蓄電池充電方法的分析和探討

    2)定電流定電壓快速充電法
    以恒定大電流充電，當(dāng)充到蓄電池的出氣電壓時，停止充電并進行放電，然后進行大電流充電，充放電過程依次交替進行。放電脈沖的寬度隨充入電量增加，充電脈沖寬度隨充入電量增加而減小。當(dāng)充電量和放電量基本相等時，表明蓄電池已基本充滿，立即結(jié)束充電。

    地方上已有這種充電設(shè)備，其工作過程是三相交流電源經(jīng)接觸器、變壓器及可控硅充電開關(guān)對蓄電池充電。待蓄電池電壓達到出氣點電壓時，經(jīng)過電壓傳感器檢測并發(fā)出信號。此信號使充、放電狀態(tài)控制器轉(zhuǎn)為停止充電狀態(tài)，并發(fā)出三個控制信號。第一個控制信號是關(guān)斷充電脈沖發(fā)生器的信號。第二控制信號是開始去極化信號，它經(jīng)過放電前停止充電延時電路延時(t1-t2)后，發(fā)出放電開始脈沖，打開放電開關(guān)，蓄電池開始向放電電阻放電并經(jīng)過放電延時電路延時(t2- t3)后，發(fā)出放電關(guān)脈沖，結(jié)束放電。依次重復(fù)進行充放電過程，直至充電結(jié)束。第三個控制信號送給開始放電計時器，使其從第一次去極化放電開始計時，到預(yù)定的時間后結(jié)束充電，自動關(guān)機。用這種方法充電，蓄電池的充電和放電電流波形如圖2所示。上述兩種方法是蓄電池充電方法的改進方向。我國采用的快速充電方案很多，性能差異很大。各種充電方法對蓄電池的壽命影響也大不相同。這兩種方法在理論上比較適合對蓄電池充電的要求。

2 蓄電池的快速充電方法
    1)定電流定周期快速充電法
    這種方法的特點是，以電流幅度恒定和周期恒定的脈沖充電電流對蓄電池充電，兩個充電脈沖之間有一放電脈沖進行去極化，以提高蓄電池的充電接受能力。在充電過程中，充電電流及其脈寬不受蓄電池充電狀態(tài)的影響。因此，它是一種開環(huán)式脈沖充電。這種充電方法易使蓄電池充滿容量，但如果不增加防止過充電的保護裝置，容易造成強烈的過充電，影響蓄電池的使用壽命。在這種充電方法中，雖然整個充電過程均加有去極化措施，但是這種固定的去極化措施，難于適合充電全過程的要求。
    2)定電流定出氣率脈沖充電放電去極化快速充電法
    這種充電方法的特點是：在整個充電過程中，充電電流脈沖的幅值和蓄電池的出氣率始終保持不變。充電過程初期，充電電流略低于蓄電池的初始接受電流。在充電過程中，由于蓄電池可接受的電流逐漸減小，所以經(jīng)過一段時間后，充電電流將超過蓄電池的可接受電流，因而蓄電池內(nèi)將產(chǎn)生較多的氣體，出氣率顯著增加。此時，氣體檢測元件能夠及時發(fā)出控制信號，迫使蓄電池停止充電，進行短時放電。這樣蓄電池內(nèi)部的極化作用很快消失，因而出氣率可以始終保持在較低的預(yù)定值內(nèi)。目前，國外有這樣的方案。國內(nèi)因缺少氣體敏感元件， 對這種方法很少研究。
    3)定電流定電壓脈沖充電放電去極化快速充電法
    這種充電方法的特點是，以恒定大電流充電，待充到一定電壓(相當(dāng)于蓄電池出氣點的電壓)時，停止充電并進行大電流(或小電流)放電去極化，然后再以恒定大電流充電，依此，充放電過程交替地進行。放電脈沖的頻率隨充人電量的增加而增加，充電脈沖的寬度隨充人電量的增加而減少。當(dāng)充電量和放電量基本相等時，表示蓄電池已充滿電，立即結(jié)束充電。
    根據(jù)這種方法，國內(nèi)外都有多種方案來實現(xiàn)蓄電池快速充電。這種方法，充電初期無去極化措施。在加有去極化措施后充電脈沖寬度不斷減小，使得充電電流平均值下降較快，延長了充電時間。
    4)定電流提升電壓脈沖充電放電去極化快速充電法
    這種方法是定電流定電壓脈沖充電放電去極化快速充電方法的改進。它是以恒定電流(如IC)充電，當(dāng)蓄電池電壓達到充電出氣點電壓后(單格電池電壓2． 35～2．5V)時，停止充電并進行放電(如放電電流2～3C，脈沖寬度為1ms)，然后再充電……。從加有放電去極化脈沖以后，用積分器件階梯形跟蹤調(diào)高充電控制電壓(提升出氣點電壓)，以加快充電速度和提高充滿程度。其它和定電流定電壓法相同。
    5)定電壓定頻率脈沖充電放電去極化快速充電法
    這種方法的特點是，充電脈沖的電壓幅值保持恒定，隨著充電過程的進行，蓄電池電動勢逐漸上升，充電電流幅值逐漸減小，充電脈沖電流的頻率恒定，在兩個充電脈沖之間加有放電去極化脈沖。
    6)端電壓和充放電頻率選擇脈沖充電放電去極化快速充電法
    這種方法的特點是，根據(jù)蓄電池充電過程中的極化情況選擇充放電脈沖的頻率，并在充電后期將蓄電池端電壓限定在預(yù)選的數(shù)值，使出氣率限制在一定的容許值。
    7)適應(yīng)全過程去極化脈沖充電放電去極化快速充電法
    這種方法的特點是，在充電全過程都適時加有去極化的放電脈沖，在放電脈沖后充電電流恢復(fù)之前，均進行去極化效果檢測，達到一定去極化效果再轉(zhuǎn)回充電，否則再次進行去極化放電，直至達到去極化要求的效果才轉(zhuǎn)回充電，這樣，可使去極措施適應(yīng)全過程。這種方案能有效地將氣體析出量抑制在很小的數(shù)值內(nèi)。

3 蓄電池理想充電方法的探討
    自從1859年出現(xiàn)蓄電池以來，經(jīng)過許多次的改進，蓄電池已在許多部門中得到廣泛的應(yīng)用。但由于人們對蓄電池充電制度認(rèn)識的局限性，蓄電池充電一直沿襲舊的充電制度，致使蓄電池充電時間長。所以，蓄電池使用起來不方便，不能適應(yīng)飛速發(fā)展的經(jīng)濟建設(shè)和國防建設(shè)的需要。
    我國常規(guī)充電制度，是在缺乏對于充電規(guī)律認(rèn)識的情況下，被迫采用的不合理的充電方法。常規(guī)充電方法的缺點就是充電時間長、效率低、出氣量大、蓄電池的利用周轉(zhuǎn)率低、充電管理制度繁雜等。這種充電制度的落后性與蓄電池應(yīng)用的廣泛性是存在著一定的矛盾的。為此，在充電領(lǐng)域內(nèi)，必須加強對充電規(guī)律的認(rèn)識和研究，逐步探討一套既快又好的充電制度，以使蓄電池適應(yīng)于各部門經(jīng)濟發(fā)展的需要和國防建設(shè)的需要。
    1)三階段充電法
    目前的航空蓄電池充電均采用階段恒流充電法。一般酸性航空蓄電池采用恒流兩階段充電法。堿性航空蓄電池采用恒流兩階段充電法或恒流一階段充電法。但這種充電法在充電中間階段遠(yuǎn)離了充電電流接受率曲線，所以三階段充電法更好一點。
三階段充電法是兩階段等流充電法和恒定等壓充電法相結(jié)合的方式。充電開始和結(jié)束時采用恒定電流，中間階段為恒定電壓充電。蓄電池在充電初期用較大的電流，經(jīng)過一段時間改為恒定電壓充電，當(dāng)電流衰減到預(yù)定值時，由第二階段轉(zhuǎn)到第三階段。采用三階段充電法的優(yōu)點是：避免了恒定電壓充電法開始充電電流過大，而后期電流又過小的情況，比二階段等流充電在中間階段更接近充電電流接受率曲線。這種充電法減少了充電出氣量，充電又徹底，延長了蓄電池使用壽命。三階段充電法充電電流和充電電壓變化曲線如圖1所示。

    2)定電流定電壓快速充電法
    以恒定大電流充電，當(dāng)充到蓄電池的出氣電壓時，停止充電并進行放電，然后進行大電流充電，充放電過程依次交替進行。放電脈沖的寬度隨充入電量增加，充電脈沖寬度隨充入電量增加而減小。當(dāng)充電量和放電量基本相等時，表明蓄電池已基本充滿，立即結(jié)束充電。

    地方上已有這種充電設(shè)備，其工作過程是三相交流電源經(jīng)接觸器、變壓器及可控硅充電開關(guān)對蓄電池充電。待蓄電池電壓達到出氣點電壓時，經(jīng)過電壓傳感器檢測并發(fā)出信號。此信號使充、放電狀態(tài)控制器轉(zhuǎn)為停止充電狀態(tài)，并發(fā)出三個控制信號。第一個控制信號是關(guān)斷充電脈沖發(fā)生器的信號。第二控制信號是開始去極化信號，它經(jīng)過放電前停止充電延時電路延時(t1-t2)后，發(fā)出放電開始脈沖，打開放電開關(guān)，蓄電池開始向放電電阻放電并經(jīng)過放電延時電路延時(t2- t3)后，發(fā)出放電關(guān)脈沖，結(jié)束放電。依次重復(fù)進行充放電過程，直至充電結(jié)束。第三個控制信號送給開始放電計時器，使其從第一次去極化放電開始計時，到預(yù)定的時間后結(jié)束充電，自動關(guān)機。用這種方法充電，蓄電池的充電和放電電流波形如圖2所示。上述兩種方法是蓄電池充電方法的改進方向。我國采用的快速充電方案很多，性能差異很大。各種充電方法對蓄電池的壽命影響也大不相同。這兩種方法在理論上比較適合對蓄電池充電的要求。

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