[發明專利]電流過沖充電方法和用以實現該方法的一種電流過沖式充電器

無效

• 申請號: 200910035304.0
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN101662160A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發明（設計）人: 周符明
• 申請（專利權）人: 周符明
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及充電方法和充電器，尤其是一種電流過沖充電方法和用以實現該充電方法的帶有鉗位回輸繞組的單端反激式開關電源電流過沖式充電器，屬于電力電子技術領域。

背景技術

失水、熱失控和硫化(硫酸鹽化。除“硫化”外，還有“鈍化”一說，但鈍化的機理目前尚不清楚，故在此僅引用硫化)是鉛酸蓄電池的三大失效形式。其中，除硫化失效與鉛酸蓄電池的生成機理有關外，失水和熱失控失效皆與充電直接相關，即它們都是因所實行的充電方法和采用的充電器不當所致。

在常溫下，一節鉛酸蓄電池正、負電極的化學反應與充電電壓的關系遵循以下規律：當電壓上升至2.35V時，正電極開始析氧，電壓上升至2.42V時，負電極開始析氫。對于閥控型鉛酸蓄電池，析氧、析氫將導致失水，而對于密封型鉛酸蓄電池，由于析氧要產生熱量，致使蓄電池內的溫度和壓力同時上升，嚴重時將導致熱失控和電極變形。

傳統充電器多是“電壓過充式充電器”，其充電方法亦可被稱為“電壓過充充電方法”。由于鉛酸蓄電池當被連續充電至析氧電壓時，其容量只達到額定值的約80％，為了充滿蓄電池，電壓過充充電方法不惜越過析氧、析氫電壓，采取分段減小充電電流的辦法來達到目的。雖然電壓過充式充電器在充電后期采取了降低充電電流以減少氧、氫析出量的措施，但卻不能從根本上避免失水和熱失控，況且，連續充電和充電電流過小，反倒有促成細微硫化之虞。

一個理想充電器，應能充分發揮電源技術的特長，除了要避免因自身原因損壞蓄電池外，還應能改善蓄電池性能，延長蓄電池壽命。對鉛酸蓄電池而言，就是既不能讓它析氧、析氫，又要能將它充滿，還要盡可能地減除硫化，延長其壽命。不越過析氧、析氫電壓將鉛酸蓄電池充滿，這是個難題，解決此難題的關鍵是要看電池本身是否有可資利用的條件。

但凡蓄電池，都有一個最高充電電壓的限制，超過這一電壓，蓄電池不是受損就是失效，如鉛酸蓄電池開始受損的電壓是2.35V，因此，2.35V應被列為鉛酸蓄電池的“禁充電壓”；蓄電池一旦被充滿并停充后，電壓就會回落并長時間穩定在一定的數值上，這個數值是蓄電池的“滿電壓”，如鉛酸蓄電池的電壓一般會回落穩定在2.11～2.2V之間(視不同產品而異)，在實際操作時，2.2V可被作為鉛酸蓄電池的滿電壓。顯然，在禁充電壓和滿電壓之間充電不會損壞蓄電池，而問題在于怎樣利用這個電壓區間來達到充滿蓄電池的目的。

實踐表明，鉛酸蓄電池(包括鎳鎘、鎳氫等蓄電池)在充電時一般會出現以下現象：

——每當蓄電池被充電至禁充電壓后，如充電器停充，此時，蓄電池電壓將回落，回落的速度和落點電壓要看蓄電池被充滿的程度而定，充的不滿，電壓回落快、落點電壓低；充的滿，電壓回落慢、落點電壓高；如蓄電池已被100％充滿，其電壓將以慢速回落到滿電壓。

——當蓄電池電壓回落到滿電壓后，如重啟充電，蓄電池電壓將上升，上升的速度要看蓄電池被充滿的程度而定，充的不滿，電壓上升慢；充的滿，電壓上升快；如蓄電池已被100％充滿，其電壓將迅速上升至禁充電壓。

——每當重啟充電時，蓄電池都將出現一個能夠接受大電流沖擊的現象，接受大電流沖擊的時間長短要看蓄電池被充滿的程度而定(另還與蓄電池的額定容量等因素有關)，充的不滿，接受大電流沖擊的時間長；充的滿，接受大電流沖擊的時間短。

——當對鉛酸蓄電池重啟充電，充電電壓達到或越過禁充電壓時，鉛酸蓄電池并不立即析氧，而會出現一個短暫的(數以秒鐘)析氧滯后時間，表現出一種在時間上能夠接受“電流過沖”的現象。

——大電流沖擊和電流過沖，尤其當充電電流是“高頻脈沖”時，鉛酸蓄電池接受電流的能力將顯著變大(這是設計快速充電器的依據)。

——大電流沖擊和電流過沖，尤其當充電電流是“高頻變頻脈沖”時，對已發生硫化的鉛酸蓄電池還有去硫化作用(這是設計修復型充電器的依據)。

由此可見，在鉛酸蓄電池的滿電壓和禁充電壓之間隱含著一個“再充電區域”，這個再充電區域在連續和電壓過充的充電模式下并不出現，只有當充電器的充電模式含有間歇充電和電流過沖的因素時它才會體現，才能將電流充進蓄電池并將其充滿。

發明內容

本發明的目的在于提供一種充電方法——電流過沖充電方法。電流過沖充電方法是利用蓄電池(包括鉛酸、鎳鎘、鎳氫等蓄電池)在滿電壓與禁充電壓之間的再充電區域所具有的能夠接受大電流和電流過沖的特點，通過高頻變頻脈沖、間歇充電和電流過沖將蓄電池充滿的充電方法。