电池全新的充电形式–天然平衡充电法介绍
导言
开展中的民用电动交通产品，是未来蓄电池的最大商场。该商场能否取得快速平稳的开展，要害取决于电动交通产品的运转本钱。其间围绕着蓄电池的几项技能目标，如蓄电池的单位储能目标，循环运用寿命，放电后的充电是否安全、便利，环境温度改变的适应才能等，又是影响运转本钱的中心。以上任一个技能目标的打破，都将会使蓄电池在电动交通产品上的运用，向前迈出坚实的一步。
1 蓄电池与充电技能
关于铅酸、镉镍、镍氢3类以水为溶剂的电解液蓄电池，为了运用上的安全、便利、长寿命和免保护，在全世界化学电源工作者数代人不懈的尽力下，总算从很多的试验中发现了”内部氧循环”的理论机制，使得该3类蓄电池一切的充放电反响，能在一个规划无缺的带阀控的密封容器中重复安全进行。即蓄电池在充电和过充电期间，正电极分出的氧抵达负电极后，能悉数被负电极吸收复原，联系为i（O2分出）=i（O2复原），因此，蓄电池在长时刻的充放电进程中，不会构成电解液中水的损耗，以此来确保蓄电池的循环运用寿命与充电的安全。这一理论，在能够准确操控充电电流和其他充电副反响，一起使环境要素影响较小的状况下，明显是正确的。惋惜的是，这个正确的理论，仅仅来自化学电源的研讨者，长时刻以来未被电路工作者真实了解和注重。由此构成蓄电池技能的开展领先于充电技能的开展，然后导致了今日咱们在实践运用蓄电池时，常常呈现电池未到达规划的运用寿命，就呈现了功能下降乃至作废的现象，针对蓄电池运用中存在的问题，咱们用了8年的时刻，对传统的蓄电池恒流、恒压充电技能，以及由该技能开展延伸出来的分段恒流、限流恒压等充电技能，进行了深化的剖析与试验，下面是咱们对传统充电技能的知道。
恒流充电办法，望文生义是指蓄电池放完电后，在充电康复容量进程中，要求充电器依据电池的不同A•h数，以某一确认的输出电流对蓄电池进行充电，该电流从蓄电池的充电开端到充电完毕，始终是稳定不变的。
恒压充电办法，望文生义是指蓄电池放完电后，在充电康复容量的进程中，要求充电器按不同品种的蓄电池，以某一确认的输出电压对蓄电池进行的充电，该电压从蓄电池的充电开端到充电完毕，始终是稳定不变的。
以国内外运用最多也最为遍及，研讨剖析也最为深入的铅酸蓄电池为例。请调查一幅在研讨阀控式铅酸蓄电池技能方面，常常看到和用到的图1。这儿咱们要阐明的是，这幅图是专家们抛开日常环境温度改变对蓄电池充电进程的影响，用通过改善的恒压限流办法对蓄电池充电所取得的。因是恒压限流充电办法，所以代表电流改变的I线，开始段有一小段是限流值。代表电压的V线开始段是一段很陡的上升线，更切当地讲因为充电器的限流效果应是电压的跌落线。
图1中，左面的纵轴线为蓄电池充电电压，横轴线为时刻，I线代表蓄电池在充电进程中不一起刻受电才能的电流改变曲线，V线代表蓄电池充电进程中各时刻能承受的最高安全电压，也是规划充电器的恒压输出线，C线代表蓄电池充电进程中容量随时刻的添加体现的康复曲线。
从I曲线上可清楚看到，充电进程中蓄电池在不一起刻的电流承受才能。明显，在时刻轴上，蓄电池电流承受曲线I是一条改变很大的非线性曲线，各个时刻蓄电池的电流承受才能是彻底不同的，那么该曲线上哪一时刻的电流用作蓄电池恒流充电，能使蓄电池既安全，又能在人们可承受的有限时刻大将蓄电池充溢，包含恒流充电法改善后的有限次数的分段恒流法在内，不管怎么看，咱们都觉得是难以实现的，愈加困难的是，电池每次运用的放电深度是不相同的，环境温度都不相同，新旧程度也不相同，假如每次充电都用相同的电流和时刻去充，构成的电池危害是不可逆转的。
再看恒压充电法，从V线上咱们看到充电器的输出电压，始终是在充电器规划者以为蓄电池安全受电的最高答应电压上，低于这个电压，将无法使蓄电池充溢，这个电压是否真的安全？有关材料清晰告知咱们，充电进程中，单体蓄电池的充电电压比电池本身实时的电压高出100mV，通过蓄电池的充电电流比蓄电池的最大安全受电电流要增大10倍以上。而充电前蓄电池一般都是在放完电后，这时的蓄电池肯定是处在最低的电压上。如单体铅酸蓄电池，放电后一般为1.8～2.0V，而此刻的充电电压假如是稳定在2.25～2.4V，可见充电器输出的电压和蓄电池电压的差已远远大于100mV。
这样的恒压充电，通过蓄电池的充电电流将是蓄电池最大安全电流的几十倍，假如充电器的输出功率与容量足够大的话，必定会构成蓄电池的损坏，假如充电器的容量不行，那就必定会构成充电器的过载焚毁。通过改善后的恒压限流充电办法，为了能保证蓄电池和充电器不致遭到损坏的厄运，却降低了充电功率，添加了损耗，延伸了充电时刻，这是恒压充电V线的开始时刻段；到V线的最终阶段，因为绝大多数的充电器没有环境温度改变的盯梢补偿才能，充电器此刻还保存着最大的电流输出才能。如不及时关断充电电源，极易在环境温度改变中构成蓄电池的损坏。至此，咱们能够看出，构成阀控式蓄电池运用中呈现前期功能下降和丢失容量的重要原因，大多是传统蓄电池充电技能落后与进程操控不力所造成的。
2 全新的充电形式
剖析了传统蓄电池充电技能存在的问题，通过长时刻的考虑与试验，咱们提出了”蓄电池天然平衡充电法”的新形式，该充电法的充电进程如下。
图2中有A、B二个电源EA及EB，当电源EA与电源EB处在同一环境温度下，正极和正极相连，负极和负极相连，它们所构成的闭合回路中，存在如下的联系，EA电源假如高出电源EB，A电源将向B电源供应EA－EB=ΔE的电压，将按ΔE的巨细，供应一Δi电流，使电源EB上升到彻底等于电源EA的电压时，（在蓄电池中体现为，蓄电池端电压的上升和电荷存储量的添加）。电源EA将中止向电源EB供应电流，也便是EA=EB，ΔE=0，Δi=0。
在上面描绘中，咱们把电源EB换成被充电的蓄电池，寻觅出在不同放电深度与环境温度下，蓄电池对应的电压。将A电源电压EA，精心规划成在不同环境温度下，能按蓄电池充电平衡需求，主动调理输出电压和电流的电源，与之对应衔接，彻底抱负化的状况下，电源EA能依据蓄电池在任一环境温度下，能够承受的安全电流，对电池进行充电，电池足够电后，ΔE=0、Δi=0，A电源将不耗费功率，尔后，A电源EA，只随环境温度的改变，对被充蓄电池供应盯梢平衡补偿，蓄电池充电的整个进程，彻底是主动完结的，所以，咱们称之为天然平衡法。
此办法彻底抱负化的状况是，蓄电池足够电后，A电源EA无功率供应蓄电池EB。实践的状况经试验证明，与上面提出的抱负状况稍有不同，即A电源在蓄电池充溢后，因为蓄电池存在着漏电，和内部氧循环的需求，还维持着很小的但对蓄电池组的均衡很有用的电流，因为这一特性的存在，简直使这一充电技能愈加挨近完美。
为进一步阐明，特供应一组用咱们规划的充电器，对商场上某品牌镍氢电池（Ni-HM）5号1300mA•h，8只串联充放电成果的打印曲线（环境温度为25℃）如图3～图6所示。从这一组电池的充电电流承受曲线、充电电压上升曲线、电池温度改变曲线、0.5C恒流放电曲线能够看到，整个充电进程，电池温升很小，不超越3～4℃，充溢电的时刻，从规范的14～15h，缩短为3～4.5h。因为整个充电进程电池温升很小，所以，不需求进行任何的人为干涉。
别的，在延伸蓄电池运用寿命方面，有一用了近20年的国产2号圆柱型1800mA•h镉镍电池（该电池是某厂为电视场强仪配套用的，场强仪早已作废），用咱们的充电器充溢后，电池至今还能以0.5C的恒流放出额外容量。
3 结语
上例充电器，在数码相机、手持电脑、无线对讲机、移动仪器、闭路监控、矿山矿工井下照明、电动玩具等许多范畴的配套上，有着宽广的商场。
