不同充电方式对蓄电池使用寿命的影响

不同充电方式对蓄电池使用寿命的影响某摩托车杂志有文章报道，由维修站因质量问题（主要是不存电）退回厂家的蓄电池，其中有的蓄电池经 厂家进行补充充电后，恢复了容量，仍可以继续投入使用。蓄电池在退回厂家前，维修站也是使用充电机 进行补充充电的，为什么收到的效果却不一样呢。查其原因，维修站使用的充电机多为恒压充电方式，用于技术状态良好的蓄电池进行补充充电是可行 的。然而摩托车充电系统也是恒压充电方式，主要是使用方便，不用专门进行管理。当蓄电池由于多种原 因导致亏电后，再使用恒压充电机进行补充充电，因恒压充电机固有的不足，蓄电池不能完全充足，极板 表面硫化现象不能完全消除，蓄电池装车使用后，又容易再次发生亏电故障。如此不良循环的恶果就是， 蓄电池极板表面硫化现象越来越严重，蓄电池的容量越来越小，蓄电池的技术状态越来越差，不能拖动起 动电机投入正常工作，不得不提前退出现役，退回生产厂家。解决问题的方法是，维修站对亏电的蓄电池进行补充充电时，改用恒流充电机。 使用恒流充电机的好 处是：一、可以大大减小亏电蓄电池充电时，较大的充电电流的冲击。二、蓄电池充电时，端电压升高后 仍能够保持一定的充电电流，能够使蓄电池充得很足，更多地消除极板表面的硫化现象，激活极板上的活 性物质，使蓄电池处于良好的技术状态。我们知道，蓄电池亏电状态极板极易产生硫化，而恒压充电方式又很难消除极板硫化现象，充电时较 大的充电电流除用于消除极板硫化现象外，还会电解水，所以充电时蓄电池很快就产生了大量气泡，给人 以蓄电池已充足电的假象。如果仔细观察就会发现，极板硫化的蓄电池充电时，很快就能产生大量气泡， 而正常的蓄电池则是在充电终了时才会产生大量气泡。仅从气泡产生的时间就是不一样的，是有较大区别 的。由于极板硫化，蓄电池的容量就会大大降低，直接影响蓄电池的正常使用。也就是说，使用恒压充电 方式很难恢复蓄电池的额定容量。摩托车杂志 04 年第 10 期使用容抗恒流充电器充电效果好一文介绍了一种结构简单、携带方 便、充电效果好的充电器，恒流充电器可以较好地消除硫化现象，激活极板活性物质，可以延长蓄电池使 用寿命，值得推广使用。使用恒流充电器对蓄电池进行补充充电期间，可以使用万用表直流电压档对蓄电池充电电压进行定时 检测。开始充电时，如果蓄电池充电电压偏高，说明蓄电池内阻过大。如果蓄电池充电电压偏低，说明蓄 电池亏电。可对蓄电池充电 2-3 小时时，再对蓄电池充电电压进行检测，观察蓄电池充电电压的变化。如 果蓄电池充电电压由高变低，说明蓄电池内阻已经减小，还能有继续使用的可能性，如果是蓄电池的充电 电压依然居高不下，维持较高的充电电压，就说明蓄电池已不能继续使用了。蓄电池充电电压较低，经充 电电压慢慢上升，说明蓄电池充电正常，经 3-6 小时充电之后，使用蓄电池容量检测器进行检测，确认蓄 电池已被充足后，就可以结束充电，将蓄电池装车使用了。使用容抗恒流充电器的还不够丰富，应在工作中勤观察、多检测、认真做记录，以积累使用经验，尤 其要注意使用安全。蓄电池充电方式简式蓄电池充电方式简式蓄电池充电方式通常有以下 3 种： 恒压充电方式。充电电压恒定，充电电流随蓄电池电压上升而减小，当充电电流为 零时充电结束。 恒流充电方式。充电过程中电流保持恒定，在实际应用中，常采用分阶段恒流充电 法，因充电后期，如充电电流仍保持充电开始时的电流值，则会激起大量气泡和酸雾，蓄电 池温度上升，导致电池极板损伤，容量降低。为此，充电后期要适当减小充电电流，即起始 阶段充电电流大，后阶段充电电流小。 恒压恒流充电方式。具有恒压充电和恒流充电两种特性。在充电初期按恒流充电， 当电压达到产生气泡时，再按恒压充电。充电电源常采用单相（或三相）半控整流电路或不 控整流电路加接交流调压器的整流电路。在直流电路中用平波电抗器抑制直流电流脉动，防 止电流断续。按充电方式不同都有相应的检测电路和自动控制或手动调节电路。用于固定蓄电池浮 充电用的充电电源，一般采用恒压恒流充电方式，且要求具有下列特性：恒压控制精度高； 直流输出电压能从蓄电池放电完毕时的低电压到平均充电电压范围内方便地调节;输出电压 -电流特性应具有限制过流的下垂特性。除以上常规充电法外，尚有以下两种充电方法： 定出气率充电法。充电过程初期，用大电流充电，当蓄电池的出气率达到某一恒定 值时，气体检测元件发出控制信号，及时降低蓄电池的充电电流，从而使出气率稳定在较低 数值。 恒温充电法。充电过程中，蓄电池温度将升高，当温度达到一定数值后，通过恒温 器或热敏元件检测，并及时发出控制信号，进而降低充电电流，使蓄电池的温度保持在规定 值。脉冲充电、放电去极化快速充电法是50 年代初期研究成功的快速充电技术。充电时间从常规充电法的数十小时缩短到数十分钟。此法的蓄电池的充放电电流波形如图所示。 快速充电电源除有充电电路外，尚有放电电路。放电电路可利用各种直流静止开关使蓄电池 直接对 R-L 进行能耗放电；也可用有源逆变电路使蓄电池对交流电网馈电，同样起到放电 效果。快速充电电源在充、放电主电路之外，还得有相应的检测以及程序控制触发电路智能型铅酸蓄电池充电器的设计与实现作者：南京金陵汽车配件制造厂彭和平 南京东南大学气电工程系 江正战来源：电子技术应用摘要：为延长计算机的使用寿命，综合浮充和循环充两种充电方法的优点，提出和分析了快 充，慢充和涓流充三个阶段的充电过程，并根据此设计了应用单片机PIC16C54进行PWM控制的智能型铅酸蓄电池充电器。经多种试验，充电效果良好。关键词：铅酸蓄电池智能型充电器单片机PIC16C54 PWM（脉冲宽度调制）控制铅酸蓄电池的造价成本低，容量大，价格低廉，使用十分广泛，由于其固有的特性若使用不当，寿命将会大大地缩短，影响铅蓄电池寿命的因素很多，采用正确的充电方式，能有效延长蓄电池的使用寿命，因此，设计一种智能型的铅酸蓄电池充电器是十分必要的。1 常规充电方式铅酸蓄电池的常规充电方式有以下两种，浮充（又称恒压充电）和循环充电。浮充时要严格掌握充电的电压，如额定电压为12V的蓄电池，其充电电压应在13.5-13.8V 之间。浮充电压过低，蓄电池会充不满，过高则会造成过量充电。电压的调定，应初期充电电流不超 过 0.3C（C 为蓄电池的额定容量）为原则。循环充电，其初期充电电流不宜超过0.3C充电的安培小时数的90%时，再改用浮充电压充 电，直至充满。以上为目前常用的铅酸蓄电池充电方式。但是这两种方法存在一些不足之处，在充电过程中， 电池的电压逐渐提高，充电电池逐渐下降，由于恒电充电不管电池电压的实际状态，充电电压总是恒 定的，易导致电池损坏。对于循环充电而言，采用较小的电流充电，充电效果较好。但对于大容量的 蓄电池，充电时间会拖的很长，时效低，造成诸多不便。2 智能型充电器的充电过程分析通过对这述两种充电方式的充电比较，综合其优点设计出具有快充电和慢充的智能型铅酸电 池充电器。该充电器采用单片机控制，充电过程分为快主以、慢充及涓流充三个阶段，充电效果更加 佳，图 1 所示为该充电器的充电电流，电压曲线。众图1可以看出：在快充阶段（0-t1），充电器以恒定电流1C对蓄电池充电，由单片机控 制快充时间，避免过量充电，在慢充阶段（t1-t2），单片机输出PWM控制信号，控制斩波开关通断， 以恒定电压对蓄电池进行充电，此时充电电流按指数规律下降，当电池电压上升到规定值时，结束慢 充，进入涓流充阶段；在涓流充阶段，（t2-t3），单片机输出的PWM控制信号，使充电器以约0.09C 的充电电流对蓄电池充电，在这种状态下，可长时间对蓄电池进行充电，从而能最大限度地延长蓄电 池的寿命。3 智能型充电器的工作原理根据上述分析而设计的智能型铅酸充电池充电器，主要是由开关稳压电源、斩波开关、控制 器和辅助电源等四部分组成，并具有过流保护、过压保护和超温保护功能。图2为充电器原理框图，图 3 为充电器电路原理图。3.1 开关稳压电源图3所示电路中，开关稳压电源采用半桥式PWM变换电路。其工作原理是：由IC1 （TL49 4）开关电源集成控制器的8脚和11脚输出反相的PWM信号，经三极管Q3、Q4互补放大，通过驱 动变压器T2，为三极管Q1和Q2基极提供驱动信号。使Q1和Q2交替通断，高频变压器T1的初级 绕组N1就会产生约320V峰峰值方波，T1的次级绕组N2、N3中就有感应电压产生，这个电压经D 9（MUR1620）整流，C22滤波后，变为直流电压，通过斩波开关对蓄电源充电。T1次级绕组N4、N 5为辅助组，其感应电压经D10、D11整流，C21滤波后，接至IC1的12脚，作为其工作电压。图3中，电阻R28串接在T1次级绕组N2和N3的中间抽头与输出地之间，作用是监控快 充电电流和过流保护。恒流控制过程为：当充电电流超过恒定值1C时，R28上的压降增大，该压降 经并联电阻R24、R25反馈到IC1的15脚（内部电流误差放大器反相输入端），使其电位变负，低于 IC1的16脚（内部电流误差放大器同相输入端），则内部电流误差放大器输出电压升高，使IC1的8 脚和11脚输出的PWM信号的脉冲变窄，从而缩短Q1和Q2的导通时间，使输出电压下降，维持充 电电流恒定；随着充电时间的延长，电池电压逐渐升高，充电电流按指数规律下降,IC1的15脚电位 按指数规律上升，则IC1的8脚和11脚输出的PWM信号脉冲变宽，从而延长Q1和Q2的导通时间， 使输出电压升高，充电电流保持恒定。在慢充阶段，通过电阻R15、R16、R17、R18、C16、C17组 成电压取样电路和IC1内部电压误差放大器，使输出电压恒定。其恒压控制过程为：取样电压输入到 IC1的1脚（内部电压误差放大器同相输入端），与IC1的2脚（内部电压误差放大器反相输入端） 的基准电压比较，其误差信号放大后，经内部电路处理，使IC1的8脚和11脚输出的PWM信号的 脉宽改变，从而使Q1、Q2的导通时间改变，维持输出电压恒定。图3中交流220V进线端，电容C1、C2、C3、C4和电感LF组成一个LC滤波器，用于差 模-共模方式的RFI （无线频率干扰）的抑制，阻止电源产生的噪声泄漏到电网，造成电网污染。3.2 斩波开关斩波开关电路由三极管Q5、Q6、Q7和电阻R29、R30、R31、R32等组成。工作过程为：I C3（PIC16C54）的6脚输出的PWM控制信号经电阻R32接至Q7的基极，控制Q7通断，从而使Q 5和Q6亦导通或截止，充电电流流过Q6对蓄电池（BAT）充电。改变PWM控制信号的脉宽，使得 充电电压可调。3.3 控制器如图3所示，控制器是由IC2 （LM358）和IC3 （PIC16C54）以及电阻电容等组成。其中I C3采用Microchip公司生产的PIC16C54单片机。它是18引脚封装的8位单片机，有12条1/0（输 入/输出）线，每条I/O线吸收电流为25mA，驱动电流为20mA,内部EPROM为512x12，RAM为25 x8,有可编程代码保护。控制过程为：快充阶段，IC3的6脚输出高电平，经电阻R32接至Q7的基极，使斩波开关 导通，通过电流监控电路，以恒定电流对蓄电池充电。到达快充时间时，IC3的6脚输出低电平，关 断斩波开关，停止充电，快充阶段结束。慢充阶段，IC3的6脚输出PWM控制信号，使斩波开关以 固定的占空比导通，充电以恒定电压对蓄电池充电，此时充电电流随着蓄电池电压的上升，按指数规 律下降。当蓄电池电压上升到规定值时，由电阻R33、R34、R35对蓄电池电压取样后，送至比较器I C2的3脚（同相输入端），与2脚（反相输入端）的基准电压比较，则1脚输出高电平，IC3的17 脚输入高电平，经软件滤波和延时，判断检测无误后，结束慢充。涓流充阶段，IC3的6脚输出PW M控制信号，使斩波开关以较小的占空比导通，将充电电流维持在0.09C左右，对蓄电池充电。超温保护是通过附加在蓄电池上的正温度特性热敏电阻RT2、R36、R37实现的。当电池温 度升高时，热敏电阻RT2的阻值增大，则IC2的5脚（同相输入端）电位上升；若电池温度升高到规 定值时，5脚电位高于6脚（反相输入端）电位，则7脚输出高电平，IC3的18脚输入高电平，则I C3 的 6 脚输出 PWM 信号，使充电器以浮充电压对蓄电池充电，有效地保护了蓄电池。本充电器用发光二极管表示充电状态。即快充和慢充阶段，绿色发光二极管 G 点亮；涓流 充阶段，黄色发光二极管Y点亮。图4所示为程序流程。3.4 辅助电源辅助电源由工频变压器T3、整流元件B2、滤波元件C27、C28和三端压集成电路IC4（780 5）组成，为单片机提供（+5V ）电源电压。采用这种为单片机单独供电方式，可以增强抗干扰能力， 提高可靠性。同时为单片机提供50Hz计时脉冲信号。4 综合实验图2所示电路可给12V/4Ah的铅酸蓄电池电流，最大充电电流限制为4A,最大输出电压为 18V。充电开始时，充电器以4A电流对蓄电池快速充电约25分钟；然后以14.7V的恒定电压对蓄电 池进行慢充，直至蓄电池电压上升到12.8V，结束慢充；最后充电器以14.1V电压对蓄电池涓流充电。 温度保护点为45时，单片机控制充电电压下降到14.1 V,随着温度的回落，充电电压恢复到保护前 的状态继续充电。该充电器对上述蓄电池充电比变通充电器缩短了约2/5的时间。铅酸蓄电池的型号不同，充电要求不完全相同，在设定快充时间和最大充电电流等参数时， 要经过反复试验，才能达到最佳充电效果，使电池寿命得到延长。本充电器经过多种综合试验，充电 效果良好，适用于对多种蓄电池充电。蓄电池充电理论基础铅酸蓄电池由于其制造 成本低，容量大，价格低廉而得到了广泛的使用。但 是，若使用不当，其寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，而采用 正确的充电方式，能有效延长蓄电池的使用寿命。研究发现：电池充电过程对电池寿命影响最大，放电过程的影响较少。也就 是说，绝大多数的蓄电池不是用坏的，而是“充坏”的。由此可见，一个好的充 电器对蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用。1 蓄电池充电理论基础上世纪 60 年代中期，美国科学家马斯对开口蓄电池的充电过程作了大量的试 验研究，并提出了以最低出气率为前提的，蓄电池可接受的充电曲线，如图1 所示。实验表明，如果充电电流按这条曲线变化，就可以大大缩短充电时间，并 且对电池的容量和寿命也没有影响。原则上把这条曲线称为最佳充电曲线，从而 奠定了快速充电方法的研究方向1，2。由图 1 可以看出：初始充电电流很大，但是衰减很快。主要原因是充电过程 中产生了极化现象。在密封式蓄电池充电过程中，内部产生氧气和氢气，当氧气 不能被及时吸收时，便堆积在正极板（正极板产生氧气），使电池内部压力加大， 电池温度上升，同时缩小了正极板的面积，表现为内阻上升，出现所谓的极化现 象。蓄电池是可逆的。其放电及充电的化学反应式如下：PbO2+Pb + 2H2S042PbS04+2H20（1）很显然，充电过程和放电过程互为逆反应。可逆过程就是热力学的平衡过程， 为保障电池能够始终维持在平衡状态之下充电，必须尽量使通过电池的电流小一 些。理想条件是外加电压等于电池本身的电动势。但是，实践表明，蓄电池充电 时，外加电压必须增大到一定数值才行,而这个数值又因为电极材料，溶液浓度 等各种因素的差别而在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值。在化学反应 中，这种电动势超过热力学平衡值的现象，就是极化现象。一般来说，产生极化现象有 3个方面的原因。1 ）欧姆极化充电过程中，正负离子向两极迁移。在离子迁移过程中不可避免 地受到一定的阻力，称为欧姆内阻。为了克服这个内阻，外加电压就必须额外施 加一定的电压，以克服阻力推动离子迁移。该电压以热的方式转化给环境，出现 所谓的欧姆极化。随着充电电流急剧加大，欧姆极化将造成蓄电池在充电过程中 的高温。2 ）浓度极化电流流过蓄电池时，为维持正常的反应，最理想的情况是电极表 面的反应物能及时得到补充，生成物能及时离去。实际上，生成物和反应物的扩 散速度远远比不上化学反应速度，从而造成极板附近电解质溶液浓度发生变化。 也就是说，从电极表面到中部溶液，电解液浓度分布不均匀。这种现象称为浓度 极化。3 ）电化学极化这种极化是由于电极上进行的电化学反应的速度，落后于电极 上电子运动的速度造成的。例如：电池的负极放电前，电极表面带有负电荷，其 附近溶液带有正电荷，两者处于平衡状态。放电时，立即有电子释放给外电路。 电极表面负电荷减少，而金属溶解的氧化反应进行缓慢Me e Me +，不能及时 补充电极表面电子的减少，电极表面带电状态发生变化。这种表面负电荷减少的 状态促进金属中电子离开电极，金属离子Me +转入溶液，加速Me e Me +反应 进行。总有一个时刻，达到新的动态平衡。但与放电前相比，电极表面所带负电 荷数目减少了，与此对应的电极电势变正。也就是电化学极化电压变高，从而严 重阻碍了正常的充电电流。同理，电池正极放电时，电极表面所带正电荷数目减 少，电极电势变负。这 3 种极化现象都是随着充电电流的增大而严重。2 充电方法的研究2.1 常规充电法常规充电制度是依据 1940 年前国际公认的经验法则设计的。其中最著名的就 是“安培小时规则”：充电电流安培数，不应超过蓄电池待充电的安时数。实际 上，常规充电的速度被蓄电池在充电过程中的温升和气体的产生所限制。这个现 象对蓄电池充电所必须的最短时间具有重要意义。一般来说，常规充电有以下 3 种。2.1.1 恒流充电法 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电阻的方法，保 持充电电流强度不变的充电方法，如图 2 所示。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。2.1.2 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，如图 3 所示。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。2.1.3 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，如图 4 所示。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。例 如，汽车运行过程中，蓄电池就是以恒压充电法充电的。一、概述 1 传统充电机及简易充电机大多由工频变压器和整流 （ 或可控硅调压 ） 电路组成，甚至用可控硅直接调节 市电向蓄电池充电，虽电路简单，但有不容忽视的缺点： 体积笨重运输、使用不便； 缺乏完善的保护功能，可靠性差； 充电需人工值守，不断调整充电电流，难以做到既使电池充足电又不造成过充电； 用可控硅直接调节市电，则与市电不隔离有触电危险，并且破坏市电波形及产生很大的供电线路损耗。 便携式设计，牢靠、方便。2 蓄电池的过放电、过充电和长期欠充满都会造成蓄电池的极板提前老化，缩短蓄电池的使用寿命。为 避免此类情况发生、延长蓄电池使用寿命，在设备用电特性及配套蓄电池不变的情况下，选择不同功能类 型的充电机就成了延长蓄电池使用寿命的关键因素。这也就是为什么有些采用传统充电机的用户反映电池 的使用寿命不如厂方提供的标称寿命长的原因。本全自动充电机采用当今先进的无工频变压器开关电源技术，体积小、重量轻、效率高；精度高、 纹波小、结合智能充电技术等特点，以延长蓄电池使用寿命和及时为蓄电池充满电为宗旨，针对克服工频 型充电机的缺点而设计，与工频型充电机比较能显著延长蓄电池使用寿命，做到完全免人工值守的全自动 工作状态，特别适用于无人值守的充电场合。可长期连接到蓄电池以保持充满电状态，适合用作电站单一 电池补充电及汽车或发电机等设备的辅助启动电源及补充充电电源。本全自动充电机适用于容量（201000）Ah的12V和24V的开启式或全密封蓄电池作配套充电用，既可用于临时充电，也可用于长期浮充。二、主要特点 开关电源控制芯片采用进口军用级IC,其余元件则采用进口工业等级器件，充电机的原理设计优化合 理，生产工艺严格完善，保证机器的可靠性和稳定性。 严格按照蓄电池充电特性曲线进行充电，设计的充电程式是“（预设）恒流充电一（到达均充稳压值）恒 压减流一（自动判别转为）浮充”，具有充电速度快、充电还原效率高、无需人工值守、超长时间充电无过 充电危险、确保蓄电池使用寿命等优点。 充电电流可在（540）A范围内分10档选定，且不受输入交流电压变化的影响，在恒流充电期间电流 维持不变，无需人为再调整。 12V/24V蓄电池自动识别，只要将12V或24V蓄电池接入充电机的输出端，充电机自适应调整自己的 输出电压，无需人工选择，避免操作失误。 交、直流兼容输入，而且输入电压范围宽。 全自动智能化保护设置:设有输出短路及电池极性反接保护，该功能采用电磁式空气开关保护，反应速度快、寿命长。机内还设有智能温控风扇散热和过热自动关机保护功能，确保用户放心安全使用。 设有蓄电池容量显示,电池容量状态一目了然。 做为电站单一电池补充电，也可用作汽车或发电机等设备的辅助启动电源及补充充电电源。三、主要技术参数输入电压：交、直流兼容：AC（176264）V, （45450）Hz； DC（250370）V。充电电流：5A、8A、11A、15A、19A、23A、27A、31A、35A、40A 共 10 挡选择。 充电程式：恒流一（恒压）均充减流一（恒压）浮充。 均充电压：15.5V/31V（开启电池）；14.5/29V（全密封免维护电池）；用户购买时请注明。 稳压精度小于0.5%；稳流精度小于0.5%；纹波系数小于1% 浮充电压： 13.5V/27V。 电池电压识别：内设一个18V的阀值电压，小于阀值判为12V电池，大于阀值判为24V电池。 环境条件：工作温度：（-2050）C ；贮存温度：（-4070）C；相对湿度：90%（402C）；大气压力：（70106）kPa。 外形尺寸：230（宽）X65（高）X200（深）mm。 整机重量：净重 3kg。 效率：三86%。 功率因数：三0.85。 绝缘强度：输入对外壳和对输出三AC1500V；输出对外壳三AC500V。 平均无故障时间（MTBF）:三50000h。 过热关机温度阈值： （7580）C。VARTA（瓦尔塔）免维护蓄电池充电方法2007-12-7 9:54 作者：综合报道 来源：论坛转载 编辑：王庭字号设置： 大 中 小 【正文】充电器正极连接蓄电池正极，充电器负极连接蓄电池负极。确认蓄电池端柱 清洁、充电回路连接良好。建议用恒压 16.0伏（最大不能超过 16.2 伏）限流 25 安培充电器对蓄电池充电至电眼发绿。电池电眼发绿说明已充足电。没有条件用 恒压方式充电，可以按下列规范恒流充电。(a) 选用额定容量的1/81/10安培充电电流，充电末期电压控制在16V(末 期电压低于16V易造成充完电后电眼仍发黑)。(b) 补充电时间与电池电压对应关系(参考):电池电压 补充电时间12.55-12.45V2 小时12.45-12.35V 3 小时12.35- 12.20V 4 小时12.20-12.05V5 小时12.05-11.95V6 小时11.95-11.80V7 小时11.80- 11.65V 8小时11.65-11.50V 9 小时11.50-11.30V10小时11.30- 11.00V 12 小时11.00V以下14 小时(c) 充电结束后，检查电蓄池电眼颜色。电眼显示为绿色，说明蓄电池已充 足电。如果电眼为黑色检查充电连线是否接牢，连接点是否清洁充电电压是否达 到 16 伏，并继续补充电。(d) 若发现电眼发白，有可能是电眼中有气泡，可轻微摇晃电池将气泡赶走。 若摇晃后仍然发白，应更换该蓄电池。对于蓄电池电压低于 11.0 伏的蓄电池，补充电初期可能会出现蓄电池充不 进电现象。因为严重亏电蓄电池，蓄电池内硫酸比重已接近纯水，蓄电池内阻很 大，随着蓄电池充电的进行，蓄电池内硫酸比重上升，蓄电池的充电电流可以逐 步恢复正常。充电过程中，如发生蓄电池排气孔喷酸，应立即停止充电。充电过 程中，蓄电池温度超过 45度时，停止充电至电池温度降到室温后，将充电电流 减半，继续充电。蓄电池补充电过程中，每小时检查一次电眼状态。蓄电池电眼 显示绿色，说明蓄电池已充足电，停止充电。智慧型充电控制器能够节约燃油3-7%，延长蓄电池服务寿命3-6 倍的智慧型充电控制器在山东省济宁市研制成功。 长期以来，汽车蓄电池的平均服务寿命只有一到两年。出租汽车和摩托车上的蓄电池的服务寿命就更短 了，三、四个月换一块蓄电池也是常见的。有很多的司机师傅不是抱怨蓄电池的质量不好，再就是认为蓄 电池的寿命就是那么长。其实，这一切都是一个叫做电压调节器的器件惹的祸。自从上世纪有了电压调节 器以来，电压调节器的工作原理就是这样的：设定一个目标充电电压，低于这个电压就充电，充到这个电 压就关断。周而复始，将蓄电池的充电电压控制在这个目标电压范围之内。这个工作原理，一直沿用到今 天。这样做似乎很合乎道理，但实际上并非完全是这样地。一辆一切都很正常的汽车，启动着发动机只需要 一两秒钟，耗电量不过一瓦左右。就连载重百吨的巨无霸也不会超过四瓦。发动机正常运转后，汽车上的 发电机一分钟之内就可以将消耗掉的电能补充上。那么，在以后的时间里，发电机在忙些什么？那就是浪 费你的燃油，然后，用浪费你的燃油发出来的电去“充杀”你的电瓶。你却还要给它买单。让你莫名其妙的 浪费了燃油，又莫名其妙的看着你的电瓶早早的报废掉。而你却又不得不掏出腰包里的银子去换电瓶。并 且还会理所当然地认为“现在的电瓶就那么长的寿命”。有一位蓄电池制造业界的资深专家说的好“蓄电池绝 大部份是充坏的，只有小部分是用坏的”。事实真是这样的。工作正常的蓄电池，启动着发动机，只要一、 两秒钟，耗电量在一瓦左右。大电流放电后的蓄电池极板上生成了颗粒比较粗大的硫酸铅。发动机正常运 转后，发电机发出的电流给蓄电池补充电。用设定的电压和电流，使极板上的硫酸铅还原成硫酸和二氧化 铅以及纯铅。这时候，补充电就理论上完成了。这个过程只需要几十秒钟。如果用这个电压和电流继续给 蓄电池充电，得到的结果就是开始电解水和温度上升。电解水产生的众多的气泡纷纷爆裂。在上升温度的 帮助下，对极板进行破坏性的冲刷，使极板上的活性物资纷纷脱落。这就是过充电。有质料介绍，充电电 压长期超过标准 0.6 伏，蓄电池的寿命将缩短三分之二。过充电对蓄电池有百害而无一益。过充电的危害 非常大，是造成蓄电池早期损坏的重要原因。同时，也是浪费燃油的重要原因之一。反之，如果目标电压设定的偏低。充电电流过小，蓄电池长期充电不足，硫酸铅得不到及时还原，极板 上硫酸铅的面积逐渐扩大，蓄电池内阻增加，充电接受能力及活性物质有效性变差，放电时端电压下降快， 储电量不断减少。这就是蓄电池的“硫化”现象，这也是蓄电池早期损坏的另一个重要的原因。而且，一个设定好的目标电压，对短途行驶的机动车而言，可能是正好。但是用在连续行驶的长途车上， 那就肯定会过充。如果这个目标电压适合用于连续行驶的长途车辆。那么，对于频繁启动又总是短途行驶 的车辆来说，由于长期充电不足而造成蓄电池极板的硫化也是必然的。根据铅酸蓄电池的充电理论而研制成功的智慧型充电控制器。能够很好的适应蓄电池在充电过程中的电 化学反应。发动机启动后，智慧型充电控制器根据检测到的蓄电池的具体情况，控制发电机以一个特定的 电压和电流开始向蓄电池进行充电。（这里以12 伏的蓄电池为标准进行描述）蓄电池电压很快上升。当控 制器检测到蓄电池的电压上升到 14.1 伏时，也就是即将达到蓄电池开始电解水并将大量产生气泡的临界 电压时，控制器将发电机的输出电流自动减少到蓄电池无气泡产生。目标电压不变。继续充电。由于充电 电流的减少，蓄电池没有电解水的现象发生，也不会有气泡产生，蓄电池的温度上升也很小。充电的过程 中不会消耗水。蓄电池电压继续上升。当控制器检测到蓄电池电压充到 15 伏时，蓄电池放出的电量已经 恢复了 95%以上，控制器使发电机停止发电。蓄电池电压进行均衡。蓄电池电压逐渐下降。待蓄电池电压 下降至 13.2 伏时，控制器又发出一个浮充指令控制发电机输出较低的电压。按蓄电池浮充电压标准13.2 伏进行充电。以保证蓄电池的容量时刻保持在充足状态。由于此时发电机的励磁电流平均值较小，切割磁 力线的磁阻滞力也相对较小，发电机消耗的能耗也少。如果这时用电设备需要用电的话，智慧型充电控制 器根据用电设备的需要，控制发电机输出相应的电流。反之，发电机又以浮充电方式工作。这样一直持续 到发动机停止工作为止。在这整个的工作过程中，蓄电池即可以保证充足电，又保证不会过充电。不会发 热，无电解水的情况发生，因此不需要补充水。而且，这个浮充电流会对以前形成的“硫化”现象有“修复治 疗”的作用，会逐渐将它消除掉。无论是频繁启动的短途车，还是连续工作几个小时的长途车。智慧型充电 控制器都会将发电机的工作状态控制的恰到好处。真正做到需要多少电就发出多少电，再无过充或欠充之 虞。根据实验，汽车使用智慧型充电控制器，可以节约燃油 3-7%，蓄电池的服务寿命延长了 3-6 倍。而 摩托车上所使用的充电控制器，大都是使用短路平衡法来调节发电机输出电压的。很多燃油都消耗在为平 衡电压而作的功上。因此，摩托车使用智慧型充电控制器时，更可以达到15%以上的节油效果，蓄电池的 服务寿命延长更加显著。民用铅酸蓄电池、电动自行车用铅酸蓄电池，太阳能用铅酸蓄电池使用智慧型充 电控制器，都能使蓄电池的服务寿命得到最大限度的延长。智慧型充电控制器，电路设计巧妙合理，结构简洁，性能优异。充电电压精确，性能稳定可靠。可适用 于一切蓄电池的充电控制。由于构造十分简洁，特别适合电路集成化，因为只有三个接线端子，使用起来 更加方便。据统计，国内年需求汽车充电控制器三千万只以上。摩托车的充电控制器一亿只以上。民用铅酸蓄电池 充电控制器一亿只以上。电动自行车充电控制器一亿只以上。太阳能充电控制器五千万只以上。市场前景 非常光明。目前，这种智慧型充电控制器，已经被国家专利局授予了发明专利权。浮充和均充都是电池的充电模式。1 浮充工作原理：当电池处于充满状态时，充电器不会停止充电，仍会提供恒定的浮充 电压与很小浮充电流供给电池，因为，一旦充电器停止充电，电池会自然地释放电能，所以 利用浮充的方式，平衡这种自然放电，小型UPS通常采用浮充模式。2 均充工作原理：以定电流和定时间的方式对电池充电，充电较快。在专业维护人员对电池保养时经常用的充电模式，这种模式还有利于激活电池的化学特性。注：智能型充电器具有根据电池工作状态自动转换浮充和均充的功能，可充分发挥浮充和均 充各自的优势，实现快速充电和延长电池寿命。浮充是蓄电池组的一种供（放）电工作方式，系将蓄电池组与电源线路并联连接到负载电路 上，它的电压大体上是恒定的，仅略高于蓄电池组的断路电压，由电源线路所供的少量电流 来补偿蓄电池组局部作用的损耗，以使其能经常保持在充电满足状态而不致过充电。因此 蓄电池组可随电源线路电压上下波动而进行充放电。当负载较轻而电源线路电压较高时，蓄 电池组即进行充电，当负载较重或电源发生意外中断时，蓄电池组则进行放电，分担部分或 全部负载。这样，蓄电池组便起到稳压作用，并处于备用状态。浮充供电工作方式可分为半浮充和全浮充两种。当部分时间（负载较重时）进行浮充供电， 而另部分时间（负载较轻时）由蓄电池组单独供电的工作方式，称为半浮充工作方式，或称 定期浮充工作方式。倘全部时间均由电源线路与蓄电池组并联浮充供电，则称为全浮充工作 方式，或称连续浮充工作方式。以净充工作方式使用的蓄电池组，其寿命一般较全充放工作方式者要长，而且可改用较小些 容量的蓄电池组来代替。这种浮充供电工作方式多用于发电厂的断电备用电源和电话局的电 话正常供电电源。电池充足电后，维持电池容量的最佳方法是在电池组两端加入恒定的是压。这就是说，电池 充足电后，充电器应输出恒定的浮充电压。在浮充状态下，充入电池的电流应能补充电池因 自放电而失去的电量。浮充电压不能过高，以免因严重过充电而缩短电池的寿命。 采用适当的浮充电压，免维护铅酸蓄电池的浮充寿命可达 10 年以上。实践证明，实际的浮充电压与规定的浮充电压相差5时，免维护蓄电池的寿命将缩短一半。均充就是定电流充电.蓄电池充电要注意九点1、新蓄电池不进行初充电蓄电池的首次充电称为初充电，初充电对蓄电池的使用寿命和电荷容量有很大的影响。 若充电不足，则蓄电池电荷容量不高，使用寿命也短;若充电过量，则蓄电池电气性能虽然 好，但也会缩短它的使用寿命，所以新蓄电池要小心谨慎地进行初充电。对于普通蓄电池在 使用前一定要按充电规范进行初充电。对于干荷电铅蓄电池，按使用说明书，虽然在规定的 两年储存期内若需使用，只要加入规定密度的电解液搁置15min,不需要充电即可投入使用。 但是，如果储存期超过两年，由于极板上有部分氧化，为了提高其电荷容量，使用前应进行 补充充电，充电 5h-8h 后再用。2、蓄电池不进行补充充电有些驾驶员常忽视对在用车蓄电池的补充充电。由于蓄电池在车上充电不彻底，易造 成极板硫化;同时，在使用中充、放电的电量是不平衡的，倘若放电大于充电而使蓄电池长 期处于亏电状态，蓄电池极板就会慢慢硫化。这种慢性硫化，会使蓄电池电荷容量不断降低， 直到起动无力，大大缩短蓄电池的使用寿命。为使蓄电池极板上的活性物质及时得到还原， 减少极板硫化，提高蓄电池电荷容量，延长其使用寿命，对在用车蓄电池应定期进行补充充 电。3、蓄电池过充电蓄电池经常过量充电，即使充电电流不大，但电解液长时间“沸腾”，除了活性物质表 面的细小颗粒易于脱落外，还会使栅架过分氧化，造成活性物质与栅架松散剥离。4、充电时极性充反由于蓄电池正负极板材料不同，除了活性物质外，负极板还添加了硫酸钡、腐殖酸、 炭黑和松香等材料，用来防止负极板收缩和氧化。另外，每个单格蓄电池的负极板数又总是 比正极板数多一片，而且负极板比正极板略薄。当进行蓄电池的初充电或补充充电时，若不 注意极性，会使蓄电池充反，使正、负极几乎都变成粗晶粒的PbS04,造成蓄电池电荷容 量不足，不能正常工作，甚至导致蓄电池报废。因此，充电时一定要注意极性，切不可极性 充反蓄电池的充电一、目的与要求1、了解充电过程；2、学会蓄电池充电的操作方法。二、设备与器材的准备1、不同容量、电压、放电程度的蓄电池若干个；2、充电机45台；3、蓄电池用电解液若干瓶；4、玻璃管5 根；5、温度计5 根；6、密度计5 根。三、安全及注意事项1、充电时，应打开蓄电池的加液孔盖，并保持室内通风良好，以免充电终了时释放大量的气体造 成危险；2、充电时，严禁烟火，防止充电时释放的气体产生燃烧；3、充电时，应先连接好蓄电池与充电机间的正、负极电缆，再接通充电机电源,否则可能会在连接 电缆时产生火花，引起爆炸事故；4、充电过程中，应随时检查蓄电池的温度，切勿过热；5、充电机一般接 380v 的电源，故在移动、操作充电机时，务必注意安全；6、检查电解液的相对密度及蓄电池的端电压时，请遵照前面的有关安全注意事项进行操作。四、实训步骤及内容1、定流充电 定流充电：蓄电池在充电过程中，使其充电电流保持恒定不变，随着蓄电池电动势的逐渐提高，逐 步增加充电电压的方法。1）接线方法 如果蓄电池的容量相同，可采用串联法对蓄电池进行充电，其接线方法如图 2-1 所示，即将同 容量的蓄电池串联起来接人充电电源。12-2杠卜容;i；、不闻11爪的蕭吐汕的皿渝允电 如果蓄电池的容量、电压大小不等，可按图 2-2 所示的混联方法进行充电。即在接线前将蓄电 池按容量与放电程度分组，把额定容量相同且放电程度相同的蓄电池串联起来，并使各串联组内单格电 池数相等，然后将各串联组并联到充电电源上去。2）充电步骤 对待充电的蓄电池进行技术状况检查，清洁外部，然后按下述方法加注电解液： 根据本地区气候条件按表2-1 选择电解液的相对密度。加注电解液前，电解液温度应低于30 C。注人电解液，并静置36h。若液面因渗人极板而降低时，应补充电解液，直到电解液高出极板1015mm。完成上述操作后，暂不盖上加液孔盖。 根据被充蓄电池的容量，按充电电流规范确定充电电流，见表 2-2。 用充电专用线夹将23只蓄电池按正负极相连的方式串接起来，再用充电专用线将充电机的 “”极接线柱与蓄电池的“”极相连，充电机的“”极。接线柱与蓄电池的“”极相连。此时，充电机 上的电压表即指示出被充蓄电池的总电压，但电流表无指示。 将充电机的电压调节旋钮调至最小位置。 接通交流电源至充电机的控制开关，打开充电机上的电源开关。 旋转充电机电压调节旋钮，同时观察电流表，使电流表指示出所选定的数值。 通过加液孔观察蓄电池的内部情况。电解液相对密度的选择表 2-1气候条件完全充足电的蓄电池在25 C时的电解液相对密度冬季夏季冬季温度低于-40 C的地区1.301.26冬季温度在-40 C以上的地区1.281.24冬季温度在-30 C以上的地区1.271.24冬季温度在-20 C以上的地区1.261.23冬季温度在0 C以上的地区1.231.23蓄电池的充电电流规范表 2-2蓄电池 型号额定容量(A h )额定电压(V )初充电补充充电第一阶段第二阶段第一阶段第二阶段电流时间(h)电流(A)时间(h)电流(A)时间(h)电流(A)时间(h)3-Q-7575537.543-Q-9090639.053-Q-1051057410.553-Q-12012068412.063-Q-1351359513.51073-Q-150150102552015.0117353-Q-195195113573019.510106-Q-6060426.01136-Q-7575537.546-Q-909012639.046-Q-1051057410.556-Q-1201208412.06 在达到表 2-2 所示的充电时间后，用万用表或电压表测量各蓄电池两端的电压，用密度计测量 各蓄电池的相对密度。 蓄电池如有充足电的特征，则可停止充电。 蓄电池充足电的特征如下： 蓄电池产生大量气泡，即出现“沸腾”现象。端电压上升到最大值，且2h内不再增加。电解液相对密度上升至最大值，且23h内不再增加。2、定压充电 定压充电：在充电过程中，加在使蓄电池两端的充电电压保持恒定不变的充电方法。蓄电池容量不同但额定电压相同，且充电机输出电压受条件限制时，可用定压充电法进行充电，即将电压值相同的蓄电池并连接入充电机，其接线方法如图2-3 所示。1*12-3健底充电电睁3、脉冲快速充电法脉冲快速充电法：亦为分段充电法。整个充电过程为：正脉冲充电、停充（25ms）、负脉冲（瞬间）放 电或反充、再停充、再正脉冲充电。该充电方法显著的特点是充电速度快，即充电时间大大缩短。一次初充电只需 5h 左右，补充充电仅需 1h 左右。五、填写实习报告1、试述定流充电的步骤。2、为什么在打开充电机的电源开关前，应将电压调节旋钮调至最小的位置？3、充电时为什么要将蓄电池的加液孔盖打开？