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由于鎳鎘電池在常規(guī)充電時容易極化,常規(guī)恒壓或恒流充電均會使電解液持續(xù)產(chǎn)生氫氧氣體,其氧氣在內(nèi)部高壓作用下,滲透至負(fù)極與鎘板作用生成CdO ,造成極板有效容量下降。脈沖充電一般采用充與放的方法,即充5秒鐘,就放1秒鐘。這樣充電過程產(chǎn)生的氧氣在放電脈沖下將大部分被還原成電解液,可使析氣量大大降低,減少析氣量可以使?jié)獠顦O化和歐姆極化自然而然地得到消除,從而減輕了鉛酸蓄電池的內(nèi)壓,使下一階段的脈沖恒流充電更加順利地進(jìn)行,從而使鉛酸蓄電池可以吸收更多的電量。間歇脈沖使鉛酸蓄電池有較充分的化學(xué)反應(yīng)時間,從而減少了充電過程中鉛酸蓄電池的析氣量,提高了鉛酸蓄電池的充電電流可接受能力。脈沖充電法充電5秒鐘,停止充電1秒鐘,如此循環(huán)。這種充電方法會使鉛酸蓄電池在充電過程中所產(chǎn)生的氧氣和氫氣在停止充電脈沖下,大部分析出的氧氣和氫氣又被還原成了電解液,這不僅減少了鉛酸蓄電池在充電過程中內(nèi)部電化學(xué)副反應(yīng)——水的電解所產(chǎn)生的析氣量,而且對已經(jīng)嚴(yán)重極化而引起失效的鉛酸蓄電池還有修復(fù)作用,在使用本充電方法對失效的鉛酸蓄電池充放電5-10次后,會使鉛酸蓄電池的容量逐漸的恢復(fù)。

蓄電池恒流充電電路圖

電動汽車、電動自行車的發(fā)明問世給人們的交通和工作帶來了極大的便利,尤其是電動自行車已逐漸成為我們生活中不可或缺的便捷工具,它具有清潔、環(huán)保、使用靈活等特性,但電動自行車所用的鉛蓄電池質(zhì)量的好壞直接決定了電動自行車的利用率。鉛酸 蓄電池由于其制造成本低、容量大,價格低廉而受到了廣泛的使用。但是若使用不當(dāng),其壽命將大大縮短,影響鉛酸蓄電池壽命的因素很多,如采用正確的方式充電,則能有效地延長蓄電池的使用壽命。研究和實踐表明:電池充電過程對電池壽命影響最大,放電過程的影響則較少。也就是說絕大多數(shù)的蓄電池不是使用壞的,而是被"充壞"的。由此可見一個好的充電器對蓄電池的使用壽命有十分重要的影響。市面上有許多電動車充電器,隨生產(chǎn)廠家的不同而性能不同,有的采用線性變壓器降壓后整流的,有的采用半橋功率變換電路的,也有采用單端反激式功率變換線路的,等等,但基本上線路都較簡單,保護(hù)功能較差,沒有按電池的充電曲線進(jìn)行充電,因而可能會影響電池的使用壽命。貴生動力充電站的脈沖式充電器,采用獨特的Chinagsdl模塊控制IC加脈沖充電方式對電池充電,因而能大大延長電池的使用壽命。

研究表明,蓄電池在充電時如果以最低出氣率為前提,則蓄電池可接受的充電曲線如圖l所示。實驗證明,如果充電電流按圖l所示曲線變化,既可大大縮短充電時間,而且對電池的容量和壽命沒有影響,故該曲線被稱為最佳充電曲線。由圖1可知,初始充電電流很大,但按,=/oe隨時間很快衰減。究其原因主要是充電過程中電池的兩極產(chǎn)生了極化現(xiàn)象之故。在密封式蓄電池充電過程中,內(nèi)部產(chǎn)生氧氣和氫氣,氧氣不能被及時吸收時,便堆積在正極板(正極板產(chǎn)生氧氣)上,造成正極板面積相對縮小,電池內(nèi)部壓力加大,溫度上升,表現(xiàn)為內(nèi)阻上升,即出現(xiàn)所謂的"極化"現(xiàn)象。蓄電池的充放電是可逆的。其充放電的化學(xué)反應(yīng)式如下:

PbO2+2H2SO4+Pb÷ PbSO4+2H:O+PbSO4

顯然,充電過程與放電過程是互為可逆的過程,實質(zhì)上就是一個熱力學(xué)平衡過程。為保障電池始終維持在平衡狀態(tài)下充電,應(yīng)使通過電池的充電電流盡量小一些,為此,理想的充電模式應(yīng)是外加充電電壓等于電池本身的電動勢。不過,實踐表明,因為電極材料、溶液濃度等各種因素的差別,蓄電池充電時,外加電壓必須增大而超過蓄電池的平衡電動勢,這也是出現(xiàn)極化現(xiàn)象的必然結(jié)果。

脈沖充電器的電路結(jié)構(gòu)由如下幾部分組成:電路濾波、一次整流濾波、PWM變換、二次整流濾波、脈沖電路、充放電電路和反饋控制。該電路與普通開關(guān)電源電路相比,多了脈沖產(chǎn)生電路與充放電電路部分。為了提高該電路的變換效率,PWM控制采用貴生動力專用研發(fā)的集成控制器件;脈沖產(chǎn)生電路采用了555時基電路與十進(jìn)位計數(shù)器/分頻電路。DC/DC變換部分是使用貴生動力專用研發(fā)的反激式電路。除了PWM控制本身的特性,如工作在準(zhǔn)諧振模式、空載降頻、動態(tài)自供電、無載功耗低等特色外,均與常規(guī)反激式電路相似,因此不作特別描述,僅對脈沖形成電路及蓄電池充放電等特色電路作扼要介紹。