| 一、概述
（一）控制器、充电器与车用电池
控制器和充电器对车用电池的使用寿命是至关重要的。控制器在从电池取用电能的同时，要防止过放电；充电器在向电池充电的同时要防止过充电。否则，电池极板不是因为过充就是因为过放而受到损坏，电池寿命很快终结。因此，充电器和控制器就像电池的监护人一样，在充电和放电的过程中对它加以保护，过放不行，过充不行。同样，欠充仍然不行。欠充结果是活性物质变得顽固而不再容易产生还原反应，出现钝化现象，这部分极板则只占空间和重量，而不再贮存能量。这部分无效物质越多、电池容量越低。过充、过放、欠放是危害电池寿命的三大因素。
（二）脉冲充电
脉冲充电是以不连续的、固定电压的方波形向电池充电，充电电流较大。充电初期由于正负极板都处于硫酸铅状态，有较大的接受能力，又由于方波的不连续性，每个波形间又有停止间歇，给极板活性物质以充分的反应、调整、内外物质均衡的机会，所以初期充电较快。随着极板物质不断得到还原，电压不断升高，充电速度不断减慢，活性物质反应速度逐渐降低，极板周围也逐渐积聚大量带电离子，包围住极板，使极板被隔离，阻止后续带电离子到达活性物质。当极板电位达到极限时（接近充电终止电压），电化作用几乎停止进行。到极化点，转而对极板周围的水分进行分解，表现为大量冒泡和水分蒸发，正极表面吸附大量氧气，负极表面吸附大量氢气，这时的电压称为“产气点”。
解决和消除这种妨碍充电的极化现象，方法是先短暂地停充，然后用较大的、反方向的、时间极短的电流——负脉冲，对正负极板施加反方向电压，清除极板周围聚集的大量正负离子和气体，扫清道路。反脉冲实际就是一种放电措施。将正负极短暂短路的方法也能消除极化，或停顿一段时间极化现象也能自行消除，但负脉冲更有力、更快、更节省时间。
（三）开关电路充电器
当前的车用充电器和过去传统充电器完全不同，充电器都采用了开关电路，并设置自动调整、控制和保护功能，在充电期间，不需有人看守。开关电路的优点是充电快、质量好、效率高、不损及电池的寿命。
开关电路是当前常用的能够稳压稳流、自动调节的装置，并且采用脉冲装置的电路。充电器电路和控制器电路与家用音响、彩电等同属一个类型。只要稍加改造、增加或减少一些元器件，几乎可以代用。
二、对充电器的要求
这里所要讲的充电器，以铅酸电池为主，其他电池品种可以参考。
充电器品质的高低，对电动自行车的续驶里程能否保持最佳状态，是否会损坏电池和减少电池寿命，使用者能否得到经济和实惠，有着极密切的关系。
（一） 电动车充电社会化保障是必然趋势
按照电动车的发展，未来电池的充电，在路边充电站进行的次数会越来越多，充电站要同时对多种电池充电，而这些电池，品类繁多、状态各异，这使充电工作复杂化。为此，充电站必须对电池进行系统管理，管理的关键在预测和充电，充电器性能必须完善。充电站接到放了电的电池，继而定制快充、常规及涓流各阶段充电方案。在进行充电过程中应当具备各种显示和指示，如电压、电流、时间、已经充入的电量、充电已经进行到什么阶段等。
每个电池厂家都应当对自己生产的电池作充分的试验，确定并掌握充电过程的特点。主要是各个转折点：快充到什么时候最为适宜、什么时候开始极化，发热产生的时间、电流大小对极化和发热的线性关系、单格电池的放电和充电终止电压、脉冲的幅度和占空比、反脉冲的强度以及涓流时刻和延续时间、电池内温的测定和传送等。
根据这些特点和数据，计算和设计充电电路，使电路最适合自己的产品，成为配套专用充电器。如若不是经过测定和试验确定的充电电路，而是从市场任意选购来的，不可能完全适合产品特性，多少存在一些不利因素，最好不这样做。
对电池来讲，充电器就像一个负责的仓库管理组合体，它可以将杂乱无章的货物——电能，经过精心的整理，存入仓库——电池的各单元格内。搬运工们均匀一致地码放货物，每个格子不多不少，不偏不倚，机会相等，永远保持均衡状态，直到装满为止，不能将库中的格子挤坏，也不能因码放不整造成倒塌损坏库房，还应当能够充分利用库容。
（二）对未来充电站的要求
未来充电站应当能够根据电池特点，按照电池的要求，达到如下几点：
（1）对已经完全放电的电池，充电初期应当以大电流充电，以达到快速的目的。快速充电的前15min内，可充入总容量的50%～80%。
（2）为达到快速和高效率，充电器应采用脉冲电路。
（3）充电到一定程度，即电池充到某转折点时，应当适时地减小电流。
（4）为了在充电过程中防止极板发生极化和产气，而降低充电效率、分解和浓化电解液、极板发热和硫化，应适时地加入负脉冲消除极化。当去极化完成、经测定产生预定效果，且电池的极板已经恢复到原来良好的充电状态时，应自动停止放电并再次自动转入充电状态。
（5）负脉冲的产生不仅要及时，而且要强度适中，不过分、不过弱。为此，电路又应当有检测功能。当去极化不彻底时，还应当补充放电，直至极化现象完全消除为止。
（6）充电器电路应当具有自动检测和控制充电电压的功能，其最终电压不能超过电池规定的充电终止电压。
（7）恒流是相对的，恒压是绝对的。这不仅描述充电过程，也是充电最后阶段的绝对要求。电压必须以电池的充放电终止电压为准。充电的最后阶段，由于充电器电压和电池电压之间差距越来越小，最后充电电流终止。所以，充电器的最高电压限，应当十分准确，只有在最高限以下，才可以使电流逐渐降低。当充至该种类电池的转折点，电流必须立即调整。在最后的转折点，充电器应能自动转入极小电流充电，也就是通常讲的涓流方式。涓流仍然是脉宽调制，只是占空比小得多。铅酸电池的涓流应在C/16以下。
（8）充电达到规定的充终，并完成涓流细充之后，电池组中各电池极板完全还原，每个单搁互相间达到彼此均衡，充电器能自动切断电源停止充电。
（9）在显示方面：有电源、充电、各阶段状态显示、充入电量显示等。
（10）有反接、短路保护。
（11）温度漂移小，器件的电压温度系数要低，电压不因环境温度变化而不稳，这是保证最终电压准确的条件。
（12）充电器电路杂波、谐波要符合要求，不允许杂、谐波回馈电网。
三、充电器基本知识
电池的充电并不是随意接上电源就能充的，如：交流电不变成直流电不能充，电压不对不能充，电流大小应当适时，充电时间长短根据状态而定等。
有人说现在充电要脉冲电流，我将交流电半波整流后也是脉冲电流，充电不是一样吗！道理对也能充，但效果不佳。交流电的频率是50HZ，并且波形软、间歇不能完全回零，而真正的脉冲需要20～50kHZ，频率相差了一千倍，脉冲的方形间有间歇，从有到无都是突变的，所以性质不同。
（一）如何整流
如图4-36所示，图中最左侧是变压器，只画出铁芯和次级线圈，没有初级线圈，为了简化，以后在没有必要时均不加初级线圈。
电源经变压器将市电变压至充电要求的电压值，变压后在电路上串接一个只允许电流单方向流动的二极管。当交流电正方向流动时，电流通过，电路有电流并对电池充电；当交流电反方向流动时，二极管截止电流通过，电路没有电流，等交流电再次变为正方向时，又有电流。它得出来的实际整流电路的波形如图的右侧，横线上部的有效波是间隔的，并不连续，下侧波被二极管截止不能流过，只有上半部波形是有效的，称之为“半波整流”。
这种整流电路的充电效果不佳且效率很低，约为45%以下，是最简陋的充电器。
（二）全波整流电路
为了克服半波电路的缺点，采用全波整流。图4-37是全波整流电路的典型画法，还有其他画法，作用和意义是相同的。本电路经变压后的电流，在正方向流动时，竟二极管1进入充电电路，给电池充电后，经3点返回变压器形成反方向的回路。这样，不管电流是什么方向，充电电路都有电流通过。由于正反方向电流都被有效利用，它的波形变成本图右侧的形状，波形是密集的，已经不再是间隔的，全波整流效率接近90%，比半波整流效率提高了一倍。但这种电路仍有缺点，效率仍低。电压波动不能控制。
（三）滤波
半波、全波整流出来的波形波动较大，而且还带有一定比例的交流成分。这给充电造成一定麻烦，它的脉动并不是脉冲，它的交流成分也不是反脉冲，影响充电效果，应当改进。经过计算，给电路加一个大容量的滤波电容和小阻值的电阻构成的阻容滤波器（图4-38）。本图已将全波整流简化，这个滤波器使经过整流输出的直流电更加平稳，其电压波形如右边图中实线所示，波峰被削掉了、波谷被填平了。
|
|
您所在的位置： 
