快速充電分恆流充電和脈衝充電兩種,恆流充電就是以恆定電流對電流充電,脈衝充電則是首先用脈衝電流對電池充電。詳細如下:充電過程與充電方法 電池的充電過程通常可分為預充電、快速充電、補足充電、涓流充電四個階段。 對長期不用的或新電池充電時,一開始就採用快速充電,會影響電池的壽命。因此,這種電池應先用小電流充電,使其滿足一定的充電條件,這個階段稱為預充電。 快速充電就是用大電流充電,迅速恢復電池電能。快速充電速率一般在1C以上,快速充時間由電池容量和充電速率決定。 為了避免過充電,一些充電器採用小電流充電。鎳鎘電池正常充電時,可以接受C/10或更低的充電速率,這樣充電時間要10h以上。採用小電流充電,電池內不會產生過多的氣體,電池溫度也不會過高。只要電池接到充電器上,低速率恆流充電器就能對電池提供很小的涓流充電電流。電池採用小電流充電時,電池內產生的熱量可以自然散去。 涓流充電器的主要問題是充電速度太慢,例如,容量為1Ah的電池,採用C/10充電速率時,充電時間要10h以上。此外,電池採用低充電速率反覆充電時,還會產生枝晶。大部分涓流充電器中,都沒有任何電壓或溫度反饋控制,因而不能保證電池充足電後,立即關斷充電器。 快速充電分恆流充電和脈衝充電兩種,恆流充電就是以恆定電流對電流充電,脈衝充電則是首先用脈衝電流對電池充電。然後讓電池放電,如此迴圈。電池脈衝的幅值很大、寬度很窄。通常放電脈衝的幅值為充電脈衝的3倍左右。雖然放電脈衝的幅值與電池容量有關,但是,與充電電流幅值的比值保持不變,脈衝充電時,充電電流波形如圖1-4所示。 充電過程中,鎳鎘電池中的氫氧化鎳還原為氫氧化亞鎳,氫氧化鎘還原為鎘。在這個過程中產生的氣泡,聚集在極板兩邊,這樣就會減小極板的有效面積,使極板的內阻增大。由於極板的有效面積變小,充入全部電量所需的時間增加。 加入放電脈衝後,氣泡離開極板並與負極板上的氧複合。這個去極化過程減小了電池的內部壓力、溫度和內阻。同時,充入電池的大部分電荷都轉換為化學能,而不會轉變為氣體和熱量。 充放電脈衝寬度的選擇應能保證極板恢復原來的晶體結構,從而消除記憶效應。採用放電去極化措施後,可以提高充電效率並且允許大電流快速充電。 採用某些快速充電止法時,快速充電終止後,電池並未充足電。為了保證充入100%的電量,還應加入補足充電過程。補足充電速率一般不超過0.3C。在補足充電過程中,溫度會繼續上升,當溫度超過規定的極限時,充電器轉入涓流充電狀態。 存放時,鎳鎘電池的電量將按C/30到C/50的放電速率減小,為了補償電池因自放電而損失的電量,補足充電結束後,充電器應自動轉入涓流電過程。涓流充電也稱為維護充電。根據電池的自放電特性,涓流充電速率一般都很低。只要電池接在充電器上並且充電器接通電源,在維護充電狀態下,充電器將以某一充電速率給電池補充電荷,這樣可使電池總處於充足電狀態。 快速充電終止控制方法 採用快速充電法時,充電電流為常規充電電流的幾十倍。充足電後,如果不及時停止快速充電,電池的溫度和內部壓力將迅速上升。內部壓力過大時,密封電池將開啟放氣孔,從而使電解液逸散,造成電解液的粘稠性增大,電池的內阻增大,容量下降。 從鎳鎘電池快速充電特性可以看出,充足電後,電池電壓開始下降,電池的溫度和內部壓力迅速上升,為了保證電池充足電又不過充電,可以採用定時控制、電壓控制和溫度控制待多種方法。 (1)定時控制 採用1.25C充電速率時,電池1h可充足;採用2.5C充電速率時,30min可充足。因此,根據電池的容量和充電電流,很容易確定所需的充電時間。這種控制方法最簡單,但是由於電池的起始充電狀態不完全相同,有的電池充不足,有的電池過充電,因此,只有充電速率小於0.3C時,才允許採用這種方法。 (2)電壓控制 在電壓控制法中,最容易檢測的是電池的最高電壓。常用的電壓控制法有: 最高電壓(Vmax) 從充電特性曲線可以看出,電池電壓達到最大值時,電池即充足電。充電過程中,當電池電壓達到規定值後,應立即停止快速充電。這種控制方法的缺點是:電池充足電的最高電壓隨環境溫度、充電速率而變,而且電池組中各單體電池的最高充電壓也有差別,因此採用這種方法不可能非常準確地判斷電池已足充電。 電壓負增量(-ΔV) 由於電池電壓的負增量與電池組的絕對電壓無關,而且不受環境溫度和充電速率等因素影響,因此可以比較準確地判斷電池已充足電。這種控制方法的缺點是:電池電壓出現負增量後,電池已經過充電,因此電池的溫度較高。此外鎳氫電池充足電後,電池電壓要經過較長時間,才出現負增量,過充電較嚴重。因此,這種控制方法主要適用於鎳鎘電池。 電壓零增量(0ΔV) 鎳氫電池充電器中,為了避免等待出現電壓負增量的時間過久而損壞電池,通常採用0ΔV控制法。這種方法的缺點是:充足電以前,電池電壓在某一段時間內可能變化很小,從而造成過早地停止快速充電。為此,目前大多數鎳氫電池快速充電器都採用高靈敏-0ΔV檢測,當電池電壓略有降低時,立即停止快速充電。 (3)溫度控制 為了避免損壞電池,電池溫度過低時不能開始快速充電,電池溫度上升到規定數值後,必須立即停止快速充電。常用的溫度控制方法有: 最高溫度(Tmax) 充電過程中,通常當電池溫度達到45℃時,應立即停止快速充電。電池的溫度可透過與電池裝在一起的熱敏電阻來檢測。這種方法的缺點是熱敏電阻的響應時間較長,溫度檢測有一定滯後,同時,電池的最高工作溫度與環境溫度有關。當環境溫度過低時,充足電後,電池的溫度也達不到45℃。 溫升(ΔT) 為了消除環境影響,可採用溫升控制法。當電池的溫升達到規定值後,立即停止快速充電。為了實現溫升控制,必須用兩隻熱敏電阻,分別檢測電池溫度和環境溫度。 溫度變化率(ΔT/Δt) 鎳氫和鎳鎘電池充足電後,電池溫度迅速上升,而且上升速率ΔT/Δt基本相同,當電池溫度每分鐘上升1℃時,應當立即終止快速充電,這種充電控制方法,近年來被普遍採用。應當說明,由於熱敏電阻的阻值與溫度關係是非線性的,因此,為了提高檢測精度應設法減小熱敏電阻非線性的影響。 最低溫度(Tmin) 當電池溫度低於10℃時,採用大電流快速充電,會影響電池的壽命。在這種情況下,充電器應自動轉入涓流充電,待電池的溫度上升到10℃後,再轉入快速充電。 (4)綜合控制 上述各種控制方法各有優缺點。為了保證在任何情況下,均能準確可靠地控制電池的充電狀態,目前快速充電器中通常採用包括定時控制、電壓.
快速充電分恆流充電和脈衝充電兩種,恆流充電就是以恆定電流對電流充電,脈衝充電則是首先用脈衝電流對電池充電。詳細如下:充電過程與充電方法 電池的充電過程通常可分為預充電、快速充電、補足充電、涓流充電四個階段。 對長期不用的或新電池充電時,一開始就採用快速充電,會影響電池的壽命。因此,這種電池應先用小電流充電,使其滿足一定的充電條件,這個階段稱為預充電。 快速充電就是用大電流充電,迅速恢復電池電能。快速充電速率一般在1C以上,快速充時間由電池容量和充電速率決定。 為了避免過充電,一些充電器採用小電流充電。鎳鎘電池正常充電時,可以接受C/10或更低的充電速率,這樣充電時間要10h以上。採用小電流充電,電池內不會產生過多的氣體,電池溫度也不會過高。只要電池接到充電器上,低速率恆流充電器就能對電池提供很小的涓流充電電流。電池採用小電流充電時,電池內產生的熱量可以自然散去。 涓流充電器的主要問題是充電速度太慢,例如,容量為1Ah的電池,採用C/10充電速率時,充電時間要10h以上。此外,電池採用低充電速率反覆充電時,還會產生枝晶。大部分涓流充電器中,都沒有任何電壓或溫度反饋控制,因而不能保證電池充足電後,立即關斷充電器。 快速充電分恆流充電和脈衝充電兩種,恆流充電就是以恆定電流對電流充電,脈衝充電則是首先用脈衝電流對電池充電。然後讓電池放電,如此迴圈。電池脈衝的幅值很大、寬度很窄。通常放電脈衝的幅值為充電脈衝的3倍左右。雖然放電脈衝的幅值與電池容量有關,但是,與充電電流幅值的比值保持不變,脈衝充電時,充電電流波形如圖1-4所示。 充電過程中,鎳鎘電池中的氫氧化鎳還原為氫氧化亞鎳,氫氧化鎘還原為鎘。在這個過程中產生的氣泡,聚集在極板兩邊,這樣就會減小極板的有效面積,使極板的內阻增大。由於極板的有效面積變小,充入全部電量所需的時間增加。 加入放電脈衝後,氣泡離開極板並與負極板上的氧複合。這個去極化過程減小了電池的內部壓力、溫度和內阻。同時,充入電池的大部分電荷都轉換為化學能,而不會轉變為氣體和熱量。 充放電脈衝寬度的選擇應能保證極板恢復原來的晶體結構,從而消除記憶效應。採用放電去極化措施後,可以提高充電效率並且允許大電流快速充電。 採用某些快速充電止法時,快速充電終止後,電池並未充足電。為了保證充入100%的電量,還應加入補足充電過程。補足充電速率一般不超過0.3C。在補足充電過程中,溫度會繼續上升,當溫度超過規定的極限時,充電器轉入涓流充電狀態。 存放時,鎳鎘電池的電量將按C/30到C/50的放電速率減小,為了補償電池因自放電而損失的電量,補足充電結束後,充電器應自動轉入涓流電過程。涓流充電也稱為維護充電。根據電池的自放電特性,涓流充電速率一般都很低。只要電池接在充電器上並且充電器接通電源,在維護充電狀態下,充電器將以某一充電速率給電池補充電荷,這樣可使電池總處於充足電狀態。 快速充電終止控制方法 採用快速充電法時,充電電流為常規充電電流的幾十倍。充足電後,如果不及時停止快速充電,電池的溫度和內部壓力將迅速上升。內部壓力過大時,密封電池將開啟放氣孔,從而使電解液逸散,造成電解液的粘稠性增大,電池的內阻增大,容量下降。 從鎳鎘電池快速充電特性可以看出,充足電後,電池電壓開始下降,電池的溫度和內部壓力迅速上升,為了保證電池充足電又不過充電,可以採用定時控制、電壓控制和溫度控制待多種方法。 (1)定時控制 採用1.25C充電速率時,電池1h可充足;採用2.5C充電速率時,30min可充足。因此,根據電池的容量和充電電流,很容易確定所需的充電時間。這種控制方法最簡單,但是由於電池的起始充電狀態不完全相同,有的電池充不足,有的電池過充電,因此,只有充電速率小於0.3C時,才允許採用這種方法。 (2)電壓控制 在電壓控制法中,最容易檢測的是電池的最高電壓。常用的電壓控制法有: 最高電壓(Vmax) 從充電特性曲線可以看出,電池電壓達到最大值時,電池即充足電。充電過程中,當電池電壓達到規定值後,應立即停止快速充電。這種控制方法的缺點是:電池充足電的最高電壓隨環境溫度、充電速率而變,而且電池組中各單體電池的最高充電壓也有差別,因此採用這種方法不可能非常準確地判斷電池已足充電。 電壓負增量(-ΔV) 由於電池電壓的負增量與電池組的絕對電壓無關,而且不受環境溫度和充電速率等因素影響,因此可以比較準確地判斷電池已充足電。這種控制方法的缺點是:電池電壓出現負增量後,電池已經過充電,因此電池的溫度較高。此外鎳氫電池充足電後,電池電壓要經過較長時間,才出現負增量,過充電較嚴重。因此,這種控制方法主要適用於鎳鎘電池。 電壓零增量(0ΔV) 鎳氫電池充電器中,為了避免等待出現電壓負增量的時間過久而損壞電池,通常採用0ΔV控制法。這種方法的缺點是:充足電以前,電池電壓在某一段時間內可能變化很小,從而造成過早地停止快速充電。為此,目前大多數鎳氫電池快速充電器都採用高靈敏-0ΔV檢測,當電池電壓略有降低時,立即停止快速充電。 (3)溫度控制 為了避免損壞電池,電池溫度過低時不能開始快速充電,電池溫度上升到規定數值後,必須立即停止快速充電。常用的溫度控制方法有: 最高溫度(Tmax) 充電過程中,通常當電池溫度達到45℃時,應立即停止快速充電。電池的溫度可透過與電池裝在一起的熱敏電阻來檢測。這種方法的缺點是熱敏電阻的響應時間較長,溫度檢測有一定滯後,同時,電池的最高工作溫度與環境溫度有關。當環境溫度過低時,充足電後,電池的溫度也達不到45℃。 溫升(ΔT) 為了消除環境影響,可採用溫升控制法。當電池的溫升達到規定值後,立即停止快速充電。為了實現溫升控制,必須用兩隻熱敏電阻,分別檢測電池溫度和環境溫度。 溫度變化率(ΔT/Δt) 鎳氫和鎳鎘電池充足電後,電池溫度迅速上升,而且上升速率ΔT/Δt基本相同,當電池溫度每分鐘上升1℃時,應當立即終止快速充電,這種充電控制方法,近年來被普遍採用。應當說明,由於熱敏電阻的阻值與溫度關係是非線性的,因此,為了提高檢測精度應設法減小熱敏電阻非線性的影響。 最低溫度(Tmin) 當電池溫度低於10℃時,採用大電流快速充電,會影響電池的壽命。在這種情況下,充電器應自動轉入涓流充電,待電池的溫度上升到10℃後,再轉入快速充電。 (4)綜合控制 上述各種控制方法各有優缺點。為了保證在任何情況下,均能準確可靠地控制電池的充電狀態,目前快速充電器中通常採用包括定時控制、電壓.