恒压充电

恒流充电末期电池的充电总电压

蓄电池 两极间的电压维持在恒定值的充电。是一种广泛采用的充电方法。电信装置、 不间断电源 ( UPS )等的蓄电池的浮充电和 涓流充电 都是恒压充电。起动用蓄电池在车辆运行时也处于近似的恒压充电的情况。其优点是随着蓄电池的荷电状态的变化,自动调整充电电流,如果规定的电压恒定值适宜,就既能保证蓄电池的完全充电,又能尽量减少析气和失水。

简介

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,电流逐渐减小,这就是所谓的恒压充电法。恒压法充电前期的电流往往会很大,随着端电压的逐渐上升,电流慢慢减小。当充电器电压和 蓄电池 两端的稳定电压接近时,电流接近于零。为了防止蓄电池过充电,一般设定的输出电压普遍较充满电压低。用这种方法充电时,往往会造成 铅酸 蓄电池的 硫酸盐 化。长期如此充电,将造成难以复原的 硫酸铅 结晶,大大降低 蓄电池 的容量。所以,此法只可以作为一般的补充电方法。用恒定电压快速充电时,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,电流将逐渐减小,因此,只需简易控制系统。

这种充电方法 电解水 失水很少,避免了 蓄电池 过充电。但在充电初期电流过大,对蓄电池寿命造成很大影响,且容易使蓄电池极板弯曲,造成蓄电池报废。鉴于这种缺点,恒压充电方式很少采用。

优缺点

充电初期电流相当大,随着时间的推移,电流逐渐减小,在充电终期只有很小电流通过,这种方式下可不必调整电流,这种方法使用较简单,由于充电电流自动减小,充电过程中析出气体较少,充电时间短,能耗低,充电效率高。

缺点有:在充电初期,如果 蓄电池放电 深度过深,充电电流会很大,不仅危及充电器的安全,电池也可能因过流而受损伤,若电压选择过低,后期充电电流又过小,导致充电时间过长,这样就不适宜于串联数量多的电池组的充电; 蓄电池 端电压的变化很难补偿,充电过程中对落后电池的完全充电很难实现。

其他常规方式

恒流充电

恒流充电法是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联的 电阻 的方法,保持充电电流不变的充电方法,即从开始充电到充电结束都是利用恒定电流值进行充电,也就是所谓的定电流充电法。一方面表现在当充电电流增大时,电路能自动降低输出电压,使电流减小,维持恒定;另一方面,随着蓄电池充进电量的增多,蓄电池两端电压会不断上升,为了防止充电电流变小, 开关电源 的输出端电压必须随着充电过程而逐渐上升。在这个阶段,充电电流较大,一般设定在1.8A左右。这种方式以稳定的较小电流给 蓄电池 充电,蓄电池在充电过程中的化学反应平稳,内阻的变化只是影响端电压的变化,直到端电压接近充电器的功率所限电压时,电流才会下降。由于蓄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,到充电后期会导致蓄电池过充电。恒定的电流在充电后期大多用于 电解水 产生气体,使蓄电池内部压力上升,不加控制容易使蓄电池因失水而干涸。最终,也会使 蓄电池 容量急剧下降。

三阶段充电方式

目前 电动自行车 用充电器多属于智能二段式、 三段式充电器 。二段式充电器的充电模式是将充电过程分为恒流恒压、浮充两个充电阶段。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。三段式充电器的充电模式是将充电过程分为恒流、恒压、浮充三个充电阶段,三个充电阶段自动转换。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,即 涓流充电 阶段,涓流充电阶段是指当 蓄电池 基本充满时,电路根据检测到的充电电流会自动减小 开关电源 的输出电压,此时输出电压固定,充电电流继续逐渐减小,约两小时后充电结束。结束后,充电电流保持在几十毫安以下或者几毫安以下甚至更低。以上三个阶段的转换是依靠相关 集成电路 来检测充电电流和输出电压进而根据既定的模式自动实现的。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。现以采用较多的36V 12Ah 铅酸蓄电池充电器 为例来说明。第一阶段以1.8A的恒定电流将电池充到约44.4V;第二阶段将充电电流减小到约0.3A,再次将电池电压充到44.4V;第三阶段将电压降至约41.4V,电流减至约50mA对电池进行浮充。

由于 三段式充电器 存在着充电时间长、容易使电池出现“热失控”和“ 极化 ”等副反应,严重影响电池的使用寿命,因而全智能脉冲充电器的出现引发了充电器的全面革命。

脉冲充电方式

脉冲充电方式首先是用脉冲电流对 蓄电池 充电,然后让蓄电池停充一段时间,如此反复循环。脉冲充电就是以不连续的、固定电压的 方波 向电池充电,充电电流较大。充电初期由于正负极板都处于 硫酸铅 状态,有较大的接受能力,又由于方波的不连续性,每个 波形 问又有停止间歇,给极板活性物质以充分的反应、调整、内外物质均衡的机会,使浓差 极化 和欧姆极化自然而然地得到消除,从而降低了蓄电池的内压,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,所以初期充电较快。随着极板物质不断得到还原,电压不断升高,充电速度逐渐减慢,活性物质反应速度逐渐降低,极板周围也逐渐积聚大量带电离子,包围住极板,使极板被隔离,阻止后续带电离子到达活性物质。当极板 电势 达到极限时(接近充电终止电压),电化作用几乎停止进行。到极化点,转而对极板周围的水分进行分解,表现为大量冒泡和水分蒸发,正极表面吸附大量 氧气 , 负极 表面吸附大量 氢气 ,这时的电压称为“产气点”。解决和消除这种妨碍充电的 极化 现象,方法是先短暂地停充,然后用较大的、反方向的、时间极短的电流——负脉冲,对正负极板施加反方向电压,清除极板周围聚集的大量正 阴离子 和气体,扫清道路。反脉冲实际就是一种放电措施。