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一种可行的脉冲快速充电技术方案

来源:《UPS应用》 作者:朱光辉 侯振义 更新时间:2010-8-21 11:47:56

摘要:本文阐述了铅酸蓄电池快速充电原理,针对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,提出了可控的双向buck/boost硬件充电电路和控制软件的设计方案,该充电方案对提高蓄电池的充电速度,减少充电损耗,延长蓄电池的使用寿命具有重要意义。


  按充电接受曲线进行充电所需时间,可根据公式(2)求得。如果需要充入蓄电池的容量Qs达到待充入量的80%(0.8C),所需充电时间可从下式求得:
  
  例如:对于10Ah的蓄电池来说,若初始充电电流为100A,则
  
  根据上式,充入蓄电池的电量达到蓄电池容量的80%所需的时间为:
  
  由上式看出,蓄电池的容量和初始电流决定了充电所需时间。
  
  1.2脉冲充电理论
  
  实验证明,蓄电池充电电流接受率。由下列三条基本定律决定:
  
  (1) 对于任意给定的放电电流来说,蓄电池充电电流接受率。与它已放出电荷量的平方根成反比,即  
  (3)  
  式中:K为放电电流常数,视放电电流的大小而定;Q为蓄电池放出的容量。
  
  由该式可知,蓄电池接受充电电流的能力与蓄电池已放出的电量(即放电深度)有关。蓄电池放出的电量越多,充电电流接受率。越小,蓄电池可接受的充电电流越小。
  
  由于蓄电池已放出的电荷量也就是尚需充入的电荷量,因此,根据Io=Q•a,第一定律也可以与为
  
  该式表明,容量越大,蓄电池可接受的初始充电电流Io越大。
  
  (2)对于任意给定的放电量,蓄电池充电电流接受率。与蓄电池放电电流Id的对数成正比,即   
  (4)  
  式中,Id为蓄电池的放电电流;K和k均为常数。由于Io=aQ,所以第二定律也可以写为
  
  由此式可以看出,蓄电池接受充电电流的能力与蓄电池的放电电流有关。放电电流越大,蓄电池可接受的初始充电电流也越大。
  
  (3)蓄电池以不同的电流放电后,其最终可接受的充电电流(接受能力)等于以各种不同电流放电时的可接受充电电流之和,即
  
  式中:It表示总的可接受电流;Qt表示蓄电池放出的金部电量;at表示总的充电电流接受率。
  
  根据上述三条基本定律可知,在充电过程中,当充电电流接近蓄电池固有的微量析气充电曲线时,适当地穿插大电流脉冲放电以后,由于放电电流Id很大而放出的电量很少,所以可以大大提高蓄电池可接受的初始充电电流,使蓄电池的可接受电流曲线不断右移,同时其陡度不断增大,即a值增大,如图2所示。

  

  这样,在充电过程中,就可以不受可接受充电电流曲线的束缚,大大提高充电速度,缩短充电时间。这种充电方法是蓄电池充电技术的重大革新,脉冲快速充电方法正是基于这个理论而提出的一种快速充电方式。

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