何毅然，何鎮(zhèn)宇

    (長沙宇恒電子有限公司，湖南 長沙 410007）

    摘要：從閥控蓄電池內部氧循環(huán)的設計理念出發(fā)，分析了現(xiàn)有各種充電方法存在的問題，提出了蓄電池全新的充電模式——自然平衡充電法，并對此方法的原理進行了淺述，使用根據這一原理設計的充電裝置，才會使蓄電池的循環(huán)使用壽命有真正意義上的保障和提高。

    關鍵詞：蓄電池；內部氧循環(huán)；充電器；自然平衡充電法

    0 引言

    發(fā)展中的民用電動交通產品，是未來蓄電池的最大市場。該市場能否獲得快速平穩(wěn)的發(fā)展，關鍵取決于電動交通產品的運行成本。其中圍繞著蓄電池的幾項技術指標，如蓄電池的單位儲能指標，循環(huán)使用壽命，放電后的充電是否安全、方便，環(huán)境溫度變化的適應能力等，又是影響運行成本的核心。以上任一個技術指標的突破，都將會使蓄電池在電動交通產品上的應用，向前邁出堅實的一步。

    1 蓄電池與充電技術

    對于鉛酸、鎘鎳、鎳氫3類以水為溶劑的電解液蓄電池，為了使用上的安全、方便、長壽命和免維護，在全世界化學電源工作者數(shù)代人不懈的努力下，終于從大量的實驗中發(fā)現(xiàn)了“內部氧循環(huán)”的理論機制，使得該3類蓄電池所有的充放電反應，能在一個設計完好的帶閥控的密封容器中反復安全進行。即蓄電池在充電和過充電期間，正電極析出的氧到達負電極后，能全部被負電極吸收還原，關系為i（o2析出）=i（o2還原），因而，蓄電池在長期的充放電過程中，不會造成電解液中水的損耗，以此來保證蓄電池的循環(huán)使用壽命與充電的安全。這一理論，在能夠精確控制充電電流和其他充電副反應，同時使環(huán)境因素影響較小的情況下，顯然是正確的。遺憾的是，這個正確的理論，只是來自化學電源的研究者，長期以來未被電路工作者真正理解和重視。由此造成蓄電池技術的發(fā)展領先于充電技術的發(fā)展，從而導致了今天我們在實際使用蓄電池時，經常出現(xiàn)電池未達到設計的使用壽命，就出現(xiàn)了性能下降甚至報廢的現(xiàn)象，針對蓄電池使用中存在的問題，我們用了8年的時間，對傳統(tǒng)的蓄電池恒流、恒壓充電技術，以及由該技術發(fā)展延伸出來的分段恒流、限流恒壓等充電技術，進行了深入的分析與實驗，下面是我們對傳統(tǒng)充電技術的認識。

    恒流充電方式，顧名思義是指蓄電池放完電后，在充電恢復容量過程中，要求充電器根據電池的不同a·h數(shù)，以某一確定的輸出電流對蓄電池進行充電，該電流從蓄電池的充電開始到充電結束，始終是恒定不變的。

    恒壓充電方式，顧名思義是指蓄電池放完電后，在充電恢復容量的過程中，要求充電器按不同種類的蓄電池，以某一確定的輸出電壓對蓄電池進行的充電，該電壓從蓄電池的充電開始到充電結束，始終是恒定不變的。

    以國內外使用最多也最為普遍，研究分析也最為深刻的鉛酸蓄電池為例。請觀察一幅在研究閥控式鉛酸蓄電池技術方面，經常看到和用到的圖1。這里我們要說明的是，這幅圖是專家們拋開日常環(huán)境溫度變化對蓄電池充電過程的影響，用經過改進的恒壓限流方法對蓄電池充電所獲得的。因是恒壓限流充電方式，所以代表電流變化的i線，起始段有一小段是限流值。代表電壓的v線起始段是一段很陡的上升線，更確切地講由于充電器的限流作用應是電壓的下跌線。

    圖1 閥控鉛酸蓄電池的充電特性曲線

    圖1中，左邊的縱軸線為蓄電池充電電壓，橫軸線為時間，i線代表蓄電池在充電過程中不同時刻受電能力的電流變化曲線，v線代表蓄電池充電過程中各時刻能接受的最高安全電壓，也是設計充電器的恒壓輸出線，c線代表蓄電池充電過程中容量隨時間的增加表現(xiàn)的恢復曲線。

    從i曲線上可清楚看到，充電過程中蓄電池在不同時刻的電流接受能力。顯然，在時間軸上，蓄電池電流接受曲線i是一條變化很大的非線性曲線，各個時刻蓄電池的電流接受能力是完全不同的，那么該曲線上哪一時刻的電流用作蓄電池恒流充電，能使蓄電池既安全，又能在人們可接受的有限時間上將蓄電池充滿，包括恒流充電法改進后的有限次數(shù)的分段恒流法在內，無論怎么看，我們都覺得是難以實現(xiàn)的，更加困難的是，電池每次使用的放電深度是不一樣的，環(huán)境溫度都不一樣，新舊程度也不一樣，如果每次充電都用同樣的電流和時間去充，造成的電