发一个电源网转来的三段式充电器的讨论贴。

DIY大叔

三段式充电器 几个关键电压电流的确定
三段式充电器的三个关键参数
　　第一个重要参数是涓流阶段的低恒压值，第二个重要参数是第二阶段的高恒压值，第三个重要参数是转换电流。这三个重要参数与电池数目有关，与电池的容量Ah有关，与温度有关，与电池种类有关。以最常见的电动自行车（三块12V串联的10Ah电池）所用的三段式充电器为例简单介绍一下：
　　首先讨论涓流阶段的低恒压值，参考电压为42.5V左右。此值高将使电池失水，容易使电池发热变形；此值低不利于电池充足电。此值在南方要低于41.5V；胶体电池要低于41.5V，如在南方还要低一点儿。这个参数是相对严格的，不可以大于参考值。
　　其次讨论第二阶段的高恒压值，参考电压为44.5V左右。此值高有利于快速充足电，但是容易使电池失水，充电后期电流下不来，结果使电池发热变形；此值低不利于电池快速充足电，有利于向涓流阶段转换。这个值虽然没有第一个值那样严格，但是也不要过高。
　　最后讨论转换电流，参考电流为300毫安左右。此值高有利于电池寿命，不容易发热变形，但不利于电池快速充足电；此值低（对外行）有利于充足电，但是由于较长时间高电压充电，容易使电池失水，使电池发热变形。特别个别电池出现问题时，充电电流降不到转折电流以下时，会连累好电池也被充坏。给出的参考值有一定范围，正负50毫安甚至100毫安都是允许的，但是不允许小于200毫安。
　　目前，市场上出现了很多高恒压值为46.5V、低恒压值为41.5V、转折电流大于500毫安的反激式廉价充电器。
　　如果是四块12V电池的充电器即48V充电器，前两个参数为前述电压参考值除以三乘以四。高恒压值为59.5V左右、低恒压值为56.5V左右。
　　电池如果比10Ah大，将第三个参数电流值适当增大，例如17Ah电池可大到500毫安。

冰上鸭子师长 36442012-06-27 13:51
  就是牺牲容量换来表面转灯
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3帖  zhenxiang团长 13702012-06-27 14:03
   说的太对了。 这样至少不把电池充鼓。
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4帖  冰上鸭子师长 36442012-06-27 15:36
    这和充鼓关系不大，最后的小电流高压不是罪魁祸首，高压大电流才是。比如电池热失控漏电流大越发热漏电越严重恶性循环了
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5帖  涛声依旧团长 8942012-06-27 18:21
  总算看明白了何为三段式中的高恒压阶段.
这个电压的提高是为了加快充电速度.      但是,总让人觉得这个依据不够科学.
提一个创新又严谨的思路:    严格来说,每单格2.3V的限止,任何条件下都不允许突破.  任何设计都不应该突破.     那么如何来解释这种已经既成事实的巳成气候的这种高恒压设计呢?    因为设计人员可以说.这个高恒压在电流条件下并不是真正的端电压,其中叠加有欧姆压降.    ------ 好!   是理由,但不够靠谱.   无法跟踪应对电流大小和电池新旧的变动.
那么我们是否可以直接检测到不叠加欧姆压降的端电压, 并让整个充电过程只有一个恒压值呢?   当然可以.
那么整个充电机就可以简化到只要一个恒压值,一个限流值,傻傻的充就是了.
(当然,电池单格如有不正常,是谁也保不住的,不在考虑范围内).
关键是如何廉价巧妙的检测到电池在脉冲间隔中的电压值,并以此控制电流呢?    呵呵.
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6帖  zhenxiang团长 13702012-06-28 08:43
   高恒压值 实际就是为了提高充电速度.
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7帖  涛声依旧团长 8942012-06-28 14:46
    这个高恒压值存在着风险. 无法确保电池不进入析氧甚至是析氢的电压,有充干电液的危险.     冰上鸭子在第四帖中说的,也类似这个意思.
如果以脉冲间隔中的2.3V为上限依据,  虽然大电流时的端电压表象还是会超过2.3V,也可以加快充电速度,但控制是严谨的,对电池是安全的.  因为可以确保电池的实质电压在任何条件下都不会超过2.3V.
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8帖  zhenxiang团长 13702012-06-28 20:47
     您说的很对
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9帖  涛声依旧团长 8942012-06-29 21:56
      谢谢!
因为这个话题,引发了两个想法,另外一个就一并借这儿说了.
前一个方法己经排除了叠加其中的欧姆压降, 使2.3V接近真实.     
还可以再来一招,设法消除充电时的电解液浓差极化, 使“端电压”更低,更“平静”,也就是更接近充电电流较长时间为零后才会有的“端电压”.     经典的解决办法是脉冲充放电.可以明显降低电池充电时的即时等效内阻,从而实现快速充电.                                 
     脉冲充放电的快充方法,很早以前就是快速充电的有效手段. 起源于80年代的美国军方.   我国的上市公司北大方正的前身是上海延中实业,当年属下的延中充电机厂,就及时的跟进了这种技术......        只是快充伤电池,也是业内公认的.     其实是太快了才会伤电池,只要不走极端不但没事,还可以有好处.     
前些年又开始有了去硫化的做法.   其实也是脉冲“充放电”.     
结合快充脉冲和去硫化两个概念.      只要设计得当.脉冲去硫化的同时,客观上也可以明显的降低电池的即时内阻(去极化).  就可以在端电压不变的条件下明显加大充电电流.
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设想一下,如果一台简易充电机能达到如下性能:
1  真实端电压检测.  可以不对接插件有太高要求.
2  充电速度能稍快一点(尽量用足充电机功率).
3  有去硫化功能.  对保养电池有明显好处.使极板随时保持在活化状态,容量充沛,就不易造成过放电而永久损坏.
这样的充电机,也可以算完善了.  关键是可以相比并不复杂.
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10帖  zhenxiang团长 13702012-06-30 08:23
       是能搞这样一台确实不错。 有兴趣吗 咱们版的几个人一起合作设计一款
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11帖  涛声依旧团长 8942012-06-30 14:40
        好的.  烦劳版主牵头.      晚上回来再复.
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12帖  涛声依旧团长 8942012-07-01 09:30
        我考虑了一下,为迎合目前的市场状况,可以分成两款设计.
一种低档的就是为拼价格而存在. 相比巳有的大众产品,  只要充电速度略快一点点,额外附带了去硫化功能就够了.卖点就是去硫化延长电池寿命.    争取零售价与市场主流价持平, 就等于是白送了去硫化功能, 抢占市场的难度就不会大.     这样就只增加一个电路单元(脉冲去极化和去硫化)就可以实现.     但同时也简化了其他电路,可望爭取总成本不变.      这个设计,一个短平快就可以实现.         
在以上基础上再设计一款功率大点,速度快得多点, 检测精准到位,再去硫化.......少受成本制约,就以拼技术为主了.
技术上没有难点.  只要化点时间针对具体条件搭个电路,模拟各种情况,采集和核对一系列数据就可以了.
重要的是要联系到生产厂商,要己经有生产能力,有初步销售能力,产品己过认证的,有薄利多销胸怀的合作对象.  (在输出回路略作改动就可以成功的,只要改一块PCB,甚至只加一个自制模块).
这个项目纯属计划外.可以不作经济考量,算是投石问路,以结交同好为目的.   如能走通.值得开发的项目可就多了.
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13帖  zhenxiang团长 13702012-07-01 09:46
         将现有的充电其直接改个成个恒压源，后级设计个功能模块，像是锂电充电版一样的东西接在现有充电器输出端。这个模块具有各种充电控制功能和保护功能，这个想法其实可以试试
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14帖  zhenxiang团长 13702012-07-01 09:47
         将现有的充电器直接改成恒压源，后级设计个功能模块，像是锂电充电版一样的东西接在现有充电器输出端。这个模块具有各种充电控制功能和保护功能，这个想法其实可以试试
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15帖  涛声依旧团长 8942012-07-01 10:16
          基本是这个套路.      实质上就是把原充电机当成一个恒压限流源(这里的限流只为保护充电机自身).     所有其他功能由模块实现.     
也确实可以只开发模块.  将社会上己有的充电机作为升级资源.   模块毛利大于与整机合作都是可能的.     但可能就难以利用现成工厂的既有资源,短期难以规模化.    薄利做到了,多销却达不到.
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16帖  zhenxiang团长 13702012-07-02 09:54
           还不如去全新的开发一款，输出功率要大点的，小功率的那种做烂了，你功能再好 贵1块钱都没有低价的买的好。只认便宜的
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17帖  世纪逆变连长 3742012-07-02 22:32
            用力的顶一下，过来学习的，留个记号，
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18帖  zhenxiang团长 13702012-07-03 08:56
             多多来顶啊 活跃本区的气氛
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19帖  zhenxiang团长 13702012-07-04 17:13
              上面兄弟你好  我一直也没想清楚 如何在脉冲间歇测量电池的端电压。具体怎么做的请赐教
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20帖  涛声依旧团长 8942012-07-04 17:59
               哈哈,版主好!
原理其实相当简单,实现成本也极低.    但网上搜不到的.  具体实现办法却要卖个关子了.   也可以说是咱的原创.有二十七八年了.  当年或现在的器件都能实现.  关键是思路要对头,实现办法就可以有N种.
版主何不专门开个贴子号召一下,摆个擂台,看看是否有人能够独立发现解决问题的巧妙办法.    真的很简单.  但 做到必须先想到.  不必具体,说对思路就ok.     咱愿意任评委.
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同样,咱在本帖中提到的另一个方法.  可以实现对铅电的去硫化功能.也是极简单和极便宜.     对电池的保护效果根本就不是那些吹得“起死复生”的修复机能比(快速去硫的手段必然野蛮和效果往往是回光返照). 也不是网上传说的用555的堆砌.    这个去硫, 也是可以众人拾柴的集思广议. 但就算思路对了,如何把握脉冲,取得好的效果就是另一层境界了.   
但是再好的效果也只能是防患于未然,也不可能“长寿百岁”,只可能杜绝“硫化”和避免因硫化而引发的不可恢复的其他损坏,     却无法包治百病.         现在把“去硫化”和“单格保护”两者结合起来 ,就珠联璧合,防范措施就很全面了. 再加上超前防御占了主动,  对铅电的延寿效果绝对是空前的.     如果再注意选用先天就优秀的电池.   电池长寿所要求的各项条件就都满足了.   
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21帖  zhenxiang团长 13702012-07-05 08:41
                您这个想法不错，看您的回帖是多年的老师傅，大师级别了，能这么认真给初入门的讲电池，驱动电机的知识。上面一直把您当我的同龄了，失敬失敬。 您提出的的这个想法不错。我联系电源网的管理给点支持。我们这个版一直人气不高，需要您这样的人。
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22帖  涛声依旧团长 8942012-07-05 20:41
                 电动车技术有很多地方迫切需要创新,也确实能够创新,
前面说到的电压检测只是无意中偶而提起的毛毛雨.  去硫化意义重大但实施简单.   另外提到的PAM可以改善电机启动.  可以减少电池串数进而为实现电池单格保护创造条件.   这种启动不但用于电动自行车,功率再大点的车种更用得上.   
要说这其中除为了善待电池免不了增加点成本外.    其他项目提升了性能后成本都还是可以持平.
有点辨别能力的人都可以确定前面提过的改进都不至于空穴来风.
再扔个重磅炸弹吧! 本来不想说的:   就是现在的电动车无刷电机是绝对的“弱智”, 还连累了驱动控制器也“弱智”了.    电动车上,除了电池,就这两样重要了. 但这两样都是可以创新的,  都是可以大幅度的降低成本和大幅度的提升性能的.    比如,电机可以在同等条件下提升功率30%,加大力矩50%.成本反而可以便宜,制造也更方便. 控制器大幅度简化. ......这些初听匪夷所思,说破了就让人恍然大悟,而且听得懂的人不会少.  也就说明了前人有多古板. 需要反思.
一 :    电动车全套革新后,即使实现电池单格保护,总成本也不会高.性能却上一层楼,电池耐用.  用户开支下降.      也能让更大功率的车种提前进入实用阶段,提早体现经济意义.
二:  无刷电机廉价普及,取代工农业生产上大量的异步电机,这个市场绝对巨大,要赶早占领.
三: 电动无人机上要是用上了功率增大30%的电机, 同等条件下就可以多带电池.  延长的续航时间是额外的.  德国人都得靠边.
四: 随便发挥想象力......
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zhenxiang  版主 委托你了.  去和论坛管理层联系,组织一批精英探讨一下可行性.  看看能否办点实事.       我明白,这事不能再拖了.我一个人也是难以完成的. 也远远要不了这么一大块.
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DIY大叔

24帖  zhenxiang团长 13702012-07-06 09:37
                  首先感谢您的回复和对本版的支持。众所周知现有的电动车，影响性能，寿命，性价比，甚至大量推广最大的因数是电池，其次控制系统和电机。（见陈老师的贴知道国人怎么被电动汽车忽悠了吗？  ）以及帖子（为什么电动汽车在中国不能发展起来？ ）
目前动力锂电池，超级电容等受价格，容量，安全性限制还未能大量推广，特别在电动自行车，电动小三轮之类对价格特敏感的应用中铅酸电池还是主流，基本上电池的价格占到整车价格1/3 而一般电池使用年限也就2年左右。所以为提高电池寿命各种的充电方法，各种使用方法涌现不断。
如三段式充电法，串联充电改并联充电，短时高压电流去极化，脉冲冲电，负脉冲放电，脉冲间歇检测电池端电压。单片机控制充电等等以及还有我没听过的。以及上贴网友提到的电池改为并联升压PAM调速对电机效率的提升，实际上就是对电池寿命和续航里程的提升。
欢迎并恳请对电池，电动机有了解的高手对以上问题及其延伸提出自己的见解特别是可以实现并容易推广的成熟方案技术，大了说为了电动车行业发展。小了说为使用电动车代步和运货的底层人民延长电池使用寿命减少更换电池成本做出贡献。欢迎跟帖

27帖  mzgmzg连长 2552012-07-06 14:09
   铅蓄电池发展了100多年了，不是光用简单充电的方法就能解决电池不均衡的问题。
29帖  涛声依旧团长 894九2012-07-06 23:09
    铅酸电池需要有单格保护.     首先需要每单格都有引出线.    可以用几只2V的单格电池串联.   总电压取12--18V. 再加去硫化.  可在充电机或电池上附带.又由于是车辆,有动能可回收,就有条件做均衡.    不做白不做.
只要电池自身质量过关,  多用几年是完全可以的.  比如至少用三年,爭取五年.七年.         目前电动车用的那种12V10A的电池,本身就不是长寿的类型.
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30帖  zhenxiang团长 1370八2012-07-07 08:45
     常用的48V电瓶是由4节12V串联得来。如果改为并联充电，充电不均衡问题会有很大改善的吧。
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31帖  涛声依旧团长 894七2012-07-07 09:01
      不赞成4节12V并联.
1  这种电池类型本身就是只追求容量不负责寿命的短视设计.
2  12V一只的电池只有2条引线,无法对其中2V的单格实施监控和救助.
可以寻找4-6只2V的单格电池,再串成8-12V.   瓦时数至少要够,且越多越好.  
电压取高点,升压时效率就高,但要保护的单格也多了,  就要兼顾.还要迎合车身条件.
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33帖  涛声依旧团长 894五2012-07-10 10:19
        是电池放电 ,形成极板附近电液的负向浓差  .   这个电也不是白放的. 储起来又变成正脉冲再打回去(给极板去硫化).由于自放自充,有必要时还可以离线. 但一般不建议.  不过可以自成模块,让电压近2.2V时,才自动开通.    可以给己有的充电机作外挂.  也可以与销新电池的捆绑.自放自充的主要优点是电池中的能量不会因充放脉冲而增加, 就确保了安全,不会有意外.     不会象流行的修复机那样野蛮的弄得电池发热或鼓起来.
••••••••••••加快充电速度的机理:   充放脉冲起到了搅拌电液的作用,  使浓度高的电液快速向外扩散而不积累在极板附近.降低了端电压.  使2.3V的端电压可以充得快点,还确保了充电安全.充电安全和去硫安全双保险 :  )
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35帖  zhenxiang团长 1370三2012-07-17 11:14
          我所见过的充电脉冲就是靠单片机控制调整输出稳压的基准值，脉冲时间就是调高输出电压峰值，短时加大充电电流。
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36帖  涛声依旧团长 894二2012-07-17 21:32
    就是前些年抄得很热的“保护器”,“修复器”“充电宝”之类的东东.  现在还是有售的,约二十多到四十多元.      
其实优化一下,强化主要功能, 成本只要几元就解决问题.还记得本坛电池版己故版主赵铁良先生当年对电池修复也有见解,好象是说频率约8,33-11K左右.占空比约10:1 左右.    电池版会有不少这方面的资料.   
本人实践后的体会是10K左右可能是上限. 因为电池呈容性,不宜频率太高.  但高频相对实现容易.    如果频率下降,作用同样显著.还好象更好. 如果整合成兼顾去极化,还要稍作调整.
••••••••••••电池去硫化,确实意义重大,但当年被吹得有“起死回生”之神奇,反而会不得人心.单独的去硫化,并不能避免电池被野蛮使用而损坏. “去硫化技术”只有联手“单格保护”的措施,才可能真正建立守护电池的有效防线.
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37帖  zhenxiang团长 1370一2012-07-18 08:27
           以前也是看了好多赵老师的帖子才对电池有了一定了解，挺怀念他的。
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刚哥f1

今天已到..................

ddczha

再扔个重磅炸弹吧! 本来不想说的:   就是现在的电动车无刷电机是绝对的“弱智”
不了解电机，不知道真的假的，不过目前的充电器智能程度本人不敢恭维。