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电池充电器类型 | 滴流和浮充工作原理

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点击次数:39 更新时间:2024年05月14日09:42:10 打印此页 关闭

电池充电器的目的是为电池充电而不过度充电。用于可再生能源系统的最简单类型的充电控制器监视电池电压,并在电池电压超过指定水平时关闭充电电流或减少充电电流。

当电池电压低于另一个指定水平时,它会重新打开充电电流;充电控制器打开(闭合)电路以恢复充电。

涓流充电器工作

最简单的电池充电器类型是连续涓流充电器,它通过施加恒定的电压和电流,以电池的自放电率对电池进行充电,无论电池是否充满电。

由于简单的涓流充电器在一段时间后必须手动关闭以防止电池过度充电,因此它通常不用于可再生能源系统,尽管它可以用于小型家庭系统。

充电电流可以预设为特定类型电池的涓流充电要求,通常是电池额定值的某个百分比。

来自电源的总电流的一部分通过分流控制转移,其余电流对电池进行涓流充电。

通过分流控制的电流被设置为建立电池所需充电电流的值。无论电池的充电状态如何,该充电器都会向电池提供相同的电流。这会导致电池过度充电,并在充满电后可能损坏电池。

图 1 中的电路图说明了连续涓流充电器的一种可能配置。

在此配置中,源输出电压必须与电池电压兼容;如果不是,则必须使用稳压器与电源串联,将模块电压调节至电池兼容的水平。

如果模块输出降至电池电压以下,二极管可防止电池通过电源反向放电。

连续涓流充电器电路图

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图 1连续涓流充电器电路图

浮充工作原理

浮动充电器提供相对恒定的电压(称为浮动电压),该电压连续施加到电池以保持完全充电状态。

  • 开/关开关浮充充电器

最简单的浮充充电器是带有自动开关(通常是晶闸管或晶体管)的涓流充电器。该充电器可检测电池电压何时达到预设参考电平 (VREF1)(对应于完全充电或浮充),并切断电池电流。

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当电池放电至第二个预设电平 (VREF2) 时,它会重新打开流向电池的电流。

检测电阻器R 用于将电池电压与开关输出隔离,以便其波动不受电源电压影响。

电压检测电路将电池电压与两个参考电压中的每一个进行比较,并相应地打开或关闭分流开关。这种设置克服了必须手动关闭连续涓流充电的问题。

这不是一种理想的电池充电方式,但它比可能导致电池过度充电的连续涓流充电要好。图 2 中的电路图说明了浮充充电器的一种可能配置。

开关并联浮充充电器电路图

图 2开关并联浮充充电器电路图

在另一种类型的浮充充电器中,电子开关与电源和负载串联。

调节用于设置电流和电压。图 3 显示了串联浮充充电器的概念。

图 4 中的图表说明了串联开关浮充电的概念。时间刻度的非充电部分被压缩,以便显示多个开/关周期。

与电池充电的时间相比,电池不充电(放电)的时间通常较长。

开关串联浮充充电器电路图

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图 3开关串联浮充充电器电路图

典型系列切换浮充充电曲线

图 4典型串联开关浮充电曲线

 三级浮充机

铅酸电池的一个特点是,通过施加恒定电压来充电,并让电池吸收所需的电流,直到充满电。

铅酸电池充电的一个好方法是分三个充电阶段。这些阶段是

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(1)散装级(或恒流级),

 (2)吸收阶段(或打顶或验收),以及

(3)漂浮阶段。

图 5 显示了典型电池的充电阶段。

  • 散装阶段

电池充电阶段是电池充电阶段,电池电压以恒定速率增加。

当三阶段充电器应用于显着放电的电池时,电池存在最大充电电流。

充电器设置为最大电池电压,对于 25°C 时的铅酸电池来说,该电压通常为 14.4 V 至 14.6 V。

电池电压从放电电平 (V DISCH ) 开始,并在此批量阶段以几乎恒定的速率增加到 V MAX,如图 5 所示。

带开关浮充的三级充电器的充电曲线

图 5带开关浮充的三级充电器的充电曲线

  • 吸收阶段

电池电压达到最大值并且通过电池的电流开始减少之后的电池充电阶段是吸收阶段。

当电池电压充满75%到80%时,通过电池的电流开始减少,标志着吸收阶段的开始。

在此阶段,电压保持在最大值,而电流减小。电流的降低不受充电器的限制,而是受电池能吸收多少电流的限制;获得正确的吸收率对于最长的电池寿命非常重要。

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该吸收阶段一直持续到通过电池的电流减少到 I MAX的几个百分点此时,电池已充满电,电池电流小很多。

  • 漂浮舞台

当电池电流达到较低水平后,充电器进入浮充阶段。

浮充电阶段是最后的维护或涓流充电阶段,目的是抵消电池的任何自放电。通常,25°C 时浮充电压为 13.2V 至 13.8V。

在浮充阶段,可以脉冲浮充电流以保持电池充满电。在所有三个阶段中,充电器控制电压并提供优化电池寿命所需的电流。

图 6 中的电路图说明了电池充电的过程。当电池充满电时,最小电流传感器向反馈控制发出信号。然后,反馈控制使调节器将其输出电压降低至浮动水平。

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三阶段充电器的功能

图 6三级充电器的功能

检视问题

  1. 与浮充相比,涓流充电器有什么缺点?
  2. 浮充电是什么意思?
  3. 三级充电控制器分为哪几级?
  4. 批量阶段会发生什么?
  5. 吸收阶段会发生什么?

答案:

  1. 电池充电时必须手动关闭涓流充电器,否则可能会过度充电。
  2. 它正在以一种使其保持充满电状态的方式对电池进行充电。
  3. 散装、吸收和漂浮
  4. 在批量充电阶段,电池以最大速率充电。
  5. 在吸收阶段,电池继续充电,但充电速率由电池容量决定。

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