常见的电池充电方法介绍
来源：宝鄂实业
2019-07-16 11:38
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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。
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。
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，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。
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，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。
快速充电法
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5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。
②2REFLEXTM快速充电法，这种技术是美国的一项专利技术，它主要面对的充电对象是镍镉电池。由于它采用了新型的充电方法，解决了镍镉电池的记忆效应，因此，大大降低了蓄电池的快速充电的时间。铅酸蓄电池的充电方法和对充电状态的检测方法与镍镉电池有很大的不同，但它们之间可以相互借REFLEXTM充电法的一个工作周期包括正向充电脉冲，反向瞬间放电脉冲，停充维持3个阶段。
③变电流间歇充电法，这种充电方法建立在恒流充电和脉冲充电的基础上，如图7所示。其特点是将恒流充电段改为限压变电流间歇充电段。充电前期的各段采用变电流间歇充电的方法，保证加大充电电流，获得绝大部分充电量。充电后期采用定电压充电段，获得过充电量，将电池恢复至完全充电态。通过间歇停充，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。
④变电压间歇充电法，在变电流间歇充电法的基础上又有人提出了变电压间歇充电法，如图8所示。与变电流间歇充电方法不同之处在于第一阶段的不是间歇恒流，而是间歇恒压。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。
⑤变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法，合脉冲充电法、ReflexTM快速充电法、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.
2）脉冲电流幅值固定不变.
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。
锂电池保护板技术参数
均衡电流：80mA（VCELL=4.20V时）
均衡起控点：4.18±0.03V过充门限：4.25±0.05V（4.30±0.05V可选）
过放门限：2.90±0.08V（2.40±0.05V可选）
过放延时：5mS
过放释放：断开负载，并且各单体电池电压均高于过放门限；
过流释放：断开负载释放
过温保护：有接口，需安装可恢复性温度保护开关；
工作电流：15A（根据客户选择）
静态功耗：《0.5mA
短路保护功能：能保护，断开负载可自恢复。
主要功能：过充保护功能，过放保护功能，短路保护功能，过流保护功能，过温保护功能，均衡保护功能。
接口定义：该板的充电口与放电口相互独立，两者共正极，B-为连接电池的负极，C-为充电口的负极；P-为放电口的负极；B-、P-、C-焊盘均是过孔式，焊盘孔直径均为3mm;电池各充电检测接口以DC针座形式输出。
参数说明：最大工作电流和过流保护电流值的配置，单位：A（5/8，8/15，10/20，12/25，15/30，20/40，25/35，30/50，35/60，50/80，80/100），特殊过流值可以按客户要求定制。
锂电池保护板原理
锂电池（可充型）之所以需要保护，是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。
锂电池的保护功能通常由保护电路板和PTC等电流器件协同完成，保护板是由电子电路组成，在-40℃至+85℃的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，及时控制电流回路的通断；PTC在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。
普通锂电池保护板通常包括控制IC、MOS开关、电阻、电容及辅助器件FUSE、PTC、NTC、ID、存储器等。其中控制IC，在一切正常的情况下控制MOS开关导通，使电芯与外电路导通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻控制MOS开关关断，保护电芯的安全。
在保护板正常的情况下，Vdd为高电平，Vss，VM为低电平，DO、CO为高电平，当Vdd，Vss，VM任何一项参数变换时，DO或CO端的电平将发生变化。
1、过充电检出电压：在通常状态下，Vdd逐渐提升至CO端由高电平变为低电平时VDD-VSS间电压。
2、过充电解除电压：在充电状态下，Vdd逐渐降低至CO端由低电平变为高电平时VDD-VSS间电压。
3、过放电检出电压：通常状态下，Vdd逐渐降低至DO端由高电平变为低电平时VDD-VSS间电压。
4、过放电解除电压：在过放电状态下，Vdd逐渐上升到DO端由低电平变为高电平时VDD-VSS间电压。
5、过电流1检出电压：在通常状态下，VM逐渐升至DO由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。
6、过电流2检出电压：在通常状态下，VM从OV起以1ms以上4ms以下的速度升到DO端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。
7、负载短路检出电压：在通常状态下，VM以OV起以1μS以上50μS以下的速度升至DO端由高电平变为低电平时VM-VSS间电压。
8、充电器检出电压：在过放电状态下，VM以OV逐渐下降至DO由低电平变为变为高电平时VM-VSS间电压。
9、通常工作时消耗电流：在通常状态下，流以VDD端子的电流（IDD）即为通常工作时消耗电流。
10、过放电消耗电流：在放电状态下，流经VDD端子的电流（IDD）即为过流放电消耗电流。
保养与使用的注意事项
微弱电流不能忽视：锁车后，车辆防盗系统开始工作，会从电池获取微弱的电流，所以长时间不用车也会导致电池缺电。如发现车辆静止一段短时间就缺电时，除了要检查电池情况，还要检查车辆静置时的微弱电流是否过大。车辆静置微弱电流过大很可能是因为车内电器线路部分搭铁造成，如不及早处理将引致安全隐患，与此同时电池长时间过度放电也会使其寿命缩短。汽车维修行业一般采用钳形电流表来检测车辆静置时的微弱电流。蓄电池结冰怎么办？既然蓄电池里面的电池液是水和硫酸，那么蓄电池在低温下很可能就会结冰。遇上蓄电池结冰，作为车主应该怎么办？首先我们先不研究蓄电池的电池液究竟会不会结冰，我们先来看看电池结冰后我们应该怎么办？电池结冰后，我们的车辆将无法启动。我们应该把电池从汽车上拆下来，然后搬到室内有暖气的地方让电池液融化后再装到车上使用。当然，晚上把蓄电池拆下来带到屋内暖和的地方保存就可以避免电池结冰情况的发生了。
蓄电池会结冰吗？蓄电池在以下情况下会结冰：1）添加蒸馏水过多导致电池液密度下降，此时水占电池液的百分比上升导致电池液冰点上升。2）过度放电导致电解液密度下降，硫酸和水的比例失衡使得电池液冰点上升。蓄电池电解液的冰点是多少摄氏度？正常的蓄电池硫酸浓度为35%-40%，根据“硫酸-水混合物冰点曲线”我们可以得知，电解液的冰点约在-60摄氏度至-50摄氏度之间。从数据上看，只要保持电池液密度在1.25-1.30之间，发生结冰的可能性不大（除非你在中国非常北部的地方用车）。但是，随着硫酸浓度的下降，电池液的冰点随之而上升，这就使得电池液有结冰的可能。举个例子，北京的冬季最低温度一般在零下十多度，当电池液密度低至1.10的时候，电池就有结冰的可能。而引起以上变化的最常见原因就是电池过度放电。
如何避免电池过度放电：1）停车等候时避免使用大功率用电器。大功率用电器包括大灯、雾灯、座椅加热、音响以及空调等。2）停车离开前检查大灯以及车内车顶灯光是否已经关闭。一般来说，一个正常的满电的蓄电池能让大灯工作两小时。随着电池额定容量的减少，大灯能正常工作的时间就越短。如果在停车离开后忘记关大灯，车辆的电脑也没有自动灭灯功能，次日早晨不能着车的几率可达99%。3）长时间不用车辆应将蓄电池负极拔下来。由于停车时，车辆电路系统中也存在微弱的电流消耗，长时间静置车辆将导致电池耗尽。所以，对于长期不使用的车辆，我们应该将其蓄电池负极拔下来，避免电池电量过快耗费。总结：在中国的大部分区域，一个状态良好的铅酸蓄电池是不会产生结冰现象的。车主朋友们平时应多多关注车辆的蓄电池，定期检查蓄电池状况，避免蓄电池过度放电。如蓄电池使用的年限已到，并发现车辆出现启动困难、大灯亮度不足等情况，我们建议车主们还是尽快更换蓄电池为好。
铅酸蓄电池是目前世界上广泛使用的一种化学电源，该产品具有良好的可逆性，电压特性平稳，[1]使用寿命长，适用范围广，原材料丰富（且可再生使用）及造价低廉等优点。主要应用在交通运输，通信，电力，铁路，矿山，港口等国民经济各个部门，是社会生产经营活动中不可缺少的产品，具有广阔的发展前景。
