摘 要： 為延長蓄電池的使用壽命，綜合浮充和循環(huán)充兩種充電方式的優(yōu)點(diǎn)，提出和分析了快充、慢充和涓流充三個(gè)階段的充電過程，并據(jù)此設(shè)計(jì)了應(yīng)用單片機(jī)PIC16C54進(jìn)行PWM控制的智能型鉛酸蓄電池充電器。經(jīng)多種試驗(yàn)，充電效果良好。
關(guān)鍵詞： 鉛酸蓄電池 智能型充電器 單片機(jī)PIC16C54 PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制

鉛酸蓄電池的制造成本低、容量大、價(jià)格低廉，使用十分廣泛。由于其固有的特性，若使用不當(dāng)，壽命將大大縮短。影響鉛酸蓄電池壽命的因素很多，采用正確的充電方式，能有效延長蓄電池的使用壽命。因此，設(shè)計(jì)一種全新的智能型鉛酸蓄電池充電器是十分必要的。

1 常規(guī)充電方式
鉛酸蓄電池的常規(guī)充電方式有兩種：浮充(又稱恒壓充電)和循環(huán)充電。
浮充時(shí)要嚴(yán)格掌握充電電壓，如額定電壓為12V的蓄電池，其充電電壓應(yīng)在13.5~13.8V之間。浮充電壓過低，蓄電池會(huì)充不滿，過高則會(huì)造成過量充電。電壓的調(diào)定，應(yīng)以初期充電電流不超過0.3C(C為蓄電池的額定容量)為原則。
循環(huán)充電，其初期充電電流也不宜超過0.3C，充電的安培小時(shí)數(shù)要略大于放電安培小時(shí)數(shù)。也可先以0.1C的充電速率恒流充電數(shù)小時(shí)，當(dāng)充電安培小時(shí)數(shù)達(dá)到放電安培小時(shí)數(shù)的90％時(shí)，再改用浮充電壓充電，直至充滿。
以上為目前常用的鉛酸蓄電池充電方式，但這兩種方式存在著一些不足之處。在充電過程中，電池電壓逐漸增高，充電電流逐漸降低。由于恒壓充電不管電池電壓的實(shí)際狀態(tài)，充電電壓總是恒定的，充電電流剛開始比較大，然后按指數(shù)規(guī)律下降；采用快速充電可能使蓄電池過量充電，易導(dǎo)致電池?fù)p壞。對(duì)于循環(huán)充電而言，采用較小電流充電，充電效果較好。但對(duì)于大容量的蓄電池，充電時(shí)間就會(huì)拖得很長，時(shí)效低，造成諸多不便。

從圖1可以看出：在快充階段(0~t1)，充電器以恒定電流1C對(duì)蓄電池充電，由單片機(jī)控制快充時(shí)間，避免過量充電；在慢充階段(t1~t2)，單片機(jī)輸出PWM控制信號(hào)，控制斬波開關(guān)通斷，以恒定電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，此時(shí)充電電流按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)電池電壓上升到規(guī)定值時(shí)，結(jié)束慢充，進(jìn)入涓流充階段；在涓流充階段(t2~t3)，單片機(jī)輸出的PWM控制信號(hào)，使充電器以約0.09C的充電電流對(duì)蓄電池充電，在這種狀態(tài)下，可長時(shí)間對(duì)蓄電池充電，從而能限度地延長蓄電池壽命。

3.4 輔助電源
輔助電源由工頻變壓器T3、整流元件B2、濾波元件C27、C28和三端穩(wěn)壓集成電路IC4(7805)組成，為單片機(jī)提供(+5V)電源電壓。采用這種為單片機(jī)單獨(dú)供電方式，可以增強(qiáng)抗干擾能力，提高可靠性。同時(shí)為單片機(jī)提供50Hz計(jì)時(shí)脈沖信號(hào)。

4 綜合實(shí)驗(yàn)
圖2所示電路可給12V/4Ah的鉛酸蓄電池充電，充電電流限制為4A，輸出電壓為18V。充電開始時(shí)，充電器以4A電流對(duì)蓄電池快速充電約25分鐘；然后以14.7V的恒定電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行慢充，直至蓄電池電壓上升到12.8V，結(jié)束慢充充電器以14.1V電壓對(duì)蓄電池涓流充電。溫度保護(hù)點(diǎn)為45C°；當(dāng)蓄電池溫度升高到45C°時(shí)，單片機(jī)控制充電電壓下降到14.1V，隨著溫度的回落，充電電壓恢復(fù)到保護(hù)前的狀態(tài)繼續(xù)充電。該充電器對(duì)上述蓄電池充電比普通充電器縮短了約2/5的時(shí)間。
鉛酸蓄電池的型號(hào)不同，充電要求不完全相同，在設(shè)定快充時(shí)間和充電電流等參數(shù)時(shí)，要經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，才能達(dá)到充電效果，使電池壽命得到延長。本充電器經(jīng)過多種綜合試驗(yàn)，充電效果良好，適用于對(duì)多種蓄電池充電。