[讨论]航嘉BCG365-2AF智能脉冲充电器，效果如何！！？？

水穷云起

如果充电电流比较小，比如1/20C或者1/10C，采用极化电压控制还有可能，但电动自行车充电器往往使用1/6C以上的电流，如果不采取去极化措施，进入恒压阶段之前就有很明显的极化电压了，这个时候终止充电是不合适的吧？
失水主要是恒压阶段发生的，这个时间占到整个充电过程的一半左右，采用适当的负脉冲去极化，可以减少因极化产生的失水并加快充电速度，而且可以适当降低恒压值，这对于改善失水是有好处的，不过铅酸电池的温度系数造成的影响确实无法忽略，而且去极化也是一个极化不断升高然后再“去之”的过程，还不能消除极化的影响（毕竟极化积累的时间比去极化的时间长得多）。

danran

水工帮着分析一下那篇文章，您知道那个方法的出处吗？
您说大电流情况下进入横压前有明显极化不假，但是我关心那种方法的判据，就是说，是以极化电压的大小来做判断准则，还是以极化电压的变化率来做判据？哪个是和温度没有关系的？

danran

下面贴一下和赵老师聊天的内容，觉得还是大家一起讨论比较有意思，也请水工、张老师等高手指点
安心 20:06:15
赵老师您好！
abt-bj 20:07:36
您好！
安心 20:11:43
我觉得那篇论文中所指的极化电压和您所说的dv/dt还是有不同。不过我想，如果要有防止热失控的方法，最好还是有温度检测，因此用单片机的方法就无所谓不用温度补偿了，从这个意义上来说，那论文中提到的方法也就无所谓了
abt-bj 20:13:48
防止热失控的方法也比较简单。只要在逻辑控制中，伪恒压以后，电流只降不升就可以了。
安心 20:18:42
这已经拜读过赵老师大作。如果温控可以省略，那么充电器的安装就很方便的。如果不需要用温度传感来防止热失控，而且检测极化电压方法与温度关系不大，那就应该有可能避免温度控制的方法吧？
abt-bj 20:21:25
容易带来其他的副作用。
例如，单纯采用dv/dt的方法，虽然可以最大限度的抑制失水，但是，会出现充电时间长或者欠充电的问题。
安心 21:03:03
也就是说，要保证充电时间，避免欠冲，多少还是要采取析气的算法，只不过，尽量少？
我想，如果采取可能欠充电的算法，把最后一段换成浮充，按时间作切换如何？
而且我总觉得不是您所说的ｄｖ／ｄｔ。ｄｖ／ｄｔ曲线在您的文章中是随着温度变化而变化的。其中的ｖ必须是同态的，要么是都是带极化的端电压，要么都是去极化后的端电压。而端电压本身是有温度系数的。我没有学过电化学，但是极化电压肯定应该是同一个时间点上带极化的电压与不带极化的电压差，是否可以把温度这一影响端电压的因素消除？
abt-bj 21:08:23
电池只有一个端电压可以测试。只要充放电，其中含有极化电压。
安心 21:23:51
极化电压应该是建立的比较慢，消除的比较快吧？也就是较长时间充电建立相对稳定的极化电压，用短促放电进行消除，同时，即使放电时间稍长，反向极化电压的建立也比较慢，从而可以得到大体准确的极化电压值，……能这样理解吗？？
abt-bj 21:25:54
消除不会很快，建立倒是很快。
安心 21:27:24
那么反向脉冲提高可接受电流的理论就不是建立在消除极化上了吗？

97cn

不要把去极化想的太容易了，充满的电池10多小时电压才能降到比较稳定值，这部分均为极化电压

正好

免维护铅酸电池智能快速充电系统
[出处/作者]：赖宜章　　　[加入时间]：2005-5-17 11:14:10

摘    要：
本文简述了快速充电的机理和实施的办法，并研制了一种利用利用单片机为核心，集测量与控制为一体的，实用的智能化快速充电系统。

叙    词：
快速充电的机理 电池放电去极化 智能化快速充电系统


1．引言
　　自1859年法国物理学家普兰特（Plante）发明了铅酸蓄电池至今已有140年的历史。铅酸蓄电池有着成本低，适用性宽，可逆性好，大电流放电性能良好，单体电池电压高，并可制成密封免维护结构等优点，而被广泛地应用于车辆启动、邮电、电力、铁路、矿山、采掘、计算机UPS等各个领域中。蓄电池也是国民经济以及国防建设的重要能源，在许多行业的发展中，也迫切需要容量大、循环寿命长、充电时间短、价格低的蓄电池。而快速充电技术也成为了其中的关键技术，它对电池的使用有着非常重要的影响。目前，国内外都在不断地研究这一技术，而在快速充电技术中引入计算机控制，是非常有效的，且有着非常明显的经济效益。而单片机又以其低廉的成本，灵活的控制方式而得到业界的青睐，本系统就是以AT89C2051单片机为核心，集测量与控制为一体的智能化快速充电系统。
2．快速充电的机理
　　铅酸蓄电池快速充电技术是在常规充电技术的基础上发展起来的，不论采用何种充电制度进行充电，铅酸蓄电池充电的成流过程都要遵守双极硫酸盐化理论，即其化学反应方程式为：

　　按常规充电法，充电电流安培数，不应超过蓄电池待充电的安时数。这样，才可保证在整个充电过程中，产生气体和温升的状况符合要求。因此，常规的蓄电池其充电方法都采用小电流的恒压或恒流充电，充电时间长达10至20多个小时，给实际使用带来许多的不便。为了缩短电池的充电时间，国内外一直都在不断地研究和开发快速充电方法和技术。
　　1967年美国人麦斯（J. A. Mas）提出了蓄电池充电的三个定律后，这些理论就成为了我们研究快速充电技术的基础。蓄电池有着如下的充电特性：
　　（1）蓄电池充电接受能力随放电深度而变化。如果以相同大小的电流放电，则，放出电量越多，充电接受率α越高，充电接受电流越大。即有如下关系：
　　又因　　 　　　　 故有　　
　　I0——开始充电时的最大初始电流值。
　　C——放电容量。
　　K——常数，可由实验求出。
　　（2）对于任何给定的放电深度，充电接受率：
　　又因I0=αC，所以
　　Id——放电电流。
　　常数K和k可由实验得出。
　　上式表明，蓄电池的充电接受率取决于它的放电历史，以小电流长时间放电的蓄电池，充电接受率低，相反，以大电流短时间放电的蓄电池，充电接受率高。
　　（3）一个蓄电池经几种放电率放电，其充电接受电流是各个放电率下接受电流之和。即：　 It = I1+I2+I3+……
　　同时服从：
　　It——总接受电流。
　　Ct——放出的总电量。
　　αt——总的充电接受率。
　　放电可使全部放掉的电量Ct增加，同时也使总的充电接受电流It增加。因此，蓄电池在充电前或充电过程中适当地放电，将会增加充电接受率αt。
　　按照麦斯理论，我们对充电过程中的充电电流进行实时控制，即用大电流充电，并在充电过程中，短暂地停止充电，在停充期间加入放电脉冲，打破蓄电池充电指数曲线自然接受特性的限制。但是，理论和实践证明，蓄电池的充放电是一个非常复杂的电化学过程，由快速充电的电化机理可知，影响快速充电的重要因素是蓄电池的电极极化现象，这是一切二次电池所共有的，包括有欧姆极化、浓差极化和电化学极化。而蓄电池的电极极化现象，又可以通过在充电过程中适时加入放电脉冲来消除。因此，要实现快速充电，就需要多方面的控制，其控制特点为：
　　（1） 多变量——诸如要控制蓄电池内的温度、充电电流的大小、充电的间隔时间、去极化脉冲的设置等。
　　（2） 非线性——充电电流应随充电的进行而逐渐降低，否则，会造成出气和温升的增加。
　　（3） 离散性——随着蓄电池的放电状态、使用和保存历史的不同，即使是相同型号、相同容量的同类蓄电池的充电情况也不一样。
　　对于如此复杂的充电过程，使用传统的充电电路显然难以控制，因此，也影响了快速充电的效果。为了能更有效地实现快速充电，必须使用先进的控制手段，我们利用单片机构造了一个具有自动检测功能的蓄电池充电实时控制系统。根据蓄电池快速充电的机理，对充电的电池进行实时的动态检测，适时发出去极化脉冲及调整充电电流，力求以较高的充电平均电流进行充电，而且还能有效地抑制气体的析出。从而达到快速充电的目的。
3．智能充电系统的构成
　　本系统以AT89C2051单片机为核心，它是高性能的8位CMOS单片微型计算机。片内带有2K可重编程的Flash EPROM，足够存放一般的控制程序；具有丰富的I／O控制功能；片内带有2个16位定时器／计数器；多个中断源；一个精密模拟比较器。它对许多嵌入式控制应用提供了一种高度灵活和低成本的解决办法。
　　根据系统功能的需要，组成的硬件结构如图1所示。
该系统包括几个主要部分：
　　（1） 以AT89C2051单片机作为整个智能充电系统的控制核心，用于数据的处理、计算及输入输出控制。
　　（2） 电压检测电路
由RC电路与AT89C2051单片机的内置积分模拟比较器组成，用于电池电压的实时检测，该电路同时将检测到的模拟电压转换成数字量提供给计算机处理。
　　（3） 去极化放电电路
由RC放电回路与MOSFET电子开关组成，电池的充电状态信息经单片机处理后，根据需要经由AT89C2051的I／O口适时发出去极化脉冲，控制开关闭合接通放电回路，以消除电池的极化现象，也可以消除某些电池的不良记忆，提高它的充电接受率。
　　（4） 充电控制电路
采用输出电压在一定范围内可调节的高频开关式充电电源。并且加入适度的电流负反馈，使输出特性变软，避免充电器在加载瞬间的电流冲击，并具有一定的恒流作用。
　　（5） 状态显示电路
状态显示电路由不同的指示灯组成，根据不同的工作状态由单片机控制显示充电中或充电结束状态。



4．系统软件设计
　 本系统软件使用MCS-51汇编指令编写，并固化于片内的程序存储器中，使用极为方便。程序的流程图如图2所示。

　　整个系统的控制过程为：蓄电池组开始充电一段时间后，检测电池电压，当达到电池出气点电压（约2.4V／单体）时，停止充电，然后进行大电流（约2C）放电去极化，时间为1ms，充放电曲线如图3所示。放电后，再检测电池状态，进行去极化效果检测，达到去极化效果则回转充电，否则，再次进行去极化放电，直至达到去极化要求的效果才回转充电。如果连续放电n次（n＝3），电池电压变化很小，则充电完成并结束充电状态。


5．系统的工作与性能评估
　　我们用本系统对24V12AH免维护铅酸电池组进行快速充电试验，首先以1安培放电，放电终止电压为20V。充电电流取8A（0.66C），充电50分钟后，蓄电池组端电压达到24.5V，在充电至40分钟左右，去极化周期逐步缩短，充电电流下降到6.2A，经过2小时10分后，充电自动结束，蓄电池组终止电压为28.8V，5分钟后测试电池组端电压为27.6V。外壳温升15.6℃。
　　放电试验是用1安培放电（负载用可调电阻）放电终止电压为20V时，放电时间为11小时25分，即充满率达到95﹪。通过充、放电试验，证明本充电控制系统是可行的。
　 6．讨论
　　1） 快速充电的唯一办法是遵照麦斯定律，利用充电-放电去极化的方式提高充电速度。
　　2） 充电速度越高，充电器的容量要相应增大。但是充电器的成本不成比例增加。如果进一步加大充电电流，充电的速度还可以进一步提高。但是，充电速度过高可能会带来一些新的问题，必须通过实验和设计的改进来实现。有专家认为，在快速充电过程中，只要温升能控制得合理，对电池的寿命和电池内部单体电池电压均衡都有好处。
　　3） 本快速充电系统与传统的充电器相比，可以较大范围地提高充电速度，缩短充电时间。但是，充电器复杂系数略有增加。仅仅是增加了一个单片机实时检测控制环节和一个MOSFET电子开关及RC放电电路。因此，不失为一个简单实用的快速充电电路。
7．结论
　　绿色革命的一个重要体现是绿色交通。因此，很多国家都在致力于电动车的开发和研究。然而，蓄电池的快速充电依然是一个必不可少的课题。目前，市场上已出现了不少电动车和电动助力车、电动滑板车。根据专家的市场预测，2004年美国市场的需求量是500万辆，中国的产品因为价廉物美而成为了主导产品。因此，肯定对快速充电器有一定的需求。随着电动交通工具研究的深入和发展，可以预言，今后大、中、小各种容量的快速充电器将是商机无限。
参考文献
（1） 张占松，蔡宣三，开关电源的原理与设计，电子工业出版社，1999
（2） 余永权　ATMEL89系列单片机应用技术， 北京航空航天大学出版社 ，2002
（3） 朱松然 张勃然， 铅蓄电池技术，机械工业出版社 1988

水穷云起

[这个贴子最后由水穷云起在 2005/06/22 07:57am 第 1 次编辑]

下面引用由97cn在 2005/06/22 06:35am 发表的内容：
不要把去极化想的太容易了，充满的电池10多小时电压才能降到比较稳定值，这部分均为极化电压

如果用放电法去极化就快多了，甚至会产生反向极化，如果放电电流足够大，可以在极短时间内消除极化。这个就是负脉冲去极化的原理。

danran

同意水工，要是不能通过负脉冲去极化，那所有通过负脉冲提高充电速度的智能充电器就都是骗人了。那样就没有人研究马斯曲线了

97cn

下面引用由水穷云起在 2005/06/22 07:57am 发表的内容：
如果用放电法去极化就快多了，甚至会产生反向极化，如果放电电流足够大，可以在极短时间内消除极化。这个就是负脉冲去极化的原理。

不认同这种观点，欧姆极化是停止充电即消失、浓差极化无法通过短时放电消除、短时放电至多对电化学极化有点效果，这是可以试验的，充满的电池5A放电10S以上，撤去放电后电压马上回升到初始值，这里5A放电电流够大，10S相对几个毫秒的短时放电长多了，也无法达到去极化目的，还是认同赵老师的观点：极化建立很快，消除很慢，短时放电可以减弱电化学极化，但远远到不了可以“去”极化的程度

水穷云起

浓差极化确实无法通过短时间放电完全消除，只能“淡化”，不过这也要看极化的积累程度，在脉冲充电法中是根据电池荷电量、充电接受能力、极化累积程度来决定负脉冲相对正脉冲的占空比，，其实只要电池电动势同极化电压的和控制在析气电压以下就可以，没必要完全去除极化，而这个析气电压同温度有关系，所以说没有温度补偿的脉冲充电器是不完善的，仅靠检测电池电状态（电压、充电接受能力、极化程度、△V/△T等）是无法准确判断电池是否处于析气电压以下的。

97cn

不客气的说，国内许多“论文”是为了论文而论文，为了评职称而论文，许多不仅没有技术含量甚至满纸荒唐