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(guò)允許電流流動(dòng)來(lái)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?jiǎn)挝皇怯?（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(duì)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(huì)因過(guò)度充電而爆炸或因充電不足而損壞。

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

　　效率。通過(guò)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(guò)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(guò)程中保持恒壓。但是，隨著電池充電，電流會(huì)逐漸減小。在此電流達(dá)到一定水平后，充電過(guò)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(zhǎng)電池壽命。該方法還有助于防止隨著時(shí)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(duì)電池充電特性的影響。

　　影響電池充電電壓的因素

　　有幾個(gè)因素會(huì)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(shí) （Ah） 表示。存儲(chǔ)在電池中的這種能量也可以表示為瓦特小時(shí)（Wh）和千瓦時(shí)（KWh）。通過(guò)將Ah乘以電池電壓和充電時(shí)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(shí)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(huì)影響充電時(shí)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(gè)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(huì)失去保持電量的能力。這意味著電池保持的電壓電平會(huì)下降，并且在充電時(shí)不會(huì)達(dá)到與全新電池相同的水平。因此，電池的使用壽命會(huì)很短。

　　溫度

　　溫度升高通過(guò)降低電池的內(nèi)阻來(lái)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(huì)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(huì)導(dǎo)致充電緩慢，因?yàn)檩^高的阻抗會(huì)阻礙電流流動(dòng)，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(guò)程的電壓和電流輸出。低輸出電壓的充電器可能無(wú)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(huì)損壞電池或縮短其使用壽命。

　　電壓測(cè)量方法

　　以下是用于測(cè)量電壓的方法。

　　直接電壓測(cè)量

　　在這種方法中，電壓讀數(shù)是使用萬(wàn)用表等測(cè)量設(shè)備直接從電路中獲取的。萬(wàn)用表是可以測(cè)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(hào)。

　　該測(cè)量設(shè)備將探頭直接放置在電壓源上以獲取測(cè)量值。

　　間接電壓測(cè)量

　　在這種方法中，使用歐姆定律（V= I x R）通過(guò)簡(jiǎn)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(wàn)用表獲取。

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

　　歐姆定律：通過(guò)測(cè)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(cè)量

　　該技術(shù)測(cè)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(shí)間t的瞬時(shí)電壓。

　　RMS讀數(shù)可以通過(guò)稱為RMS電壓表的專用電壓表獲取。該測(cè)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(duì)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(duì)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(wàn)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