一、概述（一）控制器、充电器与车用电池控制器和充电器对车用电池的使用寿命是至关重要的。控制器在从电池取用电能的同时，要防止过放电；充电器在向电池充电的同时要防止过充电。否则，电池极板不是因为过充就是因为过放而受到损坏，电池寿命很快终结。因此，充电器和控制器就像电池的监护人一样，在充电和放电的过程中对它加以保护，过放不行，过充不行。同样，欠充仍然不行。欠充结果是活性物质变得顽固而不再容易产生还原反应，出现钝化现象，这部分极板则只占空间和重量，而不再贮存能量。这部分无效物质越多、电池容量越低。过充、过放、欠放是危害电池寿命的三大因素。（二）脉冲充电脉冲充电是以不连续的、固定电压的方波形向电池充电，充电电流较大。充电初期由于正负极板都处于硫酸铅状态，有较大的接受能力，又由于方波的不连续性，每个波形间又有停止间歇，给极板活性物质以充分的反应、调整、内外物质均衡的机会，所以初期充电较快。随着极板物质不断得到还原，电压不断升高，充电速度(Tempo)不断减慢，活性物质反应速度(Tempo)逐渐降低，极板周围也逐渐积聚大量带电离子，包围住极板，使极板被隔离，阻止后续带电离子到达活性物质。当极板电位达到极限时（接近充电终止电压），电化作用几乎停止进行。到极化点，转而对极板周围的水分进行分解，表现为大量冒泡和水分蒸发，正极表面吸附大量氧气，负极表面吸附大量氢气，这时的电压称为“产气点”。解决和消除这种妨碍充电的极化现象，方法是先短暂地停充，然后用较大的、反方向的、时间极短的电流——负脉冲，对正负极板施加反方向电压，清除极板周围聚集的大量正负离子和气体，扫清道路(Strada)。反脉冲实际就是一种放电措施。将正负极短暂短路的方法也能消除极化，或停顿一段时间极化现象也能自行消除，但负脉冲更有力、更快、更节省时间。（三）开关电路充电器当前的车用充电器和过去传统充电器完全不同，充电器都采用了开关电路，并设置自动调整、控制和保护功能，在充电期间，不需有人看守。开关电路的优点是充电快、质量好、效率高、不损及电池的寿命。开关电路是当前常用的能够稳压稳流、自动调节的装置，并且采用脉冲装置的电路。充电器电路和控制器电路与家用音响、彩电等同属一个类型。只要稍加改造、增加或减少一些元器件，几乎可以代用。二、对充电器的要求这里所要讲的充电器，以铅酸电池为主，其他电池品种可以参考。充电器品质的高低，对电动自行车的续驶里程能否保持最佳状态，是否会损坏电池和减少电池寿命，使用者能否得到经济和实惠，有着极密切的关系。（一） 电动车充电社会化保障是必然趋势按照电动车的发展，未来(Futura)电池的充电，在路边充电站进行的次数会越来越多，充电站要同时对多种电池充电，而这些电池，品类繁多、状态各异，这使充电工作复杂化。为此，充电站必须对电池进行系统管理，管理的关键在预测和充电，充电器性能必须完善。充电站接到放了电的电池，继而定制快充、常规及涓流各阶段充电方案。在进行充电过程中应当具备各种显示和指示，如电压、电流、时间、已经充入的电量、充电已经进行到什么阶段等。 每个电池厂家都应当对自己生产的电池作充分的试验，确定并掌握充电过程的特点。主要是各个转折点：快充到什么时候最为适宜、什么时候开始极化，发热产生的时间、电流大小对极化和发热的线性关系、单格电池的放电和充电终止电压、脉冲的幅度和占空比、反脉冲的强度以及涓流时刻和延续时间、电池内温的测定和传送等。根据这些特点和数据，计算和设计充电电路，使电路最适合自己的产品，成为配套专用充电器。如若不是经过测定和试验确定的充电电路，而是从市场(Rialto)任意选购来的，不可能完全适合产品特性，多少存在一些不利因素，最好不这样做。对电池来讲，充电器就像一个负责的仓库管理组合体，它可以将杂乱无章的货物——电能，经过精心的整理，存入仓库——电池的各单元格内。搬运工们均匀一致地码放货物，每个格子不多不少，不偏不倚，机会相等，永远保持均衡状态，直到装满为止，不能将库中的格子挤坏，也不能因码放不整造成倒塌损坏库房，还应当能够充分利用库容。（二）对未来(Futura)充电站的要求未来(Futura)充电站应当能够根据电池特点，按照电池的要求，达到如下几点：（1）对已经完全放电的电池，充电初期应当以大电流充电，以达到快速的目的。快速充电的前15min内，可充入总容量的50%～80%。（2）为达到快速和高效率，充电器应采用脉冲电路。（3）充电到一定程度，即电池充到某转折点时，应当适时地减小电流。（4）为了在充电过程中防止极板发生极化和产气，而降低充电效率、分解和浓化电解液、极板发热和硫化，应适时地加入负脉冲消除极化。当去极化完成、经测定产生预定效果，且电池的极板已经恢复到原来良好的充电状态时，应自动停止放电并再次自动转入充电状态。（5）负脉冲的产生不仅要及时，而且要强度适中，不过分、不过弱。为此，电路又应当有检测功能。当去极化不彻底时，还应当补充放电，直至极化现象完全消除为止。（6）充电器电路应当具有自动检测和控制充电电压的功能，其最终电压不能超过电池规定的充电终止电压。（7）恒流是相对的，恒压是绝对的。这不仅描述充电过程，也是充电最后阶段的绝对要求。电压必须以电池的充放电终止电压为准。充电的最后阶段，由于充电器电压和电池电压之间差距越来越小，最后充电电流终止。所以，充电器的最高电压限，应当十分准确，只有在最高限以下，才可以使电流逐渐降低。当充至该种类电池的转折点，电流必须立即调整。在最后的转折点，充电器应能自动转入极小电流充电，也就是通常讲的涓流方式。涓流仍然是脉宽调制，只是占空比小得多。铅酸电池的涓流应在C/16以下。（8）充电达到规定的充终，并完成涓流细充之后，电池组中各电池极板完全还原，每个单搁互相间达到彼此均衡，充电器能自动切断电源停止充电。（9）在显示方面：有电源、充电、各阶段状态显示、充入电量显示等。（10）有反接、短路保护。（11）温度漂移小，器件的电压温度系数要低，电压不因环境温度变化而不稳，这是保证最终电压准确的条件。（12）充电器电路杂波、谐波要符合要求，不允许杂、谐波回馈电网。三、充电器基本知识电池的充电并不是随意接上电源就能充的，如：交流电不变成直流电不能充，电压不对不能充，电流大小应当适时，充电时间长短根据状态而定等。有人说现在充电要脉冲电流，我将交流电半波整流后也是脉冲电流，充电不是一样吗！道理对也能充，但效果不佳。交流电的频率是50HZ，并且波形软、间歇不能完全回零，而真正的脉冲需要20～50kHZ，频率相差了一千倍，脉冲的方形间有间歇，从有到无都是突变的，所以性质不同。（一）如何整流如图4-36所示，图中最左侧是变压器，只画出铁芯和次级线圈，没有初级线圈，为了简化，以后在没有必要时均不加初级线圈。电源经变压器将市电变压至充电要求的电压值，变压后在电路上串接一个只允许电流单方向流动的二极管。当交流电正方向流动时，电流通过，电路有电流并对电池充电；当交流电反方向流动时，二极管截止电流通过，电路没有电流，等交流电再次变为正方向时，又有电流。它得出来的实际整流电路的波形如图的右侧，横线上部的有效波是间隔的，并不连续，下侧波被二极管截止不能流过，只有上半部波形是有效的，称之为“半波整流”。这种整流电路的充电效果不佳且效率很低，约为45%以下，是最简陋的充电器。（二）全波整流电路为了克服半波电路的缺点，采用全波整流。图4-37是全波整流电路的典型画法，还有其他画法，作用和意义是相同的。本电路经变压后的电流，在正方向流动时，竟二极管1进入充电电路，给电池充电后，经3点返回变压器形成反方向的回路。这样，不管电流是什么方向，充电电路都有电流通过。由于正反方向电流都被有效利用，它的波形变成本图右侧的形状，波形是密集的，已经不再是间隔的，全波整流效率接近90%，比半波整流效率提高了一倍。但这种电路仍有缺点，效率仍低。电压波动不能控制。（三）滤波半波、全波整流出来的波形波动较大，而且还带有一定比例的交流成分。这给充电造成一定麻烦，它的脉动并不是脉冲，它的交流成分也不是反脉冲，影响充电效果，应当改进。经过计算，给电路加一个大容量的滤波电容和小阻值的电阻构成的阻容滤波器（图4-38）。本图已将全波整流简化，这个滤波器使经过整流输出的直流电更加平稳，其电压波形如右边图中实线所示，波峰被削掉了、波谷被填平了。
