本文重點(diǎn)介紹電池充電器的電壓特性及其與電池充電的關(guān)系，并研究電壓充電方法。

　　電池充電器通過允許電流流動來恢復(fù)電池的充電。充電的協(xié)議取決于電壓、電流和電池大小等因素。本技術(shù)文章將探討電壓特性及其與電池充電的關(guān)系。

　　電壓概述

　　電壓是電路中兩點(diǎn)之間的電位差（p.d）。這種電位差是兩點(diǎn)之間電荷積聚的結(jié)果。

　　SI 電壓單位是用 （V） 表示的伏特，派生自以下表達(dá)式中所示的其他量

　　電壓 = 能量÷電荷

　　充電狀態(tài)和放電深度

　　充電狀態(tài) （SOC） 是電池中對其容量的充電水平。SOC 的水平以百分比表示，其中 0% 表示空，100% 表示電池容量已滿。

　　放電深度 （DOD） 與 SOC 相反，因?yàn)樗硎緩碾姵刂信懦龅碾妷喊俜直取＠纾绻姵靥幱?70% LEVEL，則其 DOD 值為 30%，因?yàn)樗菑碾姵刂信懦龅碾娏俊?/p>

　　圖1. 電池信息。圖片由鮑勃·奧迪安博提供

　　了解電壓特性

　　了解電壓特性至關(guān)重要，原因如下

　　安全。為了安全充電，需要更好地了解電壓特性。這種理解可確保電池不會因過度充電而爆炸或因充電不足而損壞。

　　電池壽命。為了延長電池壽命，了解其電壓特性至關(guān)重要，因?yàn)殡姵氐倪^充電或充電不足會縮短其使用壽命。

　　效率。通過了解電壓特性，可以優(yōu)化電池充電系統(tǒng)的效率，從而可以高效快速地充電。

　　成本效益。通過確保電池正確充電，可以降低更換電池所產(chǎn)生的成本。

　　可靠性。正確為電池充電使其比充電不足的電池更可靠，后者可能導(dǎo)致運(yùn)行停機(jī)。

　　電壓充電方式

　　有幾種類型的電壓充電方法，包括：

　　恒壓 （CV） 充電

　　恒壓法在充電過程中保持恒壓。但是，隨著電池充電，電流會逐漸減小。在此電流達(dá)到一定水平后，充電過程停止。這種充電方法用于鎳鎘和鉛酸電池。

　　圖2. 恒壓充電曲線。圖片由鮑勃·奧迪安博提供

　　脈沖充電

　　在脈沖充電中，突發(fā)電流而不是連續(xù)電流為電池充電。脈沖產(chǎn)生使用專門的充電算法。這種充電方法的主要優(yōu)點(diǎn)是可以延長電池壽命。該方法還有助于防止隨著時間的推移在電池極板表面形成的硫酸鉛積聚。

　　溫度補(bǔ)償充電

　　在這種方法中，由于電池溫度的變化，充電電壓要么降低，要么增加。進(jìn)行這些調(diào)整是為了補(bǔ)償溫度對電池充電特性的影響。

　　影響電池充電電壓的因素

　　有幾個因素會影響電池充電中的電壓，包括：

　　電池容量

　　電池容量是電池中的電流量，以安培小時 （Ah） 表示。存儲在電池中的這種能量也可以表示為瓦特小時（Wh）和千瓦時（KWh）。通過將Ah乘以電池電壓和充電時間，可以解釋更準(zhǔn)確的電壓變化。這將導(dǎo)致電池的瓦特小時值。電池容量較大的電池將需要高充電電壓。

　　電池類型

　　由于不同電池的充電特性不同，電池類型會影響充電時的電壓。例如，鉛酸電池需要大約 14.4 V 的充電電壓，而鋰離子電池每個電池需要 4.2 V。充電方法也可能因不同的電池類型而異。

　　電池使用年限

　　隨著電池老化，它會失去保持電量的能力。這意味著電池保持的電壓電平會下降，并且在充電時不會達(dá)到與全新電池相同的水平。因此，電池的使用壽命會很短。

　　溫度

　　溫度升高通過降低電池的內(nèi)阻來影響電池。隨著電阻的減小，更多的電流可以流入電池。這意味著電池所需的充電電壓會更高。溫度影響電池充電電壓的這種效應(yīng)稱為熱電效應(yīng)。

　　電池阻抗

　　電池阻抗是電池內(nèi)與電流相反的電阻。高阻抗會導(dǎo)致充電緩慢，因?yàn)檩^高的阻抗會阻礙電流流動，從而導(dǎo)致端子兩端的電壓較低。

　　充電器規(guī)格

　　電池充電器的規(guī)格可能因電池類型而異。它們通常指定可能影響充電過程的電壓和電流輸出。低輸出電壓的充電器可能無法將電池充電至最大容量。另一方面，較高的電壓輸出可能會損壞電池或縮短其使用壽命。

　　電壓測量方法

　　以下是用于測量電壓的方法。

　　直接電壓測量

　　在這種方法中，電壓讀數(shù)是使用萬用表等測量設(shè)備直接從電路中獲取的。萬用表是可以測量各種電氣量的電子設(shè)備，例如電壓、電阻和電流。

　　另一種可以直接獲取電壓數(shù)據(jù)的設(shè)備是示波器，它可以在屏幕上以波的形式直觀地顯示電信號。

　　該測量設(shè)備將探頭直接放置在電壓源上以獲取測量值。

　　間接電壓測量

　　在這種方法中，使用歐姆定律（V= I x R）通過簡單的計(jì)算獲取電壓讀數(shù)，其中電流（I）和電阻（R）是已知的。

　　以下是一些獲取電壓的方法：

　　分壓器電路：該電路將電壓分壓到一系列電阻器上，這些電阻器的讀數(shù)可以使用萬用表獲取。

　　戴維寧電路定理：在這種方法中，可以通過用內(nèi)部電阻替換其他元件來獲取電路中特定元件上的電壓。

　　歐姆定律：通過測量電路上的電流和電阻，電壓可以從歐姆定律方程（V= I x R）得出。

　　有效值電壓測量

　　該技術(shù)測量交流（AC）波形的有效值。該波形也稱為穩(wěn)態(tài)電壓，在阻性負(fù)載中產(chǎn)生的散熱與實(shí)際交流波形相似。

　　使用以下公式計(jì)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）是時間t的瞬時電壓。

　　RMS讀數(shù)可以通過稱為RMS電壓表的專用電壓表獲取。該測量裝置將交流波形轉(zhuǎn)換為直流波形，以提高精度和準(zhǔn)確度。

　　電池充電電壓的關(guān)鍵要點(diǎn)

　　以下是電池充電器電壓特性的一些關(guān)鍵要點(diǎn)。

　　了解電壓特性對于電池的安全性、壽命、效率及其供電設(shè)備的可靠性至關(guān)重要。

　　對于電壓充電，可以使用恒壓、脈沖法和溫度補(bǔ)償充電方法。

　　影響電池充電的因素包括電池容量、類型、使用年限、溫度、阻抗和充電器規(guī)格。

　　萬用表和示波器是用于獲取電壓讀數(shù)的儀器。

　　電壓讀數(shù)可以使用歐姆定律方程V = I x R獲取。

　　下面的公式可用于計(jì)算均方根：

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