电池充电教程:安全高效充电的分步指南

Day green battery tutorial

当前的电池充电技术依靠微处理器(计算机芯片)进行充电,采用 3 阶段(或 2 或 4 阶段)调节充电。这些是“智能充电器”,折扣店通常找不到优质设备。铅酸电池充电的三个阶段或步骤是批量、吸收和浮动。有时将鉴定或均衡视为另一个阶段。2 阶段装置将具有批量和浮动阶段。重要的是使用电池制造商关于充电程序和电压的建议,或使用优质的微处理器控制充电器来保持电池容量和使用寿命。

“智能充电器”的设计考虑了当代充电理念,并从电池中获取信息,以最少的观察提供最大的充电效益。一些凝胶电池和 AGM 电池可能需要特殊设置或充电器。我们的设备是根据其在其指定的电池类型上的适用性而选择的。凝胶电池通常需要特定的充电配置,并且需要凝胶专用或凝胶可选或凝胶适用的充电器。凝胶电池的峰值充电电压为 14.1 或 14.4 伏,低于湿式或 AGM 型电池充满电所需的电压。凝胶电池的电压超过此值会导致电解质凝胶中产生气泡,并造成永久性损坏。

大多数电池制造商建议将充电器的大小设置为电池容量(ah = 安培小时容量)的约 25%。因此,100 ah 电池需要大约 25 安培(或更少)的充电器。较大的充电器可用于减少充电时间,但可能会缩短电池寿命。较小的充电器适合长期浮动,例如,1 或 2 安培“智能充电器”可用于较高安培循环使用之间的电池维护。有些电池指定容量的 10%(.1 X C)作为充电率,虽然这不会造成任何损害,但具有适当充电配置的良好微处理器充电器应该可以达到 25% 的充电率。如果你和不同的工程师交谈,即使是在同一家公司,你也会得到不同的答案。

三阶段电池充电
BULK 阶段约占充电的 80%,其中充电器电流保持恒定(在恒流充电器中),电压增加。适当大小的充电器将为电池提供尽可能多的电流,直至达到充电器容量(电池容量的 25%,以安培小时为单位),并且不会使湿电池的温度超过 125°F,也不会使 AGM 或 GEL(阀控)电池的温度超过 100°F。

吸收阶段(大约是剩余的 20%)让充电器将电压保持在充电器的吸收电压(介于 14.1 VDC 和 14.8 VDC 之间,取决于充电器设定点)并降低电流直到电池充满电。一些充电器制造商将此吸收阶段称为均衡阶段。我们不同意这种术语的使用。如果电池无法保持电量,或者电流在预期充电时间后没有下降,则电池可能会出现永久性硫酸盐化。

在浮动阶段,充电电压降低至 13.0 VDC 和 13.8 VDC 之间并保持恒定,而电流降低至电池容量的 1% 以下。此模式可用于无限期地保持电池充满电。

充电时间可以通过将要更换的安培小时数除以充电器额定功率输出的 90% 来估算。例如,100 安时电池,放电率为 10%,则需要更换 10 安培。使用 5 安培充电器,我们将 10 安时除以 5 安培的 90% = 2.22 小时充电时间估算。深度放电的电池偏离此公式,每安培需要更多时间进行更换。

充电频率建议因专家而异。看来放电深度对电池寿命的影响大于充电频率。例如,在设备暂时不使用时(用餐休息或其他情况)进行充电,可能会使一个工作日的平均放电深度保持在 50% 以上。这基本上适用于一天内平均放电深度低于 50% 的电池应用,并且电池可以在 24 小时内完全充电一次。

均衡
均衡本质上是一种受控的过充电。一些充电器制造商将充电器在 BULK 模式结束时达到的峰值电压(吸收电压)称为均衡电压,但从技术上讲并非如此。容量较大的湿式(充满电)电池有时会受益于此过程,尤其是物理上较高的电池。如果不偶尔循环,湿式电池中的电解质会随着时间的推移而分层。在均衡过程中,电压会升至高于典型峰值充电电压(在 12 伏系统中为 15 至 16 伏)的水平,直至进入气化阶段,并保持一段固定(但有限)的时间。这会激起整个电池的化学反应,“均衡”电解质的强度,并去除电池板上可能存在的任何松散的硫酸盐。

AGM 和 Gel 电池的结构几乎消除了任何分层,大多数此类制造商都不推荐(建议不要这样做)。一些制造商(尤其是 Concorde)列出了程序,但电压和时间对于避免电池损坏至关重要。

电池测试
电池测试可以通过多种方式进行。最流行的包括测量比重和电池电压。比重适用于带有可拆卸盖的湿电池,可接触电解液。要测量比重,请在汽车配件商店或工具供应处购买温度补偿比重计。要测量电压,请在直流电压设置中使用数字电压表。测试前必须从新充电的电池中去除表面电荷。充电后 12 小时的间隔符合条件,或者您可以使用负载(20 安培,持续 3 分钟以上)去除表面电荷。

充电状态               电压            比重
                             12V   6V
       100%            12.7   6.3    1.265
       75%              12.4   6.2    1.225
       50%              12.2   6.1    1.190
       25%              12.0   6.0    1.155
放电                     11.9   6.0    1.120
负载测试是测试电池的另一种方法。负载测试会从电池中移除安培(类似于启动发动机)。一些电池公司会用安培负载标记电池以进行测试。这个数字通常是 CCA 额定值的 1/2。例如,500 CCA 电池将在 250 安培下进行 15 秒的负载测试。只有电池充满电或接近充满电时才能进行负载测试。一些电子负载测试仪会施加 100 安培负载 10 秒,然后显示电池电压。根据 CCA 额定值,将此数字与测试仪上的图表进行比较以确定电池状况。

当比重低于 1.225 或电压低于 12.4(12 伏电池)或 6.2(6 伏电池)时,电池开始硫化。如果放置时间足够长,硫酸盐会在电池极板上硬化,降低并最终破坏电池产生额定电压和电流的能力。虽然有清除硬硫化的设备,但最好的做法是通过适当的蓄电池维护和放电循环后的充电来防止硫化的形成。硫化是大部分铅酸蓄电池无法达到化学寿命的主要原因。

为并联电池充电

并联的电池(正极接正极,负极接负极)在充电器中被视为一个大电池,其容量是所有电池的总安培小时容量。因此,三个 12 伏 100 安培小时 (ah) 电池并联在一起,被视为一个 12 伏 300 安培小时电池。它们可以通过一个具有推荐安培输出的充电器的一个正极和负极连接进行充电。它们也可以使用多输出充电器充电,例如本例中的三组充电器,每个电池都有自己的电池电压连接。充电电流将是各个输出安培的总和。

为串联电池充电
串联的电池则是另一回事。三块 12 伏 100 安培小时电池串联起来(正极接负极、正极接负极、正极接负极),可以组成一个 36 伏 100 安培小时电池组。可以使用具有相应安培输出的 36 伏输出充电器对整个电池组进行充电。也可以使用多输出充电器进行充电,在本例中就是三组充电器,每个电池都有自己的电池电压连接(在本例中为 12 伏)。两种方法都可以,除非其中一块或多块电池的电压低于系统电压。例如,可以将这块 36 伏电池串中的一块电池的电压设为 12 伏,用于收音机或一些灯等。这会造成电池组不平衡,而以系统电压(36V)充电并不能纠正这种不平衡。将多组充电器连接到每块电池是处理这种串联电池串的正确方法,因为它会在每次充电周期中纠正不平衡。

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