汽车用起动型蓄电池充电方法研究

的电量］，否则应适当降低充电电压，待蓄电池电
动势 E 升高后再将充电电压调整到规定值。
3）要求被充蓄电池的端电压必须完全相同。
4）恒压充电一般只适用于蓄电池的补充充电
而不适于初充电和去硫化充电。
1．2 恒定电流充电法
恒定电流充电法是指蓄电池充电时， 充电电
流保持恒定（通过调整电压，保证电流不变）的充
关键词： 汽车起动型蓄电池；充电方式；技术特点；注意事项
中 图 分 类 号 ：U463．63＋3
文 献 标 识 码 ：B
文 章 编 号 ：1673-3142(2010)06-0043-04
Study on Charging Method of Automotive Starter－type Battery
大电流递减充电主要是利用了蓄电池在低荷 电状态时具有高充电接受的特点， 开始以大电流 充电（一般采用 1～2 倍 C20A），然 后 以 一 定 的 电 流 差 值 （50A） 递 减 ， 最 后 降 至 一 定 的 电 流 值 ， 直 至 蓄 电池充足。 上述方法具有充电时间短（一般新蓄电 池初充电不超过 5h，补充充电只需 0．5～1．0 h）、空 气污染小、省电节能以及不需专人看管等优点。 大 电流递减充电曲线如图 5 所示。
3）当充电过程中，电解液温度上升至 40℃时， 充电电流应减半；继续上升到 45℃时应停止，待温 度降至低于 40℃后才可继续充电。
4） 充好的蓄电池电解液密度应符合规定要 求， 且各单格电池之间电解液的密度差不得超过 0．01g ／ cm3。
5）免维护蓄电池不宜采用此法充电。
2 快速充电方式
为了能够最大限度地加快蓄电池的化学反应 速度，缩短蓄电池达到满充状态的时间，提高蓄电 池使用效率。 快速充电技术近年来得到了迅速发 展。 快速充电是指以大电流方法的充电方式。 快速 充电不产生大量的气泡又不发热， 从而可缩短充 电时间。 目前，常用的快速充电主要有脉冲快速充 电、大电流递减快速充电和智能快速充电等。 2．1 脉冲快速充电法
电方法。
1．2．1 技术特点
根据充电电流 IC＝（UC－E） ／ R 可知， 随着蓄电 池电动势 E 的升高， 要保持充电电流 IC 一定，就 必须逐步提高充电电压 UC，以维持充电电流始终
不变，这对于充电设备的自动化程度要求较高，一
般简陋的充电设备是不能满足恒流充电要求的。
为缩短充电时间，充电过程常采用改进恒流充电，
1）恒压充电的关键是充电电压的选择定要适 当。 选取标准如表 1 所示。 若充电电压过高，不但 充电初期充电电流过大，而且会发生过充电现象， 以致造成极板弯曲、活性物质大量脱落，蓄电池温 升过高，极板露出氧化等危害；有数据表明，当恒
－ 43 －
2010 年第 6 期
农业装备与车辆工程
压充电电压增高 10％～15％时，蓄电池的寿命将缩 短 2 ／ 3。 由此可见，恒压充电电压选择过高对蓄电 池的寿命危害极大。 若充电电压过低，则会使蓄电 池充电不足，导致容量降低、寿命缩短。
1） 因定流充电过程是分段进行的， 所以充电 时为避免充电后期电流过大， 应及时调整充电电 流。 充电电流的大小、充电时间、转换电流的时间及 充电终止电压的选取等，必须严格执行充电规范。
2）充电过 程 中 ，每 隔 2～3 h 检 测 一 次 蓄 电 池 单格电压，如该电压已达到 2．4V，应及时转入第 2 阶段充电。
YANG Shu－xia， JIA Quan－cang （Lanzhou City University Training Center， Lanzhou 730070， China） Abstract： The theoretical basis of several charging methods for automotive starter －type battery are illustrated， the technical characteristics and notes for each charging method are introduced． Different charging method should be selected for different type of battery and the charging voltage and temperature should be strictly controlled， so as to prevent overcharge and overheating which may impact the electrical performance and service life of the battery． Keywords： automotive starter－type battery； charging method； technical features； notes
E
U＝2．4
U／V
2
E
IC
1C
0 2 4 6 8 10 t／h
图 1 恒压充电特性曲线
电电流 IC 逐渐 减 小 ， 至 充 电 终 止 时 ，IC 降 到 最 小 值，如果充电电压调节适当，当充 足 电 时 ，IC 将 为 零。 由于恒压充电过程，充电时间短、能耗低，一般 充 电 4～5h 后 蓄 电 池 即 可 达 到 额 定 容 量 的 90％～ 95％；如果充电电压选择得当，8h 即可完成整个充 电过程， 且整个充电过程不需要照管和调整充电 电流。 1．1．2 注意事项
2010 年第 6 期 （总第 227 期）
农业装备与车辆工程 AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERING
No．6 2010 （2T0o1ta0ll年y 2627月）
doi：10．3969 ／ j．issn．1673－3142．2010．06．014
汽车用起动型蓄电池充电方法研究
I （0．8～1）C20 前停 后停 ωt 反向脉冲 1．5～3 倍正向电流
－I
图 4 脉冲快速充电电流波形
脉冲快速充电具有充电时间短 （一般新蓄电 池初充电不超过 5h，补充充电只需 0．5～1．0h）。 空 气污染小、省电节能以及不需专人看管等优点，同 时由于脉冲快充充电时化学反应充分， 使蓄电池 的容量有所增加。 故一般在电池集中、充电频繁或 应急部门使用快速充电。 但是这种充电方法由于 充电速度快， 析出的气体总量虽然少， 但出气率 高，对极板的活性物质冲刷力强，使活性物质易脱 落；另外，其输出能量较低，能量转换效率也较低， 对蓄电池寿命不利。 因此在正常情况下不宜用此 法对新启用的蓄电池进行初充电。
脉冲快速充电的特点是， 采用 0．8～1C20 倍的 大电流充电， 使蓄电池在短时间内充至额定容量 的 50％ ～60％。 当蓄电池单格电压充至 2．4V 时即 停止充电，由控制电路自动转为脉冲充电；即先停 充 25～40ms （ 前 停 充 ）， 接 着 再 放 电 或 反 充 电 ， 使 蓄 电池反向通过一个较大的脉冲电流 （脉冲深度为 充电电流的 1．5～3 倍，脉冲宽度为 150～1000μm）， 然后再停止充电 25ms（后停充），如此循环直至充 足。 其充电电流波形如图 4 所示。
1 常规充电方法
1．1 恒定电压充电法 恒压充电是指充电过程中电源电压保持恒定
的充电方法，如图 1 所示。 在汽车上，蓄电池采用 的就是这种充电方法。 1．1．1 技术特点
在恒压充电开始时，充电电流很大，根据 IC＝ （UC－E） ／ R 可知， 随着蓄电池电动势 E 的增加，充
收 稿 日 期 ：2010－01－11 作者简介：杨淑霞（1967－ ），女，陕西澄城人，工学学士，工程师，主 要从事机电技术应用与教学工作。
引言
汽车用起动型蓄电池（简称蓄电池）作为汽车 上不可或缺的一大电源，其使用寿命的长短，一直 是蓄电池的使用者和管理者所关心的问题。 蓄电 池的使用， 说到底就是如何利用蓄电池的充放电 特性。 对蓄电池的科学充电，同样是蓄电池使用和 保养的一个必须注意的内容。 研究发现：蓄电池充 电过程对蓄电池寿命影响最大， 放电过程的影响 较少。 由此可见，采用正确的充电方式对蓄电池的 使用寿命具有举足轻重的作用。
杨淑霞，贾全仓
（兰州城市学院实训中心，兰州 730070）
摘要： 阐释了汽车用起动型蓄电池几种充电方式的理论基础， 介绍了每一种充电方式的技术特点及注意事
项，不同类型的蓄电池应根据其充电特性选用不同的充电方法，并严格控制充电时的电压和温度，防止蓄电
池的过充和过热，以免影响蓄电池的电气性能和使用寿命。
理论和实践都证明，在充电过程中，蓄电池能
－ 44 －
杨淑霞 等： 汽车用起动型蓄电池充电方法研究
பைடு நூலகம்
2010 年 6 月
I0 增加冒气量
增加充电时间
0
t
图 3 蓄电池充电接受能力曲线形
够接受的充电电流是随时间而衰减的指数曲线， 如图3 所示。 按照这条曲线，初充电时，蓄电池可 接受大的充电电流。 也就是说，充电初期可以用大 电流进行充电。 2．1．1 技术特点
表 1 恒压充电电压值
蓄电池端电压 ／V
6
12
24
充电电压 ／V
7．5
15
30
2） 充 电 初 期 最 大 充 电 电 流 不 应 超 过 0．3C20 ［C20 是指蓄电池 20h 放电率额定容量， 即为完全 充足电的蓄电池，在电解液温度为 25℃时，以 20h
放电率（放电电流为 0．05 C20）连续放电，直到单体 蓄电池端电压降到 1．75V 时为止， 蓄电池所输出
500 400 300 200 100
0 10 20 30 40 50 60 充电时间 ／ min
图 5 大电流递减充电曲线
2．2．2 注意事项 1）一般适用于要求在极短的时间内对蓄电池
实施快速充电及城市公共汽车在停歇时间对蓄电 池补充充电。
2）其输出容量较低，能量转换效率也较低，不 能将蓄电池完全充足， 且对蓄电池的寿命有不利 的影响。 2．3 智能快速充电法
快速脉冲充电， 克服了充电过程中所产生的
充电电流 ／ A
极化现象，有效地提高了充电效率。 快速脉冲充电 是指在大电流充电过程中， 自动进行短暂的停充 电并在停充电中自动加入放电脉冲的充电方式。 在快速充电时，既不产生大量的气体又不发热，从 而达到缩短充电时间的目的。 2．1．2 注意事项
1） 脉 冲 快 速 充 电 过 程 中 ， 电 解 液 温 度 不 得 超 过 45℃。
即两阶段充电法，在第一阶段用较大电流充电，当
单格电池电压升到 2．4V，电解液开始产生气泡，将
充电电流减小一半进行第二阶段恒流充电， 直到
蓄电池完全充足电为止。 改进恒流充电特性曲线
如图 2 所示。
2．7V
I
UC
2．4V
U／V
2 第 1 阶段 IC
1 Cc
第 2 阶段
0 2 4 6 8 10 12 t／h
图 2 改进恒流充电特性曲线
恒流充电时，被充蓄电池采用串联连接。 每个 单格蓄电池充足电时需 2．7V， 故串联的单格电池 数目＝充电机的额定电压 ／ 2．7（个）。 充电电流应按 小容量的蓄电池选择，待其充足后应及时摘出，再 继续给大电容电池充电。
此充电方法有较大的适应性， 可以任意选择 和调整充电电流。 有利于保持蓄电池的技术性能 和延长使用寿命。 因此可以对各种不同情况及状 态的蓄电池充电（如新蓄电池的初充电、使用过的 蓄电池的补充充电以及去硫充电等），特别适用于 小电流长时间的活化充电模式， 对由多数电池串 联的电池组充电， 且有利于容量恢复较慢的蓄电 池的充电。 缺点是整个充电过程时间长、析出气体 多、 对极板的冲击大、 能耗高、 效率低 （不超过 65％），且整 个 充 电 过 程 必 须 有 专 人 看 管 ，需 经 常 调节充电电流。 1．2．2 注意事项
2）长期存放、极板硫化以及每个单格电池电 压相差 0．2 V 以上的蓄电池， 均不能实施脉冲快 速充电。
3）快速充电的能量转换效率低。 快速脉冲充 电蓄电池析出的气体总量虽然减少， 但因出气率 高，易造成极板活性物质脱落。 因此在正常情况下 不宜用此法对新启用的蓄电池进行初充电。 2．2 大电流递减充电法 2．2．1 技术特点