单片机电动自行车智能充电器设计+电路图(2)
1. 充电器的充电原理
1.1 蓄电池充电理论基础
蓄电池的充放电过程是一个复杂的电化学过程，通常来说，在充电过程中，充电电流不随时间呈指数规律下降在自动恒流或恒压充电。充电过程中影响因素很多，如电解液的浓度、环境温度、活性物质的浓度等，都会使充电非常不同。不同放电状态、甚至同一模型的使用与保存，同样的能力，同样的电池充电方法是不一样的。以下实验表明如果充电电流按图1上曲线变化，就可以大大减小充电的时间，并且对电池的容量和使用寿命没有影响。
图1 最佳充电曲线
由图1可知：刚开始电流很大，但是很快衰减。主要原因是充电极化现象发生的过程。蓄电池充电在密封过程中，内部产生的氢气和氧气，氧气不被吸收，然后正极片的积累，电池内部压力增大，电池温度上升，同时减少了正极板的面积，内部阻力的性能提高，出现了两极极化现象。电池是可逆的，并且充放电的化学反应式如下：
PbO2＋Pb＋2H2SO4→2PbSO4＋2H2O
显然，充电和放电反应的逆过程。过程是可逆热力学平衡的过程，保护下面的电池总是可以保持平衡，必须尽量保持少量的电流通过电池。理想条件下的外加电压等于电池的电动势。然而，实践表明，蓄电池充电时，外加电压必须增加到一定数值，这个值之间的差异因为电极材料，溶液浓度等各种因素的差别而在不同程度的不平衡力电池的价值。在化学反应中，这样的力量比现象就是极化的热力学平衡值。
一般来说，有三方面的原因产生极化。
(1)欧姆极化充电过程中，正离子和负离子迁移向两极移动。不可避免地会有在已知的离子运输过程中的欧姆电阻抗。为了克服这些阻力，一个额外的电压被施加恒定的电压被施加到克服阻力推动离子迁移。这一电压转换为热能的方式对环境，所谓的欧姆极化就是随着电荷电流突然增加，欧姆极化将导致电池在充电过程中高温。
(2)这种极化的电化学反应的速率是由于电子的运动引起的，电化学极化电极的速度，例如：在放电的电池负极，带负电荷的电极表面附近的溶液，两者处于平衡状态。有电时，立即释放到外部电路。减少对电极表面的负电荷，减少对电极表面不能补充电子。这减少了金属的表面负电荷的状态，以促进电子离开电极转入溶液，加速化学反应持续。在某个时刻达到一个新的动态平衡。然而与以前的放电相比，在电极表面电荷减少，这对应于电极电势变为正。电化学极化电压变高，从而严重阻碍了正常的充电电流。同样，一个正极电池放电，正极表面电荷减少，电极电势变负，这些都是随着充电电流的增大而严重的极化现象。
(3)当电流流过蓄电池时，为了文持一个正常的反应，最理想的情况是电极表面的反应物可以及时补充，及时离去。事实上，反应物和产物的扩散率远低于化学反应速度，导致极板电解质溶液的浓度变化。也就是说，从电极表面中部溶液，电解质浓度的不均匀分布。这种现象称为浓差极化。
1.2 充电器的工作原理
目前，电动自行车主要以铅酸蓄电池为动力。铅酸蓄电池的主要优势有：电池容量大，便宜，没有记忆效应，但缺点是：体积庞大，很重，不能过度充电和放电。根据铅酸蓄电池的特点，铅酸电池的充电过程一般分为四个阶段：涓流充电—快速充电—均充电—浮充电[1,2]
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