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EAST蓄電池充電方法的研究 
2.1 常規(guī)充電法 
常規(guī)充電制度是依據(jù)1940年前國(guó)際公認(rèn)的經(jīng)驗(yàn)法則設(shè)計(jì)的。其中最著名的就是“安培小時(shí)規(guī)則”：充電電流安培數(shù)，不應(yīng)超過(guò)易事特蓄電池待充電的安時(shí)數(shù)。實(shí)際上，常規(guī)充電的速度被蓄電池在充電過(guò)程中的溫升和氣體的產(chǎn)生所限制。這個(gè)現(xiàn)象對(duì)蓄電池充電所必須的最短時(shí)間具有重要意義。 
一般來(lái)說(shuō)，常規(guī)充電有以下3種。 
2.1.1 恒流充電法 
恒流充電法是用調(diào)整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯(lián)電阻的方法，保持充電電流強(qiáng)度不變的充電方法，如圖2所示。控制方法簡(jiǎn)單，但由于電池的可接受電流能力是隨著充電過(guò)程的進(jìn)行而逐漸下降的，到充電后期，充電電流多用于電解水，產(chǎn)生氣體，使出氣過(guò)甚，因此，常選用階段充電法。
圖2 恒流充電曲線 
2.1.2 階段充電法 
此方法包括二階段充電法和三階段充電法。 
1）二階段法 采用恒電流和恒電壓相結(jié)合的快速充電方法，如圖3所示。首先，以恒電流充電至預(yù)定的電壓值，然后，改為恒電壓完成剩余的充電。一般兩階段之間的轉(zhuǎn)換電壓就是第二階段的恒電壓。
圖3 二階段法曲線 
2）三階段充電法 在充電開(kāi)始和結(jié)束時(shí)采用恒電流充電，中間用恒電壓充電。當(dāng)電流衰減到預(yù)定值時(shí)，由第二階段轉(zhuǎn)換到第三階段。這種方法可以將出氣量減到最少，但作為一種快速充電方法使用，受到一定的限制。 
2.1.3 恒壓充電法 
充電電源的電壓在全部充電時(shí)間里保持恒定的數(shù)值，隨著蓄電池端電壓的逐漸升高，電流逐漸減少。與恒流充電法相比，其充電過(guò)程更接近于最佳充電曲線。用恒定電壓快速充電，如圖4所示。由于充電初期蓄電池電動(dòng)勢(shì)較低，充電電流很大，隨著充電的進(jìn)行，電流將逐漸減少，因此，只需簡(jiǎn)易控制系統(tǒng)。
圖4 恒壓充電法曲線 
這種充電方法電解水很少，避免了易事特蓄電池過(guò)充。但在充電初期電流過(guò)大，對(duì)蓄電池壽命造成很大影響，且容易使蓄電池極板彎曲，造成電池報(bào)廢。 
鑒于這種缺點(diǎn)，恒壓充電很少使用，只有在充電電源電壓低而電流大時(shí)采用。例如，汽車運(yùn)行過(guò)程中，蓄電池就是以恒壓充電法充電的。 
2.2 快速充電技術(shù) 
為了能夠最大限度地加快蓄電池的化學(xué)反應(yīng)速度，縮短蓄電池達(dá)到滿充狀態(tài)的時(shí)間，同時(shí)，保證蓄電池正負(fù)極板的極化現(xiàn)象盡量地少或輕，提高蓄電池使用效率。快速充電技術(shù)近年來(lái)得到了迅速發(fā)展。 
下面介紹目前比較流行的幾種快速充電方法。這些方法都是圍繞著最佳充電曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)的，目的就是使其充電曲線盡可能地逼進(jìn)最佳充電曲線。 
2.2.1 脈沖式充電法 
這種充電法不僅遵循易事特蓄電池固有的充電接受率，而且能夠提高蓄電池充電接受率，從而打破了蓄電池指數(shù)充電接受曲線的限制，這也是蓄電池充電理論的新發(fā)展。 
脈沖充電方式首先是用脈沖電流對(duì)電池充電，然后讓電池停充一段時(shí)間，如此循環(huán)，如圖5所示。充電脈沖使蓄電池充滿電量，而間歇期使蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時(shí)間重新化合而被吸收掉，使?jié)獠顦O化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了蓄電池的內(nèi)壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進(jìn)行，使易事特蓄電池可以吸收更多的電量。間歇脈沖使蓄電池有較充分的反應(yīng)時(shí)間，減少了析氣量，提高了蓄電池的充電電流接受率[5]。
圖5 脈沖式充電曲線 
2.2.2 ReflexTM快速充電法 
這種技術(shù)是美國(guó)的一項(xiàng)專利技術(shù)，它主要面對(duì)的充電對(duì)象是鎳鎘電池。由于它采用了新型的充電方法，解決了鎳鎘電池的記憶效應(yīng)，因此，大大降低了蓄電池的快速充電的時(shí)間。鉛酸蓄電池的充電方法和對(duì)充電狀態(tài)的檢測(cè)方法與鎳鎘電池有很大的不同，但它們之間可以相互借鑒[3]。 
如圖6所示，ReflexTM充電法的一個(gè)工作周期包括正向充電脈沖，反向瞬間放電脈沖，停充維持3個(gè)階段[3]。
圖6 ReflexTM快速充電法 
2.2.3 變電流間歇充電法 
這種充電方法建立在恒流充電和脈沖充電的基礎(chǔ)上，如圖7所示。其特點(diǎn)是將恒流充電段改為限壓變電流間歇充電段。充電前期的各段采用變電流間歇充電的方法，保證加大充電電流，獲得絕大部分充電量。充電后期采用定電壓充電段，獲得過(guò)充電量，將電池恢復(fù)至完全充電態(tài)。通過(guò)間歇停充，使蓄電池經(jīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時(shí)間重新化合而被吸收掉，使?jié)獠顦O化和歐姆極化自然而然地得到消除，從而減輕了蓄電池的內(nèi)壓，使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進(jìn)行，使蓄電池可以吸收更多的電量[4]。
圖7 變電流間歇充電曲線 
2.2.4 變電壓間歇充電法 
在變電流間歇充電法的基礎(chǔ)上又有人提出了變電壓間歇充電法，如圖8所示。與變電流間歇充電方法不同之處在于第一階段的不是間歇恒流，而是間歇恒壓。
圖8 變電壓間歇充電曲線 
比較圖7和圖8，可以看出：圖8更加符合最佳充電的充電曲線。在每個(gè)恒電壓充電階段，由于是恒壓充電，充電電流自然按照指數(shù)規(guī)律下降，符合電池電流可接受率隨著充電的進(jìn)行逐漸下降的特點(diǎn)[4]。 
2.2.5 變電壓變電流波浪式間歇正負(fù)零脈沖快速充電法 
綜合脈沖充電法、ReflexTM快速充電法、變電流間歇充電法及變電壓間歇充電法的優(yōu)點(diǎn)，變電壓變電流波浪式正負(fù)零脈沖間歇快速充電法得到發(fā)展應(yīng)用。脈沖充電法充電電路的控制一般有兩種： 
1）脈沖電流的幅值可變，而PWM（驅(qū)動(dòng)充放電開(kāi)關(guān)管）信號(hào)的頻率是固定的； 
2）脈沖電流幅值固定不變，PWM信號(hào)的頻率可調(diào)。 
圖9采用了一種不同于這兩者的控制模式，脈沖電流幅值和PWM信號(hào)的頻率均固定，PWM占空比可調(diào)，在此基礎(chǔ)上加入間歇停充階段，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)充進(jìn)更多的電量，提高CGB蓄電池的充電接受能力。
圖9 波浪式間歇正負(fù)零脈沖快速充電 
3 結(jié)語(yǔ) 
易事特蓄電池是目前世界上廣泛使用的一種化學(xué)電源，該產(chǎn)品具有良好的可逆性，電壓特性平穩(wěn)，使用壽命長(zhǎng)，適用范圍廣，原材料豐富（且可再生使用）及造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。主要應(yīng)用在交通運(yùn)輸，通信，電力，鐵路，礦山，港口等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，是社會(huì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中不可缺少的產(chǎn)品，具有廣闊的發(fā)展前景。

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