学术论坛
429
张恒靖，陈 江，张佳茜，许 恒，华思昊，李 骜，卢 鼎
（浙江方圆检测集团股份有限公司，浙江 杭州 310018）
摘要：基于经济水平与城市化水平同比提升的大背景下，人们对于出行工具的选择也更加追求高性能、方便快捷以及低污染的特征。与此同时，电动自行车的出现，在一定程度上降低了人们出行的困难程度，也在一定意义上避免了因堵车风险而造成的出行不便。与此同时，电动自行车的充电相对较快，且噪音较低，不会对人们的正常生活造成困扰。本文主要基于现阶段我国电动自行车的使用情况，以及充电器的负载测试情况进行分析，旨在提升电动自行车的充电速率，保证充电器的安全使用范围，最终更好地服务于人们的日常出行。
关键词：电动自行车；充电器；负载测试
随着新电动自行车安全技术规范的问世与实行，不仅在一定程度上规范了电动自行车的安全性能，增加了
电动车论坛防篡改性能、防火性能以及阻燃性能，并对其充电器的指标进行了严格规范。根据新的国家标准要求，电动自行车最大设计速度不超过每小时25英里，电池电压应小于48v，而电机功率变化为400w。这些规范改变的同时，亦是对电动自行车使用过程中出现的一些问题进行了针对性的解决，其目的也是为了保证电动自行车的使用规范与安全，保证每一位受用人的利益不被损害。 1 电动自行车充电器相关内容概述 众所周知，电动自行车在正常运行的果然中需要能源，而为电动自行车供给能源就需要使用专门的充电器，从而为电瓶来提供能源支持。就目前来说，市面上电动自行车的充电器各式各样，通过有无工频变压器也可将其充电器大致分成两类，对于电流消耗量大的电瓶主要采用的是环牛工频变压器，而电流消耗较小，且在30Ah 以下的电瓶则主要采用开关电源技术[1]
。对比这两种充电技术，采用开关电源技术的充电器相对来说较为高效、快捷，从而在一定程度上提高了充电效率。与此同时，电动自行车在充电的过程中，主要经历了以下几个阶段：恒流阶段-恒压阶段-恒涓阶段。 1.1 负脉冲充电器 铅酸电池的使用与覆盖已经经历了一百多年，其放电速率可达到0.1C，因此在一定意义上可以帮助电动自行车的极板接受电荷的能力增大，降低电解液的温度以及消极极化现象，从而延长了电动自行车的电池使用寿命。负脉冲充电原理应用在电动自行车的充电器中，主要表现为：在充电过程中，充电路径不被切断，电池被一个小电阻器瞬间短路放电。由于在短路过程中充电路径没有被切断，所以电感被连接在充电路径中。一般短路在1秒内3-5毫秒(1秒=1000毫秒)，因为电流在电感中不能跳动，短路时间短，可以保护充电器的电源转换部分。 1.2 三段式充电器 从电子的角度来看，
电池的第一阶段称为有限电流充电阶段，第二阶段称为恒高压阶段，第三阶段称为恒低压阶段。大多数充电器在第一和第二阶段是红的，在第三阶段是绿的。第二阶段和第三阶段之间的相互转换是由电荷电流决定的，电荷电流大于第一阶段输入的电流，小于第三阶段输入的电流，这种电流称为转换电流或过渡电流。对比于以往的充电器，虽然也是采用的充电变灯设计，但并不是上文中所讲的三段式，且电压值多在44.2V 左右[2]
。 对于三段式充电器的三个关键参数，第一个重要参数是第一阶段的低压恒压，第二个重要参数是第二阶段的高压恒压，第三个重要参数是转换电流。这三个重要参数与电池的数量、容量、温度和电池类型有关。首先，对于参考电压约为42.5V 的的低恒压值。高值会导致电池失水，并可能在加热时使其变形，而低值不利于电池的充分充电。然后，在参考电压约为44,5V 的情况下，第二阶段恒压的高值，这个高值有利于快速和完整的充电，但它往往会导致电池失水，并防止充电结束时电流下降，导致电池过热和变形；这个低值不利于电池的快速和充分充电，并不利于过渡到第三阶段。最后对于转换电流，参考电流约为300毫安。这个高值虽然在一定程度上对电池的使用寿命较好，且不利于发生热变形，但对于电池的快速、完整充电有一定的弊端。除此之外，这个低值有利于充电完整，但由于长时间的高压充电，电池有失水和加热变形的风险。当单个电池出现特殊问题时，当充电电流不低于过渡电流时，正确的电池就会损坏。所示参考值在一定范围内，正负值约在50毫安或100毫安的范围内，但不应低于200毫安。 在充电过程中，充电电流的部分超过了临界曲线释放气体，只会引起电池内电解水反应产生的气体
和温度升高并不能增加电池容量。首先，在恒流充电阶段，充电电流保持恒定，电荷迅速增加，电压增加；其次，在恒压充电阶段，充电电压保持恒定，充电持续增加，充电电流减小；而蓄电池充满电，电流降至浮力转换电流以下，充电电压降至浮力充电压力；在过载阶段，充电电压保持在浮动过载压力下。正常三步充电的第一阶段是恒流充电，主要是因为电路设计得更容易使用，而不是为了优化电池的性能。 2 电动自行车充电器的负载测试 2.1 采用开关电源技术的电动车自行车充电器 2.1.1 山东GD36充电器 这一类型的充电器多为半桥式，且输入电压在170-260V 区间
内，输出电压在44V(可调)区间内，最大充电电流为1.8A，浮充充电电流为200～100mA。对比于市面上很多半桥式的充电器，其核心主要以TL494为准，且主要包括基本单元电路（振荡、锯齿波形成、PWM 等）、稳压以及限流反馈。与此同时，还需要集成电路对电流进行分阶段的控制，需要电源等装置为其进行供电服务，之后根据辅
助电源建立起电流，从而为集成电路供给能源。 对于此类型的充电器，应注意对其日常运行的调整，从而保证电池的使用寿命有所延长。对于12V 电池，在一般输出电压不超过142V 的情况下，可以在较长时间内实现135V 至139V 的浮动充电，否则电池可能会失水。另外，需要注意的是，在控制充电压力时，
胶体电池的电压应略低[3]
。
2.1.2 石家庄某公司单激式充电器 单激式充电器不同于半桥式，其集成电路主要为UC38系列，且主要英语与电脑显示器电源电动自行车的充电器中。对比于半桥式的TL494，UC38系列的输出电路可达1A，且可以进行欠压锁定，具有过载保护、过压保护的功能，一旦检测到开关管电流过载，其内部电路就会自动关闭输出，增加取样电阻，进而减小电源的输出功率。 用UC3844充电器举例，其充电器具有外接元件少，成本较小以及外电路装配简单等优点，因此在电动自行车的充电器市场上具有
较高的优势。该充电器主要采用直流稳压后的6V 电源进行供电，且在经过防反接二极管的控制后，其供电电流为5.4V。 2.2 其他类型充电器简述 采用TOP226系列的充电器，电路设计相对简洁明了，但其配件相对昂贵，因此使用其作为充电器的成本相对较高。对于高频脉冲充电器，对于已发生硫化现象的电瓶具有一定的修复功能，另外对
温度也有一定的补偿功能，可以对电动自行车的电瓶电压与充电电
流进行检测，进而有针对性的控制充电、放电。这一类型的主体仍然采用的是半桥式，充电周期为513ms，电流为2A。在第一加载阶段，每隔1ms 进行一次500ms 的加载，然后进行3ms 的放电和10ms 的测量。在第二阶段，引入了具有一定负脉冲放电的伪恒定加载模式。在第三阶段，脉冲的工作周期进一步缩短，其电压成为固定电压。 3 结语 综上所述，电动自行车在充电的过程中，主要经历了恒流阶段、恒压阶段以及恒涓阶段。因此，针对不同类型的充电器，以及结合不同充电器的特点，选择最合适
的充电器，进而提升电动自行车的充电速率，加强充电过程中的高效性与安全性。除此之外，对于不同类型的充电器，也要对其负载进行测试，从而更好地应用在不同类型的电动自行车中。 参考文献： [1]胡学清，陈文.电动自行车控制器的硬件设计[J].电源技术,2018, 36(10). [2]何海波，汪涵.关于电动自行车充电器的关键技术研究[J].公路与汽
运,2019(5). [3]王金良，孟良荣.关于“电动自行车和电池”的几点思考[J].电池工业,2018,9(2).
发布评论