锂电充电器和铅酸充电器之间的差异

目前市场上的电动车用充电器主要是开关电源式的．具有节电、体积小、重量轻，技术成熟等优点。(）只有铅酸电池的货运三轮车，还使用工频变压器式充电器．简单、可靠、便宜，对使用环境要求低。

开关电源式充电器实质是一可谓稳压电源。具体叉分．以脉宽调制芯片TIA94为核心的半桥式和以脉宽调制芯片UC3842为核心的反激式两类。后者因成本低，逐周期保护的优势，占据着市场的90%以上。后面的具体电路，都是以这两类典型电路进行具体分析。

1．铅酸充电器三段式充电器

近百年了，经典的普通铅酸充电器为0.1C充J2-14小时，对电池十分有益。现在的人们生活工作节奏加快，电动车充电器改为0.15C-0.2C充6-8小时了。

所谓三阶段指恒流、恒压、涡流。发光二极管为红色表示处于恒流或恒压阶段，变为绿色表示处于涓流阶段。通常，变绿灯后再充数小时，电池才能真正吃饱。

(1)三段式充电器三个重要参数

a.高恒压懂为单格析氢电压2.42V乘以电池组单格数．36V充电器为2.42Vx18格≈43.56V，48V充电器为242Vx24格≈58.08V。

这个电压稍高些是可以的，有利于恒流时间长，缩短充电时间：低了会延长电油吃饱的时间。

三段式充电器实质是一台具有两个输出电压值的稳压电源，此信就是那个高的输出值。

b．低恒压值为单格析氯电压2.35V乘以电池组单格数．36V充电器为2.35VX18格=423V，48V充电器为2.35Vx24格=56.4V。

这个电压要求是严格的．高于此值会造成电油失水：低了电池只能吃八九成饱。

此值就是稳压电源那个低的输出值。

c．转折电流(也是转灯电流）。充电器内部有个充电电流实时检测器，并和一个预定的所谓“转折电流”

值进行比较．用于控制稳压电源的输出值的高低：

充电电流大干该值，自动将控制电路转到输出高恒压值．同时置为红灯提示：充电电流小于转折电流值转到输出低恒压值，并置为绿灯。

转折电流值的设定．与铅酸电池的安时数有关，经验值IOAh左右的电油为350mA左右．17Ah左右的电池为500--550mA左右．依次类推。

这个值要求也是严格的，设定大干经验值，电池不宜充满，但电油充足的时间会延长；设定值小于经验值，电油夏天容易被充坏变形。建议调整充电器时，大干50mA为宜。

切记：用20Ah充电器充10Ah电池是可以的．反过来用IOAh充电器充20Ah电池是不可以的！

关于三个参数的测量，需要专门的仪器。仅用数字万用表可以测试低恒压值，在不接电池（空载）情况下．用万用表直流电压200V挡游充电器输出值，读值即低恒压值。高恒压值一般测不了，要在接电池充电情况下，红灯转绿灯一瞬间前，用万用表直流电压挡才可以测到。

还需要补充铅酸蓄电池的负温度系数的相关同题。温度每升高1℃．每格端电压下降4mV。一个48V车24格，假设夏天升高10℃，总端电压下降近似1V。

如果充电器输出仍然为前述稳压值，电池就可能出现热失控和失水。理想的充电器砬该有温度补偿，事实是绝大多数没有。

有动手能力的读者可以在夏天时将电压调低些，冬天调高些。最简单的方法，就是夏天在充电器输出端的正极顺蔷串联1~2只6A10二极管，冬天恢复原态。

2.锂电充电器

锂电池极板接受能力高于铅酸电池，用IC电流充电也是可以的，可能是成本和可靠性的制约，目蔚与48V锤龟动车配套的充电器多数为2A的，只有36V锂电动车配套的充电器才有5A的。以10Ah电池计算．5A也就是0.5c而已。

锂电的电动车用户充电和锂电化成时充电相比简单多了，就是恒流限压充。限压值=单心限压值x电心串联数。

以现在常见的48V车用镊酸锂电屯、或者三元电心的14串居多，它们的限压为4.2Vx14=58.8V;48V车用磷酸铁锤电心的16串居多，限压为3.65VX16=58.4V。早期36V车使用钻酸褪电心或者锰酸锂电心的10串居多，它们的眠压为42Vx10=42V。。

锂电充电器充电器内部同样具有充电电流检测和比较电路，充电指示灯同样也可以是由红变绿。

锂电池充电器和铅酸三段式充电器有一个重大的区别：充电电流大于设定值时，仅仅令充电指示灯变为红色，不改变输出电压；充电电流小于设定值时，令充电指示灯变为绿色，也不改变输出电压。

这就是说，转灯前后就一个电压，即前面计算的限压值。

因此．这个电流设定值应该称之为“转灯电流”比较确切．大约为0.02C。实测的几款厂家配套的锂电充电器,10Ah锂电池组转灯电流大约240mA一260mA．变绿灯后继续充一段时间，充电电流才会接近零。而铅酸电池红变绿灯后，因为高恒压变为低恒压，充电电流很快就会接近零。

小结：铅酸蓄电池受极板接受能力限制，充电电流限制在0.15C以下是合理的，兼顾了缩短充电时间。

如果想继续缩短充满时间，必须是大脉冲电流加负脉冲，负脉冲就是在两个充电大脉冲电流的闯隙，将皂池正、伍极间用小电阻短路一下，形成放电负脉冲。

理想的锂电充电方式是恒流转恒压（限压）方式，锂电可以用IC充电．受充电器的成本和可靠性限制，商品只有0.2C~0.5C的。

目前的市场情况是，铅酸电池充电器和锂电充电器中恒流控制的电路原理相同，都是在充电器功率转换部分，为末级功率管的安全考虑，限制其电流形成所谓“恒流”．实际在这期间输出电压没有达到其稳压‘值，电流也不是真正恒流。起始是输出电压与充电电流之积为一恒值，也就是恒功率。随着充电时间的增加，电流逐渐减小，而输出电压越来越接近稳压值。这个稳压值对铅酸充电器而言，就是高恒压值；对锂电充电器而言就是限压值。

真正意义的恒流是，对充电电流采样，然后加入到电流负反馈环路里。目前的充电器只有电压负反馈环路，没有电流负反馈环路。

最后强调一点，恒流充电阶段，充电器输出电压会适当高于锂电的限压值。高出部分用于克服电心极化引起的超电势。极化包括欧姆极化、浓差极化和电化学极化三部分：

(1)欧姆极化：

欧姆极指的是电池内部各个导电部分，包括极板、隔膜、电解液以及外部连接部分，如极耳、连接体的电阻等产生的电压降，这部分电压降值遵循欧姆定律，当充电或放电电流停止后可立即消失。例如，充电过程中，正负离子向两极迁移。在离子迁移过程中不可避免地受列一定的阻力，这部分属于欧姆内阻。为了克服这个内阻．外加电压就必须额外施加…定的电压，以克服阻力推动离子迁移。这部分电能以热的方式转化给环境。随着充电电流急剧加大，欧姆极化将造成篱电滤在充电过程中的温升。

(2)浓差极化

电流流过蓄电池时，为维持正常的反应，最理想的情况是电极表面的反应物能及时得到补充．生成物能及时离去。实际上，生成物和反应物的扩散速度远远比不上化学反应速度，从而造成极板附近电解质溶液浓度发生变化。也就是说，从电极表面到中部溶液，电解液浓度分布不均匀，这种现象称为浓差极化。当充电或放电电流停止后不会像欧姆极化立即消失，取决于离子扩散的速度。

(3)电化学极化

这种极化是由于电极表屡进行的电化学反应的速度，即溶液锂离子得到或失去电子的速度远远落后于电极上电子运动的速度（光速）造成的。因而一个极板上堆积5已于，另一个极板则缺少电子，这种现象稀为电化学极化，当充电或放电电流停止后消失速度比离子扩散的速度稍怏。电化学极化经常和浓差极化重叠在一起。

需要指出的是．正是电化学极化的存在，充电才能得以进行，使电能转化为化学能。