蓄電池具有電壓安穩(wěn)、供電可靠、移動(dòng)便利等長(zhǎng)處，它廣泛地使用于發(fā)電廠、變電站、通訊系統(tǒng)、電動(dòng)汽車、特種航天等各個(gè)部門。蓄電池首要有普通鉛酸蓄電池、堿性鎘鎳蓄電池以及閥控式密封鉛酸蓄電池三類。普通鉛酸蓄電池因?yàn)榫哂羞\(yùn)用壽數(shù)短、功率低、保護(hù)雜亂、所發(fā)生的酸霧污染環(huán)境等問(wèn)題，其運(yùn)用范圍很有限，現(xiàn)在已逐步被閥控式密封鉛酸蓄電池所淘汰。閥控式密封鉛酸蓄電池全體選用密封結(jié)構(gòu)，不存在普通鉛酸蓄電池的氣漲、電解液滲漏等現(xiàn)象，運(yùn)用安全可靠、壽數(shù)長(zhǎng)，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無(wú)須對(duì)電解液進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)酸加水，又稱為免保護(hù)蓄電池。它已被廣泛地使用到郵電通訊、船只交通、應(yīng)急照明等許多范疇。堿性鎘鎳蓄電池的特點(diǎn)是體積小、放電倍率高、運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)簡(jiǎn)略、壽數(shù)長(zhǎng)，但因?yàn)樗鼏误w電壓低、易漏電、造價(jià)高且容易對(duì)環(huán)境造成污染，因而其運(yùn)用受到限制，現(xiàn)在首要使用在電動(dòng)工具及各種便攜式電子設(shè)備上。

普通鉛酸蓄電池首要由極板組、電解液和電池槽等部分組成。正、負(fù)極板都由板柵和活性物質(zhì)構(gòu)成，其中正極板上的活性物質(zhì)是棕色的二氧化鉛（PbO2），負(fù)極板上的活性物質(zhì)為深灰色的海綿狀純鉛（Pb）。電解液是用蒸餾水（H2O）和純硫酸（H2SO4）按必定的份額配成的。在充電進(jìn)程中，電解液與正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)發(fā)作化學(xué)反應(yīng)，然后把電能變成化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)；在放電進(jìn)程中，電解液也與正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)發(fā)作化學(xué)反應(yīng)，把儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能供應(yīng)負(fù)載。為了使化學(xué)反應(yīng)能正常進(jìn)行，電解液有必要具有必定的濃度。電池槽是極板組和電解液的容器，它有必要具有較好的耐酸性能、絕緣性能和較高的機(jī)械強(qiáng)度。

在蓄電池正、負(fù)極板之間接入負(fù)載，便開(kāi)端了蓄電池的放電進(jìn)程。此刻，正極板電位下降，負(fù)極板電位上升，正負(fù)極板上的活性物質(zhì)（PbO2和Pb）都不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U（PbSO4），電解液中的硫酸逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樗娊庖罕戎刂鸩较陆担缓笫剐铍姵貎?nèi)阻新增、電動(dòng)勢(shì)下降。假如在蓄電池的正、負(fù)極板之間接入輸出電壓比蓄電池端電壓高的直流電源，蓄電池的充電進(jìn)程便開(kāi)端了。此刻，正極板電位因正電荷集合而上升，負(fù)極板電位因負(fù)電荷集合而下降，正極板上的PbSO4逐步變?yōu)镻bO2，負(fù)極板上的PbSO4逐步變?yōu)楹＞d狀Pb。一起，電解液中H2SO4合成逐步增多，水分子逐步削減，電解液比重逐步新增，蓄電池端電壓也不斷進(jìn)步。

2蓄電池快速充電技能

慣例充電的辦法選用小電流慢充方式，對(duì)新的鉛酸蓄電池初充電需70h以上，進(jìn)行普通充電也需10h以上。充電時(shí)間太長(zhǎng)，不但會(huì)拉長(zhǎng)充電監(jiān)測(cè)的時(shí)間、造成電能的浪費(fèi)，還限制了蓄電池的循環(huán)運(yùn)用次數(shù)，并新增保護(hù)工作量。此外，有關(guān)像電動(dòng)汽車等要求蓄電池接連供電的場(chǎng)合，運(yùn)用起來(lái)很不便利。而選用快速充電辦法，能夠縮短蓄電池的充電時(shí)間，進(jìn)步充電功率，節(jié)約能源，并更好地滿意工業(yè)使用的需求，具有嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí)意義。

20世紀(jì)60年代中期，美國(guó)科學(xué)家馬斯對(duì)蓄電池充電進(jìn)程中的出氣問(wèn)題作了很多的實(shí)驗(yàn)研討工作，提出了以最低出氣率為條件的蓄電池可承受的充電電流曲線，如圖1所示［1］。從圖中能夠看出，在充電進(jìn)程中，只需充電電流不超越蓄電池可承受的電流，蓄電池內(nèi)部就不會(huì)發(fā)生很多的氣泡。而慣例充電一般選用先恒流、后恒壓的兩階段充電法，在充電進(jìn)程初期，充電電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蓄電池可承受的充電電流，因而充電時(shí)間大大延長(zhǎng)；充電進(jìn)程后期，充電電流又大于蓄電池可承受電流，因而蓄電池內(nèi)發(fā)生很多的氣泡。可是，假如在整個(gè)充電進(jìn)程中能使實(shí)際充電電流始終等于或挨近于蓄電池可承受的充電電流，則充電速度就可大大加速，而且出氣率也可操控在很低的范圍內(nèi)。這就是快速充電的基本理論依據(jù)。然而，在充電進(jìn)程中，蓄電池中發(fā)生的極化電壓會(huì)阻礙其本身的充電，而且使出氣率和溫升顯著升高，因而，極化電壓是影響充電速度的重要因素。由此可知，要想完成快速充電，有必要設(shè)法消除極化電壓對(duì)蓄電池充電的影響。從極化電壓的形成機(jī)理能夠推知，極化電壓的巨細(xì)是緊隨充電電流的改變而改變的。當(dāng)停止充電時(shí)，電阻極化消失，濃差極化和電化學(xué)極化亦逐步削弱；而假如為蓄電池供給一條放電通道讓其反向放電，則濃差極化和電化學(xué)極化將敏捷消失，一起蓄電池內(nèi)溫度也因放電而下降。因而，在蓄電池充電進(jìn)程中，適時(shí)地暫停充電，而且恰當(dāng)?shù)丶尤敕烹娒}沖，就可敏捷而有效地消除各種極化電壓，然后進(jìn)步充電速度。現(xiàn)在，大家比較認(rèn)同的快速充電辦法是脈沖充電、脈沖放電去極化辦法。圖2為脈沖充電、脈沖放電去極化快速充電的波形圖。研討標(biāo)明，運(yùn)用如圖3所示開(kāi)關(guān)充電電源可有效地完成蓄電池脈沖快速充電。

蓄電池充電操控技能簡(jiǎn)介

圖1蓄電池可承受的充電電流曲線

蓄電池充電操控技能簡(jiǎn)介

圖2脈沖快速充電曲線

蓄電池充電操控技能簡(jiǎn)介

圖3高頻開(kāi)關(guān)充電電源方框圖

3充電操控辦法

充電操控首要包含主充、均充、浮充三階段的主動(dòng)轉(zhuǎn)化，從放電狀況到充電狀況的主動(dòng)轉(zhuǎn)化，充電程序判別及停充操控等方面。把握正確的操控辦法，有利于進(jìn)步蓄電池充電功率和運(yùn)用壽數(shù)。

3.1主充、均充、浮充各階段的主動(dòng)轉(zhuǎn)化

現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)大部分充電電源仍選用主充、均充、浮充三階段充電法完成對(duì)蓄電池的充電。充電各階段的主動(dòng)轉(zhuǎn)化辦法有：

（1）時(shí)間操控，即預(yù)先設(shè)定各階段充電時(shí)間，由時(shí)間繼電器或CPU操控轉(zhuǎn)化時(shí)間；

（2）設(shè)定轉(zhuǎn)化點(diǎn)的充電電流或蓄電池端電壓值，當(dāng)實(shí)際電流或電壓值到達(dá)設(shè)定值時(shí)，即主動(dòng)轉(zhuǎn)化；

（3）選用積分電路在線監(jiān)測(cè)蓄電池的容量，當(dāng)容量到達(dá)必定值時(shí)，則發(fā)信號(hào)改變充電電流的巨細(xì)。

上述辦法中，時(shí)間操控比較簡(jiǎn)略，但這種辦法缺乏來(lái)自蓄電池的實(shí)時(shí)信息，操控比較大略；容量監(jiān)控辦法操控電路比較雜亂，但操控精度較高。

3.2充電程度判別

在對(duì)蓄電池進(jìn)行充電時(shí)，有必要隨時(shí)判別蓄電池的充電程度，以便操控充電電流的巨細(xì)。判別充電程度的首要辦法有：

（1）調(diào)查蓄電池去極化后的端電壓改變。一般來(lái)說(shuō)，在充電初始階段，電池端電壓的改變率很小；在充電的中心階段，電池端電壓的改變率很大；在充電晚期，端電壓的改變率極小［2］。因而，通過(guò)觀測(cè)單位時(shí)間內(nèi)端電壓的改變狀況，就可判別蓄電池所在的充電階段；

（2）檢測(cè)蓄電池的實(shí)際容量值，并與其額外容量值進(jìn)行比較，即可判別其充電程度；

（3）檢測(cè)蓄電池端電壓判別。當(dāng)蓄電池端電壓與其額外值相差較大時(shí)，闡明處于充電初期；當(dāng)兩者差值很小時(shí)，闡明已挨近充溢。

3.3停充操控

當(dāng)蓄電池足夠電后，有必要適時(shí)地切斷充電電流，否則蓄電池將出現(xiàn)很多出氣、失水和溫升等過(guò)充反應(yīng)，直接危及蓄電池的運(yùn)用壽數(shù)。因而，有必要隨時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池的充電狀況，確保電池足夠電而又不過(guò)充電。首要的停充操控辦法有：

（1）按時(shí)操控選用恒流充電法時(shí)，電池所需充電時(shí)間可依據(jù)電池容量和充電電流的巨細(xì)很容易地確認(rèn)，因而只需預(yù)先設(shè)定好充電時(shí)間，一旦時(shí)間一到，按時(shí)器即可宣布信號(hào)停充或降為涓流充電。按時(shí)器可由時(shí)間繼電器充任，或者由單片機(jī)承當(dāng)其功能。這種辦法簡(jiǎn)略，但充電時(shí)間不能依據(jù)電池充電前狀況而主動(dòng)調(diào)整，因而實(shí)際充電時(shí)，或許會(huì)出現(xiàn)有時(shí)欠充、有時(shí)過(guò)充的現(xiàn)象；

（2）電池溫度操控對(duì)CdNi電池而言，正常充電時(shí)，蓄電池的溫度改變并不顯著，可是，當(dāng)電池過(guò)充時(shí)，其內(nèi)部氣體壓力將敏捷增大，負(fù)極板上氧化反應(yīng)使內(nèi)部發(fā)熱，溫度敏捷上升（每分鐘可升高幾個(gè)攝氏度）。因而，調(diào)查電池溫度的改變，即可判別電池是否現(xiàn)已充溢。一般選用兩只熱敏電阻別離檢測(cè)電池溫度和環(huán)境溫度，當(dāng)兩者溫差到達(dá)必定值時(shí)，即宣布停充信號(hào)。因?yàn)闊崦綦娮鑴?dòng)態(tài)呼應(yīng)速度較慢，故不能及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)到電池的滿充狀況；

（3）電池端電壓負(fù)增量操控一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)電池足夠電后，其端電壓將出現(xiàn)下降趨勢(shì)，據(jù)此可將電池電壓出現(xiàn)負(fù)上升的時(shí)間作為停充時(shí)間。與溫度操控法比較，這種辦法呼應(yīng)速度快，此外，電壓的負(fù)增量與電壓的絕對(duì)值無(wú)關(guān)，因而這種停充操控辦法可適應(yīng)具有不同單格電池?cái)?shù)的蓄電池組充電。此辦法的缺陷是一般的檢測(cè)器靈敏度和可靠性不高，一起，當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，電池足夠電后電壓的減小并不顯著，因而難以操控；

（4）運(yùn)用極化電壓操控一般狀況下，蓄電池的極化電壓出現(xiàn)在電池剛好充溢后，一般在50mV～100mV數(shù)量級(jí)，選用有關(guān)專利技能［3］來(lái)丈量每個(gè)單格電池的極化電壓，這樣就使每個(gè)電池都可充電到它本身所要求的程度。研討標(biāo)明，因?yàn)槊總€(gè)電池在幾許結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)及電學(xué)特性等方面至少存在一些細(xì)微的差別，那么依據(jù)每個(gè)單格電池的特性來(lái)確認(rèn)它所要求的充電水平會(huì)比把蓄電池組作為一個(gè)全體來(lái)操控的辦法愈加合適一些。這種辦法的長(zhǎng)處表現(xiàn)在：

①不需溫度補(bǔ)償；

②電池不需接連浮充電，電池間連線腐蝕削減；

③不同類型和運(yùn)用狀況的電池可構(gòu)成一組運(yùn)用；

④能夠隨意新增電池以便擴(kuò)容；

⑤每個(gè)電池都可用到不能再用，而其壽數(shù)不會(huì)縮短。