4節(jié)鎳氫電池串聯(lián)充電原理圖

1、充電過程與充電方法電池的充電過程通常可分為預(yù)充電、快速充電、補足充電、開關(guān)斷開有百誣左右的電消耗開關(guān)閉合有10mA左右的電消耗R4150Vbat;丁*1涓流充電四個階段。對長期不用的或新電池充電時，一開始就采用快速充電，會影響電池的壽命。因此，這種電池應(yīng)先用小電流充電，使其滿足一定的充電條件，這個階段稱為預(yù)充電?？焖俪潆娋褪怯么箅娏鞒潆姡杆倩謴?fù)電池電能。快速充電速率一般在1C以上，快速充時間由電池容量和充電速率決定。為了避免過充電，一些充電器采用小電流充電。鎳鎘電池正常充電時，可以接受C/10或更低的充電速率，這樣充電時間要10h以上。采用小電流充電，電池內(nèi)不會產(chǎn)生過多的氣體，電池溫度也不會

2、過高。只要電池接到充電器上，低速率恒流充電器就能對電池提供很小的涓流充電電流。電池采用小電流充電時，電池內(nèi)產(chǎn)生的熱量可以自然散去。涓流充電器的主要問題是充電速度太慢，例如，容量為1Ah的電池，采用C/10充電速率時，充電時間要10h以上。此外，電池采用低充電速率反復(fù)充電時，還會產(chǎn)生枝晶。大部分涓流充電器中，都沒有任何電壓或溫度反饋控制，因而不能保證電池充足電后，立即關(guān)斷充電器?？焖俪潆姺趾懔鞒潆姾兔}沖充電兩種，恒流充電就是以恒定電流對電流充電，脈沖充電則是首先用脈沖電流對電池充電。然后讓電池放電，如此循環(huán)。電池脈沖的幅值很大、寬度很窄。通常放電脈沖的幅值為充電脈沖的3倍左右。雖然放電脈沖的幅值

3、與電池容量有關(guān)，但是，與充電電流幅值的比值保持不變，脈沖充電時，充電電流波形如圖1-4所示。充電過程中，鎳鎘電池中的氫氧化鎳還原為氫氧化亞鎳，氫氧化鎘還原為鎘。在這個過程中產(chǎn)生的氣泡，聚集在極板兩邊這樣就會減小極板的有效面積，使極板的內(nèi)阻增大。由于極板的有效面積變小，充入全部電量所需的時間增加。加入放電脈沖后，氣泡離開極板并與負(fù)極板上的氧復(fù)合。這個去極化過程減小了電池的內(nèi)部壓力、溫度和內(nèi)阻。同時，充入電池的大部分電荷都轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，而不會轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w和熱量。充放電脈沖寬度的選擇應(yīng)能保證極板恢復(fù)原來的晶體結(jié)構(gòu)，從而消除記憶效應(yīng)。采用放電去極化措施后，可以提高充電效率并且允許大電流快速充電。采用某些

4、快速充電止法時，快速充電終止后，電池并未充足電。為了保證充入100%的電量，還應(yīng)加入補足充電過程。補足充電速率一般不超過03C。在補足充電過程中,溫度會繼續(xù)上升,當(dāng)溫度超過規(guī)定的極限時，充電器轉(zhuǎn)入涓流充電狀態(tài)。存放時，鎳鎘電池的電量將按C/30到C/50的放電速率減小，為了補償電池因自放電而損失的電量，補足充電結(jié)束后，充電器應(yīng)自動轉(zhuǎn)入涓流電過程。涓流充電也稱為維護充電。根據(jù)電池的自放電特性，涓流充電速率一般都很低。只要電池接在充電器上并且充電器接通電源，在維護充電狀態(tài)下，充電器將以某一充電速率給電池補充電荷，這樣可使電池總處于充足電狀態(tài)?？焖俪潆娊K止控制方法采用快速充電法時，充電電流為常規(guī)充電

5、電流的幾十倍。充足電后，如果不及時停止快速充電，電池的溫度和內(nèi)部壓力將迅速上升。內(nèi)部壓力過大時，密封電池將打開放氣孔，從而使電解液逸散，造成電解液的粘稠性增大，電池的內(nèi)阻增大，容量下降。從鎳鎘電池快速充電特性可以看出，充足電后，電池電壓開始下降，電池的溫度和內(nèi)部壓力迅速上升，為了保證電池充足電又不過充電，可以采用定時控制、電壓控制和溫度控制待多種方法。（1）定時控制采用1.25C充電速率時，電池1h可充足；采用2.5C充電速率時，30min可充足。因此，根據(jù)電池的容量和充電電流，很容易確定所需的充電時間。這種控制方法最簡單，但是由于電池的起始充電狀態(tài)不完全相同，有的電池充不足，有的電池過充電，

6、因此，只有充電速率小于0.3C時，才允許采用這種方法。（2）電壓控制在電壓控制法中，最容易檢測的是電池的最高電壓。常用的電壓控制法有：最高電壓（Vmax）從充電特性曲線可以看出，電池電壓達到最大值時，電池即充足電。充電過程中，當(dāng)電池電壓達到規(guī)定值后，應(yīng)立即停止快速充電。這種控制方法的缺點是：電池充足電的最高電壓隨環(huán)境溫度、充電速率而變，而且電池組中各單體電池的最高充電壓也有差別，因此采用這種方法不可能非常準(zhǔn)確地判斷電池已足充電。電壓負(fù)增量（一V）由于電池電壓的負(fù)增量與電池組的絕對電壓無關(guān)，而且不受環(huán)境溫度和充電速率等因素影響，因此可以比較準(zhǔn)確地判斷電池已充足電。這種控制方法的缺點是：電池電壓出

7、現(xiàn)負(fù)增量后，電池已經(jīng)過充電，因此電池的溫度較高。此外鎳氫電池充足電后，電池電壓要經(jīng)過較長時間，才出現(xiàn)負(fù)增量，過充電較嚴(yán)重。因此，這種控制方法主要適用于鎳鎘電池。電壓零增量（OAV）鎳氫電池充電器中，為了避免等待出現(xiàn)電壓負(fù)增量的時間過久而損壞電池，通常采用OAV控制法。這種方法的缺點是：充足電以前，電池電壓在某一段時間內(nèi)可能變化很小，從而造成過早地停止快速充電。為此，目前大多數(shù)鎳氫電池快速充電器都采用高靈敏一OAV檢測，當(dāng)電池電壓略有降低時，立即停止快速充電。（3）溫度控制為了避免損壞電池，電池溫度過低時不能開始快速充電，電池溫度上升到規(guī)定數(shù)值后，必須立即停止快速充電。常用的溫度控制方法有：最高

8、溫度（Tmax）充電過程中，通常當(dāng)電池溫度達到45C時，應(yīng)立即停止快速充電。電池的溫度可通過與電池裝在一起的熱敏電阻來檢測。這種方法的缺點是熱敏電阻的響應(yīng)時間較長，溫度檢測有一定滯后，同時，電池的最高工作溫度與環(huán)境溫度有關(guān)。當(dāng)環(huán)境溫度過低時，充足電后，電池的溫度也達不至45C。溫升（AT）為了消除環(huán)境影響，可采用溫升控制法。當(dāng)電池的溫升達到規(guī)定值后，立即停止快速充電。為了實現(xiàn)溫升控制，必須用兩只熱敏電阻，分別檢測電池溫度和環(huán)境溫度。溫度變化率（AT/At）鎳氫和鎳鎘電池充足電后，電池溫度迅速上升，而且上升速率AT/At基本相同，當(dāng)電池溫度每分鐘上升1C時，應(yīng)當(dāng)立即終止快速充電，這種充電控制方法，近年來被普遍采用。應(yīng)當(dāng)說明，由于熱