电动车铅酸蓄电池的脉冲快速充电设计

48V铅酸储电池充电器设计方案

48V 铅酸储电池充电器设计方案第一章总体设计方案1 系统设计根据课题的要求，系统采用开关电源，通过脉冲电流的方式来实现充电的目的。

由市电送来的220V 交流电经变压器降压、桥式整流、可控硅调频后送给蓄电池进行充电。

2 方案策略用单结晶体管触发电路实现触发信号频率的调制方案。

蓄电池充电时，先通过变压器将220V 市电降压为56V 交流电，然后通过桥式整流得到全波直流电、最后通过可控硅调频后的脉冲电流为蓄电池供电。

脉冲电流的频率主要取决于单节晶体管触发电路发出的触发信号的频率，通过调节RC 电路的R 值，使电容器的充电时间发生改变，单节晶体管的关断时间发生改变，从而改变了输出触发信号的占空比，这个触发信号送给可控硅，从而便调节可控硅在一个周期关断和导通的时间，从而实现控制可控硅输出脉冲电流大小。

这种方法技术简单、成熟、有多年的实用经验、所需的元器件少、成本低，安全可靠，适应市电输入围宽都是其主要的优点。

如下图1.1方框图图1.1 总体方框图第二章蓄电池的选择蓄电池是电瓶式扫地车上主要能源装置，其作用包括:向驱动系统、滚扫系统和仪表供电。

1 蓄电池的种类、特点蓄电池的种类一般可分为铅酸电池、铅酸免维护电池及镍镉电池等，它们各自的特点如下:铅酸电池:也称为汽车用电池(需加水维护)，充放电时会产生氢气，安置地点必须设置在通风处以免造成危险;电解液呈酸性，会腐蚀金属;价格低廉。

铅酸免维护电池:密封式充电不会产生任何有害气体，摆设容易，不需考虑安置地点通风问题，免保养，免维护;放电率高，特性稳定，价格较高。

镍镉电池:用于特殊场合及特殊设备上，水为介质，充放电不会产生.有害气体;失水率低，但需要固定时间加水及保养;放电特性最佳;可放置于任何恶劣环境。

2 蓄电池的选择电机是电瓶式扫地车主要消耗源，其次是继电器和仪表车，根据驱动组和电器控制组提供的资料，电机总功率为1600W ，额定电压为48V;继电器和仪表总功率为5W,额定电压为48V 。

电机车铅酸蓄电池智能充电系统设计

ＡｂｔａｔＴｅｐｐｒｅｐａｎｄｔｅｄｖｌｐｎｆｌｃｒｅｉｌｓｃａｇｅｔｃｎｌｇｏｅｔ，ｎｌｓｄｔｅｔａｉｉｎｌｓｒｃ：ｈａｅｘｌｉｅｅｅｏｍｅｔｅｔｉｖｈｃｅｈｒｈｏｏｙｉｆｒｓｙａａｙｅｈｒｄｔａｈｏｅｃｅｎｏ
维普资讯
电机车铅酸蓄电池智能充电系统设计
刘忠波，韩玉杰（东北林业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨１０４）５００
摘要：介绍了我国林业局贮木场运输用电机车充电技术的发展概况，对传统的充电技术进行了分析，对其针
主电路原理如图１所示。ＴＲ为整流变压器，Ｄ～Ｖ，ＶＤ组成整流桥，Ｌ和Ｃ组成ＬＣ滤波器，和ＶＣ、Ｄ
不到设计使用寿命的一半，大大提高了生产成本，这就
造成了很大的浪费。
组成主开关管ＶＴ的关断缓冲电路，限制关断浪涌用来
ｃａｇｎｅｈｏｏ．ＡｎｎｒｄｃｄｓｍｅｍｅｈｄｏＳｌｅｔｅｔａｉｏａｅｅｔ．ＴａｅｓｘｌｉｅｅｈｒｉｇｔｃｎｌｇｙｄＷｅｉｔｏｕｅｏｔｏｓｔＯＶｈｒｄｔｎｌｄｆｃｓｈｅｐｐｒａｏｅｐａｎｄａｎｗｉｌ
而智能充电（即快速充电）是使实际充电电流动态
跟踪电池可接受的充电电流。充电系统根据电池的状态确定充电参数，充电电流自始至终处于电池的可接
收稿日期：０７０ — ６２ｏ — ３２

铅酸蓄电池快速充电技术研究

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示）也称为最佳充电曲线。从图所，
中可以看出，只要充电过程中充电电流不超过蓄电
铅酸蓄电池的充电方法目前主要有恒流、恒压、恒压限流及脉冲充电法。
始阶段，由于蓄电池的电压很低因而充电电流很大．导致蓄电池温度上升，蓄电池会造成损害。随着对充电的持续进行，电池电压达到一定值之后，电蓄充电流会快速减小。无法充分利用充电器的容量，加增
了充电时间。
（）流充电法是一种简单的充电方式，是由１恒但
于充电中后期充电电流仍较大，出现过充电现象，易
池可接受的电流，蓄电池内部就不会产生大量的气
泡。同时，如果在整个充电过程中能使实际充电电流
造成电池寿命缩短，而采用过小的充电电流又会延
阶段，避免电流过大而损坏电池，为采用恒流充电来限制充电电流，电压达到预定值时，当再采用恒压充电方式。压限流方式是一种有效的充电方式，是恒但
由于在充电过程初期，充电电流远小于蓄电池可接
受的充电电流，因而充电时间大大延长。电过程后充
期，电电流又常大于蓄电池可接受电流，充因而蓄电池内产生一定气泡。（）冲充电法是用周期性的脉动电流给电池充４脉电．减小充电过程中极化现象的影响，以实现快速可充电，但是目前这种充电方式还不十分成熟，尚处在

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。

铅酸蓄电池脉冲快速充电方法的研究与应用

铅酸蓄电池的充电电流接受比ａ与放电电流ｊａ的对数成正比（盘＝ＫｌｇｋＩｄ）。实践证明，如果充电装置输
ｗｉｄｔｈａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈ．ＩｎｏｒｄｅｒｔＯｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｈｉｓｃｈａｒｇｉｎｇｍｏｄｅ，ｔｈｅｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆｐｕｌｓｅｆａｓｔｃｈａｒｇｉｎｇａｎｄｕｓｅｄｉｎｃｈａｒｇｉｎｇｄｅｖｉｃｅ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｃｏｒｒｅｃｔａｎｄｆｅａｓｉｂｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｗｉｔｃｈｉｎｇｍｏｄｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ；ｐｕｌｓｅｆａｓｔｃｈａｒｇｉｎｇｍｏｄｅ；ｐｕｌｓｅｆａｓｔｃｈａｒｇｉｎｇｄｅｖｉｃｅ
０引言
铅酸蓄电池具有制造技术成熟、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，被广泛
式中，Ｊ为蓄电池在任意时刻可接受的充电电流；为

铅酸蓄电池脉冲快速充电方法的研究与应用

铅酸蓄电池脉冲快速充电方法的研究与应用肖相如【摘要】文章介绍了一种基于开关电源的铅酸蓄电池的脉冲快速充电模式,该充电模式的一个充电周期包括脉冲充电、脉冲放电、停止几个阶段,能够跟踪充电脉冲的宽度自动控制放电脉冲宽度.为了实施这种充电模式,文中提出了一种新的脉冲快速充电方法,并应用于充电装置,实验结果验证这种方法是正确可行的.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2013(030)005【总页数】4页(P64-67)【关键词】开关电源;脉冲快速充电模式;脉冲快速充电装置【作者】肖相如【作者单位】江西省安远县交通运输局,江西安远342100【正文语种】中文【中图分类】TM9120 引言铅酸蓄电池具有制造技术成熟、成本低，电池容量大、跟随负荷输岀特性好、无记忆效应等优点，被广泛应用于交通、军事、通信、电力、金融等行业，绝大多数电动自行车、短程轻型电动车、部分电动汽车以这种电池作为行驶的能源。

如果能够快速完成对铅酸蓄电池的无损充电，就能突破其充电时间长的“瓶颈”制约，弥补电动车一次充电续航里程短的“短板”缺陷。

为了实现这个目标，人们不但要研究科学的充电模式，更要将所设计的充电模式通过合适的装置来实现。

1 铅酸蓄电池的充电规律1.1 铅酸蓄电池的充电特性铅酸蓄电池在充电过程中所发生的电化学反应及其充电特性存在普遍的客观规律，主要有：（1）在充电过程中蓄电池可接受的充电电流（充电接受能力）随充电时间逐步下降。

1967年美国科学家马斯在进行了大量的实验后提岀，在充电过程中，以最低岀气率为前提的铅酸蓄电池可接受的充电电流的轨迹呈下降的指数曲线式中，I为蓄电池在任意时刻可接受的充电电流；I 0为蓄电池可接受的最大初始充电电流；a为蓄电池的充电电流接受比。

实践证明，如果充电电流按照这条曲线変化，可以缩短充电时间，并且对电池的容量和使用寿命也没有损害，因而被称为最佳充电曲线。

（2）1972年马斯在第二届电动汽车年会上提岀了著名的马斯三定律。

铅酸蓄电池的充电控制策略与优化

铅酸蓄电池的充电控制策略与优化装甲兵工程学院孙宝通蓄电池的充电是恢复电池容量的重要途径和正常使用的关键环节，充电方法的好坏将影响蓄电池的使用寿命。

蓄电池的随处可见使得专业或非专业的人都有必要了解蓄电池更佳的充电方法。

常见大的充电方法有定电压充电、定电流充电、定电压-定电流联合充电、快速充电、智能充电等，下面作简要介绍。

定电压充电是一种对已放电的蓄电池进行再充电的技术,它把充电电压设定在过充电区域,并且使用限制电流不会对蓄电池造成损害。

因此,更精确的术语叫限流恒压充电。

在充电早期,电压相对较低，电流限制几乎立即就可以达到。

充电过程将持续在电流限制值直到蓄电池充电电压达到预先设置值。

当蓄电池的电压等于充电器设置的电压时,充电电流将开始下降,因为这是只需要较低的充电量以维持预先设置的电压值。

电流将呈指数下降,在某点达到一个稳定值—所谓浮充电压值。

当再充电时间不重要时,它是阀控式铅酸蓄电池浮充和循环充电的一种有效的方法。

另一方面,限流恒压充电也有许多缺点:1、充电末尾持续时间很长,这使得充电时间在多数情况下很长。

2、容易发生充电不足和容量下降。

3、由于串联电压低且不可控制,每个电池充电不可能均等。

定电流充电是在充电过程中保持充电电流恒定的充电方式。

在充电过程中由于蓄电池的端电压不断升高，所以电源电压必须逐渐升高才能维持恒定的充电电流。

它可使蓄电池完全充电，以及必要的过充电，但充电时间长，电能损耗大，电解液失水多，造成冒气过甚，易使极板上的活性物质过量脱落。

而且不同技术状况的蓄电池要分组接入电路，分组选择充电电流，因此增加了控制管理、检测等工作量。

初充电和普通充电都是定电流充电。

为了减小电解液失水多，冒气过甚，一般采用改进定电流充电法。

改进定电流充电法是将定电流充电分为两个阶段进行的一种充电方法。

即充电初期用较大的电流充电，到一定程度后改用较小的电流。

划分为两个阶段因为蓄电池在放完电后，其正负极板上都有颗粒较大的硫酸铅生成，充电就是利用电流使硫酸铅还原成原来的活性物质。

铅酸蓄电池充电模式和参数设置共6页

铅酸蓄电池充电模式和参数设置摘要：分析了铅酸蓄电池用三段式充电模式及其充电器忽略了电池的负温度特性的缺陷，从充电器充电的波形和频率出发，提出应采用兼有常规性充电功能和修补性充电功能的多功能充电器，并给出了常规性充电阶段和补充性充电阶段的技术参数。

电动车（以下简称“EB”）产业的兴起，对充电器提出了高要求。

目前EB所配置的充电器，多属于传统的三段式充电器，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，以我国EB采用较多的36V12Ah铅酸蓄电池组为例，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至约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。

从几年来的使用情况看，三段式充电器暴露了一些问题。

以下仍以36V12Ah铅酸蓄电池组为例，谈谈三段式充电器的缺陷和解决方案。

1、三段式充电器忽略了电池的负温度特性三段式充电器充电参数的设定除受所配电池单体极板面积大小、电极特性、电解液密度等因素影响外，还受蓄电池的环境温度的影响。

虽然一直以来，人们都明白电化学的温度效应是不能回避的，但却在充电器问题上忽略了。

原因可以有很多，但特别应在此指出的是：过去人们对蓄电池容量、寿命与温度之间关系的感触和认识从来没有象今天这样直接和具体，须知，这是千万个EB用户参与了“实验”的结果。

在我国几乎所有的地区，使用无温度补偿的充电器，都会对电池造成损害。

夏季过充，冬季欠充，过充和欠充容易造成电池失水和硫酸盐化，电池失水后，硫酸浓度提高，加剧了板极腐蚀，就更容易产生硫酸盐化，硫酸盐化的电池表现为更容易失水。

这是一种连锁反应。

铅酸电池硫酸盐化是影响EB续驶里程和电池寿命的重要因素。

无温度补尝的充电器究竟对电池的损害有多大，目前还缺少实验数据，对蓄电池进行定量分析要比定性分析复杂困难得多，但以下的数据可以参考：EB标准规定，铅酸蓄电池的循环次数不得不少于350次，但实际上有相当多的电池使用时间不到8个月，即循还次数不足240次。