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电池充电器如何工作?充电原理?

发布者:火箭蓄电池 发布时间:2023-03-13 22:48:05 阅读:

列出的充电方式,说明如下:

  • 恒流充电
    在这种类型的充电中,电压会随着电池充电完成而上升。电流被限制在一个可以将电池电压和温度保持在较低水平的值。
  •  
  • 通常,有一个定时器可以关闭充电器,以防止过度放气和失水并减少正极栅极腐蚀。这种充电方法不适用于密封或低维护的富液式铅酸电池。
  • 恒定电压、限流锥形充电
    限压充电可最大限度地减少甚至消除气体逸出问题。我们看到电压达到峰值,对于 12 伏电池,通常在 13.38 和 14.70 伏之间。
  •  
  • 很明显,一旦达到最大充电电压,电流就会迅速下降。由于后期充电阶段的电流水平较低,这种类型的充电通常需要很长时间。它通常用于充电周期较长的UPS或备用电源。
  • 锥形充电
    这是最简单的充电器形式,通常基于变压器,它提供恒定的功率输出,即瓦特。电流随着电压的升高而下降,从而保持输入到电池的恒定功率。
  • 显示了一条典型的曲线,其中电流随着电池电压的增加而逐渐减小。
  • 反电动势也会随着充电状态 SOC 的增加而增加,这意味着电流将下降到非常低的水平,因为电池无法吸收更多功率。
  • 这种类型的充电器不适用于铅酸密封免维护电池,因为产生的气体量取决于电池电压。
  • 在这种情况下,可能会达到高达 16 或 17 伏的充电电压,这会导致严重的气体逸出并打开泄压阀,从而导致水流失。
  • 两阶段电流和电压限制充电
    另一种流行的充电曲线允许电压在体相中上升,直到达到放气电压。然后电流下降到一个低的固定水平以降低逐渐上升到放气水平的电压。
  •  
  • 通常,有一个与初始体相充电时间相关的截止时间。这可以根据电池的充电状态实现固定的放气期和固定的安培小时输入
  • 带均衡恒流脉冲的限压批量充电。
    图2是一种常见的脉冲充电方法的示意图。这通常有利于 VRLA 电池的用户,他们的电池充满电的时间有限。
  •  
  • 在这种方法中,同时存在 CC 和 CV 阶段,其中应用了大部分电荷。
  • 脉冲通常是 10 到 20 秒的电流突发,带有电压限制,然后暂停长达几分钟。
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  • 由于电压滞后于持续时间有限的电流,因此它在逐渐消失之前不会达到峰值水平。
  •  
  • 通过这种方式,气体的释放受到限制,电流脉冲之间的暂停时间允许气体重新结合成水,从而防止干涸。
  • 到目前为止,评论都是针对铅酸电池的。锂离子、镍镉和镍氢电池的充电需要与铅酸电池不同的电池充电算法。

    从锂离子电池开始,需要立即注意的一点是,不同的锂离子阴极有不同的充电电压。
    锂离子-FePO4 以每个电池 3. 2V 的电压运行,而 Li-Co 的电压为每个电池 4.3v。
    这意味着您不能为这两种电池使用同一个充电器。

    然而,一般原理对于所有类型的锂离子电池都是相同的,并且与铅酸电池有很大不同。

    由于在充电和放电过程中没有化学反应,因此传输速度非常快,受限于充电器输出或 BMS(电池管理系统)。

    通常,在带有电压截止的恒定电流下,0.1C 至 1C 的速率是常见的。

    显示了锂离子电池的典型充电曲线。当最小电流达到 1C 安培值的 2-3% 左右时,充电期也可以结束。

    NiMH 和 NiCd 也有不同的充电模式和对充电的非常不同的响应,无论是对其他化学物质还是对彼此。

    显示了 Ni-Cad (a) 和 NiMH (b) 的典型充电模式。尽管两种镍变体具有相同的静止电压和工作电压,但充电电压可能会有很大差异。

    两种类型的充电器都不能依赖电压作为充​​电终止机制。为此,充电器简单地使用一级或二级恒流充电器,其终止基于时间、电压斜率和斜率的温度变化。

    对充电特性的检查表明,当充电达到 100% 完成时,温度会升高,同时电压响应会下降。

    这些特性用于确定充电结束。由于绝对电压随温度变化并且对于两种类型的电池是不同的。

    负电压斜率 (-dV/dt) 的开始或快速温度斜率增加 (dT/dt) 是最常用的特性。如果使用计时方法,则电流应非常低,以防止过度充电和氧气损失。

    在某些情况下,尤其是电池或电池组失衡时,最好在使用定时器方法充电之前将每个电池放电至 0.9-1.0 伏。

    电池充电器如何工作?

    所有充电器都吸收交流电 (AC) 电网电源并将其转换为直流电。在此过程中,会出现一些交流纹波,需要将其控制在 3% 以下。

    市场上的一些电池充电器具有过滤纹波的功能,否则会在充电过程中损坏电池。在任何情况下,最好使用三相电源,因为单相电流有 10% 的纹波。

    所有充电器都吸收交流电 (AC) 电网电源并将其转换为直流电。在此过程中,会出现一些交流纹波,需要将其控制在 3% 以下。

    市场上的一些电池充电器具有过滤纹波的功能,否则会在充电过程中损坏电池。在任何情况下,最好使用三相电源,因为单相电流有 10% 的纹波。

    恒压充电器

    恒定电压允许电池充电器的全部电流流入电池,直到电源达到其预设电压。一旦达到该电压水平,电流将逐渐减小至最小值。

    电池可以一直连接到电池充电器直到准备好使用,并将保持在“浮动电压”,涓流充电以补偿正常的电池自放电。

    恒压恒流

    恒压/恒流(CVCC)是以上两种方法的结合。充电器将电流量限制在预设水平,直到电池达到预设电压水平。

    当电池充满电时,电流会降低。铅酸蓄电池采用恒流恒压(CC/CV)充电方式。

    经调节的电流会升高端电压,直到达到充电电压上限,此时电流会因饱和而下降。