铅酸蓄电池充放电原理及其现场应用

铅酸蓄电池充放电原理及其现场应用

吴嘉荣

广东汤浅蓄电池有限公司广东省佛山市528300

摘要：本文探讨了铅酸蓄电池充放电原理及其现场应用，思考了原理的具体的内容，进而总结了如何更好的应用在现实的生活之中，提出了具体的措施，可供今后参考。

关键词：铅酸蓄电池，充放电，原理

前言

在应用铅酸蓄电池充放电原理的时候，要总结原理的各个方面，从而为我们今后的应用奠定基础，本文对于铅酸蓄电池充放电原理及其现场应用的具体的进行了分析。

1、阀控式密封铅酸蓄电池的初次充电与充电特性

1.1蓄电池的初次充电过程

初次充电的实质，就是使正极板的有效物质变成二氧化铅，负极板的有效物质变成铅棉的过程。也就是使正、负极板进行充分的化学反应。初次充电操作是否正确，对蓄电池的寿命以及投入运行后的电性能有极大的关系，如果初次充电的电流过大、中途停顿、电解液温度过高等，都会直接影响到极板上、参加化学反应的数量，同时也会使蓄电池的极板受到损坏，并影响投入运行后的容量和寿命。

1.2恒流充电特性

充电开始时，两极板上立即有硫酸析出，有效物质细孔内的电解液密度骤增，蓄电池电动势很快上升，必须提高外加电压，才能保持恒定的电流充电。充电中期，电动势增加缓慢，内电阻逐渐减小，故维持恒定电流，只需缓慢提高电压。充电至未期，正负极板上的硫酸铅已大部分还原为二氧化铅和铅棉，此时充电电压约为2.3V。如果继续充电，则使大量的水被电解，在正极板上释出氧气，负极板上释出氢气，吸附在极板表面的气泡使内电阻大大增加。因此为了维持恒定的充电电流，必须急速提高外加电压到2.5～2.6V。

1.3恒压充电与限流恒压充电

恒压充电是蓄电池运行时常用的充电方法，有些蓄电池的初充电也使用这种充电方法。恒压充电的充电电压一般取每只为2.25～2.35V，比蓄电池的电动势高。充电开始时电流较大，随着蓄电池电动势的升高，充电电流逐渐减小。这种充电方法用于蓄电池初充电或深放电后再充电时，开始阶段的充电电流将大于合理值，但一般不超过允许值。

限流恒压充电，是对恒压充电的改进，但充电设备较复杂，要求有限流功能。对一般固定铅酸蓄电池的充电电压一般仍是每只取2.25～2.35V，限流值一般宜取（0.07～0.1）C10A。有的密封铅酸蓄电池允许承受较大的充电电流，其限流值允许取至0.2C10A。

1.4充电过程中的注意事项

①蓄电池初次充电时，往往经过一次充电后，尚不能使极板上的全部有效物质变成二氧化铅和铅棉，所以蓄电池还达不到额定容量。因此，给蓄电池进行初充电时，必须经过若干次的“充电―放电”循环，并要进行放电容量试验，直到蓄电池达到额定容量后，初次充电才算完成。

②初次充电是否完成，可由下列现象来判断：1、每个蓄电池均产生强烈的气泡。2、单个蓄电池的电压升到2.6V以上.3、电压和电解液的密度升至稳定，在3小时内不再继续上升。

③为了减少在蓄电池充电时用于电解水阶段的电能消耗，应在电解液开始冒气泡时就减小充电电流，一般不超过额定充电电流的百分之五十，使蓄电池的充电更充分和合理。

④蓄电池在充电过程中应注意单体电池的温度偏高或者电压升高过快，（最佳使用温度为10～30℃）如有此类情况应及时停止充电，与相关厂家联系进行处理。

2、铅酸蓄电池充放电原理及其现场应用

在大力提倡新能源的发展前提下，电动汽车的发展对坏境和能源方面有很大的作用。由于蓄电池使用寿命短，本文通过对蓄电池的充放电控制的一种有效控制设计，可以对其技术状态、使用寿命以及对电网的污染程度进行很好的保护。

目前，国内应用广泛的蓄电池充放电控制技术主要是采用晶闸管移相控制，由于该装置体积比较大，而且自动化程度低等缺点，容易出现故障，可靠性不高。本单元采用对数据的高效采集，通过数据跟蓄电池的性能数据对比来直接对蓄电池充放电的控制，这样能很好的保护蓄电池的性能。本文主要介绍了对蓄电池两端的电压、电流采集来实时控制蓄电池充放电的开断。

2.1充放电控制系统

蓄电池充放电系统主要由检测单元、微控制器单元和控制单元组成。通过监测到蓄电池两端电压、电流、温度和蓄电池容量，送到微机模块，在微机里得到相关的蓄电池性能数据，对数据进行分析，再直接通过微机来执行控制模块，从而对蓄电池实行有效的性能保护和充放电控制。

2.2电压采集模块

为了让微机得到精确的采样信号需要对其进行滤波处理，而且可能采集电压比较大，因此中间需要光耦隔离电路，进行大电压隔离。把采集电压转换为0-5V，通过RC滤波电路送到单片机的AD端口。

此处采用电压巡检的方式对各个蓄电池进行电压检测。单片机信号由C1、C2端输入，依次控制光耦隔离器件的关断来采集各个蓄电池端口电压，再由PA1端口送到单片机端口。当控制信号为‘0’时，光耦P521处于关闭状态，此时电压信号不能输出到PA1端口；当控制信号为‘1’时，光耦处于导通状态，电路中PNP和NPN三极管的基极产生反向电压。由于Ib*β>>Ice，所以回路中PNP和NPN三极管处于饱和状态。电压信号可以输出到PA1端口，从而实现模块电压数据信号的选通。

2.3电流采集模块

对电流的采集是用全集成、霍尔效应的线性电流传感器ACS712。将输入电流转换为电压信号输出到单片机AD端口。ACS712芯片内含有一个电阻和一个缓冲放大器，在6脚外接一个电容可以进行简单的滤波。由于内部缓冲放大器能消除因芯片内部电阻和接口负载分压所造成的输出衰减，所以外接RC低通滤波器不会影响信号的衰减，且可进一步降低输出噪声并改善低电流精确度。电流可以从1、2端输入（或输出），也可以从3、4端输出（或输入），在7脚输出一模拟电压，该电压在指定检测范围内和被检测的直流或交流电流IP呈线性关系。输出电压与电流的关系为：Vout=（2/20）Ip+2.5。

2.4充放电控制模块

（1）充放电开关控制设计

P1为充电器接口端，充电器为蓄电池充电时，通过Q11来控制蓄电池的充电开断。K1、K2为驱动信号的输入，通过驱动电路发来的信号控制Q11、Q12场效应管的开断。RL接负载，Q12控制蓄电池的输出情况，当蓄电池端电压达到最小极限电压或电池剩余容量达到设置参数时关断蓄电池的放电，从而有效的控制蓄电池的充放电。

（2）充放电驱动开关设计

此处通过单片机信号给一个电压信号来控制三极管Q9、Q10的关断，但输入信号为‘0’时，三极管处于导通状态，此时到K1的电压不能驱动场效应管去工作，以致场效应管处于导通状态。但输入信号为‘1’时，三极管处于截止状态，此时K1、K2端电压能驱动场效应管正常工作，当蓄电池两端充电电压或放电电压达到规定参数时，通过单片机信号控制驱动电路来驱动场效应管进行蓄电池充放电的有效控制。

3、结束语

综上所述，对于铅酸蓄电池充放电原理及其现场应用，我们要明确其中的内容，本文分析了铅酸蓄电池充放电原理及其现场应用，思考了应用的具体措施，供参考。

参考文献：

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