铅酸蓄电池脉冲充电的研究
一种铅酸蓄电池快速脉冲充电电路[实用新型专利]
![一种铅酸蓄电池快速脉冲充电电路[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/35727beee87101f69f319524.png)
专利名称：一种铅酸蓄电池快速脉冲充电电路专利类型：实用新型专利
发明人：钱东波
申请号：CN201420219337.7
申请日：20140425
公开号：CN203911521U
公开日：
20141029
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种充电电路，特别涉及一种铅酸蓄电池快速脉冲充电电路。
用NE555集成电路作为脉冲产生电路，经过CC4017十进制译码输出计数器转换为正负脉冲，对铅酸蓄电池进行充电。
由于采用上述技术方案，本实用新型所具有的优点和积极效果是：采用PWM正负脉冲充电方式对铅酸蓄电池充电，可以延长铅酸蓄电池的使用寿命，缩短充电时间；电路简单，经济实用。
申请人：盐城师范学院
地址：224051 江苏省盐城市希望大道
国籍：CN
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电池极化
慢脉冲快速充电方法有效控制电池极化的研究王坚1朱松然2(1 江苏盐城师院电源技术研究中心江苏盐城224002)(2 天津大学化工系天津300000)摘要：本文以铅酸电池为例着重介绍了慢脉冲快速充电方法有效控制电池充电时电池的极化。
大电流造成析气反应的电化学极化加剧，抑制析气。
慢脉冲的小电流有效地控制离子浓差极化，提高充电效率。
由此证实慢脉冲快速充电方法是一种理想的快速充电模式。
关键词：慢脉冲，快速充电，极化，析气The study of the fast charge with slow pulseon availably controlling the polarization of batterwang Jian1 Zhu Song Ran2(1 Jiangsu Yancheng Teacher’s College Jiangsu Yancheng 224002 )(2 Jianjin University Chemical Department Tianjin 300000 )Abstract: It has been emphatically introduced that the fast charge with slow pulse availably can control. The polarization when the batter is being charged in the paper, for instance the lead-acid batter. The big ampere can make the electrochemical polarization of the reaction of decomposed gas exacerbate and the decomposed gas choke. The little ampere in the slow pules efficiently can decrease the polarization of ion-consistency-difference and increase the efficiency of charge. Therefrom it has been confirmed that the fast charge with slow pulse is the excellent model of fast charge.Key Words: fast charge with slow pulse, polarization, decomposed gas1 前言化学电池作为将物质化学反应产生的能量(化学能)转换成电能的一种装臵。
脉冲修复蓄电池原理
脉冲修复蓄电池原理
脉冲修复蓄电池是一种用于恢复和延长蓄电池寿命的技术。
其原理基于蓄电池在使用过程中会产生自放电和晶体化现象，导致电池性能下降。
脉冲修复蓄电池的原理主要包括以下几个方面：
1. 脉冲充电，脉冲修复蓄电池通过周期性的高频脉冲充电，可以在一定程度上破坏蓄电池内部的晶体化物质，从而恢复电池的活性物质，提高电池的充电容量和电压稳定性。
2. 电化学效应，脉冲修复蓄电池的原理还涉及电化学效应，通过脉冲充电可以改变电池内部的化学反应过程，促进电极材料的再结晶和再生，从而减少极板的硫化和铅酸盐晶体的积聚，延长电池的使用寿命。
3. 电化学腐蚀，脉冲修复蓄电池还可以通过脉冲放电来减少电池内部的电化学腐蚀，降低电极和电解质的损耗，改善电池的循环寿命和稳定性。
4. 脉冲波形设计，脉冲修复蓄电池的原理还包括合理设计脉冲波形，包括脉冲频率、宽度、幅值等参数的选择，以达到最佳的修
复效果。
总的来说，脉冲修复蓄电池的原理是通过脉冲充放电和电化学效应来恢复电池的活性物质，减少晶体化和腐蚀现象，从而延长电池的使用寿命和提高性能稳定性。
这种技术在一定程度上可以解决蓄电池老化和损坏的问题，对于一些需要长期稳定使用的电池设备具有重要意义。
电动汽车的铅酸蓄电池快速脉冲充电系统
２００６．６Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．６电动汽车的铅酸蓄电池快速脉冲充电系统钟静宏，张承宁，张旺（北京理工大学电动车辆工程技术中心，北京１０００８１）摘要：在分析脉冲充电理论的基础上，采用脉宽调制技术，设计了电动汽车用铅酸蓄电池快速充电器。
实验表明：与传统的恒流－恒压充电技术比较，脉冲充电技术具有充电时间短，充电效率高的优点。
因此在电动汽车中采用脉冲充电方式能有效缓解铅酸蓄电池的极化现象，从而达到良好的充电效果。
关键词：电动汽车；铅酸蓄电池；快速脉冲充电系统中图分类号：ＴＭ９１２．１文献标识码：Ａ文章编号：１００２－０８７Ｘ（２００６）０６－０５０４－０３Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｂｏｕｔｑｕｉｃｋｐｕｌｓｅｃｈａｒｇｅｓｙｓｔｅｍｏｆｌｅａｄ－ａｃｉｄｂａｔｔｅｒｙｆｏｒｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅＺＨＯＮＧＪｉｎｇ－ｈｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＣｈｅｎｇ－ｎｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＷａｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＶｅｈｉｃｌｅ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｕｌｓｅｃｈａｒｇｅ，ｑｕｉｃｋｃｈａｒｇｅｒｏｆｌｅａｄ－ａｃｉｄｂａｔｔｅｒｆｏｒｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏａｄ－ｊｕｓｔｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔ－ｃｏｎｓｔａｎｔｖｏｌｔａｇｅｃｈａｒｇｉｎｇｍｏｄｅ，ｐｌｕｓｅｃｈａｒｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｖｅｓｈｏｒｔｅｒｃｈａｒｇｉｎｇｔｉｍｅ，ｈｉｇｈｅｒｃｈａｒｇｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｌｏｗｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｈａｒｇｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｓａｒｅ－ｓｕｌｔ，ｔｈｅｂａｔｔｅｒｙｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｓｒｅｄｕｃｅｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ；ｌｅａｄ－ａｃｉｄｂａｔｔｅｒｙ；ｑｕｉｃｋｐｕｌｓｅｃｈａｒｇｅｓｙｓｔｅｍ以动力蓄电池为电源的电动车被认为是２１世纪的绿色工程，它的出现将汽车工业的发展带入了一个全新的领域。
铅酸蓄电池脉冲充电装置与实验研究
铅酸蓄电池脉冲充电装置与实验研究周智勇;杨占录;王阔厅【摘要】本文以DSP和IGBT为核心,设计了大容量脉冲充电装置,并以火炬7DB700型牵引用铅酸蓄电池为实验对象,验证了脉冲充电装置设计的正确性.从实验数据分析可知,采用脉冲充电方式比采用恒流充电可节约充电时间.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2014(034)012【总页数】3页(P46-48)【关键词】铅酸蓄电池;脉冲充电;DSP【作者】周智勇;杨占录;王阔厅【作者单位】海军潜艇学院,山东青岛266042;海军潜艇学院,山东青岛266042;海军潜艇学院,山东青岛266042【正文语种】中文【中图分类】TP912.10 引言上世纪60年代中期，美国科学家马斯对开口蓄电池的充电过程作了大量的试验研究，并提出了以最低出气率为前提的，蓄电池可接受的充电曲线，如图l所示。
实验表明，如果充电电流按这条曲线变化，就可以大大缩短充电时间，并且对电池的容量和寿命也没有影响。
原则上把这条曲线称为最佳充电曲线，从而奠定了快速充电方法的研究方向[1]。
图1 可接受充电电流能力曲线1 大容量脉冲充电装置设计文献[2]中，作者采用全控电力电子元器件为控制核心，实现了正负脉冲间歇工作方式充放电，也可实现恒流充放电，但系统功率偏小，充电电流只能达到100 A以下。
为满足大容量铅酸蓄电池脉冲充放电实验的需要，本文设计了大容量充电机，能实现充电脉冲电流500 A，放电脉冲电流1000 A，充放电转换时间<1 ms，并以此对火炬7DB700型牵引用铅酸蓄电池进行脉冲充电实验。
1.1 大容量脉冲充电装置工作原理大容量脉冲充电装置基本原理框图如图2所示。
图2 大容量脉冲充电装置原理框图该装置的核心执行机构为 IGBT双向调压器，逆变器在DSP控制板的控制下可以工作在“升压放电”或者“降压充电”两种模式下。
输入的交流电经过降压整流成为直流电。
该直流电被双向调压器降压后给蓄电池组充电。
铅酸蓄电池脉冲快速充电方法的研究与应用
ｗｉ ｄ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｅ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｗｉ ｄ ｔ ｈ ．Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ Ｏ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｅ ｗ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｆ ａ ｓ ｔ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ａ ｎ ｄ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ；ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｆ ａ ｓ ｔ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｅ ；ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｆ ａ ｓ ｔ ｃ ｈ ａ ｒ ｇ ｉ ｎ ｇ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ
０ 引 言
铅 酸蓄 电池 具有 制造 技术成 熟 、 成本低 ， 电池容量 大、 跟 随负荷输 出特 性 好 、 无 记 忆效 应 等 优 点 ， 被 广 泛
式 中， Ｊ为蓄 电池 在任 意 时刻 可接 受 的充 电电流 ； 为
铅酸蓄电池高频脉冲恒能量充电方式的研究
铅酸蓄电池高频脉冲恒能量充电方式的研究景宁，韩明武哈尔滨工业大学电气工程学院，哈尔滨 (150001)E-mail: judgepanzer@摘要：本文根据铅酸蓄电池最佳充电曲线，结合蓄电池的能量接受特性，分析在高频脉冲电流的作用下，蓄电池的充电效果。
同时依据高频能量脉冲的优点，阐述了以高频恒能量断续三角波电流为充电电流为蓄电池充电的构想。
应用反激式电路拓扑结构，通过控制高频变压器原边开关管导通时间达到控制能量维持恒定的目的，以此实现缩短充电时间，控制电池发热量，提高充电效率，延长蓄电池使用寿命的目的。
关键词：铅酸蓄电池；充电曲线；恒能量；高频变压器中图分类号：TM51．引言在铅酸蓄电池广泛应用的今天，如何为其更快更好的充电，成为各国学术界，工业界关注的问题。
同时也成为各蓄电池充电机生产厂商竞争的焦点。
通过对铅酸蓄电池充放电机理的研究，蓄电池充电方式逐渐由早期的恒压，恒流充电方式过度到多阶段恒压，恒流充电，以期充电电流更符合最佳充电曲线，避免蓄电池的极化效应，同时减小电极析出气体的数量。
近些年，随着电力电子技术的发展，开关电源技术逐渐广泛应用于各工业电子变流装置中，为电力，电子设备供电。
因此，人们也将目光转向了以脉冲电流方式为蓄电池充电的方法研究中。
人们逐渐认识到，蓄电池的脉冲充电方式不仅可以缩短充电时间，而且在避免电极极化，控制温升，减少析气量方面有特殊的能力[1]。
本文介绍的是一种新颖的铅酸蓄电池充电方法，利用开关电源输出高频断续三角波，为铅酸蓄电池进行脉冲充电。
2．铅酸蓄电池的充电特性铅酸蓄电池的充放电过程互为可逆反应。
可逆过程既是热力学的平衡过程。
为保障电池能够始终维持在平衡状态之下充电，必须尽量使通过电池的电流小一些。
理想条件是外加电压等于电池本身的电动势。
但实践表明在蓄电池充电时，外加电压必须增大到一定数值才行,而这个数值又因为电极材料，溶液浓度等各种因素的差别，在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值。
利用脉冲技术修复铅酸蓄电池的工作原理
利用脉冲技术修复铅酸蓄电池的工作原理铅酸蓄电池的化学反应原理如下：正极电解液负极―放电→正极电解液负极PbO2 + 2H2SO4 + Pb ←充电―Pb2SO4 + 2H2O + Pb2SO4电池放电深度越大，硫酸铅（Pb2SO4）形成就越多，这层海绵软状物资在电池充电时（仅在放电不久后）会容易转化为铅和氧化铅。
电池处于放电状态仅仅70小时后，这层软状硫酸盐晶体就逐渐硬化和晶体化，变形为一种非常稳定的共价键化合物，难以转化回铅和氧化铅。
经常如此，电池容量将或多或少损失一部分，最终损失到寿命结束而不能使用。
电池硫酸盐层的积聚不仅“锁定”活化物质而减低电池寿命，而且这些物质积聚到一定程度更会造成电池结构性的破坏，常常表现为电池短路。
因为硫酸盐晶体层会降低电池容量，电池要保持恒定的负载输出，就只能加大放电深度。
经常性的放电深度越大，电池寿命就变的越短。
按照原子物理学，硫离子有5个不同的能级状态，通常处于亚稳定能级的离子都趋向迁落到最稳定的共价键能级而存在。
在最低能级（即共价键能级），硫磺以包含8个原子的环形分子形式存在，这些分子鹅卵石般牢固叠堆和覆盖，效果就像在电池极片上涂上一层牢固的涂漆层。
这8原子的环形分子模式是一种稳定态组合，很难被打破，而铅酸蓄电池的使用寿命往往与我们消除这些积聚物的能力密切相关。
以前，也包括现在，转化硫酸盐化层的方法是过充电（overcharging）或均充电（equalization）,这些处理方式虽然能去除大部分硫酸盐积聚物，但需要付出很大代价，可能造成电池正极片网结构严重腐蚀而大大降低电池寿命。
而且，这些处理方式是高放热过程，会使电池内部产生大量热量，造成极片弯曲和机械重压，甚至断裂。
有大量例子证明电池单体因过充电处理而造成鼓胀或爆裂。
近年来，多采用更安全的脉冲宽度调制（PWM）充电方式，但这种改进的技术仍然不能很有效的从电池极片上消除硫酸盐积聚层，特别是形成了很长时间，顽固坚厚的硫酸盐积聚层。
基于脉冲充电的电动汽车铅酸蓄电池快速充电技术研究
程专 业综合改革试点 （ ２ ０ １ ５ ｚ ｙ ０ ８ ７ ） ； 芜湖职业技术学院科技创新团队建设项 目（ Ｗｚ ｙ ｋ ｊ ２ ０ １ ６ Ａ ０ ３ ） ． 作者简介 ： 葛胜 升（ １ ９ ８ ４ 一 ） ， 男， 安徽芜湖人 ， 硕士 ， 讲师 ， 研 究方 向 ： 电子控制技术 ．
想， ２ ０ ２ ０年 我 国电动 车 的保 有量 目标 是 ５ ０ ０万辆 ．
在 电动 汽车 中 ， 铅 酸蓄 电池 作为 动力 电池 仍然被 广 泛使 用 ．铅 酸 蓄 电池 不仅 具有 成 本 低 、 技 术成 熟 的 优点， 从特 ｌ 生角度来 看 ， 还具 有温 度范 围较 宽 、 输 出挣 眭好 、 可 以大 电流 充放 电等优 点 ．然 而 目前 制约 新 能
０ 引 言
国家《 电动汽车科技发展十二五专项规划》 明确指 出发展纯电动汽车为新能源汽车 的发展方 向， ２ ０ １ ５
年 １ ０月 中 国共 产党 第 十八届 中央 委员会 第 五次 全体会 议通 过 《 中共 中央 关 于制 定 国 民经 济 和社 会发 展第 十三个 五年 规划 的建议 》， 建 议 中明确 提 出“ 实施 新 能源 汽 车 推 广计 划 ， 提 高 电动 车 产 业 化水 平 ” 的指 导 思
通过 对蓄 电池常规充 电方法比较的基础上 采 用 了分阶段脉 冲快速 充 电方法 ， 给 出了新 能源 电动汽车铅 酸蓄 电池
脉冲充电 系统总体设计方案 ． 通过 常规 分阶段 充电机与脉冲充 电样机的对 比测试 ， 验证 了分阶段脉 冲快速充 电的
铅酸蓄电池慢脉冲快速充电研究的突破
1前言1859年普莱特（Plante ）第一次发明了铅酸蓄电池，至今已有100多年的历史。
随着科学技术的发展，铅酸蓄电池尤其是VRLA 蓄电池的工艺、结构不断改进，性能不断提高。
特别是近几年来电动车的再度兴起，极大地推动了铅酸蓄电池作为动力源应用的迅猛发展。
但是，人们可能太过于专注研究开发高性能的铅酸蓄电池了，而忽视了一个直接影响蓄电池性能，并且与蓄电池紧密相关的重要因素，即蓄电池充电，特别是充电方式这一重要环节。
无数事实已充分证明，再好的蓄电池在不恰当修改稿日期：2009-03-30铅酸蓄电池慢脉冲快速充电研究的突破王坚，刘社章（盐城师范学院电气技术研究所，江苏盐城224001）摘要：总结了多年来铅酸蓄电池与快速充电研究的结果，发现蓄电池的性能除了与本身的品质有直接的关系外，还与蓄电池的充电方式有紧密的联系。
在慢脉冲快速充电的条件下，铅酸蓄电池的许多性能发生了很大的变化，许多长期以来形成的对铅酸蓄电池的观念将发生根本性的改变：大电流快速充电对铅酸蓄电池是有利的，大电流充电使铅酸蓄电池的发热量少、温升低、析气量少，同样有较长的循环寿命,而且还能够实现快速充电。
关键词：铅酸蓄电池；慢脉冲；快速充电中图分类号：TM 912.6文献标识码：B 文章编号：1006-0847(2009)02-0072-05The breakthrough of research on the slow pulse fast charge methodof lead acid storage batteryWANG Jian ，LIU She-zhang(Electrical Technique Research Institute,Yancheng Teachers College,Yancheng Jiangsu 224001，China)Abstract:This paper summarizes the researches on lead-acid battery and fast charge for many years.It is found that the function of the battery has direct relation with the quality of oneself,and also have close relation with the way to recharge battery.Under the conditions of slow pulse fast charge,many function of the lead acid battery have changed a lot,and the ster eotypes of years to lead-acid battery have been changed:the high current fast charge method is beneficial to the lead acid battery.On the contrary,the lead-acid batteries charged with high current generate less heat with slow tempera ture increase and little gas evolution.Also the lead acid storage battery has long cycle life ,on the other hand the fast charge can be realized.Key words:lead-acid battery;slow pulse;fast charge铅酸蓄电池慢脉冲快速充电研究的突破交流与探讨图1蓄电池充电特性曲线的充电方式下使用，也会是最差的电池，蓄电池与其说是被用坏的，倒不如说是被充电充坏的。
采用神经网络预测和变结构模糊控制的铅酸蓄电池最优充电技术研究
采用神经网络预测和变结构模糊控制的铅酸蓄电池最优充电技术研究一、本文概述本文致力于研究和探索一种结合神经网络预测与变结构模糊控制的铅酸蓄电池最优充电技术。
随着电动汽车、不间断电源系统等领域的快速发展，铅酸蓄电池作为一种成熟、可靠的储能设备，其性能优化和充电效率提升的需求日益迫切。
传统的充电方法往往难以在充电速度与电池寿命之间达到理想的平衡，开发一种新型的、智能的充电策略显得尤为重要。
本研究将神经网络预测技术应用于蓄电池充电过程中，通过学习和模拟电池充电行为的历史数据，实现对电池充电状态的精准预测。
同时，引入变结构模糊控制理论，根据电池的实时状态信息，动态调整充电策略，以最大化充电效率并延长电池寿命。
本文首先介绍了铅酸蓄电池的工作原理和充电特性，分析了现有充电技术的优缺点。
详细阐述了神经网络预测模型和变结构模糊控制器的设计原理和实现方法。
接着，通过实验验证了所提充电策略的有效性，并与传统充电方法进行了对比。
对本文的研究结果进行了总结，并对未来的研究方向进行了展望。
本文的研究不仅为铅酸蓄电池的最优充电技术提供了新的思路和方法，也为其他类型电池的智能充电策略提供了有益的参考。
二、铅酸蓄电池技术概述铅酸蓄电池是一种广泛应用的化学电源，具有技术成熟、成本低廉、安全可靠等优点，因此在许多领域都有着广泛的应用，包括电力储能、起动电源、电动车电池等。
铅酸蓄电池也面临着充电速度慢、充电效率低、电池寿命短等问题。
针对这些问题，本文提出了一种基于神经网络预测和变结构模糊控制的铅酸蓄电池最优充电技术，以提高电池的充电效率和延长其使用寿命。
铅酸蓄电池的基本工作原理是通过化学反应实现电能的储存和释放。
在充电过程中，正极的活性物质硫酸铅（PbSO₄）被氧化为硫酸（H₂SO₄）和铅（Pb），负极的活性物质铅（Pb）被还原为硫酸铅（PbSO ₄）。
在放电过程中，这些反应逆向进行，从而释放出电能。
铅酸蓄电池的充电过程是一个复杂的化学反应过程，受到多种因素的影响，如充电电流、充电电压、充电温度等。
电动车铅酸蓄电池的脉冲快速充电设计
电动车铅酸蓄电池的脉冲快速充电设计摘要：对快速充电原理进行了阐述，针对蓄电池充电过程中出现的种种问题，采用了分级定电流的脉冲快速充电方案，提出了充电器的硬件电路和控制软件的设计方案。
该充电方案对充分发挥蓄电池的功效，提高对蓄电池的充电速度，减少充电损耗，延长蓄电池的使用寿命具有重要意义。
关键词：电动车；铅酸蓄电池；脉冲快速充电引言以动力蓄电池为能源的电动车被认为是21世纪的绿色工程，它的出现将汽车工业的发展带入了一个全新的领域。
目前，电动车核心部件中的电动机、控制器和车体三大部件在理论和技术上已较为成熟，而另两大部件蓄电池、充电器的发展还不能满足电动车的要求，有一些理论和技术问题还有待攻关，现已成为影响电动交通工具发展的瓶颈。
目前，我国的电动车用动力蓄电池大多为铅酸蓄电池，这主要是由于铅酸蓄电池具有技术成熟、成本低、电池容量大、跟随负荷输出特性好、无记忆效应等优点。
当然，也有一些高性能电池，比如锂电池、燃料电池等。
锂离子电池电动车在深圳已投入试运营，由上海研制的第二代燃料电池轿车"超越二号"也于2004年5月在北京的国际氢能大会上露面，但都还未能得到广泛的推广应用。
虽然近年来蓄电池自身的技术有了不小的进步，但作为其能量再次补充的充电器的发展非常缓慢，传统的常规充电时间过长，快速充电技术至今仍未能完全解决，严重地制约着电动车的发展。
自铅酸蓄电池问世以来，由于各种技术条件的限制，所采用的充电方法均未能遵从电池内部的物理化学规律，使整个充电过程存在着严重的过充电和析气等现象，充电效率低。
电动车用动力蓄电池与一般蓄电池还有所不同，它以较长时间中等电流持续放电为主，间或以大电流放电，用于起动、加速或爬坡。
一般来说，电动车用蓄电池多工作在深度充放电工作状态。
因此，对电动车用动力蓄电池的快速充电提出了不同于常规电池的要求，它必须具有充电时间短、对蓄电池使用寿命影响小以及充满电判断准确的特点。
慢脉冲快速充电加速铅酸蓄电池寿命测试的研究
慢脉冲快速充电加速铅酸蓄电池 寿命测试的研究
王 坚 盐城 224001 ）
（ 盐城师范学院电气技术研究所， 江苏
摘要：长期以来，铅酸蓄电池循环寿命测试是一项既费时又费力的艰巨工作 �一般情况下，很 难获得为数众多的蓄电池循环寿命测试数据 �然而，蓄电池循环寿命测试是蓄电池性能好坏的 最终判据� 所以，蓄电池循环寿命测试一直制约着高性能蓄电池的研究开发以及蓄电池生产工 艺过程的质量控制和产品性能的改善提高 � 本文作者设计了加速蓄电池循环寿命测试方法，即 采用慢脉冲快速充电，且按相关的标准进行放电，研究发现取得了很好的效果� 关键词：动力蓄电池；慢脉冲快速充电；加速寿命测试 中图分类号： T M 9 10. 2 文献标识码：A 文章编号：1006- 0847( 2010) 03- 04
� � Ree a ch o n a cce l ea in g l if ee o fl e a d -a cid ba e i h l o p le f a ch a ge
WA N G Jia n � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � （ , 2240 0 1 ） � � � � � � A b � a c :O � � ea l o n g peio d of im e , h ec cl el if e e ofl e a d-a cid b a e i b o h im e -con m in g a n d � � � � � � � � � a� d o .In ge � n ea � � l ,i � i dif f ic l o oba in a l a ge n m beo f e da a a bo b a e c cl e l if e .Ho ee, h e � � � � � � � c cl el if � ee � i � h e� lim a ec i eion o jdge h eh e h eb a e pef o m a n cei goo d o n o .Th ee f o e , � � � � h ee � o fb a e� c� cl el if eh a e ala b e e n co n a in in g h e ee a ch a n d dee l o pm e n o fh igh -pef o � � � � m a� n ce � ba � eie, � he a l i con olin ba e p o d c ion a n d h eim p o m e n o fp od c pef o m a n ce .T h e � � � � � � a ho � h a deign � � e d� a � m � e h od o f a cce l ea in g l if ee b in g l o p le f a ch a ge ,a n d h e d i ch a gee � � � � � i � il � lco n d c e d� � b� h ee l ea n a n da d ; i i f o n d h a h ee o fa cce l ea in g h ec cl el if eo f o a ge b a eie a ch iee d go o d e l . � � � � � Ke o d : mo i e po e b a e; l o p le f a ch a ge ;a cce l ea e dl if ee 1 概述 循环寿命是衡量蓄电池性能的重要指标之一� 各种条件下，铅酸蓄电池循环寿命的测试是判断蓄 电池性能优劣的重要手段 �但是，铅酸蓄电池循环 寿命测试是一项既费时又费力的较为艰巨的工作 � 一般情况下，很难获得为数众多的蓄电池循环寿命 测试数据，因此，铅酸蓄电池循环寿命测试是制约 高性能蓄电池研究开发及蓄电池生产工艺过程质量 控制的瓶颈�严格地讲，铅酸蓄电池循环寿命测试
铅酸蓄电池脉冲充电技术研究
１ 引 言
铅 酸 蓄 电池 由于 其 制 造 成 本 低 、容 量 大 ，价 格 低 廉 而 受 到 了广 泛 的使 用 。高 效 、可 靠 的蓄 电 池 充 电方 法 显 得 越 来 越 重 要 。这 极 大 地 推 动 了智
能 快 速 充 电技 术 的 发 展 。随 着 人 们 对 快 速 充 电理 论 的研 究 不 断 深 入 ， 电力 电子 技 术 应 用 的 日益 广 泛 ， 酸 蓄 电池 快 速 充 电技 术 也有 了一 定 的 发展 。 铅 但 离全 面 使用 还 有 一 定 的 距 离 。
产 生 了极 化 现 象 。在 蓄 电池 充 电过 程 中 ， 内部 产 生 氧 气 和 氢 气 ， 当氧 气 不 能被 及 时 吸收 时 ，便 堆 积在正极板 （ 正极 板 产 生氧 气 ） 使 电池 内部 压 力 ， 加 大 ，电池 温 度 上 升 ，同 时 缩 小 了正 极 板 的 面积 ， 表 现 为 内阻 上 升 ， 出现 所 谓 的极 化 现 象 。根 据 马 斯 定 律 ，我 们 可 以知 道 在 充 电过 程 中 ， 当充 电 电
流 接 近 蓄 电池 固有 的微 量 析 气 充 电 曲线 时 ，适 时
地对 电池进行反 向大 电流瞬 间放 电 （ 图 ２ 如 ）， 能 够 除 去 正 极 板 上 的 气 体 ，并 使 氧 气 在 负 极 板 上
被 吸 收 ， 从 而 解 决 了 电池 在 快 速 充 电过 程 中的 极 化 问题 。提 高 了充 电效 率 和 蓄 电池 的 充 电接 受 能 力 ，从 而 大 大提 高 充 电速 度 ，缩 短 充 电时 间 。
密封铅酸蓄电池脉冲充电方式的研究
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硕 士学位论文
密 封 铅 酸 蓄 电池 脉 冲 充 电方 式 的研 究 夏芝玮
学 科 名 称: 学 科 门 类: 指 导 教 师: 申 请 日 期:
电力 电子 与 电力 传 动
独 一创 性 声 明
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本 论文及 其 相关 资料若 有 不实之 处 ， 由本 人 承担 一切 相 关责任
行 了大量的充放 电实验 ，’对实验数据进行分析和 比较，验证 了脉冲充 电方法的有效性和可
行 性 ，在 此 基 础 上 ，选 定 了正 负脉 冲 充 电模 式及 其 相 关 参 数 。文 中给 出 了正 负脉 冲 充 电模 式 的实验 结 果 及 充 电波 形 并将 其 与三 段 式 充 电进 行 分 析 比较 ，验 证 了脉 冲 充 电模 式 实现 了 高 效 、快 速 的充 电 目的 。 关 键 词 : 铅 酸 蓄 电池 : 极 化 ; 脉 冲 充 电
b een P erfo rm ed .T h e re su lts o f an aly si an d eom P ari son o f ex P eri m en tal d at a v eri fy th e v alid ity an d fe as ib ility o f th e P u lse一eh arg in g m eth od .O n th is b asis ，a n ew t冲 e o f P u lse一eh ar gi n g w ith
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铅酸蓄电池脉冲充电的研究
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1．引言
蓄电池是一种化学能和电能相互转换的装置，所以称之为化学电池。
它可以借助其它电源使反应逆向进行，是一种可逆电池，又称为二次电池。
随着绿色能源和节能环保主题行动的发展，铅酸蓄电池再次成为人们关注的焦点，作为一种技术成熟的二次能源，在未来的应用中，它将发挥不可替代的作用。
1859年普兰特(G.plante)第一次发明了铅酸蓄电池，至今已有一百多年的历史。
一百多年来，随着科学技术的发展，蓄电池的工艺、结构不断改善，性能不断提高。
尤其近年来，电动车的普及，极大地推动电池作为动力源应用的发展。
然而若使用不当，铅酸蓄电池寿命将大大缩短。
影响其寿命的因素很多。
研究发现：电池充电过程对电池寿命影响最大，放电过程的影响较少。
也就是说，绝大多数的蓄电池不是用坏的，而是“充坏”的。
由此可见，一个好的充电器对蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用。
采用正确的充电方法，不仅能提高蓄电池的效能，更能有效延长蓄电池的使用寿命。
本文主要介绍一种改进的脉冲充电方法，能保证有效地消除极化现象，减少极板硫酸盐化，减少电池析气，延长电池使用寿命。
2．充电方法介绍
蓄电池中化学能和电能相互转换是可逆的，也就是充电过程和放电过程互为逆反应。
其放电及充电的化学反应式如下：
很显然，可逆过程就是热力学的平衡过程，为保障电池能够始终维持在平衡状态之下充电，必须尽量使通过电池的电流小一些。
理想条件是外加电压等于电池本身的电动势。
但是，实践表明，蓄电池充电时，外加电压必须增大到一定数值才行,而这个数值又因为电极材料，溶液浓度等各种因素的差别而在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值。
在化学反应中，这种电动势超过热力学平衡值的现象，就是极化现象。
一般来说，常规充电有以下三种。
3．常规充电方法
常规充电方法是依据1940年前国际公认的经验法则设计的。
其中最著名的就是“安培小时规则”：充电电流安培数不应超过蓄电池待充电的安时数。
实际上，常规充电的速度被蓄电池在充电过程中的温升和气体的产生所限制。
这个现象对蓄电池充电所必须的最短时间具有重要意义。
上世纪60年代中期，美国科学家马斯对开口蓄电池的充电过程作了大量的试验研究，并提出了以最低出气率为前提的蓄电池可接受的充电曲线，如图1
所示。
实验表明，如果充电电流按这条曲线变化，就可以大大缩短充电时间，并且对电池的容量和寿命也没有影响。
原则上把这条曲线称为最佳充电曲线，从而奠定了充电方法的研究方向。
图1 最佳充电曲线
3.1恒流充电法
恒流充电法是在蓄电池充电过程中保持充电电流恒定的充电方法。
优点是控制方法简单，但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，到充电后期，充电电流多用于电解水，产生气体，使析气过多。
一方面造成蒸馏水的流失，同时伴随着电解液温度升高；另一方面电解析出的氢气也带来了不安全因素。
3.2阶段充电法
此方法包括二阶段充电法和三阶段充电法。
①二阶段法采用恒流和恒压相结合的充电方法。
首先，以恒电流充电至预定的电压值，然后，改为恒电压完成剩余的充电。
一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压。
②三阶段充电法在充电开始和结束时采用恒电流充电，中间用恒电压充电。
当电流衰减到预定值时，由第二阶段转换到第三阶段。
3.3恒压充电法
充电器的电压在全部充电时间里保持恒定的数值，随着蓄电池端电压的逐渐升高，电流逐渐减少。
与恒流充电法相比，其充电过程更接近于最佳充电曲线。
由于充电初期蓄电池电动势较低，充电电流很大，随着充电的进行，电流将逐渐减少，因此，只需简易控制系统。
这种充电方法电解水很少，避免了蓄电池过充。
但在充电初期电流过大，对蓄电池寿命造成很大影响，且容易使蓄电池极板弯曲，造成电池损坏。
另外充电机一般都是对串联得蓄电池组进行充电，由于存在极化现象，长期对蓄电池进行恒压充电容易造成各个蓄电池单体的端电压不一致，所以需要不定期的对电池进行均衡充电。
4．脉冲充电方法
为了能够最大限度地加快蓄电池的化学反应速度，缩短蓄电池达到充足状态的时间，同时保证蓄电池正负极板的极化现象尽量地轻，提高蓄电池充电效率。
快速充电技术近年来得到了迅速发展。
脉冲充电也是围绕着最佳充电曲线进行设计的，目的就是使其充电曲线尽可能地逼近最佳充电曲线，而且尽量的消除蓄电池的极化现象。
4.1脉冲充电法介绍
脉冲充电法不仅遵循蓄电池的充电接受率，而且能够提高蓄电池充电接受率，从而打破了蓄电池指数充电接受曲线的限制，这也是蓄电池充电理论的新发展。
脉冲充电概括起来有以下几种：
（1）慢脉冲充电法
也叫间歇式脉冲充电。
一个工作周期包括正向充电脉冲，停充间歇期两个阶段。
其中停充间歇期主要用来消除极化现象。
（2）Reflex TM充电法
Reflex TM充电法的一个工作周期包括正向充电脉冲，反向瞬间放电脉冲，停充维持3个阶段。
（3）变电流间歇充电法
这种充电方法建立在恒流充电和脉冲充电的基础上，其特点是将恒流充电阶段改为限压变电流间歇充电阶段。
（4）变电压间歇充电方法
在变电流间歇充电方法的基础上又有人提出了变电压间歇充电方法，只是改为了恒流限压式变电压充电。
（5）变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法
下面我们将主要介绍一种改进的脉冲充电方法。
4.2改进式脉冲充电方法
这种充电方法建立在恒流恒压充电和脉冲充电的基础上。
共分为三个阶段：恒定电流充电，恒定电压充电，脉冲充电。
充电初期采用标称电流对蓄电池进行充电。
在充电初期，此时充电接受率较大，用大电流可以使蓄电池进行充分反应，但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，所以不宜进行太长时间，避免充电中后期电解液温度太高，影响蓄电池的使用寿命。
当恒流充电使电池电压达到一定值时，充电电流多用于电解水，不仅产生气体，而且电解液温度开始升高。
此时转为恒压充电，由于此时蓄电池容量已经达到70%左右，加上对最大电流进行限流，最大程度上保证了充电过程更接近于最佳充电曲线。
随着蓄电池容量的升高，其充电接受率在不断下降，所以在恒压充电阶段充电电流是一直在下降的，当电流下降至一定值时，电池的容量已经接近85～90%，此时充电流程转入第三阶段，也就是脉冲充电阶段。
在此阶段我们采用变电流脉冲充电的方法，电流按照指数规律下降，符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。
采用高低不同电流脉冲来充分降低蓄电池的极化现象，是其能更充分的进行反应。
另外，一方面对蓄电池进行了很好得补充充电，使蓄电池能够不欠充也不过充，因为这两种情况都直接影响着蓄电池的使用寿命；另一方面，通过脉冲的激活使极板上的硫酸盐化问题得到一定程度的缓解或解决。
同时通过间歇小电流充电，使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化降低，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。
下面是我们的样机实验测试得出的数据图形。
如图2所示。
图2 改进脉冲充电曲线
由上图可以看出，在进入第三阶段后，实际上蓄电池的电压已经上升的很慢，脉冲的作用更多的体现在补充蓄电池和维护性能上。
5．结语
铅酸蓄电池是目前世界上广泛使用的一种化学电源，也是一种绿色能源。
它具有良好的可逆性，电压特性平稳，适用范围广，是社会生产经营活动中不可缺少的产品。
但由于充电技术制约，它的使用寿命一直受到影响。
我们提出这种改进的脉冲充电方法经过实验证明，不仅提高了蓄电池的充电接受率，而且还能对其进行维护和激活，能有效的延长蓄电池的使用寿命。