慢脉冲快速充电方法的研究

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。

其充电接受比和放电放掉的容量的平方根成反比,即:其中,K 为常数, C为放电容量。

可见α随放电深度而变, 放出电量越多,α值越大,充电接受电流也越大。

实验的基础上验证还指出, 对于任何放电深度, 一个充电电池的充电接受比α是和放电电流I d的对数成正比, 即α= K lg ( KI d ) , 它定量地表明随放电率的不同充电接受比的变化。

因此, 充电电池在充电过程中采取电量相对很小,而幅度较大且时间很短的放电措施, 将恢复或提高充电电池的充电接受率,从而增大了充电电流, 加快了充电效率, 也就是说在快速充电中,进行短暂的停充, 在停充中加入放电脉冲, 这就是脉冲式快速充电的基本方法。

快速充电装置的设计原则(1)应在整个充电时期内,始终适时地采取去极化措施。

充电电池的充电电流随时间会超过可接受电流,故充电前期应有去极化措施。

(2)去极化措施应能自动适应充电时间内的不同要求, 动态跟踪充电电池的实际状态、可接受的充电电流,自动确定充电时的参数。

(3)充电中充电电池电压上升到一定程度时,应当停止, 进行放电去极化。

去极化措施应能抑制过超电能, 使其达不到气体析出的电能。

(4)去极化是有限度的,端电压降至一定值时就适时转化再充放电过程。

快速充电系统的实现根据实验验证的充电曲线,理论上充电起始电流应尽可能大,但实际由于充电电池内部结构参数及充电装置和供电系统的限制,起始电流不能过大;其次充电末期电流也不要太小,以免延长充电时间。

反应充电电池内部状态和接受能力的特征参量很多,在此选取端电压和端电压变化率参数,结合充放电电流和充放电时间两个参数变量来描述充放电过程中充电电池的内部状态,作为充电状态动态变化的依据。

(1)电压与容量关系如图2 所示,为电压与充电电池容量关系曲线。

由图2曲线可看出,采用大电流充电效率时,为使电池容量恢复到100 % , 必须允许一定的过充电反应,过充电反应发生后, 单格充电电池电压迅速上升,达到一定数值后上升速度减小, 然后缓慢下降。

充电设备的快速充电技术研究与应用随着电动汽车的迅猛发展和普及，充电设备的快速充电技术也日益受到关注和重视。

快速充电技术可以大大缩短电动汽车的充电时间，提高用户的使用体验，促进电动汽车的推广和普及。

本文将就充电设备的快速充电技术进行探讨和研究，以期对未来的充电设备发展提供一定借鉴和参考。

一、充电设备的快速充电技术的现状目前，充电设备的快速充电技术已经取得了一定的进展和应用。

其中，最常见的快速充电技术包括：高功率直流快速充电技术、超级快充技术和无线快速充电技术。

1. 高功率直流快速充电技术高功率直流快速充电技术是目前最为普遍和成熟的快速充电技术之一。

该技术通过将交流电转化为直流电，实现对电动汽车的快速充电。

相对于传统的交流充电技术而言，高功率直流快速充电技术可以大幅度缩短充电时间，提高充电效率。

2. 超级快充技术超级快充技术是基于电池技术的升级和改进，并结合了其他电源管理技术而开发出来的一种快速充电技术。

该技术通过改进电池的材料、结构和工艺，提高电池的充电速度和充电容量，从而实现对电动汽车的快速充电。

3. 无线快速充电技术无线快速充电技术是近年来快速充电技术的新兴技术之一。

该技术通过在地面或底座上安装无线充电装置，将电能通过电磁感应的方式传输到电动汽车上，实现对电动汽车的无线快速充电。

这种充电方式不仅方便快捷，而且还能有效避免充电线缆的损坏和安全隐患。

二、充电设备的快速充电技术的研究进展目前，充电设备的快速充电技术的研究进展非常迅速。

各大科研机构和企业纷纷加大对快速充电技术的研发投入，希望能够推动充电设备的快速充电技术的进一步发展和应用。

1. 快速充电技术的改进与创新在快速充电技术的改进与创新方面，研究人员主要集中在提高充电功率、增加充电容量和减少充电时间等方面。

他们通过改进电池、充电设备和电源管理系统等关键技术，使得充电设备能够在更短的时间内为电动汽车提供更大的电量。

2. 快速充电技术的应用前景快速充电技术的应用前景非常广阔。

快速充电器的研究摘要电动汽车、电动自行车的发明问世给人们的交通和工作带来了极大的便利，尤其是电动自行车已逐步成为我们生活中不可或缺的便捷工具，它具有清洁、环保、使用灵活等特性，但电动自行车所用的充电器的好坏直接决定了电动自行车的充电效率和电池利用率。

本文介绍的脉冲式充电器，采用最新的脉冲充电方式对电池充电，能大大提高蓄电池的充电速率，并可以大大延长电池的使用寿命，使人们的出行更加方便。

关键词电动自行车；蓄电池充电；脉冲式充电器电动车是目前世界上唯一能达到零排量的机动车，由于环保的要求，加之新材料和新技术的发展，电动车进入发展高潮。

然而，电动自行车电池不耐用，充电频繁成为电动车使用者头痛的问题。

同时，电动自行车一次充电饱和，一般可以行驶三十公里以上（因电池容量的不同差异较大），当把电动自行车作为较远距离的交通工具的时候，就没有电返回，而要等到重新充电完毕则要花上好几个小时时间。

本次研究就是针对解决电动自行车充电器充电慢的问题而展开研究的，旨在开发用最新的控制IC加脉冲电方式改变充电方式，并可以在较短时间内将电池充好的电动自行车快速充电器。

1 蓄电池的充电理论1.1 蓄电池充电原理蓄电池的充放电是可逆的其充放电的化学反应式如式（1）所示：PbO2+2H2SO4+Pb=PbSO4+2H2O+PbSO4 （1）显然，充电过程与放电过程是互为可逆的过程，实质上就是一个热力学平衡过程。

为保障电池始终维持在平衡状态下充电，应使通过电池的充电电流尽量小一些，为此，理想的充电模式应是外加充电电压等于电池本身的电动势。

不过，实践表明，因为电极材料、溶液浓度等各种因素的差别，蓄电池充电时，外加电压必须增大而超过蓄电池的平衡电动势，这就使得电池容易产生极化现象。

1.2 蓄电池的充电方法脉冲充电方式用脉冲电流对电池充电，然后让电池放电，如此循环，放电脉冲的电流值很大，宽度很窄，通常放电脉冲的幅值为充电脉冲的3倍左右。

虽然放电脉冲的幅值与电池容量有关，但是与充电电流幅值的比值保持不变。

电源与节能技术 2023年9月25日第40卷第18期115 Telecom Power TechnologySep. 25, 2023, Vol.40 No.18上官安琪：基于智能变脉冲充电的电动汽车快速充电方法充电器停止充电，此时蓄电池的端电压逐渐升高。

充电间歇时间达到T 2，充电器就会不停的充电，而且反反复复地充电；降低充电脉冲占空比，在电压超过设定值U 1时开始充电。

电池停止充电，当端电压达到设定值U 2。

短暂停止充电使蓄电池的极化电压迅速降低，反复循环直至达到蓄电池组的充电终止电压U 3，根据反馈电压调整输出脉冲占空比。

3　基于智能化变脉冲充电的快速充电仿真研究通过利用MATLAB 软件中的Simulink 建立模拟平台，通过脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation ，PWM ）控制策略实现对充电回路的控制，对PWM 整流器和快速脉冲充电器建立模拟平台，对提出的快速充电方法进行模拟验证。

3.1　铅酸蓄电池仿真模型建立文章选取4阶动态模型的铅酸蓄电池作为研究对象。

模型将电池表述为等价的电路网络。

电池的充放电过程十分复杂，许多参数都会影响模型中的各个变量，非线性特征表现十分明显。

为了精确模拟该过程，文章选取铅酸蓄电池动态模型作为研究对象。

3.2　PWM 整流器仿真模型文章选用了一种利用PWM 调制策略的控制方式，输出电流采样后与参考电流进行比较，误差信号补偿放大，再通过PWM 调制产生占空比来驱动主功率电路中的开关器件。

通过仿真，判断其拓扑结构和控制方式是否能满足指标要求。

3.3　基于智能化变脉冲充电的快速充电仿真模型文章基于MATLAB 软件中的Simulink 环境、电池模拟模型和PWM 控制模型，建立的基于智能变脉冲充电的快速充电模拟模型如图2所示。

经过多次仿真结果验证，文章提出的智能化变脉冲充电快速充电方法可接受充电电流曲线相关指标得到很大的优化，起到了既提高充电效率又减少出气量的作用。

摘 要- - I摘 要进入70年代以来，由于能源以及人类对自然环境的日益关注，电动车才再度成为技术发展的热点。

世界各国的政府、学术界、工业界正在加大对电动车开发的投资力度,虽然目前电动车在能源和行驶里程方面还未能尽如人意，但足以满足人们的基本需要，有望成为21世纪的重要交通工具。

虽然电动车给人们的近距离出行带来了极大的方便，但由于技术等问题，电动自行车也有其硬伤所在，行驶距离短、充电难，尤其对占绝大多数的高层住户来说，充电难问题显得尤为突出。

目前国内电动车厂家的充电器基本都是采用三段式充电法，即首先是恒流充电，再是恒压充电，最后是涓流充电。

从蓄电池本身的物理性质出发，这种充电方法存在几个问题：首先是电池开始是否满足充电条件。

其次，电池在由恒流充电转为恒压充电的转换电流值确定。

最后，电池由恒压充电转到涓流充电的转化电压值，没有给出涓流充电的时间。

以上问题都会导致析气和失水。

本文以建立安全高效的电动车充电站为目标，以防止电池硫化、失水，同时以保护电池为出发点，设计一款基于慢脉冲的电动车通用充电系统。

在论文中，主要做如下几方面的工作：1. 对蓄电池的研究分析蓄电池的发展过程以及在市场中所处的举足轻重的地位。

研究了蓄电池的结构，分析蓄电池的基本工作原理。

找出导致铅酸蓄电池寿命减少的原因。

讨论了目前国内和国外充电方法，恒压充电、恒流充电以及涓流充电三种充电方法的优劣。

重点讨论慢脉冲充电方法，分析该方法在消除极化，防止硫酸盐化以及失水的实现过程。

2. 数据测量和软硬件实现在充电过程中，主要需要控制的量是电压和温度。

电压测量采用的是转移间接测量法，能高校实时测量蓄电池的电压，温度测量则是用专门的集成电路来进行测量。

硬件部分主要包括：开关电源、测量电压电路、测量温度电路、脉宽调制电路。

最后用VC++编译系统软件，实现对充电系统的实时测量和监视。

3. 系统组装基于慢脉冲的电动车充电系统建立一个充电管理系统，包括的模块有：充电器、通讯部分、计量显示部分。

电动汽车快速充电技术研究绿色革命的一个重要体现是绿色交通，电动汽车应运而生，其市场需求量也呈现出愈来愈大的趋势。

电动汽车充电时间长，充电难是电动汽车推广应用的一个难题。

因此，快速充电技术的研究对电动汽车的发展影响重大，意义深远。

目前，研究成果比较成熟的快速充电技术主要有智能化变脉冲充电技术和分段恒流充电智能化控制技术。

智能化变脉冲充电技术基本原理：变脉冲快速充电系统主要由整流器和功率转换器组成，如图（1）所示。

快速充电器根据实时检测到的电池组的端电压、充电电流、温度、动态内阻等信息，按照马斯充电定律，通过采用智能控制算法实施对充电电流脉冲宽度T1、间歇时间T2、放电电流脉冲T3的分段调节，以消除被充电电池组的电极化现象，使电池组时刻处于较佳的电流接受状态，提高充电速度和充电效率。

具体控制过程是，首先用较宽的充电脉冲进行充电，蓄电池的端电压上升，当到达充电时间T1时，充电器暂停充电，当充电间歇时间达到T2时充电器继续充电，如此反复，如图（2）所示。

当电压上升到设定的电压值V1时，根据程序的设定，减小充电脉冲占空比，并给蓄电池充电，当电池端电压达到设定值V2时，充电器间歇暂停充电；根据反馈电压自动调节输出脉冲的占空比，经过短时间停止充电，蓄电池的极化电压迅速下降，如此反复循环，直至达到蓄电池组的充电终止电压V3。

该快速充电器首次实现了按照被充电电池的实际充电状态(电流、电压、温度、动态内阻等)对脉冲充电器充电脉冲实施智能化的实时调节，将充电器和被充电电池上升为一个系统问题综合考虑，通过引入智能化调节算法，使该充电器具有更广泛的适用性。

分段恒流充电智能化控制技术基本原理：分段恒流充电智能化控制电路如图（3）所示。

该电路采用 CPU 控制，可对充电电池和充电环境温度进行检测，对电池充电进行计时，采用充电过程中电池的电压和电流，对分段恒流充电过程进行控制。

分段恒流充电使电池的实际充电电流曲线接近充电可接受电流曲线，是实现电池快速充电的有效方法。

慢脉冲快速充电均衡性的研究
王坚
【期刊名称】《电池》
【年(卷),期】2006(036)001
【摘要】由于阀控式铅酸(VRLA)电池中单体电池内阻、电压和容量的不一致,导致使用过程中差别扩大,使电池组循环寿命缩短.分析了电池组性能差别扩大的原因,研究了慢脉冲快速充电方法的充电性能.结果表明:该方法有利于VRLA电池的均衡充电,抑制单体不一致性的扩大,延长电池组的寿命到700次循环以上.
【总页数】2页(P62-63)
【作者】王坚
【作者单位】盐城师范学院电源技术研究中心,江苏,盐城,224002
【正文语种】中文
【中图分类】TM912.1
【相关文献】
1.慢脉冲快速充电延长铅酸蓄电池寿命的研究 [J], 王坚
2.慢脉冲快速充电加速铅酸蓄电池寿命测试的研究 [J], 王坚
3.铅酸蓄电池慢脉冲快速充电研究的突破 [J], 王坚;刘社章
4.慢脉冲快速充电对蓄电池不同DoD循环寿命影响的研究 [J], 王坚
5.慢脉冲快速充电方法析气性能的研究 [J], 马以春;王坚
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铅酸蓄电池脉冲充电的研究重庆法阿姆实业有限公司带给您最新资讯：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。

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。