电池充电器的电压特性及电池充电的关系

　　本文重点介绍电池充电器的电压特性及其与电池充电的关系，并研究电压充电方法。

　　电池充电器通过允许电流流动来恢复电池的充电。充电的协议取决于电压、电流和电池大小等因素。本技术文章将探讨电压特性及其与电池充电的关系。

　　电压概述

　　电压是电路中两点之间的电位差（p.d）。这种电位差是两点之间电荷积聚的结果。

　　SI 电压单位是用 （V） 表示的伏特，派生自以下表达式中所示的其他量

　　电压 = 能量÷电荷

　　充电状态和放电深度

　　充电状态 （SOC） 是电池中对其容量的充电水平。SOC 的水平以百分比表示，其中 0% 表示空，100% 表示电池容量已满。

　　放电深度 （DOD） 与 SOC 相反，因为它表示从电池中排出的电压百分比。例如，如果电池处于 70% LEVEL，则其 DOD 值为 30%，因为它是从电池中排出的电量。

　　

　　图1. 电池信息。图片由鲍勃·奥迪安博提供

　　了解电压特性

　　了解电压特性至关重要，原因如下

　　安全。为了安全充电，需要更好地了解电压特性。这种理解可确保电池不会因过度充电而爆炸或因充电不足而损坏。

　　电池寿命。为了延长电池寿命，了解其电压特性至关重要，因为电池的过充电或充电不足会缩短其使用寿命。

　　效率。通过了解电压特性，可以优化电池充电系统的效率，从而可以高效快速地充电。

　　成本效益。通过确保电池正确充电，可以降低更换电池所产生的成本。

　　可靠性。正确为电池充电使其比充电不足的电池更可靠，后者可能导致运行停机。

　　电压充电方式

　　有几种类型的电压充电方法，包括：

　　恒压 （CV） 充电

　　恒压法在充电过程中保持恒压。但是，随着电池充电，电流会逐渐减小。在此电流达到一定水平后，充电过程停止。这种充电方法用于镍镉和铅酸电池。

　　

　　图2. 恒压充电曲线。图片由鲍勃·奥迪安博提供

　　脉冲充电

　　在脉冲充电中，突发电流而不是连续电流为电池充电。脉冲产生使用专门的充电算法。这种充电方法的主要优点是可以延长电池寿命。该方法还有助于防止随着时间的推移在电池极板表面形成的硫酸铅积聚。

　　温度补偿充电

　　在这种方法中，由于电池温度的变化，充电电压要么降低，要么增加。进行这些调整是为了补偿温度对电池充电特性的影响。

　　影响电池充电电压的因素

　　有几个因素会影响电池充电中的电压，包括：

　　电池容量

　　电池容量是电池中的电流量，以安培小时 （Ah） 表示。存储在电池中的这种能量也可以表示为瓦特小时（Wh）和千瓦时（KWh）。通过将Ah乘以电池电压和充电时间，可以解释更准确的电压变化。这将导致电池的瓦特小时值。电池容量较大的电池将需要高充电电压。

　　电池类型

　　由于不同电池的充电特性不同，电池类型会影响充电时的电压。例如，铅酸电池需要大约 14.4 V 的充电电压，而锂离子电池每个电池需要 4.2 V。充电方法也可能因不同的电池类型而异。

　　电池使用年限

　　随着电池老化，它会失去保持电量的能力。这意味着电池保持的电压电平会下降，并且在充电时不会达到与全新电池相同的水平。因此，电池的使用寿命会很短。

　　温度

　　温度升高通过降低电池的内阻来影响电池。随着电阻的减小，更多的电流可以流入电池。这意味着电池所需的充电电压会更高。温度影响电池充电电压的这种效应称为热电效应。

　　电池阻抗

　　电池阻抗是电池内与电流相反的电阻。高阻抗会导致充电缓慢，因为较高的阻抗会阻碍电流流动，从而导致端子两端的电压较低。

　　充电器规格

　　电池充电器的规格可能因电池类型而异。它们通常指定可能影响充电过程的电压和电流输出。低输出电压的充电器可能无法将电池充电至最大容量。另一方面，较高的电压输出可能会损坏电池或缩短其使用寿命。

　　电压测量方法

　　以下是用于测量电压的方法。

　　直接电压测量

　　在这种方法中，电压读数是使用万用表等测量设备直接从电路中获取的。万用表是可以测量各种电气量的电子设备，例如电压、电阻和电流。

　　另一种可以直接获取电压数据的设备是示波器，它可以在屏幕上以波的形式直观地显示电信号。

　　该测量设备将探头直接放置在电压源上以获取测量值。

　　间接电压测量

　　在这种方法中，使用欧姆定律（V= I x R）通过简单的计算获取电压读数，其中电流（I）和电阻（R）是已知的。

　　以下是一些获取电压的方法：

　　分压器电路：该电路将电压分压到一系列电阻器上，这些电阻器的读数可以使用万用表获取。

　　戴维宁电路定理：在这种方法中，可以通过用内部电阻替换其他元件来获取电路中特定元件上的电压。

　　欧姆定律：通过测量电路上的电流和电阻，电压可以从欧姆定律方程（V= I x R）得出。

　　有效值电压测量

　　该技术测量交流（AC）波形的有效值。该波形也称为稳态电压，在阻性负载中产生的散热与实际交流波形相似。

　　使用以下公式计算均方根 （RMS）：

　　［Vrms=sqrt{frac{1}{T}}intlimits_{to}^{t0+T}v^{2}（t）dt］

　　其中T是波形的周期，V（t）是时间t的瞬时电压。

　　RMS读数可以通过称为RMS电压表的专用电压表获取。该测量装置将交流波形转换为直流波形，以提高精度和准确度。

　　电池充电电压的关键要点

　　以下是电池充电器电压特性的一些关键要点。

　　了解电压特性对于电池的安全性、寿命、效率及其供电设备的可靠性至关重要。

　　对于电压充电，可以使用恒压、脉冲法和温度补偿充电方法。

　　影响电池充电的因素包括电池容量、类型、使用年限、温度、阻抗和充电器规格。

　　万用表和示波器是用于获取电压读数的仪器。

　　电压读数可以使用欧姆定律方程V = I x R获取。

　　下面的公式可用于计算均方根：

　　［Vrms=sqrt{frac{1}{T}}intlimits_{to}^{t0+T}v^{2}（t）dt］
审核编辑：陈陈