电动车铅酸蓄电池的脉冲快速充电设计
电动车铅酸蓄电池的脉冲快速充电设计
摘要：对快速充电原理进行了阐述，针对蓄电池充电过程中出现的种种问题，采用了分级定电流的脉冲快速充电方案，提出了充电器的硬件电路和控制软件的设计方案。该充电方案对充分发挥蓄电池的功效，提高对蓄电池的充电速度，减少充电损耗，延长蓄电池的使用寿命具有重要意义。
关键词：电动车；铅酸蓄电池；脉冲快速充电
引言
以动力蓄电池为能源的电动车被认为是21世纪的绿色工程，它的出现将汽车工业的发展带入了一个全新的领域。目前，电动车核心部件中的电动机、控制器和车体三大部件在理论和技术上已较为成熟，而另两大部件蓄电池、充电器的发展还不能满足电动车的要求，有一些理论和技术问题还有待攻关，现已成为影响
电动交通工具发展的瓶颈。
目前，我国的电动车用动力蓄电池大多为铅酸蓄电池，这主要是由于铅酸蓄电池具有技术成熟、成本低、电池容量大、跟随负荷输出特性好、无记忆效应等优点。当然，也有一些高性能电池，比如锂电池、燃料电池等。锂离子电池电动车在深圳已投入试运营，由上海研制的第二代燃料电池轿车"超越二号"也于2004年5月在北京的国际氢能大会上露面，但都还未能得到广泛的推广应用。虽然近年来蓄电池自身的技术有了不小的进步，但作为其能量再次补充的充电器的发展非常缓慢，传统的常规充电时间过长，快速充电技术至今仍未能完全解决，严重地制约着电动车的发展。
自铅酸蓄电池问世以来，由于各种技术条件的限制，所采用的充电方法均未能遵从电池内部的物理化学规律，使整个充电过程存在着严重的过充电和析气等现象，充电效率低。电动车用动力蓄电池与一般蓄电池还有所不同，它以较长时间中等电流持续放电为主，间或以大电流放电，用于起动、加速或爬坡。一般来说，电动车用蓄电池多工作在深度充放电工作状态。因此，对电动车用动力蓄电池的快速充电提出了不同于常规电池的要求，它必须具有充电时间短、对蓄电池使用寿命影响小以及充满电判断准确的特点。
1脉冲快速充电法的理论基础
理论和实践证明，蓄电池的充放电是一个复杂的电化学过程。一般地说,充电电流在充电过程中随时间呈指数规律下降,不可能自动按恒流或恒压充电。充电过程中影响充电的因素很多,诸如电解液的浓度、极板活性物的浓度、环境温度等的不同,都会使充电产生很大的差异。随着放电状态、使用和保存期的不同,即使是相同型号、相同容量的同类蓄电池的充电也大不一样。
1972年，美国科学家马斯在第二届世界电动汽车年会上提出了著名的马斯三定律，即1）对于任何给定的放电电流，蓄电池充电时的电流接受比a与电池放出的容量的平方根成反比，即
式中：K1为放电电流常数，视放电电流的大小而定；
C为蓄电池放出的容量。
由于蓄电池的初始接受电流Io=aC，所以
I0=aC=K1(根号C)（2）
2）对于任何给定的放电量，蓄电池充电电流接受比a与放电电流Id的对数成正比，即
a=K2logkId（3）
式中：K2为放电量常数，视放电量的多少而定；
k为计算常数。
3）蓄电池在以不同的放电率放电后，其最终的允许充电电流It（接受能力）是各个放电率下的允许充电
电流的总和，即：
It=I1＋I2＋I3＋I4＋ (4)
式中：I1、I2、I3、I4...为各个放电率下的允许充电电流。
综合马斯三定律,可以推出，蓄电池的总电流接受比可表示为
α=It/Ct（5）
式中：Ct=C1＋C2＋C3＋C4＋...为各次放电量的总和，即蓄电池放出的全部电量。
马斯三定律说明，在充电过程中，当充电电流接近蓄电池固有的微量析气充电曲线时，适时地对电池进行反向大电流瞬间放电，以消除电池的极化现象，可以提高蓄电池的充电接受能力，如图1所示。也就是说通过反向大电流放电，可以使蓄电池的可接受电流曲线不断右移，同时其陡度不断增大，即α值增大，从
而大大提高充电速度，缩短充电时间。
马斯三定律的提出至今已有30多年，目前为止这一理论虽未得到有效的验证，但在理论上和实践上都证明了它的可行性，脉冲快速充电法正是基于这个理论而提出的一种快速充电方式。
2充电方法设计
基于上述理论，并考虑到铅酸蓄电池自身的一些特性，本文介绍的快速充电装置所采用的充电方法将整个充电过程分为了预充电、脉冲快速充电、补足充电、浮充电4个阶段，如图2所示。根据蓄电池充电前的
残余电量，进入不同的充电阶段。
2.1预充电
对长期不用的电池、新电池或在充电初期已处于深度放电状态的蓄电池充电时，一开始就采用快速充电会影响电池的寿命。为了避免这一问题要先对蓄电池实行稳定小电流充电，使电池电压上升，当电池电压上升到能接受大电流充电的阈值时再进行大电流快速充电。
2.2脉冲快速充电
在快速充电过程中，采用分级定电流脉冲快速充电法，将充电电流分成三级，如图3所示。开始充电时采用大电流，随着电池容量的增加，电压逐渐升高，电流等级开始降低，使充电电流的脉冲幅度和宽度随蓄电池端电压的升高而分级减小。采用这种方法可以消除充电接近充满时易出现的振荡现象及过充电问题。
在脉冲快速充电过程中，电池电压上升较快，当电压上升至补足充电电压阈值时，转入补足充电阶段。
2.3补足充电
快速充电终止后，电池并不一定充足电，为了保证电池充入100％的电量，对电池还要进行补足充电。此阶段充电采用恒压充电，可使电池容量快速恢复。此时充电电流逐渐减小，当电流下降至某一阈值时，转
入浮充阶段。
2.4浮充电
此阶段主要用来补充蓄电池自放电所消耗的能量，只要电池接在充电器上并且充电器接通电源，充电器就会给电池不断补充电荷，这样可使电池总处于充足电状态。此时也标志着充电过程已结束。
3充电电路设计
3.1充放电硬件电路设计
主电路采用半桥功率变换电路，如图4所示。在半桥式功率变换器中,功率管所承受的最大电压与正激式或反激式变换器中功率管承受的电压相比要小。这样可以选用耐压值低的MOSFET，使导通电阻相应下降,同时也降低了导通损耗。用集成PWM控制芯片SG3525结合半桥式功率变换电路共同组成充电器的功率变换部
分。
与单片机相连的检测电路的充电电压由分压精密电阻取得，经过相应的放大后送至单片机的A/D口；充电电流经过精密电阻采样、放大，然后也送至单片机的A/D口；蓄电池温度经过温度传感器，将对应的电压
量放大后送至单片机的A/D口。
3.2软件设计
本系统软件部分的主要功能是，通过对蓄电池状态的检测，使充电转入不同的充电阶段；进入不同的充电阶段后，通过一定的算法，改变SG3525的输出脉冲宽度，实现各个不同阶段的充电；暂停充电和终止充电的控制；并显示充电器当前状态。软件流程图如图5所示。
4结语
本文介绍的单片机控制的铅酸蓄电池脉冲快速充电系统，采用分级定电流脉冲快速充电法，在整个充电过程中，随着充入电池电量的增加逐步降低充电电流等级，使铅酸蓄电池的充电接受率显著提高，充电时间
大大缩短，且减小了对电池寿命的影响。
电动车不断发展的同时也在推动蓄电池自身性能的不断提高，还有电力电子器件的发展以及计算机控制在工业上的广泛应用，为适应不同用户及部门的要求，各种智能化的充电设备也正在兴起。
蓄电池充电方法的研究热
[作者：吕耀文|转贴自：本站原创|点击数：147|更新时间：2009-8-11|文章录入：imste2009年第2期]
(包头职业技术学院电气工程系，内蒙古包头014030)
摘要：文章对铅酸蓄电池快速充电的原理和方法作了探讨，并对现阶段流行的各种充电方法进行了分析和对比，提出了两阶段充电模式，同时通过实验证明了这种充电模式的可行性和优越性。
关键词：两阶段充电；快速充电；蓄电池
中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1007—6921(2009)02—0096—01
目前，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，由于使用不当，致使电池的寿命大大缩短，造成了浪费。虽然影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，但是通过研究发现：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［2］ 。由此可见，一个好的充电方法对蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用。
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［6］”。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：
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1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。
1.2阶段充电法
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2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。
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3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。
2快速充电技术
蓄电池传统的充电方法，不论是定电压充电法还是定电流充电法，其起始的充电电流总是低于电池的接受能力，造成充电效率低、充电时间长，而在充电后期，最终的充电电流总是高于电池的接受能力，因而蓄电池内气体析出率不断增加、直到充电接近结束，所有的充电电流全部供给气体析出。所以，传统的充电方式不论是从效率的角度还是安全的角度分析都不是一种比较好的充电技术。为了能够最大限度地加快蓄电池的化学反应速度，缩短蓄电池达到满充状态的时间，同时，保证蓄电池正负极板的极化现象尽量地少或轻，提高蓄电池使用效率。快速充电技术近年来得到了迅速发展。
下面介绍目前比较流行的几种快速充电方法。这些方法都是围绕着最佳充电曲线进行设计的，目的就是使其充电曲线尽可能地逼进最佳充电曲线。
2.1脉冲式充电法
这种充电法不仅遵循蓄电池固有的充电接受率，而且能够提高蓄电池充电接受率，从而打破了蓄电池指数充电接受曲线的限制，这也是蓄电池充电理论的新发展。
脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环，如图4所示。充电脉冲使蓄电池充满电量，而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，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。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提高了蓄电池的充电电流接受率
2.2变电压间歇充电法
图5更加符合最佳充电的充电曲线。在每个恒电压充电阶段，由于是恒压充电，充电电流自然按照指数规律下降，符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。
2.3变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法
综合脉冲充电法、变电流间歇充电法及变电压间歇充电法的优点，变电压变电流波浪式正负零脉冲间歇快速充电法得到发展应用。脉冲充电法充电电路的控制一般有两种：①脉冲电流的幅值可变，而PWM（驱动充放电开关管)信号的频率是固定的；②脉冲电流幅值固定不变，PWM信号的频率可调。
而变电压变电流波浪式正负零脉冲间歇快速充电法不同于这两者的控制模式，脉冲电流幅值和PWM信号的频率均固定，PWM占空比可调，在此基础上加入间歇停充阶段，能够在较短的时间内充进更多的电量，提高蓄电池的充电接受能力。
［参考文献］
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［6］Hua Chih Chiang,Lin Meng yu.A Study of Charging Control of Lead Acid Battery for Electric Vehicles［A］.Proceedings of the2000IEEE International Symposium on Industrial Electronics［C］.2000,(1):135－140.
蓄电池充电技术研究
更新时间：2008-10-3117:47:21访问204人次
1、引言
蓄电池具有电压稳定、供电可靠、移动方便等优点，它广泛地应用于发电厂、变电站、通信系统、电动汽车、航空航天等各个部门。蓄电池主要有普通铅酸蓄电池、碱性镉镍蓄电池以及阀控式密封铅酸蓄电池三类。普通铅酸蓄电池由于具有使用寿命短、效率低、维护复杂、所产生的酸雾污染环境等问题，其使用范围很有限，目前已逐渐被阀控式密封铅酸蓄电池所淘汰。阀控式密封铅酸蓄电池整体采用密封结构，不存在普通铅酸蓄电池的气涨、电解液渗漏等现象，使用安全可靠、寿命长，正常运行时无须对电解液进行检测和调酸加水，又称为免维护蓄电池。它已被广泛地应用到邮电通信、船舶交通、应急照明等许多领域。碱性镉镍蓄电池的特点是体积小、放电倍率高、运行维护简单、寿命长，但由于它单体电压低、易漏电、造价高且容易对环境造成污染，因而其使用受到限制，目前主要应用在电动工具及各种便携式电子装置上。
普通铅酸蓄电池主要由极板组、电解液和电池槽等部分组成。正、负极板都由板栅和活性物质构成，其中正极板上的活性物质是棕色的二氧化铅（PbO2），负极板上的活性物质为深灰色的海绵状纯铅(Pb)。电解液是用蒸馏水（H2O）和纯硫酸（H2SO4）按一定的比例配成的。在充电过程中，电解液与正、负极板上的活性物质发生化学反应，从而把电能变成化学能贮存起来；在放电过程中，电解液也与正、负极板上的活性物质发生化学反应，把贮存在蓄电池内的化学能转换成电能供给负载。为了使化学反应能正常进行，电解液必须具有一定的浓度。电池槽是极板组和电解液的容器，它必须具有较好的耐酸性能、绝缘性能和较高的机械强度。
在蓄电池正、负极板之间接入负载，便开始了蓄电池的放电过程。此时，正极板电位下降，负极板电位上升，正负极板上的活性物质(PbO2和Pb)都不断地转变为硫酸铅(PbSO4)，电解液中的硫酸逐渐转变为水，电解液比重逐渐下降，从而使蓄电池内阻增加、电动势降低。如果在蓄电池的正、负极板之间接入输出电压比蓄电池端电压高的直流电源，蓄电池的充电过程便开始了。此时，正极板电位因正电荷聚集而上升，负极板电位因负电荷聚集而下降，正极板上的PbSO4逐渐变为PbO2，负极板上的PbSO4逐渐变为海绵状Pb。同时，电解液中H2SO4合成逐渐增多，水分子逐渐减少，电解液比重逐渐增加，蓄电池端电压也不断提高。
2、蓄电池快速充电技术
常规充电的方法采用小电流慢充方式，对新的铅酸蓄电池初充电需70h以上，进行普通充电也需10h以上。充电时间太长，不但会拉长充电监测的时间、造成电能的浪费，还限制了蓄电池的循环利用次数，并增加维护工作量。此外，对于像电动汽车等要求蓄电池连续供电的场合，使用起来很不方便。而采用快速充电方法，可以缩短蓄电池的充电时间，提高充电效率，节约能源，并更好地满足工业应用的需要，具有重大的现实意义。
20世纪60年代中期，美国科学家马斯对蓄电池充电过程中的出气问题作了大量的试验研究工作，提出了以最低出气率为前提的蓄电池可接受的充电电流曲线，如图1所示[1]。从图中可以看出，在充电过程中，只要充电电流不超过蓄电池可接受的电流，蓄电池内部就不会产生大量的气泡。而常规充电一般采用先恒流、后恒压的两阶段充电法，在充电过程初期，充电电流远远小于蓄电池可接受的充电电流，因而充电时间大大延长；充电过程后期，充电电流又大于蓄电池可接受电流，因而蓄电池内产生大量的气泡。但是，如果在整个充电过程中能使实际充电电流始终等于或接近于蓄电池可接受的充电电流，则充电速度就可大大加快，而且出气率也可控制在很低的范围内。这就是快速充电的基本理论依据。然而，在充电过程中，蓄电池中产生的极化电压会阻碍其本身的充电，并且使出气率和温升显著升高，因此，极化电压是影响充电速度的重要因素。由此可知，要想实现快速充电，必须设法消除极化电压对蓄电池充电的影响。从极化电压的形成机理可以推知，极化电压的大小是紧随充电电流的变化而改变的。当停止充电时，电阻极化消失，浓差极化和电化学极化亦逐渐减弱；而如果为蓄电池提供一条放电通道让其反向放电，则浓差极化和电化学极化将迅速消失，同时蓄电池内温度也因放电而降低。因此，在蓄电池充电过程中，适时地暂停充电，并且适当地加入放电脉冲，就可迅速而有效地消除各种极化电压，从而提高充电速度。目前，大家比较认同的快速充电方法是脉冲充电、脉冲放电去极化方法。图2为脉冲充电、脉冲放电去极化快速充电的波形图。研究表明，利用如图3所示开关充电电源可有效地实现蓄电池脉冲快速充电。
3、充电控制方法
充电控制主要包括主充、均充、浮充三阶段的自动转换，从放电状态到充电状态的自动转换，充电程序判断及停充控制等方面。掌握正确的控制方法，有利于提高蓄电池充电效率和使用寿命。
3.1主充、均充、浮充各阶段的自动转换
目前，国内大部分充电电源仍采用主充、均充、浮充三阶段充电法实现对蓄电池的充电。充电各阶段的自动转换方法有：
（1）时间控制，即预先设定各阶段充电时间，由时间继电器或CPU控制转换时刻；
（2）设定转换点的充电电流或蓄电池端电压值，当实际电流或电压值达到设定值时，即自动转换；
（3）采用积分电路在线监测蓄电池的容量，当容量达到一定值时，则发信号改变充电电流的大小。
上述方法中，时间控制比较简单，但这种方法缺乏来自蓄电池的实时信息，控制比较粗略；容量监控方法控制电路比较复杂，但控制精度较高。
3.2充电程度判断
在对蓄电池进行充电时，必须随时判断蓄电池的充电程度，以便控制充电电流的大小。判断充电程度的主要方法有：
（1）观察蓄电池去极化后的端电压变化。一般来说，在充电初始阶段，电池端电压的变化率很小；在充电的中间阶段，电池端电压的变化率很大；在充电末期，端电压的变化率极小[2]。因此，通过观测单位时间内端电压的变化情况，就可判断蓄电池所处的充电阶段；
（2）检测蓄电池的实际容量值，并与其额定容量值进行比较，即可判断其充电程度；
（3）检测蓄电池端电压判断。当蓄电池端电压与其额定值相差较大时，说明处于充电初期；当两者差值很小时，说明已接近充满。
3.3停充控制
当蓄电池充足电后，必须适时地切断充电电流，否则蓄电池将出现大量出气、失水和温升等过充反应，直接危及蓄电池的使用寿命。因此，必须随时监测蓄电池的充电状况，保证电池充足电而又不过充电。主要的停充控制方法有：
（1）定时控制采用恒流充电法时，电池所需充电时间可根据电池容量和充电电流的大小很容易地确定，因此只要预先设定好充电时间，一旦时间一到，定时器即可发出信号停充或降为涓流充电。定时器可由时间继电器充当，或者由单片机承担其功能。这种方法简单，但充电时间不能根据电池充电前状态而自动调整，因此实际充电时，可能会出现有时欠充、有时过充的现象；
（2）电池温度控制对Cd Ni电池而言，正常充电时，蓄电池的温度变化并不明显，但是，当电池过充时，其内部气体压力将迅速增大，负极板上氧化反应使内部发热，温度迅速上升（每分钟可升高几个摄氏度）。因此，观察电池温度的变化，即可判断电池是否已经充满。通常采用两只热敏电阻分别检测电池温度和环境温度，当两者温差达到一定值时，即发出停充信号。由于热敏电阻动态响应速度较慢，故不能及时准确地检测到电池的满充状态；
（3）电池端电压负增量控制一般而言，当电池充足电后，其端电压将呈现下降趋势，据此可将电池电压出现负增长的时刻作为停充时刻。与温度控制法相比，这种方法响应速度快，此外，电压的负增量与电压的绝对值无关，因此这种停充控制方法可适应具有不同单格电池数的蓄电池组充电。此方法的缺点是一般的检测器灵敏度和可靠性不高，同时，当环境温度较高时，电池充足电后电压的减小并不明显，因而难以控制；
（4）利用极化电压控制通常情况下，蓄电池的极化电压出现在电池刚好充满后，一般在
50mV～100mV数量级，采用有关专利技术[3]来测量每个单格电池的极化电压，这样就使每个电池都可充电到它本身所要求的程度。研究表明，由于每个电池在几何结构、化学性质及电学特性等方面至少存在一些轻微的差别，那么根据每个单格电池的特性来确定它所要求的充电水平会比把蓄电池组作为一个整体来控制的方法更加合适一些。这种方法的优点表现在：
①不需温度补偿；
②电池不需连续浮充电，电池间连线腐蚀减少；
③不同型号和使用情况的电池可构成一组使用；
④可以随意添加电池以便扩容；
⑤每个电池都可用到不能再用，而其寿命不会缩短。
4、结论
蓄电池充电技术的改进，有利于缩短充电时间、提高利用效率、延长使用寿命、降低能耗、减少环境污染，具有良好的经济效益和社会效益。根据蓄电池可接受充电电流曲线，只要采用适当方法对电池实行去极化，实现蓄电池的快速充电是可能的。研究表明，脉冲充电、脉冲放电去极化充电法是一种较好的快速充电方法，而实现这一方法的最佳装置是高频开关充电电源。蓄电池的充电控制包括各个充电阶段的自动转换、充电程度判断以及停充控制等三个方面。蓄电池充放电的时间、速度、程度等都会对蓄电池的充电效率和使用寿命产生严重影响，因此在对蓄电池进行充放电时，必须把握以下原则：
（1）避免蓄电池充电过量或充电不足过充会使蓄电池内部温升过大、出气率上升，导致正极板损坏，从而影响电池的稳定性乃至寿命；欠充电会使负极板硫化，蓄电池内阻增大，容量降低。因此一定要掌握好蓄电池的充电程度；
（2）控制放电电流值即放电速度蓄电池放电电流越大，再充电时可接受的初始充电电流值也越大，有助于提高再充电的速度。但是，蓄电池放电电流流经内阻时产生的热量会引起温度上升，因而放电电流不宜过大；
（3）避免深度放电根据蓄电池充电电流接受比第一定律[1]，对于任意给定的放电电流来说，蓄电池充电电流接受比与它已放出的电荷量的平方根成反比，因此放电深度越大，蓄电池放出的电量越多，蓄电池可接受的充电电流就越小，这将减慢蓄电池的充电速度；
（4）注意环境温度的影响蓄电池的放电电量随环境温度的降低而减小，因此在不同的环境温度下，应该掌握不同的放电速度和放电程度。
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。
图2恒流充电曲线
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。
图3二阶段法曲线
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。
图4恒压充电法曲线
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
铅酸蓄电池常见故障分析及处理方法
铅酸蓄电池常见故障分析及处理方法 常见故障不良现象故障产生的原因故障的处理方法 蓄电池充电不足1.静止电压低 2.密度低，充电结束后达不 到规定要求 3.工作时间短 4.工作时仪表显示容量下降 快 1.充电器电压、电流设置 过低 2.初充电不足 3.充电机故障 1.调整，检修充电 器 2.蓄电池补充充电 3.严重时需更换新 电池 蓄电池过充电1.注液盖篓色泽变黄，变红 2.外壳变形 3.隔板炭化、变形 4.正极腐蚀、断裂 5.极柱橡胶套管上升、老 化、开裂 6.经常补水，充电时电解液 浑浊 1.充电器电压，电流设置 过高 2.充电时间过长 3.频繁充电 4.放电量小而充电量大 5.充电机故障 1.调整，检修充电 器 2.调整充电制度 3.严重时需更换新 电池
铅酸蓄电池热失控故障分析 当电池处于充电状态时，电池温度发生一种积累性的增强作用。当增温过程的热量积累到一定程度，电池端电压会突然出现降低，迫使电流骤然增大，电池温度高升而损坏蓄电池的现象称之为热失控。 1.故障现象 充电时特别到了末期，充电器不转绿灯，同时电池严重发热，如果测量充电电流会发现电流很高可达到2A或2A以上。发热严重时，析气压力过高，会导致电池壳受热变形，直至电池报废。 2.故障产生原因 ⑴电池失水 失水后，蓄电池中超细玻璃纤维隔板发生收缩现象，使之与正负极板的附着力变得很差，内阻增大，充放电过程中发热量加大。经过上述过程，蓄电池内部产生的热量只能经过电池槽散热，如散热小于发热量，即出现温度上升现象。温度上升，使蓄电池析气过电位降低，析气量增大，正极大量的氧气通过“通道”，在负极表面反应，发出大量的热量，使温度快速上升，形成恶性循环，即所谓的“热失控”。最
电动汽车直流快速充电机使用说明书
EVQC31-120A500V-D1-G001电动汽 车直流快速充电机 使 用 说 明 书
目录 1 概述........................................... 错误!未指定书签。 1.1 ....................................................... 适用范围错1.2 ....................................................... 型号说明错1.3 ....................................................... 产品概述错1.3.1 ..................................................... 产品构成错1.3.2 ..................................................... 产品原理错1.4 ....................................................... 使用环境错1.5 ....................................................... 性能参数错1.6 ................................................... 外形结构尺寸错1.7 ..................................................... 充电机接口错1.7.1 ..................................................... 接口定义错1.7.2 ..................................................... 接口要求错 1.7.3 ................................................. 触头布置方式错 2 功能特点....................................... 错误!未指定书签。 2.1 ....................................................... 基本功能错2.2 ................................................... 安全保护功能错2.3 ................................................... 计量消费功能错2.4 ....................................................... 通讯功能错2.5 ....................................................... 定位功能错2.6 ................................................... 语音提示功能错2.7 ................................................... 历史记录功能错 2.8 ....................................................... 环控功能错 3 操作使用说明................................... 错误!未指定书签。 3.1 ................................................... 充电操作流程错3.1.1 ........................................... 充电卡支付操作流程错3.1.2 ........................................... 二维码支付操作流程错3.1.3 ....................................... 手机验证码支付操作流程错3.1.4 ......................................... 账号密码支付操作流程错3.2 ................................................... 充电信息查询错3.3 ................................................. 充电状态指示灯错3.4 ....................................................... 其他操作错3. 4.1 ........................................... 下载手机客户端APP 错3.4.2 ................................................. 获取设备信息错3.4.3 ................................................... 充电卡查询错3.4.4 ................................................... 充电卡解锁错3.5 ................................................... 使用注意事项错
铅酸蓄电池室设计要点
铅酸蓄电池室设计要点随着互联网应用的飞速发展，也推动了大型数据中心或各类计算机机房建设的步伐。为保障数据中心和机房IT设备的正常运行，不间断电源（UPS）系统的配置必不可少。目前，在所有计算机机房和数据中心，给不间断电源系统提供后备电能的主要依靠免维护铅酸蓄电池。因此，在市电出现异常后，UPS的后备蓄电池正常提供电能就成为数据中心或计算机机房能否安全运行的关键。 目前，数据中心或中大型计算机机房在规划建设时为保证蓄电池正常工作和维护，均设计有单独的电池室为蓄电池安全运行提供保障。由于铅酸蓄电池是高污染和危险产品，因此国家对它的使用环境及电池室的建设有严格的要求，在设计和施工时要注意以下几个方面。 电池室的承重： 机房常用12V100AH的铅酸蓄电池，每节在30公斤左右，中大型机房或数据中心电池数量的配置一般在200节以上，按摆放4层放置40节设计，每平方约1200KG。这个重量是普通建筑（每平方300~500公斤）无法承受的。故《计算机机房设计标准GB50174》要求电池室承重电池室活载荷不低于16KN/米2，约每平方1632KG。因此，电池房一般选择放在地面或楼板经过特殊加固的房间。 电池室的环境： 1、温度：铅酸蓄电池内部为化学物质，环境温度过低时，化学反应速度放缓，电池容量会比额定容量降低。环境温度过高时，化学反应速度加快，会加速电池老化，减少电池使用寿命。《通信用阀控式铅酸蓄电池质量标准YD/T799-2010》质量要求电池使用温度20~30℃，《计算机机房设计标准GB50174-2008》要求电池室温度15~25℃。故建议电池室安装空调，温度设定在20~25℃。 2、通风：铅酸蓄电池在过充电后会产生腐蚀性气体和易燃气体，因此必须安装通风换气装置。《暖通与通风设计规范GB50019》要求电池房应该单独设置排风系统。通风装置应采用防爆式电动机。排风口上沿距屋顶距离不大于10CM.。《通用用电设备配电设计规范GB50055-2011》规定通风换气量不小于每小时8次。 3、装修：房间材料为不燃材料，四壁和顶棚要平整、光滑、不起尘，有很好的气密性。地面下不易通过无关的沟道或管线。 电池室配电、照明： 《建筑照明设计标准GB50034-2013》要求电池房的照度值不低于200lx，《通用用电设备配电设计规范GB50055-2011》要求灯具使用防爆型灯具。开关、熔断器、插座等应装在蓄电池室的外面。 电池室的消防： 铅酸蓄电池在过充电或短路后会发生自燃，因此要配备消防灭火设备。《建筑设计防火规范 GB50016-2014》和《计算机机房设计标准GB50174》要求电池室应安装自动灭火系统，灭火剂宜采用洁净气体。《暖通与通风设计规范GB50019》事故排烟机的风量设计，不小于每小时12次。 电池室的安防： 《计算机机房设计标准GB50174》要求电池室安装动力环境监控系统和漏水报警系统对蓄电池运行情况和水患进行监测，中大型机房的电池室安装门禁系统和视频监控系统。 西安东升科技
铅酸蓄电池最佳充电方法
铅酸蓄电池最佳充电方法 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。 目录 1原理简介
蓄电池放电后，用直流电按与放电电流相反的方向通过蓄电池，使它恢复工作能力，这个过程称为蓄电池充电。蓄电池充电时，电池正极与电源正极相联，电池负极与电源负极相联，充电电源电压必须高于电池的总电动势。充电方式有恒电流充电和恒电压充电两种。 2详细内容 蓄电池充电器原理 蓄电池里面有大量的硫酸等可供电离的溶液，当插上电源，电流就通过里面的铅板（有些电池不是铅）电离溶液，这样就将电能转化为化学能；如果要使用，溶液就会转化为电能通过电极输送出去。这是原理上的描述，事实上，真实的情况十分复杂，可参考相关专业书籍。 充电方法制度 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。 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。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。 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，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，
EVQC30-电动汽车快速充电机使用说明书(许继)
EVQC30电动汽车快速充电机 使 用 说 明 书 许继电源有限公司
1、概述 EVQC30系列一体式电动汽车整车直流充电机主要用于电动大巴的日常充电和电动轿车的中快速充电，适合安装于电动汽车充换电站、公共停车场、住宅小区停车场、大型商厦停车场等场所，可为电动汽车动力电池提供直流电能，操作简便，是各类电动汽 车的快速充电设备。 2、环境条件 a)环境温度：正常工作环境温度-20℃～+50℃，存储温度-40℃～+70℃； b)海拔高度≤2000 m； c)相对温度：5％～95％，无凝结。 充电机外形图 信号指示灯 人机界面 急停按钮 键盘与刷卡区 充电枪及插座 急停按钮 充电枪及插座
图2 充电机外形图 4.3直流充电机接口 4.3.1 接口定义 充电机与电动汽车充电接口定义应能满足GB/T 20234.3-2011的要求，如下图3所示： 非车载充电机 车辆插头直流电源正（DC+） 直流电源负（DC-）设备地（ ）车辆插座电动汽车底盘地（ ）充电通信CAN_H （S+）充电通信CAN_L （S-）充电连接确认（CCI ）充电连接确认（CC2）低压辅助电源正（A+）低压辅助电源负（A-） 直流电源正（DC+）直流电源负（DC-）充电通信CAN_H （S+）充电通信CAN_L （S-）充电连接确认（CCI ） 充电连接确认（CC2）低压辅助电源正（A+）低压辅助电源负（A-） 图3 直流充电机充电接口定义示意图 4.3.2 接口要求 车辆插头、车辆插座包含了9对触头，其电气参数值及功能定义如表1所示。 表1 触头电气参数值及功能定义 ）
4.3.3 触头布臵方式 车辆插头、车辆插座的触头布臵方式如图4和图5所示。 图4 车辆插头触头布臵图 图5 车辆插座触头布臵图1、充电机的构成和电气原理
铅酸电池储能系统方案设计(有集装箱)
技术方案 2014年1月
目录 目录 (2) 1 需求分析 (3) 2 集装箱方案设计 (3) 2.1 集装箱基本介绍 (3) 2.2 集装箱的接口特性 (5) 2.3 系统详细设计方案 (6) 2.4 集装箱温控方案 (14) 3 电池组串成组方案 (15) 3.1 电池组串内部及组间连接方案 (17) 3.2 系统拓扑图 (19) 4 蓄电池管理系统(BMS) (19) 4.1 BMS系统整体构架 (19) 4.2 BMS系统主要设备介绍 (21) 4.3 BMS系统保护方式 (23) 4.4 BMS系统通信方案 (24)
1需求分析 集装箱式铅酸蓄电池成套设备供货范围包括铅酸蓄电池、附属设备、标准40尺集装箱、备品备件、专用工具和安装附件等。 每个标准40尺集装箱含管式胶体（DOD80 1200次以上）或富液式（DOD80 1400次以上）免维护铅酸蓄电池、电池架及附件、电池管理系统（含外电路）、电池直流汇流设备、设备间的连接电缆及电缆附件（包括铜鼻、螺栓、螺母、弹垫、平垫等）、动力及控制信号接口等。 根据标书要求，综合铅酸电池特性，对于储能系统进行如下设计： 每3个标准40尺集装箱承载2MWh，每个集装箱由336只2V1000Ah管式胶体铅酸电池串联而成，电压672V，电池串容量672kWh。每3个集装箱并联到一台500kWh 储能双向变流器。三个电池堆的总容量可达2MWh，故本方案中三个集装箱为一单元，每个单元配置一套BMS电池管理系统,可监控每颗单体电池工作情况。集装箱中另含烟感探头、消防灭火器、加热器、摄像头、温湿度监测等设备，以保证铅酸电池安全稳定的工作环境，实现远程监控。 2集装箱方案设计 2.1集装箱基本介绍 根据项目要求，同时考虑电池堆的成组方式、集装箱内辅助系统的设计、安装以及日常巡视和检修等各方面，选用40英尺标准集装箱。外部尺寸： 12192*2438*2591mm 。 本项目共需要42个40英尺标准集装箱。集装箱设计静态承重60t，最大 起吊承重45t。 集装箱的主要任务是将铅酸电池、通讯监控等设备有机的集成到1个标准的
铅酸蓄电池充电安全操作规程
铅酸蓄电池充电安全操作规程 1.充电前的准备工作： 1.1.工作人员必须戴防护眼镜、口罩和橡胶手套，系橡胶围裙，穿胶鞋。 1.2.提前做好中和溶液（碳酸钠溶液），以防电解液灼伤时使用。 1.3.由于蓄电池大量放电、或长期存放导致电池亏电，因此应定期从设备上拆下 蓄电池，在充电间对蓄电池进行补充充电。补充充电一般每个月进行一次，以提高其使用可靠性，延长使用寿命。进入冬天时最好进行一次补充充电。 1.4.充电前应先用万用电表测量电池的电压并进行记录，以便根据各电池的亏电 情况确定充电方案。 1.5.检查交流电源是否符合使用要求，电源应为220V，50Hz交流电。 1.6.先接蓄电池，将充电机“+”极接至蓄电池“+”极，充电机“-”极接至蓄电池“—” 极接线柱上，注意防止负载短路。 1.7.选择充电电压。若充电电池为12V,则电压选择档应旋转到12V档，若充电电 池为24V,则电压选择档应旋转到24V档，不得选错，否则将损坏充电机或蓄电池。 2.充电操作： 2.1.初充电、补充充电常采用恒流充电（恒流充电是在一定的时间段始终 以一定不变的电流对电池进行充电，其优点是充电比较完全，但是后期电流几乎全部被消耗在水的分解和热的发生上）。补充充电电流为 0.1C20A（如 60Ah蓄电池用 6A），充电时间为 3～ 5 h，或根据存放时间长短确定充电时间。 2.2.维护充电常采用恒压充电（恒压充电是始终以一定不变的电压对电池
进行充电，其优点是气体产生很少，耗水量小，存在充电不完全的缺点。单体电压通常设定在2.3～2.4V（12 V电池为13.8～14.4 V，6 V电池为6.9～ 7.2 V），直到充足电为止）。 2.3.将充电机电流选择档位调至最低档位。 2.4.确保红、黑夹没有接触才可以通电，否则会造成短路并损坏机器； 2.5.充电采用二步充电法： 2.5.1.即第一步采用0.1C20A充电至12 V电池为1 3.8～1 4.4 V，6 V电池为6.9～ 7.2 V时。转入第二步充电，第二步充电采用0.05C20A至充电结束。2.5.2.接通220V电源，逐档调节充电电流，至最大充电电流0.1C20A，进行第 一步充电。 即：对于12V,54Ah电池其充电电流为0.1x54=5.4A， 对于12V,150Ah电池其充电电流为0.1x150=15A 2.5. 3.当电池电压达到13.8~1 4.4V时，转入第二步充电，第二步充电最大电流 为0.05C20A。 即对于12V,54Ah电池其充电电流为0.0511x54=2.7A， 对于12V,150Ah电池其充电电流为0.05x150=7.5A 2.5.4.充足电后，最后对电池进行一次均衡充电，以保证单格均衡。方法为：将 充足电的电池，用0.035C20A电流充电(即12V，54Ah电池充电电流为 0.035x54=1.89A；12V,150Ah电池充电电流为0.035x150=5.25A)；当电池 冒出均匀气泡，温度上升时，停止充电1小时；如此重复3～4次，单格电池都能冒出均匀气泡,并且电池电压\电液密度趋于不变时结束。 2.6.充电时间的确定：
快速检修电动车充电器指南
快速检修电动车充电器. 声明：此秘籍非完全版。由于修理步骤有18步，所以简称“降龙十八掌”。由于网友基础不同，此“秘籍”是限于修理3842高压炸机的相关内容，掌握了这个秘籍，就可以搞定80%以上的充电器。 首先介绍各种零件的好坏判断 第5步是参考，第6步是关键。经几年实践，目前的绝大部分充电器使用的场效应管，都可以用7N80代替。3842，494，358，324，339，393，817光耦，，，不再叙述。
充电器高压炸机故障的修理流程 下面介绍充电器高压炸机故障的修理流程。此流程身经百战，可靠实用。一定要严格遵守，不可打乱先后次序，否则后果自负！！！！！ 1、全面检测： 高压直流二极管（4007，5399，5408）或者全桥。 高压大电容，简称“一大电容”，450v68uf。 3842的7脚供电电容，简称“高压小电容”。35v100uf 场效应管（mos管，比如6N60,7N80,10N90,K1358,,,,,,,,） 低压部分的主整流管1660，uf5408，FR307,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 低压部分的主滤波电容，（63v470uf）简称“二大电容”。 低压部分的辅助电源滤波电容，（63v470uf） 输出电流取样电阻（3w0.1欧姆） 光耦（pc817，4n35，，）用ws-3可以快速准确检测。没有ws-3就用二极管档测量光耦低压侧的参数，应该是一个发光二极管的参数。光耦高压侧的参数基本上查不到，但也不能短路 变压器各引脚是否虚焊，或者各绕组开路，（绕组短路故障用普通万用表是没办法的，但可以用ws-3仪器，通过“能量公式”来判断）。 电路板的铜箔（铜皮）是否有断裂（有时候眼睛看不出来，要配合万用表和扭动电路板来检查，或者对焊点进行补焊时，可以观察到，但要有经验才行。 2、拆掉损坏的零件，（3842，7n80，以及3w0.5欧姆，10欧姆，1k，等等，具体位置请看原理图红色标注）焊上保险管。（或者串联220v40w灯泡）。 3、安装“基础”零件 更换高压整流二极管，一律用5399代替。4只全部换新。高压部分电流取样电阻R1（用3w1欧姆或者3w0.5欧姆），驱动电阻R2 (1/4W，10欧姆)，R3(1/4W 1k),下拉电阻R4(1/4W 10k)，下偏电阻R5(1/4W 1k)。若原装各电阻与本图有出入的，一律以本图为准（以不变应万变） 4、接通保护电，（串联灯泡，后文字相同处理）。电流表指针大幅度摆动，然后回摆，最后接近3-5ma。即可判断出高压部分无短路故障，用万用表直流2000v档位测量“一大电容”，应该有260-310v之间电压。低于260v就是电容的容量下降，低于240v是热量消失，或者虚焊，或者引脚锈蚀断开。应更换耐压400v以上，62uf-100uf容量的电解电容。电压就会恢复到正常范围。 ５、测量3842的5洞和7洞在“一大电容”的电压正常的情况下，测量3842的5洞和7洞（注意，因为3842还没有安装，所以是“洞”而不是“脚”，后文相同），应该有40-80v电压。证明“高压小电容”正常。7脚启动供电电阻R6也正常。辅助绕组供电D1也正常，光耦也正常 ６、断开保护电，进行放电，首先放“一大电容”，连续放3次，火花越大，电容越好。没火花就是坏掉了，然后放“高压小电容”，连续放3次，火花越大，电容越好。没火花就是坏掉了 ７、安装3842，（安装前最好检测一下是否正常，用万用表检测5脚与6脚以及7脚是否短路）。 8、测量7n80的1洞和3洞通保护电，测量7n80的1洞和3洞。应该有电压跳变。用数字表的二极管档测量脉冲（红笔接7n80的3洞，黑笔接1洞）。应该有“滴，滴”声。若没有“滴，滴”声，表示还有故障。） 9、有“滴，滴”声后。断开保护电， 10、进行放电，“一大电容”，连续放3次。 11、安装场效应管，不管原来是什么型号，一律用7n80代替。（以不变应万变） 12、通保护电，一般来说80%的机会是灯亮。不亮表示有其他故障 13、观察交流电流表，应该是在规定内，36v的10-15ma。48v的20-25ma。60v的更大。此时测量空载电压输出也是在正常范围内，36v的输出42v左右。48v的输出56v左右。表示各主要单元正常。 14、若出现异常输出电压和异常高压电流需要进一步处理，但是这种可能性为20%以下要是嫌麻烦，可以放弃这种充电器处理各种空载异常现象，包括变压器短路，虚高电压太多，空载电流过大，，，，，等很多种疑难杂症。 15、测量充电器4项参数一切正常后，测量充电器4项参数，低压，高压，恒流，转灯。对不正常的参数进行调节。
铅酸蓄电池充电方法及特性说明
铅酸蓄电池充电方法及特性说明 铅蓄电池的充电特征就是指蓄电池在恒定流充电状态下，电解液相对密度ρ（15℃）、蓄电池端电压UC随充电时间的变化规律。图5-12是将某型号铅蓄电池以5A进行恒流充电时测得的规律曲线。充电过程中，电解液相对密度基本以直线逐渐上升。这是因为采用等流充电，充电机每单位时间向蓄电池输入的电量相等，每单位时间内电解液中的水变为硫酸的量也基本相等。充电过程中，铅蓄电池端电压上升的规律由四个阶段组成：第一阶段：充电开始，端电压上升较快。这是由于极板活性物质孔隙内部的水迅速变为硫酸，孔隙外部的水还未来得及渗透入补充，极板内部电解液相对密度迅速上升所致。 第二阶段：端电压上升较平稳，至单格电压2.4V。该阶段，每单位时间内极板内部消耗的水与外部渗入的水基本相等，处于动态平衡状态。 第三阶段：端电压由2.4V迅速上升至2.7V，该阶段电解液中的水开始电解，正极板表面逸出氧气，负极板处逸出氢气电解液中冒出气泡，出现所谓的电解液“沸腾”现象。 第四阶段：该阶段过充电阶段，端电压不再上升。为了观察端电压和电解液相对密度不再上升的现象，保证蓄电池充分充电，一般需要过充电2h～3h。由于过充电时剧烈地放出气泡会导致活性物质脱落，造成蓄电池容量降低，使用寿命缩短，因此应尽量避免长的时间过充电。过充电时，蓄电池逸出的氢气与氧气混合，混合气体具有易烯、易爆特点，因此充电的蓄电池附近应免明火出现。 铅蓄电池充电终了的特征是： （1）端电压和电解液相对密度上升到最大值，且2h～3h内不再上升。 （2）电解液中产生大量气泡，呈现“沸腾”状态。 3.蓄电池的充放电控制技术 在实际光伏发电系统的蓄池中，为了实现设定的充电模式，须对充电过程进行控制，运用正确的充电控制方法，有利于提高蓄电池的充电效率和使用寿命。 （1）充电过程阶段的划分 在实际光伏发电系统的蓄池中，为了实现设定的充电模式，须对充电过程进行控制，运用正确的充电控制方法，有利于提高蓄电池的充电效率和使用寿命。充电过程一般分为主充、均充和浮充3个阶段。充电末期主要是以恒小电流长时间充电的涓流充电流为主（充电倍率小于0.1C时，称为涓流充电）。
电动汽车快速充电技术原理.
电动汽车快速充电技术原理 充电器作为电动汽车的能量补给装置，其充电性能关系到电池组的使用寿命、充电时间。实现对动力电池快速、高效、安全、合理的电量补给是电动汽车充电器设计的基本原则，另外，还要考虑充电器对各种动力电池的适用性。 图1所示为快速充电器的控制系统组成，该系统区别于传统充电器所采用的连续电流充电和脉冲电流充电方式，采用了智能化的变脉冲充电方式，即采用如图2所示的充电电流脉冲，包括充电脉冲T1间歇脉冲T2以及放电脉冲 T3。 该快速充电器根据实时检测到的电池组的端电压、充电电流、温度、动态内阻等信息，按照马斯充电定律，通过采用智能控制算法实施对充电电流脉冲宽度T1、间歇时间T2、放电电流脉冲T3的分段调节，以消除被充电电池组的电极化现象，使电池组时刻处于较佳的电流接受状态，提高充电速度和充电效率。具体调节过程是，首先用较宽的充电脉冲进行充电，蓄电池的端电压上升，当到达充电时间T1时，充电器暂停充电，当充电间歇时间达到T2时充电器继续充电，如此反复；当电压上升到设定的电压值V1时，根据程序的设定，减小充电脉冲占空比，并给蓄电池充电，当电池端电压达到设定值V2时，充电器间歇暂停充电；根据反馈电压自动调节输出脉冲的占空比，经过短时间停止充电，蓄电池的极化电压迅速下降，如此反复循环，直至达到蓄电池组的充电终止电压V3。 图3为一典型的地面充电站中充电器的方案，该充电器由一个能将输人的交流电转换为直流电的整流器和一个能调节直流电功率的功率转换器组成，通过把带电线的插头插入电动汽车上配套的插座中，直流电能就输入蓄电池对其充电。充电器设置了一个锁止杠杆以利于插入和取出插头，同时杠杆还能提供一个确定已经锁紧的信号以确保安全。根据充电器和车上电池管理系统相互之间的通讯，功率转换器能在线调节直流充电功率，而且充电器能显示充电电压、充电电流、充电量和充电费用等。
铅酸蓄电池设计..
铅酸蓄电池设计---方法一 铅酸蓄电池设计 本文以用于电动自行车能源的铅酸蓄电池设计为例，介绍有关设计中的计算和步骤，虽然针对铅酸电池系列，但其中的某些原则和方法，对其它系列的电池设计也有一定的参考价值。 设计要求： 电池用途和要求：电动自行车能源，行程50公里，时速20公里。 工作电压：24V 工作电流：9A 循环寿命：250个周期 电池组外形尺寸：233×133×204 单腔内格尺寸：60×33×178 设计： 一、确定单体电池数目： 单体电池数目= 工作电压/单体电池额定电压= 24/2 = 12（只） 另外根据给定的外形尺寸和内腔尺寸，确定电池组应由12个单元格组成双排结构。 二、单体电池的设计与计算： 1.电池容量的确定：提高电性能的途径就是改善限制电极的性能因素，而降低成本则是降低非限制电极因素的用量！
(1)额定容量：根据给定条件，电池额定容量为： 工作电流×（行程/时速）= 9A×（50km/20kmH-1）=22.5AH≒23AH (2)设计容量：1.1×额定容量=1.1×23=25.3（AH） 2.单体电池极板尺寸与数目的确定： 1)根据给定的内腔尺寸，确定极板尺寸为： 正极板（板栅）：164×58×2.0；负极板（板栅）：164×58×1.4值得注意的是极板的厚度设计。由于极板厚度直接影响着活物质的利用率。极板放电产物PbSO4的比容较大，随着放电过程的加深，极板孔率下降，使H2SO4的扩散发生困难，因而极板越厚，活物质的利用率就越低，所以在选择极板厚度时应全面考虑用户提出的性能要求和使用条件。首先应保证电池的性能指标，这样可能会影响到一些次要的性能指标，如对电池主要要求大功率，低温起动，则设计极板应薄些，然而相应地电池寿命可能就会降低。反之，如对电池主要须耐较强冲击振动和较长的寿命，则就要设计极板厚些。另外，负极板厚度至少为正极板的70～80％以上才适宜。 (2)单片正极板容量：据阿仑特(Arend t)经验公式：C=L×H×0.154 式中：C:单片容量；L:极板宽度（cm）; H:极板高度（cm）D:极板厚度（cm）
电动车铅酸蓄电池的脉冲快速充电设计
电动车铅酸蓄电池的脉冲快速充电设计 ［作者：杜娟娟裴云庆王兆安转贴自：电源技术应用点击数：276 更新时间：2005-11-29 文 章录入：ebike ］ 【字体：】 摘要：对快速充电原理进行了阐述，针对蓄电池充电过程中出现的种种问题，采用了分级定电流的脉冲快速充电方案，提出了充电器的硬件电路和控制软件的设计方案。该充电方案对充分发挥蓄电池的功效，提高对蓄电池的充电速度，减少充电损耗，延长蓄电池的使用寿命具有重要意义。 关键词：电动车；铅酸蓄电池；脉冲快速充电 0 引言 以动力蓄电池为能源的电动车被认为是21世纪的绿色工程，它的出现将汽车工业的发展带入了一个全新的领域。目前，电动车核心部件中的电动机、控制器和车体三大部件在理论和技术上已较为成熟，而另两大部件蓄电池、充电器的发展还不能满足电动车的要求，有一些理论和技术问题还有待攻关，现已成为影响电动交通工具发展的瓶颈。 目前，我国的电动车用动力蓄电池大多为铅酸蓄电池，这主要是由于铅酸蓄电池具有技术成熟、成本低、电池容量大、跟随负荷输出特性好、无记忆效应等优点。当然，也有一些高性能电池，比如锂电池、燃料电池等。锂离子电池电动车在深圳已投入试运营，由上海研制的第二代燃料电池轿车“超越二号”也于2004年5月在北京的国际氢能大会上露面，但都还未能得到广泛的推广应用。虽然近年来蓄电池自身的技术有了不小的进步，但作为其能量再次补充的充电器的发展非常缓慢，传统的常规充电时间过长，快速充电技术至今仍未能完全解决，严重地制约着电动车的发展。 自铅酸蓄电池问世以来，由于各种技术条件的限制，所采用的充电方法均未能遵从电池内部的物理化学规律，使整个充电过程存在着严重的过充电和析气等现象，充电效率低。电动车用动力蓄电池与一般蓄电池还有所不同，它以较长时间中等电流持续放电为主，间或以大电流放电，用于起动、加速或爬坡。一般来说，电动车用蓄电池多工作在深度充放电工作状态。因此，对电动车用动力蓄电池的快速充电提出了不同于常规电池的要求，它必须具有充电时间短、对蓄电池使用寿命影响小以及充满电判断准确的特点。
电动汽车无线充电系统 快速充电要求
电动汽车无线充电系统快速充电技术规范 1范围 本标准规定了电动汽车无线充电系统的电能传输要求、接口要求、安全要求。 本标准适用于交流输入标称电压最大值为1000 V，直流标称电压最大值为1500 V的静态磁耦合电动汽车无线充电快速充电设备。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 156 标准电压 GB 4208 外壳防护等级(IP代码) GB 4943.1 信息技术设备 安全 第1部分：通用要求 GB/T 7251.7 低压成套开关设备和控制设备 第7部分：特定应用的成套设备--如码头、露营地、市集广场、电动车辆充电站 GB 16895.3 建筑物电气装置 第5-54部分:电气设备的选择和安装 接地配置、保护导体和保护联结导体 GB 16895.21 低压电气装置 第4-41部分: 安全防护 电击防护 GB-T 27930电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议 ICNIRP 2010 限制时变电场和磁场曝露的导则（1Hz—100kHz）（For limiting exposure to time-varying electric and magnetic fields（1Hz—100kHz）） T/CSAE XXXX-XXXX 电动汽车无线充电系统慢速充电技术规范 3术语、定义 3.1术语和定义 3.1.1 原边设备 primary device 能量的发射端，产生交变磁场与副边设备耦合的设备，包括封装和保护材料。 3.1.2 副边设备 secondary device 能量的接收端，安装在电动汽车上与原边设备发生耦合的设备，包括封装和保护材料。 3.1.3 无线电能传输 Wireless Power Transfer (WPT) 调整具有标准电压和频率的交流电源的电流，将电能以交变磁场的方式从原边设备传输至副边设备。 3.1.4 电动汽车无线充电 Electric Vehicle Wireless Power Transfer (WPT)
铅酸蓄电池设计..
铅酸蓄电池设计方法 铅酸蓄电池设计 本文以用于电动自行车能源的铅酸蓄电池设计为例，介绍有关设计中的计算和步骤，虽然针对铅酸电池系列，但其中的某些原则和方法，对其它系列的电池设计也有一定的参考价值。 设计要求: 电池用途和要求: 电动自行车能源, 行程50公里，时速20公里。 工作电压：24V 工作电流：9A 循环寿命：250个周期 电池组外形尺寸: 233X133X204 单腔内格尺寸：60X33X178 设计: 、确定单体电池数目: 单体电池数目二工作电压/单体电池额定电压二24/2 = 12 （只） 另外根据给定的外形尺寸和内腔尺寸，确定电池组应由12个单元格组 成双排结构。 二、单体电池的设计与计算: 1.电池容量的确定：提高电性能的途径就是改善限制电极的性能因素, 而降低成本则是降低非限制电极因素的用量! （1）额定容量：根据给定条件，电池额定容量为: 工作电流X (行程/时速)二 9A X(50km/20kmH-1) =22.5AH = 23AH （2）设计容
量：1.1额定容量=1?1 X3=25?3 （AH ） 2.单体电池极板尺寸与数目的确定: 1）根据给定的内腔尺寸，确定极板尺寸为: 正极板（板栅）：164X58X2.0; 负极板（板栅）：164X58X1.4 值得注意的是极板的厚度设计。由于极板厚度直接影响着活物质的利用率。极板放电产物PbS04的比容较大，随着放电过程的加深，极 板孔率下降，使H2SO4的扩散发生困难，因而极板越厚，活物质的利用率就越低，所以在选择极板厚度时应全面考虑用户提出的性能要求和使用条件。首先应保证电池的性能指标，这样可能会影响到一些次要的性能指标，如对电池主要要求大功率，低温起动，则设计极板应薄些, 然而相应地电池寿命可能就会降低。反之，如对电池主要须耐较强冲击振动和较长的寿命，则就要设计极板厚些。另外，负极板厚度至少为正极板的70?80%以上才适宜。 （2）单片正极板容量：据阿仑特（Arend t）经验公式：C=LXHX0.154 式中: C：单片容量；L:极板宽度（cm）; H:极板高度（cm）D:极板厚度（cm）
电动车铅酸蓄电池的脉冲快速充电设计
电动车铅酸蓄电池的脉冲快速充电设计 摘要：对快速充电原理进行了阐述，针对蓄电池充电过程中出现的种种问题，采用了分级定电流的脉冲快速充电方案，提出了充电器的硬件电路和控制软件的设计方案。该充电方案对充分发挥蓄电池的功效，提高对蓄电池的充电速度，减少充电损耗，延长蓄电池的使用寿命具有重要意义。 关键词：电动车；铅酸蓄电池；脉冲快速充电 引言 以动力蓄电池为能源的电动车被认为是21世纪的绿色工程，它的出现将汽车工业的发展带入了一个全新的领域。目前，电动车核心部件中的电动机、控制器和车体三大部件在理论和技术上已较为成熟，而另两大部件蓄电池、充电器的发展还不能满足电动车的要求，有一些理论和技术问题还有待攻关，现已成为影响 电动交通工具发展的瓶颈。 目前，我国的电动车用动力蓄电池大多为铅酸蓄电池，这主要是由于铅酸蓄电池具有技术成熟、成本低、电池容量大、跟随负荷输出特性好、无记忆效应等优点。当然，也有一些高性能电池，比如锂电池、燃料电池等。锂离子电池电动车在深圳已投入试运营，由上海研制的第二代燃料电池轿车"超越二号"也于2004年5月在北京的国际氢能大会上露面，但都还未能得到广泛的推广应用。虽然近年来蓄电池自身的技术有了不小的进步，但作为其能量再次补充的充电器的发展非常缓慢，传统的常规充电时间过长，快速充电技术至今仍未能完全解决，严重地制约着电动车的发展。 自铅酸蓄电池问世以来，由于各种技术条件的限制，所采用的充电方法均未能遵从电池内部的物理化学规律，使整个充电过程存在着严重的过充电和析气等现象，充电效率低。电动车用动力蓄电池与一般蓄电池还有所不同，它以较长时间中等电流持续放电为主，间或以大电流放电，用于起动、加速或爬坡。一般来说，电动车用蓄电池多工作在深度充放电工作状态。因此，对电动车用动力蓄电池的快速充电提出了不同于常规电池的要求，它必须具有充电时间短、对蓄电池使用寿命影响小以及充满电判断准确的特点。 1脉冲快速充电法的理论基础 理论和实践证明，蓄电池的充放电是一个复杂的电化学过程。一般地说,充电电流在充电过程中随时间呈指数规律下降,不可能自动按恒流或恒压充电。充电过程中影响充电的因素很多,诸如电解液的浓度、极板活性物的浓度、环境温度等的不同,都会使充电产生很大的差异。随着放电状态、使用和保存期的不同,即使是相同型号、相同容量的同类蓄电池的充电也大不一样。 1972年，美国科学家马斯在第二届世界电动汽车年会上提出了著名的马斯三定律，即1）对于任何给定的放电电流，蓄电池充电时的电流接受比a与电池放出的容量的平方根成反比，即 式中：K1为放电电流常数，视放电电流的大小而定； C为蓄电池放出的容量。 由于蓄电池的初始接受电流Io=aC，所以 I0=aC=K1(根号C)（2） 2）对于任何给定的放电量，蓄电池充电电流接受比a与放电电流Id的对数成正比，即 a=K2logkId（3） 式中：K2为放电量常数，视放电量的多少而定； k为计算常数。 3）蓄电池在以不同的放电率放电后，其最终的允许充电电流It（接受能力）是各个放电率下的允许充电 电流的总和，即：
VRLA铅酸蓄电池设计计算
VRLA电池酸量确定 VRLA电池相对于以前的开口富液式电池，其最大的优势是在电池寿命期间不需要添加电解液或水维护，电池可以任意位置放置使用等等。这就要求电解液被完全固定在AGM隔板和活性物质中不能流动，并且为了实现其寿命期间不需要加酸加水维护，就必须要实现电池寿命期间内的氧循环，即不能有电解液的损失。而形成氧循环的关键一点要求就是要严格限定电池的内的酸液总量，并且必须保证AGM隔板留有10%左右的孔不被电解液所淹没，从而为氧气的循环复合提供通道。但是又必须要求电池中电解液的总量能够维持活性物质放电反应的需要。 要想使电池中电解液总量完全够用，又能够为氧气的循环复合提供通道，就需要根据电池的实际用途，正确确定和控制电池的加酸量，下面将从三个大的方面来探讨VRLA电池加酸量确定的问题。 1、最低加酸量 VRLA电池需要的酸体积，取决于电池放电态与荷电态所要求的电解液密度以及电池放电过程输出的总电量和放电率。通常在VRLA设计时，荷电态的电解液密度要求1.28-1.30g/cm3,当其放出100%额定容量时又希望电解液密度为1.07-1.09g/cm3.这就要求电池中电解液总量至少必须满足能够维持电池在一定条件下放出其额定容量所必须消耗
的电解液总量，因此VRLA电池的最低用酸量可根据电池反液压方程式推导如下： PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O 根据电池充放电反应的方程式，结合充放电态物质各自的电化学当量值可知，电池每放出1AH的电量，要消耗纯的H2SO43.66g，生成水0.67g. 设放电开始时电池中电解液密度为ρ1(15℃)，对应的质量百分比浓度为m%，放电终了时电解液密度为ρ2，对应的质量百分比浓度为n%。当电解液浓度由ρ1降到ρ2时，反应开始时加入的密度为ρ1的酸的体积为V ml。则根据电池反应式中每放出1AH电量所消耗的硫酸量为3.66g，生成的水的质量为0.67g，经过方程式两边等值计算，整理得出VRLA电池中每放出1AH电量的最低用酸体积V的表达式为： V = (3.66-2.99n)/[(m-n)ρ1] 如果设定电池荷电态的电解液密度为1.28g/cm3，放电态的电解液密度为1.08 g/cm3，则将各自对应的质量百分比数值带入最低用酸体积V的表达式中可以得出放电容量为C的电池的最低用酸体积为：
电动汽车四种充电方式简述
四种电动汽车充电方式的区别 车载充电 常规充电即是采用随车配备的便携式充电设备进行充电，可使用家用电源或专用的充电桩电源。充电电流较小一般在16-32A左右，电流可直流或者两相交流电和三相交流电，因此视乎电池组容量大小充电时间为5至8小时。 常规充电模式缺点非常明显，充电时间较长，但其对充电的要求并不高，充电器和安装成本较低；可充分利用电力低谷时段进行充电，降低充电成本；更为重要的优点是可对电池深度充电，提升电池充放电效率，延长电池寿命。因充电时间较长，可大大满足白天运作，晚上休息的车辆 地面充电（快速充电） 顾名思义为能快速充满电的充电方法，通过非车载充电机采用大电流给电池直接充电，使电池在短时间内可充至80%左右的电量，因此也称为应急充电。快速充电模式的代表为特斯拉超级充电站。快速充电模式的电流和电压一般在150～400A和200～750V，充电功率大于50kW。此种方式多为直流供电方式，地面的充电机功率大，输出电流和电压变化范围宽。 快速充电的充电速度非常高，其充电时间接近内燃机注入燃油的时间。可是其充电方法是采用脉冲快速充电。脉冲快速充电的最大优点为充电时间大为缩短；且可增加适当电池容量，提高启动性能。可是脉冲充电电流较大充电设备安装要求和成本非常高。并且快速充电的电流电压较高，短时间内对电池的冲击较大，容易令电池的活性物质脱落和电池发热，因此对电池保护散热方面要求有所更高的要求，并不是每款车型都可快速充电。无论电池再完美，长期快速充电终究影响电池的使用寿命。 快速充电模式实质上为应急充电模式，其目的是短时间内给电动汽车充电。总体使用层面来说，并不建议常使用快速充电模式进行充电。而且快速充电模式仅部分车型支持。 机械充电 除了常规的直接给车辆充电外，还可以采用更换动力电池的方式给电池充电。即在动力电池电量耗尽时，用充满电的电池组更换电量过低的电池组。将电池组从车上更换下来的方式有：纯手动形式、半自动形式和机械人更换三种模式。