在夏天出門辦事覺得還是電瓶車好：停車容易、比較涼爽、沒有罰單、不怕堵車。確實是一種比較好的短途交通工具。然而電瓶車蓄電池的使用或者充電是否合理直接關系到蓄電池的使用壽命。如果使用的好那怕每個蓄電池的壽命延長5%；試想全國有那么多的電瓶車計算下來這可不是個小數目，可減少能源消耗保護我們的環(huán)境都是有利的。

去年電瓶車的蓄電池充鼓了，為此進行了半年的蓄電池和充電器的研究，總結了一些經驗，改進了原來的充電器，現撰文跟讀者探討。

一、蓄電池充鼓的成因

看著充鼓的蓄電池，納悶：蓄電池的外殼用高強度的塑料制成，要使他變形，要多大的能量所產生的熱量來使他扭曲變形？從蓄電池和充電器兩個方面來揭開謎底。

1、蓄電池：任何產品都有使用壽命限制的。蓄電池每一次放電、充電后不可能百分之百地回到原來的狀態(tài)；總有一部分物質變成了死物質不參與化學反應，每一個輪回總要損失一點，積累下來這個可逆反應就不能進行了，壽命到了。所以對可充電的電池的壽命總是以充電、放電的次數來衡量的。研究發(fā)現當蓄電池壽命終期，表象為：正常充電一會兒就跳綠燈了（綠燈表示充滿），但這車騎一會兒就無力了。

2、充電器：對充鼓了蓄電池的充電器進行解剖。空載測量電壓42V、充電時測量電流1.8A，好像沒問題哎。再仔細分析電路得出這樣一個充電方案：開始充電、限電流1.8A、最高限電壓的設定跳變?yōu)?/SPAN>44V（不是42V）、當充電電流小于0.5A時跳綠燈、最高設定電壓又回到42V，開始浮充。這就是傳說中的三段式充電器吧。這就使得這種充電器有這樣一種奇怪的現象：長時間充電后不跳燈，當你拔下電源插頭后再插上電源，奇怪變綠燈了。

3、不跳燈和二次跳燈原理。當缺水和硫化嚴重的蓄電池和上述充電器的配合問題就出來了：接上充電器、1.8A電流開始充電、蓄電池端電壓上升，如果蓄電池的電動勢不能上升至設定電壓44V（不好的蓄電池電動勢上不去），設定電壓高蓄電池電動勢低，在一定電壓差下，電流始終不能達到0.5A以下，充電器的設定電壓不能轉換成42v，還有1A左右的電流仍然繼續(xù)對蓄電池充電，有近40W的電能就轉化為熱能，蓄電池的問題往往是出在某個單元格上，這單元格充電時間一長熱量聚集、氣體產生高壓，就使蓄電池產生鼓脹變形。

偶然發(fā)現了二次跳燈：一次對蓄電池充電，一個小時后就跳綠燈了，過了一個小時發(fā)現又是紅燈了，蓄電池也熱起來了。這就是蓄電池的奇怪之處：接上充電器開始充電、蓄電池端電壓開始上升，充電電流開始下降，當端電壓接近44V時電流降至0.5A以下，跳燈。充電器的設定電壓回到42V。此時蓄電池開始自放電，其端電壓慢慢下降，當下降到42V以下時，開始有充電電流了，當電流達到0.5A時，又跳紅燈了，設定電壓又變成了44V，又有大電流開始充電了。第二次跳燈后，蓄電池的電動勢怎么也上不去了（產生此現象的機理不清楚），就變成了前面講的不跳燈的狀態(tài)了。

二、蓄電池充電特性與充電器的配合

1、蓄電池充電方案

 對于蓄電池充電無非是兩個方面的因素：一個是電流，一個是電壓。根據馬斯理論，對蓄電池的充電有一條理論曲線，曲線內是充電安全區(qū)?，F有的充電器其限流的大小都在0.15C--0.2C以內，不會對蓄電池造成傷害，關鍵是充電結尾階段，這個電流和電壓如何設定成了關鍵。天能公司網上公布的蓄電池充電方案如圖：

 

 

圖解：（針對36V蓄電池）開始限電流1.8A、限壓44.7V充電。當蓄電池充電電流小于0.4A時，系統(tǒng)開始轉換：限壓變?yōu)?/SPAN>41.5V。這樣做的好處是：41.5V是蓄電池析氣點以下，在41.5V采用小電流（涓流）充電，并鎖定狀態(tài)。因為涓流電流比較小，蓄電池析氣量不大，如有少量析氣，氫氣和氧氣自行復合產生水，不至于大量氣體外逸使蓄電池脫水。最后2小時涓流充電后，使得蓄電池充滿電。像這樣的充電方法，由于電流比較小，這時輸出的電功率在8W左右，如果全部變成了熱量也不會使蓄電池鼓包。

2、對現有的充電器進行改造

 

 

買一個充電器雖然便宜，但雜牌眾多，不知充電的性能和充電的方法。對已有的充電器比較了解，還是自己動手改造舊的充電器吧。根據電路板的實物畫出了電路圖，現在修改后的狀況。改動線路說明：

1、充電程序，如圖：

 

  圖中要解決2個問題：1、各個轉換點電流、電壓的合理配置。2、在t2點進行鎖定，不允許有2次跳燈的情況發(fā)生。

2、限流變換電路：原電路2腳的設定電壓為0.18V（采樣電阻是0.1歐姆，限流值是1.8A），把2腳的分壓電路進行改動，下電阻改為300歐姆，上電阻用兩個10K電阻串聯，這樣2腳的電壓還是0.18V不變。從綠色LED管正極取電經10K電阻至9013三極管的基極，集電極接兩個10K串聯電阻的中間，發(fā)射極接4148二極管,以抬高電位。當綠燈亮時三極管導通，其集電極電位限制在0.7V，這樣2腳的分壓電位就變成了0.02V了，也就是充電電流限制在0.2A以內了。充電電流只會減小不會增加，故不會產生二次跳燈。

3、各個轉換點電流、電壓的合理配置

要合理配置各點的電流及其電壓，首先要了解充電器的充電特性：充電器的等效電路用E1和R1組成。E1為充電器的電動勢（約為開路電壓），充電器中R1的大小決定了這個充電器是“硬”還是“軟”。所謂：“硬”就是E1與端電壓的壓差很小時電流也能夠達到設定值。像用半橋式494集成塊做的充電器，壓差零點幾伏還能達到恒流值1.8A。有的它的特性就軟，壓差在2V左右就退出恒流區(qū)了，電流就變小了。

充電中幾個參數：恒流電流、最高充電電壓、轉換電流、浮充電壓、浮充電流。這幾個參數中，恒流電流1.5A-1.8A都問題不大，轉換電流0.4A也無需討論，浮充電流在改進的電路中已限制在0.2A以內了，浮充電壓在許多文章的介紹中都傾向于41.4V，在實驗中也覺得大于和小于都不妥；要討論的是最高充電電壓。

實驗1：最高電壓設定44V，充電后期電流下不來，這個充電器充電特性比較硬，電池發(fā)熱，不行；實驗2：最高電壓設定43.6V，在退出恒流區(qū)后1.5小時之后跳綠燈，情況正常，蓄電池不發(fā)熱，也充滿了。另一個充電器特性比較“軟”，設定44V，在42V上面就退出恒流區(qū)了。

4、實際效果：用改造調整參數后的充電器，4小時充電跳綠燈，充入電量3.8AH（與放出的電量相當），跳綠燈后電壓41.4V，電流降至0.2A以內進行涓流充電，7小時后電流只有30mA；蓄電池不發(fā)熱，長時間充電也沒關系，保護了蓄電池。且在涓流下充電2小時以上，可減少蓄電池硫化，也可使三個蓄電池均衡充電。

三、新充電方案設想：

 

 

 

 上圖為蓄電池充電的原理圖，充電過程是否合理、是否符合蓄電池的特性，決定了充電工作的優(yōu)劣。

1、蓄電池的特性：蓄電池的等效電路用E2和R2組成，E2可視為端電壓。E2和R2在充電過程中都是個變數，隨著充電過程的進行，E2上升，R2降低，容量增加。這里最重要的一個特性就是蓄電池對電流(電荷)的接受率。蓄電池的容量是用AH來表示的，從理論上講對于12AH的蓄電池可用12A充一個小時、1.2A充十個小時、0.12A充100小時。然而第一種方案充電電流太大，要損壞極板；第三種方案時間太長，而且受蓄電池自放電的影響，最終蓄電池充不飽。對于接受率的概念要引入馬斯曲線。

 

 

   在實際的充電過程中，才發(fā)覺馬斯的充電曲線很有道理。實驗證明：開始對蓄電池充電時電流一定要大一點，這時蓄電池對電流的接受率最大，蓄電池容易充滿。

2、分步降電流充電法：采用充電器特性“硬”一點的電路，在不同的電壓點位上用不同的電流對蓄電池進行充電（上圖）。設想蓄電池端電壓小于39V(3組12V蓄電池)充電恒流電流2.4A、小于40V1.8A、小于41.5V1A、大于41.5V0.2A。這樣的充電方案更接近于馬斯曲線；并且不會使蓄電池熱失控。

3、蓄電池的新舊與端電壓的變化：新蓄電池開始幾次充電時其端電壓能上到41.5V以上，改造后的充電器能跳綠燈。在5-6次充電后充電電流在0.3A左右了電壓卻不見上升（這時蓄電池應該充滿電了）,未能達到41.5V,現象為不跳燈。6個小時后勉強跳燈，充電電流在0.2A一下（應該是涓流充電了）。以后幾次充電后端電壓都在39點幾伏，穩(wěn)定了，大概這就是蓄電池激活了吧。蓄電池使用一段時間后由于失水，硫酸濃度偏高會使得端電壓升高。這一現象可引入另一種充電模式：上面講的充電器原來的充電方案不變，再增加電壓檢測電路。失水的蓄電池在充電時，其端電壓上升較快，達到41.5V時跳燈（另一種顏色的燈），同時限制電流，以防止熱失控。這個指示燈也起到了提醒用戶蓄電池可能失水了。

 四、網上討論蓄電池的幾種說法：

1、充電方法：有的說一天一充、有的說用了就充等等。筆者看了天能蓄電池制造企業(yè)在網上公布的幾張圖表，跟大家探討一下。

 

 

 

   假如說你每天使用電瓶車用去電量為10%的話，從圖表上可看出：你5天充一次電，可使用5000；2天充一次電，可使用6000，三天充一次電，可使用6000。也就是說2-3天充一次電最合算，蓄電池的使用壽命最長。如果每天用量在20%-30%的話就要天天充電嘍。

2、蓄電池用電量估算：以12AH、36V電瓶、180W的電動車為例，一天騎半個小時，一般騎車時的平均電流為5A左右，用電量為：0.5小時乘以5A為2.5AH,也就是說用去了20%的電量。

3、蓄電池內阻的估算：未接充電器測量端電壓V1，接充電器測量電壓V2，恒流電流I，估算其內阻R，R=（V2-V1）/I,如V1=39V、V2=41.2V、I=1.8A。計算R=1.22歐姆。這種估算比較粗糙，不太精確，但也能反映出內阻的變化，V2與V1的差值越小說明該蓄電池的內阻小。還有電瓶車上有一個電壓表，充電后，正常行駛時電表指針偏轉應該在1格以內，如果偏轉到2格了，說明內阻高了要充電了。

總結：蓄電池的生產，不同廠家稍微有點不同，但差異不大。充電器生產廠家多，品種多價位也相差很多。筆者認為：三段式充電器，只要幾個電壓、電流的值設置合理、準確。充電的效果也不錯的。筆者的設置：限電流（恒流）1.8A、最高電壓43.6V（如果充電器特性“硬”恒流效果好的話，這個電壓可設置在43V，此電壓低不利于蓄電池析氣，保護蓄電池）、轉換電流0.4A、浮充電壓41.4V、限制浮充電流在0.2A以下，還可以在充電器上安裝冬天、夏天開關，以轉換最高電壓的大小。其次，充電器電路的結構中要盡量避免發(fā)熱元件的使用，如：控制部分（LM358）的取電，用輸出電壓電阻降壓穩(wěn)壓管穩(wěn)壓的辦法要多產生功耗，空載時測量有4W左右的功耗。在變壓器上多增加一個繞組，為控制部分（LM358）供電，空載時測量只有1.8W左右的功耗，還有這樣的設計對于輸出部分，只有一個檢測電壓的電阻接在上面，故可取消防止倒灌的二極管，又可以減少充電時的熱源。電路的改進，設置的正確、合理，在不需要增加成本的情況下，會有一個低價優(yōu)質的充電器誕生。