蓄电池充电机（共12篇）
蓄电池充电机 篇1
无论是新购买的蓄电池, 还是正在使用的蓄电池, 或者是存放的蓄电池, 都必须对其进行充电, 使其保持一定的容量, 以延长其使用寿命。蓄电池充电时的具体操作方法称为充电工艺, 不同状态蓄电池的充电工艺不同。
1.初充电
新普通蓄电池或修复后的蓄电池 (更换极板) 在使用之前的首次充电为初充电。初充电的目的在于消涂蓄电池在库存期间极板表面产生的轻微硫化, 使活性物质得到更好的恢复, 以保证蓄电池的容量。初充电步骤如下:
(1) 检查蓄电池外壳有无破裂, 拧下加液口盖的螺塞, 检查通气孔是否畅通。
(2) 根据不同季节和气温选择电解液密度, 将适当密度, 温度低于30 ℃的电解液从加液孔处缓缓加入蓄电池内, 液面要高出极板上沿10～15 mm。
(3) 蓄电池加入电解液后, 静止3～6 h, 让电解液充分浸渍极板。此时由于电解液充分渗透到极板内部, 容器里的电解液减少, 液面下降, 应再加入电解液把液面调整到规定值。待蓄电池内温度低于30°时, 将充电机与蓄电池相连, 准备充电。
(4) 初充电按充电规范进行, 因为新蓄电池在储存中可能有一部分极板硫化, 充电时容易过热, 所以初充电的电流选用的较小, 充电分两个阶段进行。第一阶段的充电电流约为蓄电池额定容量的1/5, 充电至电解液中有气泡析出, 蓄电池单格端电压达到2.4 V。第二阶段充电电流约为蓄电池额定容量的1/30。
(5) 在充电过程中, 应经常测量单格电池的端电压和电解液密度, 当电压达到2.4 V时, 应及时转入第二阶段充电, 直到电压和电解液密度在2～3 h内不再变化, 并有大量气泡放出为止。初充电的充电时间约为45～65 h。
2.补充充电
补充充电即使用中蓄电池的充电。当蓄电池在使用中出现起动无力, 前照灯暗淡, 或电解液密度下降到1.20 g/m3以下, 以及冬季放电超过25%和夏季放电超过50%时, 就要及时进行补充充电。
补充充电的工艺与初充电基本相同, 其不同点是:充电前不需加注电解液, 当液面过低时, 一般需补充蒸馏水。另外, 充电电流的选择是:第一阶段为蓄电池额定容量数值的1/10, 第二阶段是第一阶段的一半, 为额定容量数值的1/20, 补充充电时间约13～16 h。
对于干荷蓄电池, 由于极板处于干燥的已充电状态, 所以使用时, 只需加满电解液后, 静放20～30 min即可装车使用, 减少了初充电工序, 提高了使用方便性。但是对于已超过有效储存期的干荷蓄电池, 由于极板部分氧化, 因此在使用前应补充充电5～10 h后再用。
3.去硫化充电
蓄电池发生硫化现象后, 内阻将显著增大, 充电时温升也较快。硫化严重的蓄电池就只能报废, 硫化程度较轻的可以用去硫充电法加以消除。具体操作如下:
(1) 首先倒出原有的电解液, 并用蒸馏水清洗两次, 然后再加入足够的蒸馏水。
(2) 接通充电电路, 将电流调到初充电的第二阶段电流值进行充电, 当密度上升到1.15时倒出电解液, 换加蒸馏水再进行充电, 直到电解液密度不再增加为止。
(3) 以10 h放电率放电, 当单格电压下降到1.7 V时, 再以补充充电的电流进行充电、再放电, 再充电, 直到容量达到额定值80%以上, 即可使用。
4.循环锻炼充电
循环锻炼充电是为了使极板的活性物质得以充分利用, 保证蓄电池容量不下降的一种方法, 在蓄电池正常补充充电 (或间歇充电) 之后, 用20 h放电率进行放电, 然后再实施正常补充充电。一般要求循环锻炼后的蓄电池容量应达到额定容量的90%以上, 否则应进行多次充放电循环。
5.间歇过充电
蓄电池充电终了后, 继续充电是有害的, 但考虑到蓄电池在机械上经常处于充电不足或部分放电状况, 可能产生硫化现象, 因此每隔一定时间, 在完成补充充电的基础上, 应进行一次预防硫化的过充电, 即有意识地把充电时间延长, 让蓄电池充电更彻底些, 以消除可能产生的轻微硫化。具体做法如下:
在正常的补充充电后, 停止1 h, 再用第二阶段的电流继续充电, 直到电解液大量地冒气泡时, 再停止1 h, 然后再恢复第二阶段的充电, 如此循环, 直到一接通充电电源, 蓄电池在1～2 min内就出现大量气泡为止。
蓄电池充电机 篇2
蓄电池机车充电工安全技术操作规程一、一般规定
第1条 必须专业培训考试合格后，方可上岗作业。第2条 必须熟悉本岗位的机电设备性能、供电系统及《煤矿安全规程》的相关规定；掌握有关设备、机上的仪表、确认指示准确后再进行送电。
第25条 擦净电池箱盖上的灰尘、积水后，打开电池箱清洗干净。
第26条 每次充电前都应对电源装置进行检查，仪器、仪表、工具和消防器材的正确使用方法，按本规程要求进行充电作业，并能正确处理一般故障。
二、安全规定
第3条 对于防爆特殊型蓄电池极柱的焊接，必须由经过专业培训并通过主管部门考核、取得《允许操作证》的人员担任。
第4条 配制硫酸电解液必须用纯水或蒸馏水。第5条 配制电解液时必须穿戴胶靴、橡胶围裙、橡胶手套、护目眼镜和口罩等防护用品。
第6条 在调合电解液时必须将硫酸徐徐倒入水中，严禁向硫酸内倒水（以免硫酸飞溅，烫伤工作人员）。
第7条 配制酸性电解液，遇有电解液烫伤时，应先用5％的硫酸钠溶液清洗，然后再用清水冲洗。
第8条 配制碱性电解液，如果皮肤沾有碱液时，应先用3%的硼酸水清洗，然后再用清水冲洗。
第9条 禁止在充电过程中紧固连接线及螺帽等。禁止将扳手等工具放在电池上。
第10条 碱性蓄电池使用300－350个循环、酸性蓄电池使用6个月应全部更换一次电解液并进行清洗，然后按初充电方式进行充电。
第11条 每组电瓶使用达30个循环时，要进行一次全面检查，并均衡充电一次。
第12条 每周应测量一次泄漏电流，清洗一次特殊工作栓。
第13条 每周必须检查和调整每只蓄电池电解液的密度。
第14条 严禁占用机车充电。
第15条 在井下蓄电池充电室内侧定电压时，可使用普通型电压表，但必须在揭开电池盖10分钟后进行。
第16条 妥善保管好防火工具及消防器材，确保其完好、有效。
第17条 作业时应穿着规定的劳动保护用品。第18条 认真执行岗位责任制和交接班制度。
三、操作准备
第19条 认真检查电压表、点温计、密度计及温度计等检测仪表，确保其灵敏可靠。
第20条 充电前必须先进行整体检查：
1、电池装置外部应完好，铭牌和防爆标志齐全。
2、电池装置的型号、额定工作电压。第21条 换电瓶箱时，必须把电机车控制器手把拉回零位，取下手把，抽出电机车上的插销。
第22条 用推移方法换电瓶时，机车应与充电架对中，抽出电瓶箱与机车上的4个固定串销，再平行推移到充电架上。
第23条 用吊车换电瓶时，应先检查吊车起重钩环、钢丝绳、制动闸与电动按钮，确认无误后再进行起吊。吊车升起后，严禁人员在起重物下行走或站立。
第24条 充电工作开始前应先检查充电机及充电
发现问题及时处理。
第27条 检查各电池间连接极柱是否正确，接线端子的连接是否牢固。
第28条 充电机电源的两极不得接反（电源的正极接电池的正极、电源的负极接电池的负极）。
第29条 整流设备充电插销必须采用电源装置的专用插销，不得用其他物品代用。
第30条 清除放在电瓶上的任何工具、物品与脏物，打开全部电池旋塞。
四、正常操作
第31条 充电前应在检查一次电源连接是否正确，观察电压表的指示值，并做好记录。然后启动整流器开始充电。
第32条 注意观察电池在充电过程中发生的变化（其中包括电解液的密度和温度、电池的端电压、充电电流的变化），如有异常情况应停电处理，不准电池带故障充电。
第33条 各种型号的电瓶及充电机，其充电方式、充电电流、充电时间、常规充电或快速充电，应按该产品说明书及有关技术文件执行。
第34条 在有80%的单体电池电压升至2.4伏时，方可改用第二阶段充电。当电解液冒出细密强烈气泡，而且达到2.5伏以上，电压、比重稳定3小时不变，即为充电完毕。
第35条 停止充电前各电池槽的比重：酸性为1.26±0.01，否则，可用蒸馏水（当大于1.270时）或比重为1.300的稀硫酸（当小于1.250时）调整；碱性为1.17－1.220。液面高出极板高度：酸性为10－20毫米，碱性为15－30毫米。
第36条 充电时电解液的温度不得超过下列规定：合成碱电解液43℃；苛性钠电解液35℃；硫酸电解液45℃。温度超过时应立即停充或降低电流充电，待冷却后再充。测量温度时应不少于3块电池。
第37条 注意连接线与极柱不得有过热或松动现象。
第38条 电池中电解液溢出时，应及时吸出、擦净。
第39条 监视充电设备的运行情况，遇有不正常现象立即停充，待处理后再充电。
第40条 在充电过程中，每小时必须检查一次电池电压、电流、液面、比重和温度，并做好记录。
第41条 充电完毕必须停止1－1.5小时，待冷却后方可盖上电池旋塞。擦净注液口的酸碱迹，用清水冲刷后盖上电池箱盖，锁上螺栓。
五、收尾工作
为电池充电加速 篇3
现在市面上大多数充电电池均为锂离子电池，这种电池能够在单位重量下携带更多的能量。锂在锂离子电池正负极材料中存在的形态既不是离子形态，也不是原子形态，而是介于原子与离子的中间形态，我们称其为“锂亚原子”。充电时，“锂亚原子”失去电子变成离子后进入溶液，锂离子在电场作用下到达负极，与从外电路过来的电子形成“锂亚原子”，存在于负极材料中。放电则相反，“锂亚原子”失去电子变成锂离子进入溶液，在电场作用下迁移到正极，与外电路过来的电子形成“锂亚原子”存在于正极材料中。现阶段广为应用的锂离子电池可以储存大量电能并平稳释放电能，但是不能在瞬间大量释放或获取电能。常见的锂离子电池每分钟充电量为总容量的2％～3％，完全充电时间大约需要几个小时，有时候还会更长。研究人员通常认为，这种情况缘自“锂亚原子”和电子共处时，在电池材料中活动太缓慢。
针对这一点，日本东芝公司研发出一款“超级充电离子电池”。这种电池的特别之处是在电池负极上使用了一种可以在大约1分钟的时间内吸附80％的锂离子的特殊材料，这样就可以做到快速充电，只要短短10分钟便可以把电池电量充至90％左右。这种电池比锂离子电池更耐用，锂离子电池一般能充电500次，这种电池能充电5000～6000次，而且这种电池有多种安全措施：防短路，耐热，不怕高电压。
最近，又有两位来自美国麻省理工学院(MIT)的材料专家宣布，他们开发出制造充电电池的新技术，可以大幅缩短手机和汽车的充电时间。两位专家在英国《自然》杂志上发表报告说，利用这种新技术制造的手机电池可以在10秒钟内完成充电，汽车电池可以在5分钟内完成充电。这项技术为新一代充电电池的诞生铺平了道路。
MIT的材料科学家采用的办法和东芝公司类似，也是经过改良锂离子电池的负极来保证锂离子电池在几秒钟内充电完毕。他们尝试将磷酸锂铁加入到锂离子电池的负极当中。这时负极由磷酸锂铁的微小颗粒构成，锂离子就在这些微粒的内部无规则地摆动。
两位专家通过计算机模型发现，锂离子一旦找到一个入口，便会迅速钻入这些微粒。然而它们往往只是在这些微粒的表面徘徊，难以找到一个真正的入口。因此，问题根源其实在于如何使这些锂离子进入能够将它们与电子分离的极微细通道。后来，他们通过在磷酸锂铁微粒的表面覆盖上一层碳，部分解决了这一难题——这些碳将帮助锂离子在磷酸锂铁微粒的表面更加迅速地移动，并最终找到一个入口。最后，他们又在这一基础上进行了新的改良：将微粒表面的碳外衣转换为由磷酸锂制成的传导性更佳的玻璃样材质涂层。利用这个涂层可以将锂离子导入极微细的通道，使它们能够迅速到达终端。
结果表明，由新材料制成的小电池能够在短短的10秒钟内充电完毕，这比没有“玻璃外衣”的磷酸锂铁电池的充电速度快了30倍，更比商用锂离子电池快了100倍。
两位专家还表示，由于这项技术不需要新材料，只是改变制造电池的方法，所以用两年到三年时间就可以将这项技术市场化。这意味着电力储存技术的革新，同时也给环保型汽车和可再生能源的发展带来便利。对此，美国加利福尼亚州劳伦斯·伯克利国家实验室的材料科学家及电池专家马尔卡·德夫(Marca·Doeff)表示：“这真是一个非常棒的概念。”这甚至将是生活方式的改变。
蓄电池充电机 篇4
关键词：蓄电池充电机,无桥BOOST PFC变换器,功率因数校正
0前言
传统的矿用蓄电池充电器, 主电路主要由整流, 逆变, 变压器隔离, 整流等部分组成, 对于功率因数的校正没有过多的采取措施, 充电机的前级为AC/DC整流电路, 直接将电网的电引入并整定为直流电, 但是由与整流二极管与滤波电容所组成的整流滤波电路是一种非线性元件与储能元件的组合, 另外还由于整流原件的导通角不足会引起输入交流电的畸变, 功率因数下降, 对电网形成干扰。基于这种情况通过研究提出了一种三相无桥BOOST变换器, 通过仿真发现变换器输出直流波形良好, 输入功率因数较高, 具有一定的使用价值。
1 变换器拓扑结构
如图1所示为一种矿用传统的矿用蓄电池充电机的主电路结构, 主电路由高频变压器隔离为前级与后级, 前级主要由整流模块和逆变模块组成, 实现AC/DC/AC, 后级主要由快速二极管整流模块和滤波模块组成, 实现AC/DC和滤波, 通过前后级的处理, 可以实现AC/DC/AC/DC。我们现在对于前级进行研究, 设计一种BOOST变换器来代替前级的整流模块, 所设计的变换器如图2所示, 由三个相同的单相无桥变换器并联而成, 每个单相变换器由4个二极管, 2个电感, 2个开关管组成, 相当于两个传统的BOOST电路并联而成。这种变换器由于是通过3个并联电路进行传输的, 因此每一相传输功率是总输出功率的1/3, 变换器也具有效率和尺寸方面的优势。
三相变换器工作的任一时刻, 每一相的瞬时的输出电流都为正值, 同时随着时间呈正弦规律变化。但是, 因为输出电流各相依次相差120o的相角, 三相波动的输出电流叠加形成了恒定的总输出电流, 一般剩余纹波电流大约为直流负载电流的5%, 同时接近滤波频率, 并且比基波频率高出很多, 这将会极大减小滤波电容的尺寸, 从而减小了三相整流器的尺寸与成本。
2 变换器的工作原理
如图2所示, 三相无桥BOOST变换器是由三个相同的单相无桥BOOST变换器组成, 我们为了方便对于电路原理的分析, 我们对于其中一相电路进行分析, 因此我们对于U相进行分析, U相的电路由4个快恢复二极管D1, D2, D3, D4, 2个开关管S1, S2, 2个电感L1, L2组成, 现在我们假设开关管, 二级管都是理想的原件, 可以实现瞬时的导通与截止, 导通时压降为0, 截止时漏电流是0。开关管S1, S2的驱动信号相同, 单相的无桥BOOST变换器相当于两个电压相反的BOOST变换器的组合。在一个周期内有4种工作状态, 如图3所示。
1) 电网侧的输入电压为正半周期
工作状态1:开关管S1导通, L1, S1, D4组成回路, 此时对L1处于充电状态, 因为二极管D1, D2在状态1的时候承受的是反向电压, 此时电容C1向负载R供电而不能通过开关管放电。
工作状态2:开关管S1断开, L1放电, 此时L1两端电压VL与电源电压V串联, 负载和电容C1两端的电压高于V0, 当A点的电压高于Vo时, 电容进行充电, 有充电电流, 当负载两端的电压低于V0时, 电容向负载供电时负载两端的电压维持稳定。
2) 电网侧的输入电压为负半周期
工作状态3:电路是对称的, 状态3的原理与状态1相似, 此时开关管S2导通, L2, S2 D2组成回路, 电感L2处于储能状态, C1向负载供电。
工作状态4:与工作状态2是相似, 开关管S2断开, 电感L2两端电压V2与电源电压V串联, 当B点电压高于VB高于V0时, 电容处于充电状态, 当V0有降低的趋势时, 电容向负载放电维持电压稳定。
三相每相在任意时刻都有输出的直流电压源, 由于在一个周期内单相的BOOST变换器的任一时刻的工作状态都相当于一个传统的BOOST电路。每项的输入电压为V0, 三相变换器输出电压为Vd, 输出电流为I, 占空比为D, 负载电阻为R则:
3 仿真实验
对于以上建立的三相PFC变换器, 我们在仿真软件matlab下建立了对应的模型, 升压电感为40m H, 负载电阻R为100Ω, 滤波电容C1, C2, C3取为85u F, 滤波电容C为100u F, IGBT的开关频率为20k Hz, 输入为380V, 50Hz三相交流电, 经过短暂的调整后, 电流可以很好的跟随电压, 图5显示输出直流电压波形, 经过短暂的调整后, 电压基本稳定在500V左右, 图6是对图5的电压波形进行了FFT分析, 选用基波100Hz, THD比较理想, 通过三相功率表的测量得出功率因数达到了0.99, 很好的达到了整定的效果。
4 结论
通过以上的相关的仿真结果分析, 本文以矿用的铅酸蓄电池为研究背景设计的三相PFC变换器具有较好的整流与功率因数校正的双重功能, 在仿真上得到实现, 但是对于三相之间的耦合与隔离还得做进一步深入的研究, 对于带有功率因数整定的三相整流器的进一研究与推广有一定的意义。
参考文献
[1]邢岩, 蔡宣三.高频功率开关变换技术[M].北京:机械工业出版社, 2005.
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手机电池充电的正确方法 篇5
日常：充满就可，满后续充莫过长。避免深夜充（电网电压偏高）。电池可随充随停。注意用到关机的电池尽量及时充电，否则电池电压继续下降可能导致自锁保护无法充电。要养成习惯：白天到单位、晚上到家，就开始充电，充满后或离开、睡觉前拔掉电源。随时可充电、随时可停止，如果充满了继续充电，将损失电池寿命。您充电器并不会完全断开电源, 以为会断开，其实是个美丽的误会！
解释：
这里说的电池指所有单体锂离子（聚合物）手机电池、含原装电池。镍镉、镍氢电池（NICO、NIMH）必须空电（全放电）运输及存放，新电须充电后才可使用。而新的锂离子新电池都是有电的：锂离子电池要求半荷电以上状态运输及存储，电压过低会影响其活性、甚至引起保护电路关闭输出导致无法充电。如果收到的锂离子电池电量很低甚至没电，则说明电池存放时间较长或自放电过大。新电池的电在工厂用高倍率电流充进，极化严重，电能效果不好，所以：
锂离子电池的头三次应在手机用到自然低电量（如用到关机后勿强行开机，可能会引发手机或电池欠压保护，切断输出导致无法充电。02/03版PPC必须备份系统免硬启数据丢失）。然后用手机接原配直充或原厂智能座充充电（建议勿用非原厂之普通座充）、充满后保持充电大约1-2小时。目的：通过深放深充，消除新电在工厂大电流快充引起的极化、及存放时间长引起的钝化，同时对带电量计及码片的电池（PPC、SP、moto及SE）进行电量计量校准。若按此法使用三次无法达到预期效果，则电池或机器可能有问题，请与卖家联系。所谓10-16小时方法是老镍氢/镍镉电池的方法，完全不适合锂离子电池平时使用：一般手机的电池可随充、随用、随停。循环寿命是指全充全放次数，部分充放电可理解为几分之一次寿命。电池使用的关键：电池充满，可加充电20分钟-半小时以达到饱和，但一定要避免充满后长时间充电。满后长时间继续充电会导致副反应，结果是容量下降及内阻变大，出现容量缩短、一打电话就关机的情况。PPC等带电量芯片的机器，最好一直用到没电再充，主要是考虑电量显示计量的问题。
电池内保护电路是针对电池安全性的保护，对未达到危险界限的轻微过压、过流、长时间充电引起的过充完全不起作用。充电控制完全由充电设备提供。所以，请勿使用效果和品质很差的普通万能充、电脑USB口充电。
充满后继续充电对电池伤害很大。满后继续充电，电池内部将产生副反应，活性物质减少，垃圾物质增多，容量下降，内阻增大，严重过充直接破坏电池结构，导致电池报废。关于开关机充电的问题，智能机都要求开机充电，否则部分软件监视功能会失效，并导致充电饱和度降低。这个在P802 P910以及E680等机器上表现很突出，锂离子电池可随时充电，对寿命的影响有限，对PPC等带电量计电池，建议用到自动关机后充电，以免影响电量计量精确性。
〈如何避免电池无法开机故障〉：
解读USB－IF电池充电规范 篇6
摘要：本文将对USB-IF(USB开发者论坛)最新颁布的电池充电规范v1.1版本做一个概要性的描述，并对相关测试规范做简单介绍，希望给于USB便携设备产品厂商和用户以参考和帮助。
关键词：Battery charging；电池充电规范；USB充电器；USB兼容认证测试
背景
2009年4月，全球移动通信系统协会(GSMA)联合OTMP(手机开放组织联盟)17家移动运营商和制造商宣布实施跨行业的通用充电器标准，此标准采纳了USB-IF的micro-USB接口作为手机数据和充电的统一接口，并采纳USB-IF的Battery Charging规范作为充电规范。USB-IF公布了1.1版的BaRery charging规范(以下简称为BC规范)，比起两年前公布的1.0版本，这个新版本有了较大更新和补充。同时，与之配套的测试规范也正在制定中，预计将在年内颁布和实施。届时USB Battery Charging相关测试项目将纳入到USB兼容测试认证中。
电池充电规范
原有USB2.0规范并没有考虑到使用USB接口为便携式设备的电池进行充电的需求，而这样的需求却越来越多。BC规范要解决的就是这个问题，符合规范的设备和系统即向下兼容USB2.0标准，又针对充电做出了特别的优化。
实际上，BC规范的核心内容就是引入了充电端口识别机制。一个符合BC规范的便携式USB设备或OTG设备通过这套机制可以识别出是插到了一个标准的USB下行接口(StandardDownstream Port)；一个USB专用充电器(usB Charger)；还是一个针对充电做过优化的USB下行接口(chargingDownstream Port)。然后、这些设备将根据不同的情况，按照BC规范的要求来获取不同的电流。
便携式设备和三种USB充电接口
·Portable Device
Portable Defice(以下简称PD)指电池供电的便携式USB外设或者OTG设备，可以通过USB接口来为自身的电池充电。BC规范建议这些的PD应该具备相应的端口识别能力和对从USB总线获取电流的控制能力。
·Standard Downstream Port
基本上，这个standardDownstream Port指符合现有USB2.0规范的主机(HOST)或集线器(HUB)上的下行USB接口。根据USB2.0规范，当USB外设处于未连接(un-connect)或休眠(suspend)的状态时，一个StandardDownstream Port可向该外设提供不超过2.SmA的平均电流：当外设处于已经连接并且未休眠的状态时，电流可以至最大100mA；而当外设已经配置(configured)并且未休眠时，最大可从VBUS获得500mA电流。
·Charging Downstream Port
Charging Downstream Port是即兼容USB2.0规范，又针对USB充电作出了优化的下行USB接口，它可以是主机上的USB接口，也可以是USB集线器上的。这些下行USB接口能配合Portable Device完成充电端口识别动作，并提供最大至1.5A的供电能力，满足PD大电流快速充电的需求。
今后很有可能会出现这样的产品，一台笔记本电脑上1个ChargingDownstream Port和多个StandardDownstream Port同时存在，用户可以将手机或其他PD连接到ChargingDownstream Port进行快速充电、并且在充电的同时可以进行数据连接。
·USB Charger
BC1.1规范中定义的USB Charger与目前市面上可以买到的USB专用充电器类似。USB Charger通过USB口为PD提供充电所需电能，BC1.1要求将USB Charger中的D+和D-进行短接，以配合PD的识别动作，但它不具备和USB设备通信的能力。规范中对usBCharger的电压电流输出能力做出了较严格要求，以确保PD的安全。
USB端口识别机制
Bc规范的核心在于充电识别机制，通过这个机制，当PD插入到USB接口时，PD将识别出所插入的USB接口类型。
当PD插入到usB接口以后，它向D+上加载一个0.6V左右的电压(VDP_SRC)，随后，PD开始检测D-线上的电压，查看是否收到0.6V的电压回应(VDM_sRC)。因为Standard Downstream Port不会对D+上的0.6V信号作出任何回应，所以如果PD插入的是Standard Downstream Port，那么D-将保持为低电平(图1)。
在Charging Downstream Port中，采用了与PD类似并且与之互补的检测电路，当它检测到D+上有0.6V时，它将随即向D-加载0.6V电压，以回应PD；而在USB Charger中，由于D+和D-是短接的，所以当D+上被加载0.6V电压时，D-也变成了0.6V。所以，PD插入到Charging Downstream Port或是USB charger，则D-线上会被回应一个0.6v电压。此后，PD先将D+(PD为高速或全速设备)或D-(PD为低速设备)拉高至逻辑高电平，然后通过检测另外一根数据线的电压来区分是Charging Downstream Port还是USB charger。因为Charging Downstream Port在充电检测时期，只回应VDP SRC而不会回应逻辑高电平，所以它将保持数据线为低(图2)。
由于USB charger内部短接了D+和D-，如果一根数据线被拉高，那么另一根数据线也将变成高电平(图3)。
通过以上的检测机制，PD就可以识别出所插入的是何种USB端口。
无电电池充电机制
无电电池充电机制Dead BatteryProvision(以下简称DBP)在BC1.1规范中是一个独立的章节，DBP针对一个装有无电或低电量电池的PD插入到Standard Downstream Port的情况进行了新的规范，它实际上是对USB2.0规范的扩展，确保Bc1.1规范向下兼容USB2.0规范。
USB2.0规范要求USB外设在未连接HOST时，从VBUS吸取的电流不能超过2.5mA。但有一些PD在启动时的数秒钟内需要消耗100mA以上的电流，如果这些便携设备自身的电池电量不足或彻底没电时，它将从vBUS上获取这些电流。因此，当这样的
设备插入到USB端口时，可能无法启动；更多情况是，由于多数HOST或者HUB并不限制设备消耗的电流，因此设备将以大电流启动，虽然他们也可以正常工作，但是这将导致USB系统的不稳定，同时这些设备也不能通过USB兼容认证测试。
DBP就是针对这种情况，有条件地放宽了USB2.0的要求。DBP规定，使用电池的便携式USB设备在插入(Attach)到USB端口到和主机连接(connect)这一时间段内，最多可以从VBUS获取100OmA的电流(USB2.0标准是2.5mA)，但是要满足下列条件：
·PD安装的电池应该处于无电或低电量的状态，即PD使用这样的电池将不能开机：
·当PD插入到USB端口以后并需要开始获取大于2.5mA的电流时，PD须将D+拉高至0.5-0.7V，并一直保持到和主机连接(Connect)；
·这些从vBus获取的电流应该用于PD给电池充电，从而使得PD最终能够连接(connect)和枚举(Enumerate)；
·这个以大于2.5mA电流充电的过程不得超过45分钟。
充电电流比较
BC规范通过对原有USB2.0的扩展和引入新的充电机制，较大地提升了USB接口的充电能力、方便PD以大电流快速充电。表1给出了不同情况下，供给PD充电的最大电流。
辅助充电适配器(Accessory Charger Adapter)
Bc1.1较之1.0版本，新引入了辅助充电适配器(Accessory ChargerAdapter以下简称AcA)的概念。
随着便携式设备变得越来越小，多数的PD只有一个USB接口用于连接外设或者充电，但连接外设和充电不能同时进行。例如。当一部手机通过USB接口连接了外置耳麦的时候，就不能通过USB接口进行充电了。ACA的用途就是让PD可以同时连接USB外设和通过USB端口充电。
ACA具有三个端口：OTG Port用于连接便携式设备(OTG Device)；Accessory Port用于连接USB外设：Charger Port用于连接USB充电端口，可以是一个USB专用充电器也可以是一个Charging Downstream Port(图4)。试规范将分成三个部分：PortableDevice Compliance Plan；Charging PortCompliance Plan；ACA CompllancePlan。
其中，前两个部分完成后，将被纳入到现有的USB兼容测试证中去。也就是说，如果一个PD产品需要获得USB兼容性认证(使用USB Logo)，不仅要进行传统USB兼容测试，还要进行BC部分的测试。
Portable Device Compliance Plan检测PD是否满足BC1.1规范，主要有两个方面，一是针对BC1.1中的DBP部分，重点检查当一个安装电池的PD插入一个Standard Downstream Port时，PD从USB总线消耗的电流是否满足要，求：消耗的电流是否只用于电池充电而不用于其他：当PD消耗的电流以大于2.5mA时，PD是否向D+上加载0.6v电压；PD插入USB端口时的冲击电流是否满足要求等等。另一方面，Portable Device Compliance Plan将着重测试PD的充电端口检测机制。被测PD将被分别连接至Stand DownstreamPort，Charging Downstream Port和Dedicated Charging Port，同时，PD上的电压(VBUS)、电流(IBUS)、D+，D-将被记录下来，这些电压电流以及时序关系将被用来判断该PD是否符合BC1.1规范。
Charging Port Compliance Plan针对USB专用充电器以及ChargingDownstream Port进行测试。主要包括对电压，电流等输出参数的测试，还包括上冲／下冲，短路／恢复等特定情况的测试。
需要指出的是，目前已经颁布的中国手机充电器标准(YDT 1591-2006)与本测试的部分内容相似，但也有所区别。总体上来讲，YDT 1591-2006只针对USB充电器作出了规范，并在充电器绝缘、安规等方面给出了详细的要求；而BC1.1规范引入了完善的充电机制并给出了相关的具体要求，它涉及充电电能的使用者(便携式外设)和充电电能的提供者(USB端口)两个方面。而对于USB专用充电器部分，BC1.1中有专门定义和规范，并且对于USB专用充电器输出能力、短路保护、标识等提出更详细的要求。
结语
谈蓄电池的充电方法 篇7
1.恒压充电
恒压充电就是指在充电过程中, 充电电压恒定不变。蓄电池在汽车上由发电机对其充电就属于恒压充电, 其充电电压由充电系统的电压调节器控制。根据全车电系电压等级不同, 其电压调节器控制的发电机输出电压分别为14 V和28 V左右。
恒压充电法的优点, 充电电流大、充电速度快、时间短, 蓄电池充足电后便自动停止充电而不需人工调节。其缺点:电池不能彻底充足电, 所以汽车使用的蓄电池规定每个月要拆下蓄电池, 在充电间充电一次。
2.恒流充电
在充电过程中, 充电电流恒定不变的充电方式称为恒流充电。要想保持充电电流恒定, 随着蓄电池电动势的上升, 就必须调高充电电压。用充电机对蓄电池进行充电, 就属于恒流充电。
恒流充电可以分两个阶段来进行, 充电第一阶段用较大电流进行恒流充电, 当单格电池电压充到2.4 V时, 电解液中开始产生气泡, 将充电电流减少一半, 进入第二阶段恒流充电, 直到蓄电池完全充足电为止。
恒流充电法的优点是:充电电流可以任意选择, 有益于延长蓄电池的使用寿命。由于充电电流可以任选, 因此既适用于蓄电池的初充电, 又适用于补充充电和去硫充电。恒流充电法的缺点是:充电时间长, 且需经常调整充电电流。
蓄电池恒流充电分为初充电和补充充电两种:①初充电即对新蓄电池进行首次充电, 充电时首先加注密度为1.28 g/cm3的电解液, 静置4～6 h, 然后按第一阶段选定额定容量数值的1/15, 第二阶段为第一阶段的一半, 即额定容量数值的1/30, 作为充电电流, 将充电机和蓄电池的正极与正极、负极与负极相连, 接通充电机电源, 即可进行充电。初充电的充电时间约为45～65 h。②补充充电是指蓄电池在使用中因电量的不足而及时进行的补充充电。充电电流的选择是:第一阶段为蓄电池额定容量数值的1/10, 第二阶段是第一阶段的一半, 为额定容量数值的1/20, 补充充电时间约13～16 h。
这种充电方法的优点是充电电流小, 既可减小蓄电池活性物质脱落, 又能保证蓄电池彻底充足电, 因此被广泛采用, 其缺点是充电电流需要经常调节。
3.改进恒流充电
改进恒流充电法又称两阶段恒流充电法。在充电第一阶段, 用较大电流进行恒流充电, 当单格电池电压充到2.4 V左右, 电解液中开始产生气泡时, 将充电电流减小一半进入第二阶段恒流充电, 直到蓄电池完全充足电为止。在实际充电中, 大都采用改进恒流充电法。改进恒流充电法的优点是第二阶段充电电流较小, 既可减少活性物质脱落, 又能保证蓄电池彻底充足。所以充电时广泛采用此法。改进恒流充电法的缺点是:充电电流需要经常调节。
4.智能快速充电
因广泛采用的改进恒流充电法完成一次初充电需要60～70 h, 补充充电也需20 h左右, 充电时间太长, 给使用带来很大不便。若用加大充电电流的方法缩短充电时间, 会使极化增大和气泡增多, 造成活性物质脱落而缩短蓄电池的使用寿命。国内从开始研究快速充电机理和技术以来, 已研制生产出可控硅快速充电机和智能快速充电机, 使蓄电池的初充电缩短到5 h, 补充充电缩短到0.5～1.5 h。
智能快速充电的优点是:充电速度快, 空气污染轻, 省电节能, 便于管理, 对电池集中, 充电频繁的部门优越性尤为突出。智能快速充电的缺点是:控制电路复杂, 控制技术较高, 价格普遍高于普通充电。
5.脉冲快速充电法
充电初期采用大电流, 使电池在较短的时间内达到额定容量的60%左右, 当单格电压上升到2.4 V, 电解液开始分解冒出气泡时, 由于控制电路作用, 停止大电流充电, 进入到脉冲期。在脉冲期, 先停充24～40 ms, 接着再放电或反充, 使电池反向通过一个较大的脉冲电流, 以消除浓差极化和极板孔隙形成的气泡, 然后停放25 ms, 最后按脉冲期循环充电直到充足。
该充电方法显著的特点是充电速度快, 即充电时间大大缩短。补充充电仅需1 h左右。采用这种方法充电的缺点是由于充电速度快, 析出的气体总量虽减少, 但出气率高, 对极板活性物质的冲刷力强, 故使活性物质易脱落, 因而对极板的使用寿命有一定影响。下列为蓄电池不能进行快速脉冲充电:
蓄电池充电方法的研究 篇8
经过多年的考察发现, 电池充电过程对电池寿命影响很大, 放电的过程影响却很小。也就是说, 绝大多数的蓄电池不是用坏的, 而是“充坏”的。由此可见, 研究充电的过程对蓄电池的使用寿命很有意义。
1 蓄电池充电原理
充电过程以最低出气率为前提的, 蓄电池有可接受的充电曲线。实验表明, 如果充电电流按这条曲线变化, 既可以大大缩短充电时间, 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, 初始充电电流很大, 但是衰减很快, 主要原因是充电过程中产生了极化现象。在密封式蓄电池充电过程中, 内部产生氧气和氢气, 当氧气不能被及时吸收时, 便堆积在正极板 (正极板产生氧气) , 使电池内部阻力加大, 电池温度上升, 相当缩小了正极板的面积, 表现为内阻上升, 这就是所谓的极化现象。
蓄电池其放电及充电的化学反应式如下:
充电反应:充电就是电解。是从外部通入电流在电极极板的活性物质上引起氧化还原反应。
负极发生还原反应:PbSO4+2e→Pb+SO2-4…… (1)
正极发生氧化反应:PbSO4-2e+2H2O→PbO2+4H++SO2-4…… (2)
总反应:2PbSO5+2H2O→Pb+PbO2+2H2SO4…… (3)
在充电末期发生:
负极:2H++2e→H2↑…… (4)
正极:…… (5)
总反应:…… (6)
最后是负极上绒状铅最多硫酸铅最少;正极上二氧化铅最多, 硫酸铅最少。
由于 (2) 和 (6) 水消耗了, 反应 (1) 和 (2) 又生成了硫酸, 所以铅蓄电池中电解液比重上升, 必要时要加水调整电解液比重。
放电反应:
负极发生氧化反应:Pb+SO2-4-2e→PbSO4…… (7)
正极发生还原反应:PbO2+6H++SO2-4+2e→PbSO4+2H2O…… (8)
总反应:PbO2+Pb+2H2SO4→2PbSO5+2H2O…… (9)
由于 (7) 和 (8) 硫酸消耗了, 由 (8) 又生成了水, 所以铅蓄电池中电解液比重下降。
充电过程和放电过程互为逆反应。可逆过程就是热力学的平衡过程, 为保障电池能够始终维持在平衡状态之下充电, 必须尽量使通过电池的电流小一些。理想条件是外加电压等于电池本身的电动势。但是, 实践表明, 蓄电池充电时, 外加电压必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。从化学反应角度看, 这种电动势超过热力学平衡值的现象也就是上述的极化现象。
一般产生极化现象来自3个方面。
1) 外加电源的正负极形成的电场使得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, 以克服这种阻力推动离子迁移。该多余的能量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) 极化电流流过蓄电池时, 为保持正常的反应, 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:电池的负极充电前, 电极表面带有一定数量的负电荷, 其附近溶液带有正电荷, 两者处于平衡状态。充电时, 外电路立即有电子释加给负极板。电极表面负电荷增多, 而金属还原过程反应进行缓慢Me-eMe+, 不能及时释放电极表面电子的增多, 电极所带负电荷与附近溶液正电荷状态平衡发生变化。这种电极负电荷增多的状态促进电子进入到金属, 使附近溶液中的金属离子Me+离开溶液, 加速Me-eMe+还原反应的进行。总有一个时刻, 达到新的动态平衡。但与充电前相比, 电极表面所带负电荷数目增多了, 与此对应的电极电势变负。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, 电池正极充电时, 电极表面所带正电荷数目增多, 电极电势变正。
这3种极化是从不同的角度来观察蓄电池充电过程的现象, 都会随着充电电流的增大而加剧。
2 充电方法的研究
2.1 常规充电法
常规充电制度是依据“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, 常规充电的速度受蓄电池充电中的温度和气体的产生所限。这方面的研究对蓄电池用最短时间充电的有着重要意义。
一般常规充电有以下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, 这种控制方法简单。缺点是, 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, 使出气过多, 不仅充电效率低, 需要经常对蓄电池维护———加蒸馏水。因此, 常选用阶段充电法。
2.1.2 阶段充电法 (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, 但可作为一种快速充电方法使用, 实际受到一定的限制。
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。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, 控制系统简单。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。
2.2 快速充电技术
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。
2.2.1 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。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。
2.2.2 ReflexTM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鉴。
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。
2.2.3 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。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。
2.2.4 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。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。
可以看出, 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。
2.2.5 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、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, 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。
再就是采用的一种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。
摘要：铝酸蓄电池从发明至今已有一百五十一年的历史了, 其优点有限多, 极大限度地满足方便了人们的生活, 但是在使用中, 若充电方法不当, 会大大缩短其寿命, 那么如何正确充电延长电池寿命是我们丞待解决的问题。
电动车蓄电池充电保护器 篇9
笔者试验制作了“电动车蓄电池充电保护器”。它既可以防止欠充电和过充电, 还可以在充电器十小时不转换变灯的情况下自动断电, 防止出现严重的错误。而且还可以用石英钟自动记下充电的时间, 由此掌握蓄电池容量变化的情况, 并判断是否出现了充电器不转换变绿灯的问题, 以便决定要不要送维修点处理。
电路原理如图1所示, 按下AN按钮电路得电, 一开始CD4060的Q10和Q13均为0V, CD4011的U2C和U2D与非门输出为高电平, 故Q2三极管8050导通, J吸合并自保持, 充电器开始充电。555产生周期为8.789秒的脉冲作为计时基准加到CD4060计数。充电时, 从充电器红灯取出的约1.8V电压经插头加到三极管Q1基极使其导通, CD4011的U2A输出为高电平, U2B输出为低电平。所以如果一直亮红灯, 即使计数512个脉冲后Q10变高电平, 也不会使继电器J断开, 只有计数4096个脉冲 (10小时) Q13变高电平U2C输出0V, 才使Q2截止继电器J断电停止充电, 电路本身也停止工作。如果充电一段时间后红灯变绿灯了, Q1基极上的电压小于导通所需电压故截止, 其输出变高电平, U2A输出变低电平, U2B输出变高电平。与此同时, U2B的上升沿经过电容C3加到CD4060的RST复位端, 使它从零开始计数。计数到512个脉冲 (1小时15分) Q10变高电平, U2D输出变0V, Q2截止J断电, 充电停止电路也停止工作。这就起到了防欠充防过充和超过十小时不变绿灯自动断电的作用, 所以可称为充电保护器。
LED1亮表示充电器红灯电压已经正常取出接入, LED2几秒亮一次表示555工作正常, 调试时用来观察脉冲周期, LED3亮表示继电器吸合处于充电状态, 而且从它上面取出约1.8V电压可以作为石英钟的电源 (取下1.5V电池) , 使它能够记下充电所用的时间。调试的时候, 先将U2D的12脚临时接到CD4060的7脚Q4上, 不接人充电器红灯电压, 看LED2亮9次 (8个周期) 时继电器能否正常断开, 如果出现“啪塔”一声响但是并未断开, 就要在CD4060的12脚对地接上0.01μ左右电容, 消除继电器断开时电磁干扰在12脚上产生的错误复位脉冲, 错误复位会使三极管Q2在断开后, 因为Q10和Q13变为0V而立即导通, 继电器又吸合了。所并的电容也不能太大, 否则会影响正常复位的效果, 不能保证亮绿灯时是从零开始计数的。C3不能有漏电, 可以用1μ独石电容, 或玻璃釉电容。
调RP1使555的8个震荡周期大约为70秒即可, 调好后再把CD4011与非门U2D的12脚接到CD4060的15脚Q10处就成功了。
变电站蓄电池浮充电运行研究 篇10
蓄电池充电通常有2种方式:均衡充电和浮充充电。蓄电池浮充是指蓄电池一边在充电, 一边对负载供电。蓄电池的浮充分为半浮充和全浮充两种, 半浮充方式也称为定期浮充工作方式, 是指部分时间对蓄电池进行浮充供电, 另一部分时间由蓄电池组单独供电的工作方式;全浮充工作方式也叫连续浮充工作方式, 是指通过电源线路和蓄电池组并联, 不间断对蓄电池进行浮充供电。通常情况下变电站蓄电池采用全浮充方式。
2 阀控密封式蓄电池简介
2.1 阀控密封式蓄电池原理
阀控密封式蓄电池是变电站直流系统中应用最广泛的蓄电池, 其优点是体积小、放电性能好、电压稳定、安全性高、维护量小、无需添加蒸馏水。
阀控密封式蓄电池主要由安全阀、极板、隔板、外壳4大部分组成, 其工作原理基本上沿袭传统的铅酸蓄电池, 它的正极活性物质是二氧化铅 (PbO2) , 负极活性物质是海绵状铅 (Pb) , 电解液是稀硫酸 (H2SO4) 。整个电池采用全密封、贫液式结构和阴极吸附式原理。所谓阴极吸收就是电池在充电过程中, 正极会析出氧气, 负极则析出氢气, 但正极析氧在正极充电量达到70%时就开始, 而负极析氢则要在充电量达到90%时才开始, 当正极析出的氧气到达负极, 会有以下2种化学反应:2Pb+O2=2PbO, 2PbO+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。这2种化学反应能够让阴极吸收, 同时由于氧在负极上具有还原的作用, 再加上负极自身氢过电位的提升, 大量析氢反应就能避免, 同时使水再生。
2.2 阀控密封式蓄电池特点
与普通的防酸隔爆式蓄电池相比, 阀控蓄电池具有以下几点特征: (1) 固定的电解液。能促进氧气从正极到负极的扩散。 (2) 阀控蓄电池内部为密封结构, 同时具有自动开关的安全阀。蓄电池内部压力增加到一定程度时, 安全阀会自动打开排气;当气压降低到规定限度以下时, 安全阀会自动关闭。 (3) 阀控蓄电池的板栅材料耐用。其正极板是由高纯度的铅锑合金材料合成, 负极板是由高纯度的铅钙合金作为支点支撑, 此结构形式能够大大减小电腐蚀的力度。 (4) 坚硬的外壳。由于工作方式阀控蓄电池要承受自身运行时产生的内部气压, 因此, 外壳采用高强度耐压防爆材料。 (5) 阀控蓄电池不需要加水或者补酸。阀控蓄电池的密封结构和内部的氧循环机制使得电解液损失极少, 因此在使用期间不需要加水或者补酸。 (6) 阀控蓄电池体积小、所需空间小, 便于安装。 (7) 阀控蓄电池运行期间, 酸雾和可燃气体逸出少, 对环境污染小。 (8) 环境温度对阀控蓄电池的运行影响较大, 因此需要一个适宜的温度。
3 影响变电站阀控蓄电池运行的因素与解决措施
影响变电站阀控蓄电池正常运行的因素很多, 其中, 有些因素不但会影响蓄电池的使用寿命, 而且还会让蓄电池在运行中出现容量不足甚至失效的现象。
3.1 环境温度
阀控式密封蓄电池在运行中受环境温度的影响很大, 最适宜的温度是25℃, 其容量可达到100 Ah。温度越高, 对阀控式密封蓄电池正极板栅的腐蚀就越大, 电池板栅就越容易穿孔而毁坏, 活性物质也随之减弱甚至脱落, 同时消耗更多的水, 从而大大缩短电池的寿命。相关资料显示, 环境温度每升高10℃, 阀控式密封蓄电池浮充电流就会成倍变化, 在相同的充电电流下, 温度越高, 阀控式密封蓄电池的浮充电压就越低。而环境温度低时, 也会导致阀控式密封蓄电池容量下降, 通常环境温度降低1℃, 其容量下降1%。
要保证阀控式密封蓄电池的可靠运行, 就必须保障环境温度。因此, 应将阀控式密封蓄电池安装在良好的工作环境中, 尽可能创造恒温下的使用环境, 同时还要保证良好的通风和散热条件。具体来说, 安放蓄电池的地点应有空调设备, 蓄电池摆放要留有适当的间距, 通常各电池之间的横向间隙不小于15 mm, 上、下层隔板间不小于150 mm。如果条件容许, 应根据温度补偿阀控式密封蓄电池的浮充电压, 通常每升高1℃, 相应的浮充电压值要下调2～4 m V, 也可根据实际温度的变化情况合理调整蓄电池的放电电流。
3.2 过度充电
阀控式密封蓄电池如果长时间充电或长期处于过充电状态, 其正极因为析氧反应的原因, 内部的水就会逐步被消耗, H+增强, 造成正极附近酸度增加, 从而加速板栅腐蚀。板栅变薄后会导致蓄电池容量减小, 甚至由于水被消耗会造成阀控式密封蓄电池干涸进而失效。
为消除过度充电对变电站阀控蓄电池的影响, 应提高阀控蓄电池的充电机稳压、限流精度, 尽量选用高质量的开关电源作为阀控蓄电池的充电设施。
3.3 过度放电
阀控蓄电池出现过度放电现象, 通常是在变电站发生交流电源故障停电后。阀控蓄电池为负载供电, 当蓄电池被过度放电, 甚至出现电压到0的状况时, 会在电池的阴极造成“硫酸盐化”。因硫酸铅是一种绝缘体, 它的形成对蓄电池的充、放电性能会产生很大的负面影响。在阴极上形成的硫酸盐越多, 蓄电池的内阻就越大, 电池的充、放电性能就越差, 蓄电池的使用寿命就越短。因此, 在变电站交流系统因故障停电后, 运行人员要对阀控蓄电池的电压与电流不断进行监控, 预防阀控蓄电池出现过度放电现象。
3.4 小电流放电
阀控蓄电池处于大电流放电情况下, 硫酸铅颗粒形成的速度相对较慢, 通常来不及生成就会被氧化还原。而在小电流放电情况下, 一些较大的硫酸铅晶体很难被还原, 不能被还原的硫酸铅晶体越积越多, 就会加大阀控蓄电池的内阻, 从而影响电池的充、放电性能。因此, 要精确计算出阀控蓄电池在放电电流下的容量。同时, 为了防止小电流放电现象的发生, 阀控蓄电池不能长时间退出系统运行。
3.5 不均衡性充放电
串联使用的阀控蓄电池组, 其电池的不均衡比较常见。尤其是新使用的蓄电池, 在进行初充电后仍然存在单体电压差异。大量资料表明, 阀控蓄电池内部的板栅中, 不同部位的合金成分与结构分布各不相同, 这就造成了板栅电化学性能的不均衡性。因此, 阀控蓄电池在浮充状态或充、放电状态时会出现电压差异, 这种差异会随着阀控蓄电池充、放电次数不断增加而使电池性能越来越差, 甚至失效。当前, 我国容许阀控蓄电池组中各电池之间最大浮充电压差异在50 m V以内。对此, 通常采取的措施是以浮充电压下限值进行浮充供电, 或者在蓄电池运行的某个周期用均衡方式对电池进行补充充电。
3.6 热失控现象
热失控是指随着周围的温度环境不断升高, 阀控蓄电池会出现不正常的热发生现象, 使其充电电流不断加大, 当到达一定极限时, 阀控蓄电池的安全阀门会自动打开, 不断释放气体。时间一长, 阀控蓄电池会大量失水, 其内阻也不断增加, 容量不断减小, 最后导致阀控蓄电池干涸而失效。有资料表明, 阀控蓄电池如果在60℃的高温环境下运行, 热失控发生的概率就很高;如果在70℃的高温环境下运行, 热失控可能在短时间内发生。
因此, 必须对阀控蓄电池的热失控现象予以高度重视。避免阀控蓄电池发生热失控的最好方法是不让温度发生重大变化, 为此, 除了使用带有温度补偿的充电设备和保持室内环境恒温以外, 最好安装阀控蓄电池温度装置, 通过测量的温度来自动改变充电电压或充电电流, 以防热失控现象的发生。
3.7 长期浮充电
变电站的阀控蓄电池是浮充运行, 满荷电状态是其主要工作方式, 这种方式会让阀控蓄电池长时间处于浮充电状态, 只是充电而极少放电。这容易导致阀控蓄电池内部的阳极极板出现钝化现象, 使蓄电池内阻增大, 容量下降, 严重影响阀控蓄电池的正常运行。消除变电站阀控蓄电池长期浮充电弊端的最好方法是, 定期进行核对性充放电, 以此来了解蓄电池的实际容量。核对性充放电能使阀控蓄电池的内部极板发生活化反应, 激活活性物质, 从而使蓄电池组容量恢复, 以保持正常运行。
4 结语
总之, 影响阀控蓄电池正常运行的因素很多, 我们只有充分了解阀控蓄电池运行特征和影响因素后, 才能在生产实践中对其进行有效管理与维护, 才能更好地保障变电站直流系统安全、稳定运行。
参考文献
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蓄电池充电机 篇11
三洋KBC-L2BS
三洋KBC-L2BS非常小巧可爱的身材内置了5000mAh的蓄电池，蓄电量并不算多，但这款移动电源最能打动消费者的地方就是它具有双USB接口输出的设计。对，你没有看错，它可以同时为两个设备进行充电操作，这也是市面上少有的功能。现在用户的外围电子设备都不少，一个一个充来充去的太过于麻烦，它解决了大部分用户的需求，只是5000mAh能保证几次完整充电，这个就不太好说了！
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UPS系统中蓄电池充电的研究 篇12
配套的蓄电池是UPS系统不可或缺的构成要件, 对于整个系统的可靠性而言, 其良好的性能具有决定性的作用。同时, 由于蓄电池在整个系统成本中所占比例较高、事故率也较高。对配套蓄电池的性能、种类加以优化和完善, 是当前亟待解决的重要课题之一。
1 UPS配套蓄电池简介
1.1 UPS配套蓄电池的分类及原理
能够在短时间内输出较大电流, 是UPS系统对配套蓄电池提出的要求, 现阶段, 防酸隔爆蓄电池、阀控式密封铅酸蓄电池, 是国内常用的两种UPS蓄电池, 而后者的普及度较高。
(1) 防酸隔爆式铅酸蓄电池。早期的UPS系统主要应用这种蓄电池, 如果得到较为科学的维护, 其使用年限将得以延长。在充电过程中, 硫酸逐渐自正负极板的硫酸铅中被释放出来, 电解液硫酸浓度及比重也随之提高。
(2) 阀控式密封铅酸蓄电池。在UPS系统电源中, 得益于维修难度小、良好的密封性、较小的体积等特点, 阀控式密封铅酸蓄电池得到了普遍应用。借助下述两种手段, VRLA能够对电池中电解液的流动加以遏止:其一, 借助超细玻璃纤维棉, 不饱和地吸附电解液;其二, 在电池中注入二氧化硅胶体和硫酸电解液, 在工作时, 阀控式密封铅酸蓄电池的阳极、阴极分别表现为:形成了氧气、还没有产生海绵状铅, 这意味着还处于充电状态, 因此没有形成氢气。
1.2 UPS配套蓄电池的性能指标
(1) 在20 小时率条件下测量所得的标称容量;
(2) 禁止蓄电池继续放电时的放电终止电压, 一般被定义为1.75/ 单格;
(3) 蓄电池的输出电流, 即放电电流, 其表示除安培外, 也可为蓄电池的容量和某系数之积;
(4) 放电至终止的时间、电流等的表示——放电功率, 一般表示为电流;
(5) 在储存满时, 电池可提供能量的最大值, 即为容量, 可为放电时间乘以放电电流。
2 UPS配套蓄电池的选型
就UPS系统的运行来说, 无论蓄电池的容量低于还是高于标准, 都无好处, 其中, 前一种情况难以使负载不间断供电需要得到保证, 此外, 蓄电池使用年限也会因大电流的充放电而减少;而后一种情况容易造成成本的提高, 以及蓄电池小电流深放电的情况, 甚至会彻底地损坏蓄电池。所以, 要想有效降低UPS系统成本, 并实现持续供电, 就要采用合适型号的蓄电池。
(1) 蓄电池放电时间。以后备时间为依据, 可将UPS系统划分为下述两种:其一, 不含电池, 能够适用外接蓄电池, 不具备具体数量要求, 能够在停电时间较长时保证供电需要, 通常满载配置能够超过数小时;其二, 含有蓄电池, 在断电后能够提供短时间供电。
在UPS系统中, 市电供电类别, 是配套蓄电池后备时间的决定性因素。每种蓄电池都有自己的后备时间:一、二、三、四类市电供电的UPS系统的配置, 分别为0.5h-1h、1h-2h、2h-8h、8h-10h。然而, 处于对各方面因素如系统安装空间、蓄电池成本的考虑, 应将后备时间控制在2h以下。为对UPS系统供电保障性加以保障, 如果某一地区的供电能力不足, 供电方式宜采用发电机组结合UPS系统。
(2) 电池容量计算。了解UPS配套蓄电池的容量算法, 有助于对蓄电池型号加以确定。在某种负载下, 结合电池容量= 负载容量*放电时间 (h) / (机器装换功率* 电池放电功率* 机器终止电压) 这一公式, 能够对UPS蓄电池容量进行计算。
3 UPS配套蓄电池的充电模式
恒压限流充电:从本质上看, 这种充电手段融合了恒流充电及恒压充电, 开始充电时蓄电池电压不足, 为对电池加以保护, 选择恒流充电法对充电电流加以控制;在实现特定电压时, 启动恒压充电。作为充电方式的一种, 恒压限流效果十分显著, 如引入温度补偿、过充判断等, 即可构建能够更好地保证蓄电池工作性能的充电管理系统。
恒流充电:这种充电手段较为简便, 然而存在明显不足, 即充电电流过大容易导致蓄电池使用年限的减少及温度的提高, 反之则会导致充电时间的延长。
Reflex充电:作为升级版的脉冲充电法, 这种充电手段每个周期都为正脉冲和负脉冲的组合, 空闲时段紧随其后。
脉冲充电:充电时, 若充电电流保持在蓄电池能承受的电流范围内, 蓄电池内部出现的气泡量就会较低。极化现象的发生, 会对蓄电池的充电造成阻碍, 同时提升出气率和温度。所以, 对于充电速度来说, 最关键的制约因素是极化电压。在给电池充电时, 选择周期性的脉动电流, 能够帮助电池更好地恢复原状, 对极化现象的制约作用加以弱化, 促进快速充电的实现。然而, 当下该充电方式的发展依旧处于起步期, 人们尚未在各种具体问题如占空比的大小、脉冲周期的大小等上达成统一意见。
4 结论
对于整个系统的可靠性、稳定性而言, UPS系统配套蓄电池的质量具有决定性作用, 所以, 无论对于成本的控制, 还是对于UPS电源的使用年限和持续供电性能而言, 全面探讨UPS配套蓄电池选型和充电模式, 都具有至关重要的意义。当前时代, 网络化、电气化已成为大势所趋, 在世界范围内, 备用电源都得到了推广, 在选型配置上的匹配, 及分析其放电机制, 是在蓄电池配套方面, 常办公和家用UPS系统未来的热点之一。
参考文献
[1]吴敏, 王梦阳, 田李燕等.铅酸蓄电池板栅设计与制造特点的比较[J].蓄电池, 2007, 03 (03) :138-141.