了解放电程度, 补充电解液, 调整电解液密度。
4.不同容量或不同技术状况的蓄电池分别编组。
5.充电时间约为1~2 h。充电过程中电解液温度不得超过50℃。
6.快速充电一般可使蓄电池容量恢复到90%, 如有必要, 可用小电流再充一段时间, 使极板深层的活性物质得到充分利用。
五、蓄电池充电中故障判断
正常的蓄电池充电时, 其端电压和电解液密度都按一定规律变化, 而且只要充电电流适当, 电解液温度就会随着充电程度相应地升高, 如有异常, 可认为蓄电池存在故障。
1.蓄电池极板硫化, 它的内阻就会增大, 因此, 在充电初期, 单格电池的充电电压, 能升到2.8 V左右, 同时, 电解液的温度也升得较高。倘若极板是较轻的硫化, 充电数小时之后, 由于极板表面硫酸铅的逐渐消失, 内阻会随之减少, 充电电压可降到2.2 V左右, 然后像正常蓄电池一样, 电压和电解液密度缓慢上升。倘若是严重硫化的蓄电池, 则因极板是粗大硫酸铅结晶难于溶解, 内阻很大, 单格电池在充电初期充电电压可达5~6 V, 电解液温度升得很高, 而密度却无明显变化, 且电解液过早“沸腾”, 产生大量气泡。
2.存在自放电故障的蓄电池, 由于其内部有某些直接导电的分路, 使作用于化学反应的电能减少, 电解液密度和电压上升较缓慢, 如果蓄电池内部严重短路, 充电电流只是从蓄电池内通过, 活性物质几乎不产生化学反应, 即使充电时间很长, 电解液密度和电压都不上升, 电解液中也没有明显的气泡发生。
蓄电池充电论文 第10篇
目前,铅酸蓄电池由于其制造成本低,容量大,价格低廉而广泛应用于国民经济各领域。然而,长期以来由于技术条件的限制,传统的充电技术具有充电时间长、过充、欠充、析气等多种缺点,远不能适应现代生产和生活的需要。因此,如何实现快速、高效、微损地对蓄电池科学充电,一直是蓄电池应用领域最关心的问题[1,2]。
传统的控制系统是建立在被控对象精确的数学模型基础上的,如果被控对象的数学模型很复杂或较难建立时,控制系统就较难实现。蓄电池正属于这种情况,由于蓄电池的充电过程有自己独特的物理化学规律,因此考虑采用模糊控制进行蓄电池的充电控制[3]。
1 铅酸蓄电池快速充电理论依据
提高蓄电池的充电速度,必须提高充电电流的数值,而蓄电池并非在任何条件下对任何充电电流都可以接受。20世纪60年代中期,美国科学家马斯(J.A.MAS)提出了以最低出气率为前提的蓄电池可接受的充电电流曲线,即任一时刻蓄电池能接受的充电电流为:
式中:I0为初始充电电流;A为充电接受比;t为充电时间。
如图1所示为蓄电池的最佳充电曲线[4]。可以看出,充电电流随时间按指数规率下降。超过这一条自然接受曲线的任何电流,不仅不能提高充电速度,而且还会导致电解水反应,产生气体、增大压力和温升。而小于这一接受特性曲线的充电电流均为蓄电池充电接受电流,不过这延长了充电时间。
2 充电模糊控制器的设计
充电模糊控制器的基本组成如图2所示,共有3个主要的功能模块:模糊化模块、模糊推理模块、清晰化模块[5]。模糊控制器的核心部分是包含语言规则的规则库和模糊推理。
2.1 模糊化
经验证明,虽然电池存在个体差异,但是在蓄电池充电时,电压的上升斜率趋势大致相同,同时当蓄电池电压接近饱和时,电压的变化率很大。基于以上特点,选择模糊控制器的输入为蓄电池理想电压最大值与实测值的差E和相邻两个电压检测值的变化率EC,输出量为充电电流的变化量U[6]。
在充电过程中,端电压总处于上升阶段,因此E的语言变量选PS,PM,PL,PVL,其量化论域为(0,+1,+2,+3,+4,+5,+6)的隶属函数如图3所示。误差变化率EC与输出变量U均选NB,NS,ZE,PS,PB为语言变量,其量化论域为(-3,-2,-1,0,+1,+2,+3)的隶属函数如图4所示。
输入变量可通过公式:
2.2 模糊推理
模糊推理是将固定的控制规则的前件与后件中语言变量所对应的模糊关系集进行模糊运算。控制规则来源于手控的操作经验和已取得的试验数据。由操作经验和试验数据可得图5所示的模糊控制规则表[8]。
根据模糊输入和规则库中蕴含的输入输出关系,可得到模糊控制器的输出模糊值C*为:
式中:A*,B*为模糊输入,R为规则库中蕴含的模糊关系。
2.3 清晰化
由模糊推理得到的模糊输出值C*是输出论域上的模糊子集,只有其转化为精确控制量,才能施加于对象。清晰化方法有3种:
(1) 最大隶属度法,即选取模糊子集中隶属度最大的元素作为控制量。
(2) 加权平均法,以隶属度为系数求出加权平均值,以此作为执行量。
(3) 取中位数法,即选取模糊子集的隶属函数曲线和横坐标所围成区域面积平分为两部分的数[9]。这里我们选择加权平均法,它能较准确的利用模糊子集提供的信息量。
求出U*后再乘以比例因子,即可得到被控对象的实际控制量。
通过模糊化、模糊推理、清晰化接口的设计,一个完整的模糊控制器就构建成功了。当系统在线运行时,如果对每次采样,都要进行一次模糊化、模糊推理、去模糊化,则运算十分繁琐,将占用大量的计算机资源并影响系统的实时性。所以可以将可能出现的E和EC取值,计算出相应的输出量U,最后生成模糊查询表,将其固化到单片机中。
3 快速充电系统的组成
铅酸蓄电池快速充电系统由充电主电路和单片机控制电路组成。主电路采用移相全桥变换电路,采用移相控制的方式来调节输出电流,可以不用调节单个开关管的占空比,简化了控制电路,并且对抑止偏磁有好处[10]。其结构如图5所示。控制电路采用西门子公司的C054单片机,通过对蓄电池端电压信号的采集,分析处理,模糊推理,模糊决策等控制主电路IGBT的通断,来控制充电电流。系统的总体结构如图6所示。
4 试验结果分析
为了同模糊控制模式充电方法做比较,同时采用两阶段控制模式充电方法做充电试验。试验用12 V/9 Ah VRLA的蓄电池最大充电电流为3 A。图7所示为两种充电模式下电流变化曲线。
根据曲线可得到以下结论:
(1) 两阶段控制模式下充电时间为6.4 h,模糊控制充电模式下充电时间为5.5 h,充电时间缩短了不止1 h,说明模糊控制充电模式下充电速度更快;
(2) 蓄电池最大可接受电流为3 A,为安全起见,两阶段恒流充电的最大充电电流设定为2.6 A,而模糊充电控制模式下最大充电电流将接近3 A,说明模糊控制充电模式下具有自动识别最大可接受充电电流的能力。
(3) 同时充电过程中监测蓄电池温度,模糊控制充电模式下温升为18.6 ℃,而两阶段恒流模式下温升为20.6 ℃,说明模糊控制充电模式下充电效率更高。
5 结 语
通过对采用模糊控制的智能充电系统进行侧试,并与采用传统充电方法的充电效果相比较发现其具有以下优点:充电快速、效率高、充电安全、电池温升低,不会损坏电池或缩短电池寿命。可见,采用基于模糊控制技术的智能充电系统,可实现充电过程的智能化和快速化,具有重要实际意义和推广价值。
参考文献
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[10]ULLAH Zafar.Fast intelligent battery charging:neural-fuzzy approach[J].IEEE AES Systems Magazine,2002,6:26-28.
蓄电池充电论文 第11篇
手机电池没充完就拔下来使用，不会影响电池寿命。但如果条件允许且不嫌麻烦，连着充电线使用会更有利于电池寿命。
电池没用完就充电，对电池寿命是有利的。相反的，如果每次电池电量都用到很低，甚至用光，对电池寿命的危害很大。
然后是扩展阅读：
锂离子电池的衰退机理有很多，大体上可以分为滥用衰退与正常衰退两种。
滥用衰退是可以避免的，包括过充、过放、低温、大功率充放电，等等。对于手机的使用来说：
过充：电子设备有电路保护，一般不会发生这种情况，因此用户也不必去担心。
过放：这是一个模糊的概念。大体上而言，尽量不要在电量20%以下使用手机，特别不要在5%电量以下使用手机，会对电池造成不可逆损伤。
低温：主要是指低温充电危害很大。电子设备一般也都有保护了（iPad在低温下是充不进去电的），因此，用户也不必去担心。
大功率充放电：电子设备的放电，一般是比较温和的。就是一直玩游戏，手机也能撑个三四个小时，这最多就是0.2C放电，非常温和，用户也不必担心。充电呢，也是由充电器和电子设备的电路保护的，用户也不必担心。
正常衰退是不能避免的，主要影响因素是放电深度的积分与静置时的电量状态。
放电深度积分：也可以称为放电循环次数，比如从100%放到50%，这就算是0.5个循环。意思就是说，平时用得越多，那么衰退就越快。但手机买来就是用的嘛，能用就用。
静置时的电量状态：这一点在学术上有争议。主流观点是，电量越高则衰退越快。意思就是，100%的电池放一个月，与50%的电池放一个月，前者的容量衰退更大一些。
因此，推荐的使用习惯是什么呢？ 如下：
首先，避免滥用。除去电路保护的部分，用户需要注意的是，尽量不要把手机电量用到很低——随身带充电宝吧。
其次，降低正常使用下的衰退。当然，该用的时候还是用，不能为了保护电池就不玩手机了吧？ 这里的建议是：没事儿就把充电线插到手机上充电。这样的话，手机会从外部取电，相当于减少了放电循环次数。
最后，“最优”的使用习惯是：将手机电量维持在30%-50%的低电量状态，直到出门前两个小时，再充满到100%。这样就降低了“高电量状态下的静置时间”。——当然，这个策略对于手机等消费级电子设备是不适用的，付出与成本不成比例。但对于电动汽车来说，电池很大很贵，就值得开发出这样的智能充电器。事实上，很多机构正在做。
根据评论总结出了各位朋友的3个质疑：
1. 苹果店or书上or专家说电池要每隔一段时间放光再充满，才能够保持寿命的啊！？
答： 苹果店or书上or专家应该说的是上一代充电电池，镍氢电池，有记忆效应。而锂离子电池，无论是在理论上还是实践中，至今从未观测到有任何记忆效应。因此，苹果店or书上or专家的这种说明，是没有依据的。
2. 插着充电线玩手机，那不是一边充电、一边放电，对电池的损耗更大吗？
答： 提出这个问题的朋友，是把电池想像成了“水库”模型。水库有进口、有出口，有可能进口在进水，而出口在出水。在这种模型下，就有可能出现水面高度不变（电量不变），而实际上流量很大的情况。而这与电池寿命衰减是有关的，流量大不就是衰减快吗？ 这种想法的问题在于，电池不是水库，它没有两个口，只有一个口：这个口中，要么在充电，要么在放电，不会出现充放电同时发生的情况。
3. 插着充电线玩手机，会爆炸吗？
答： 应该是存在插电玩手机爆炸的案例，但我不能辨别哪些是真新闻、哪些是假新闻。试着分析了一下，边充电边玩手机，会使充电发热（源自于电池内阻，电能来自于充电线） 与用电发热（源自于CPU与屏幕，电能来自于充电线）的两种发热效应同时发生，温度会更高，从而有可能引发爆炸的风险（如果电池质量不合格）。
说到底，爆炸是电池安全问题，不是电池寿命问题，有些跑题了。
有人质疑：“没用完的情况，如用到50%再充电和用到10%再充电，结果差异很大，第一种不利于电池寿命，第二种有利。”。
答：电池寿命衰减机理主要分为两种：
第一种为循环衰减。把电池想象成一个管状物，充电就是往上撸，放电就是往下撸。上下完整撸一次就是一个完整的循环，撸到一半就是半个循环，撸久了电池就坏掉了，这就是所谓的循环衰减。而循环衰减主要是充电衰减，就是发生在往上撸的时候。
第二种为静置衰减。也就是说，把电池静静地放在那里不撸，自己也是会坏掉的。坏掉的速度取决于手的位置，手的位置越高（电量越高），坏掉就越快。
两种衰减速度的数量级是不同的。就手机电池来说，基本上每天都在撸，循环衰减对寿命的损害比静置衰减至少要大一个数量级。那么我们的策略是什么？ 根据马克思主义哲学抓主要矛盾的哲学常理，应该第一优先级做到尽量减少循环衰减，减少撸的深度与次数;其次才是减少静置衰减，即降低手的高度。
讲述完以上原理之后，咱们在回过头来看看“没用完的情况，如用到50%再充电和用到10%再充电”的情况，想表达的意思应该是指“10%下的静置衰减速度要慢于50%”。
对于大多数使用手机的人来说，当他面临 “我是让手机电池处于50%电量状态，还是10%的电量状态”的抉择时，通常是处于以下几种情况：
Case 1： “我现在手机电量50%，虽然充电线就在旁边，我还是决定用到10%再去充电。”——这相当于增加了循环衰减，而去减少静置衰减，是得不偿失的。虽然说，从50%往10%的往下撸放电是不衰减的，但放了的电肯定是要再充电撸回来的啊，是跑不掉的。
Case 2： “我现在手机电量10%，但暂时不充电，准备等出门前两小时再充电到50%或100%。” —— 这种策略，在不增加循环衰减的速度时，的确是减少了静置衰减，会优化电池寿命。这种情况我在原回答的“最优”策略中也提到了。这种“最优”策略的实施依赖于“智能充电器”，而为了保护成本只有几十元的手机电池，去增加一个智能充电器，在成本上是不划算的，在市场上也是消费者不喜欢的。因此这种策略一般是不可行的。
铅酸蓄电池充电器的模拟保护 第12篇
铅酸蓄电池作为一种能量载体可以在人们的日常生活和工作中带来很多的方便, 它还具有可逆性好、可再生使用、造价低廉和使用方便等等诸多优点。目前铅酸蓄电池充电器也在被世界各国进行积极的研究和开发, 以更好的满足国防、工业、航空航天和交通等实际需求。现在的充电器越来越智能化, 充电过程也变的复杂化, 这样充电器的不可靠性也变高了, 所以充电器的安全性的设计也变的特别重要。充电器一般都用单片机、DSP和ARM等数字芯片来控制充电和保护。当电路出现保护的时候, 由于数字芯片本身的响应时间和计算时间会有一定的延迟, 加上数字芯片还会出现程序跑飞等情况, 为了以防万一, 电路的模拟保护电路的设计也是必不可少的。而且因为模拟保护电路的电气特性, 相对于数字保护电路更直接、快速和安全。
2 电池充电器介绍
本次设计的是24V输出电压, 最大输出电流是40A的铅酸蓄电池充电器。本文要介绍的就是这台充电器上的模拟保护电路的设计, 下面介绍下铅酸蓄电池充电器。充电器主要是由主电路、控制电路、保护电路和显示电路四个部分组成。其中以主电路和控制电路为主, 保护电路和显示电路为辅。如图1所示为所设计的智能充电器的整体硬件结构框图。
该智能充电器的主电路是由电网输入的220V交流单相电压经过一个EMI滤波器和一个整流器所组成的整流滤波电路之后将一个交流电压转变成直流电压;将直流电压输入到主功率拓扑电路, 输出与铅酸蓄电池相连接, 实现充电。而主功率拓扑电路选用的是双管正激电路。
控制电路是一个由STC12C5A60S2单片机为核心来对整个电路进行数字控制。控制电路将采集到的实时电压、电流和温度数据输送给单片机进行判断比较, 从而来对主电路发送不同的PWM波来使充电器可以按照设计的四段式充电法来进入涓流、恒流、恒压、浮充充电。与此同时, 分析采集到的实时的电池数据来判断电池是否超过承受范围而进行软件保护。
保护电路是一个纯硬件的模拟保护, 在单片机出现故障或者意外发生的时候也能够对铅酸蓄电池进行保护。显示电路主要是将采集到的充电电压和电流进行数字显示, 还有就是四个充电状态和保护状态的指示灯的显示, 方便操作者对充电状态更直观地了解。
3 充电器的模拟保护电路
评价电池充电器的质量指标是否合格是多方面的, 但是不管怎么去评价, 研发一个电池充电器最重要的一个原则就是这个充电器必须是安全可靠的。铅酸蓄电池充电器和其他的电子设备一样, 都会发生“偶然性”和“必然性”的失效故障。在设计的时候, 我们首先要想到的就是如何把“偶然性”和“必然性”的失效故障在发生之前就想到怎么样去尽量的避免, 或者是在发生了之后怎么样去解决, 同时在这些事故发生的时候确保电池充电器的操作人员、器件和电网的安全, 这些都是在设计充电器的保护电路的时候必须要去考虑的。因此当铅酸蓄电池充电器出现状况的情况下, 铅酸蓄电池的保护电路应该能够使充电器立即进入保护状态, 或者是自动关机, 或者是改变某一个电气参数让充电器回到正轨上。这就是保护电路的作用和重要性。
虽然本充电器也设计了数字电路的保护, 包括数字电路的电压、电流和温度的实时采样来控制单片机的PWM脉冲的发送来实现充电器的保护。因为STC12C5A60S2单片机的数字保护需要芯片的反应时间和计算时间, 包括程序跑飞的情况也会出现, 这样也会有失效故障的情况出现。当单片机经过计算发送关断PWM脉冲的指令的时候, 其实已经对充电器造成了伤害, 保护电路就无法立即快速的实施保护。因为模拟保护所用的芯片都是直接的电气反应, 所以对充电器是一种更加立即快速的保护。
一般的电池充电器的保护有:过压保护、欠压保护、过流保护、过热保护、缺相保护和防浪涌冲击电流保护电路等。而过压保护、欠压保护、过流保护又都分输入电路和输出电路。
本充电器设计的主要的保护有:防浪涌冲击电流保护、过压保护、过热保护和过流保护。下面介绍下这几个保护电路的具体设计。
3.1 防浪涌冲击电流保护电路
本充电器的输入电路采用的是电容输入型滤波整流电路。因为大电容上的初始电压为零, 所以在充电器开始刚上电的那一瞬间, 会瞬间产生一个很大的冲击电流, 这个电流的值大到可以达到数百安培, 这就称之为浪涌电流。如此大的电流产生的时候可以直接烧毁整流桥、合闸开关的触点、滤波电容或充电器的保险丝等输入回路的器件。上述现象都会导致充电器无法正常工作, 同时对电网产生严重的污染。所以必须设计一个防浪涌冲击电流电路来保证充电器能够正常可靠的运行。在设计这个防浪涌冲击电流保护电路的时候主要遵循以下三个原则:
(1) 为了整个充电器的效率提高, 尽量把防浪涌冲击电流电路的功耗降到最低。
(2) 在脉冲电流的幅值在没有超过允许值的情况下, 能够保证在1～2秒的时间内完成充电。
(3) 为了后期整体充电器的结构设计的考虑, 尽量把保护电路设计所占的空间和重量降低。
在设计的时候, 经过查阅资料和书籍, 发现防浪涌冲击电流的方法有很多种, 最后遵循以上三个原则以及经济的考虑下, 选择了热敏电阻防浪涌冲击电流保护电路。热敏电阻的特性是随着温度的升高, 电阻值减小直到零。这样在开始的时候有一个很大的电阻可以达到限制电流的作用, 电阻发热后阻值会为减小, 从而电路正常工作, 这是利用的是热敏电阻的负温度特性。典型设计电路如图2所示:
3.2 过压保护
由于本次设计的充电器的最大输出功率要达到1200W (加上负载) , 是属于中等功率的大电流输出充电器, 所以在主拓扑的电路上会有比较大的电压和电流产生。当输入电压过压的时候会对电池充电器的输入电路的器件造成应力伤害, 而电压不正常的话也会引起电路的不稳定, 这样因电气性能指标被破坏而不能工作。
当输出过电压的时候, 和输入过电压一样都会使充电器的充电的可靠性、安全性和稳定性产生影响。而且当充电器的输出电压过载的时候会导致铅酸蓄电池的内部造成损坏, 严重的时候还会损害铅酸蓄电池的寿命, 所以铅酸蓄电池充电器的输出过压保护设计也是非常有必要的。
如图3所示是充电器的输出过压保护的前端电路图设计。经过查阅铅酸蓄电池的资料得知24V的电池最大的过压是29.6V, 经过上面设计的分压电路之后, 把充电器的最大输出电压转换成了5.92V。然后把5.92V经过一个电阻分压之后输入到比较器LM2901内其中一个比较器的负端, 正端是一个+5V的参考电压输入的3.87V的分压输出。在充电器的输出电压没有过压的时候, 即比较器的负端电压的值一直小于正端电压的值的时候, 比较器的输出一直是高电平, 直到负端输入达到了设定的值 (即充电器输出电压过压时) , 比较器的输出电平才拉低。
比较器LM2901的输出端接的是RS触发器的S端, 同时上拉一个15V的电压。而R端是一个RC电路, 在上电的瞬间因为电容的存在, 所以在刚上电的时候是低电平, 等电容充满之后才是高电平。而在这里之所以要设计一个RS触发器的原因是为了给充电器设计一个保护指示灯, 当保护电路实现保护的时候, 人能够从指示灯知道充电器进入了哪一种保护。设计采用的RS触发器的型号是CD4044, 它的真值表如图4所示。
下面详细分析非过压保护和过压保护的时候的各个期间端口的高低电平变化情况, 从而来更好地了解整个输出过压保护是如何实现保护功能的:
(1) 非过压保护:当采集电压没有过压的时候, 比较器经过比较是高电平输出, 即RS触发器的S是高电平, R端是低电平, 按照真值表可知Q输出是低电平。Q的输出是低电平使三极管截止, 过压保护的灯不亮, PROTECT截止导致PWM驱动工作。
(2) 过压保护:当充电器的输出电压过压的时候, 比较器的负端输入电平的电压值比正端输入大, 此时比较器输出为低电平。RS触发器的S端是低电平, R端电容已经充满电是高电平, 查询真值表得出Q的输出是高电平。Q的输出是高电平使三极管导通, 从而过压保护的灯亮, PROTECT导通致使PWM驱动关闭。
3.3 过流保护
电池充电器和其他很多的电子设备一样, 当它电路上经过的电流过大的时候是非常危险的。它轻则把电路器件芯片烧坏, 重则会造成电路短路, 而电路短路会造成火灾等不可预估的灾害。过流短路是最严重的一种故障, 所以过流短路保护的设计是否可靠是充电器保护的关键。在设计电池充电器的时候, 对于电流的检测是必不可少的。同样对于本次铅酸蓄电池充电器的设计也是如此, 要能在出现过流的情况下立即采取有效的措施实施保护。
在设计电池充电器输入过流保护的时候, 最先考虑也是最重要的是IGBT的保护, 而实现对IGBT的保护实际上就是对电流的检测。而IGBT过流检测的方法也有很多, 而现在运用比较成熟且经常被用到的有霍尔元件、电流传感器、分流器和电阻分压法。本充电器采用的是电流传感器, 它的线性度非常好, 而且是闭环检测器件, 非常的简单实用。将电流传感器接在充电器主拓扑电路的输入电路和输出电路, 这样随着充电的进行, 电流也不断的变化, 而电流传感器能够将电流的值等效成电压值被采样到。然后把采样到的电压值输入到LM2901的其中一个比较器, 具体电路重设参数与过压保护相同。
3.4 过热保护
温度对电子器件的影响也非常重要, 也是影响电池充电器工作是否可靠的一个重要因素。根据资料分析表明, 电子器件每升高2℃, 它们的可靠性指标就会大约下降10%, 温度升高50℃的时候工作寿命只有20℃的六分之一。而在本次设计的铅酸蓄电池充电器中有比较容易发热的元器件, 比如IGBT, NTC和变压器等等。为了避免这些器件因为温度过高而导致失效, 我们必须对它们进行温度检测并管理, 而过热保护在这里就显得尤为重要。
过热保护的方法有很多, 一些常用的器件有温敏开关、温敏半导体、热敏电阻和温敏芯片。而本次充电器所采用的是温敏半导体。按照所使用的NTC的资料查询可知:在该NTC常温的时候, 电阻是10K;在温度到达70℃的时候, NTC电阻降到1.7K, 设定过热保护开启。同时串联一个电阻并接5V电压供电, 采样NTC两端电压输入到LM2901的一个比较器, 具体电路重设参数与过压保护相同。
4 结束语
本文所设计的铅酸蓄电池充电器模拟保护电路虽然是附加的功能, 但是也是在已经有了数字保护电路下的一个完善。能够使充电器的可靠性和安全性更加的好, 使充电器能够更安全的进行充电。验收技术指标的时候, 需要对保护功能进行多方位的试验来验证保护电路的可靠性。
电池充电器的保护电路结构非常的多样化, 在设计的时候应该针对具体电路选择合适有效的保护方案, 从而在简化电路结构和降低成本的考虑下更好的实施保护。
参考文献
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