创新科技——新型MSC充电器性能介绍1

    MSC智能充电器是MSC标识部件自主研发的人性化智能型充电器，充电器以高性能微电脑芯片为控制核心，采用独创的软件控制策略、硬件解决方案及抗干扰逻辑算法，很好的解决了用户实际使用中的各种问题，并提供了多种人性化功能，旨在给用户的电动车提供全面呵护，提高充电安全和便捷，稳定可靠，质量有保障。
    多段定时智能防过充
    MSC智能充电器采用微电脑芯片控制，实时监测电池的充电状态，采用独创的四段式定时监控策略，有效减小电池出现故障时的保护时间，减小电池缺水充鼓损坏的概率达3倍以上。
    思考：什么是“四段式”定时监控策略，采用这种控制策略为什么可以大幅度减小电瓶缺水充鼓损坏的概率呢？
首先我们看一下如下图1所示的电动车铅酸电池的充电特性曲线，从图中可知，铅酸电池可以采用“三段式”充电方式进行充电，具体情况如下：

  图1. 单个电动车铅酸电池的充电特性曲线
    第一阶段：恒流充电，充电器采用恒定的电流0.12CA~0.15CA（“CA”代表电池的容量，如12AH的电瓶，则恒流充电的电流范围为：0.12*12=1.44A ~ 0.15*12=1.8A）给电池充电；当电池的电压上升到14.7V~14.9V（如48V的铅酸电池组，由4个电池串联组成，恒压充电的电压范围为：14.7V*4=58.8V~14.9V*4=59.6V）时，进入第二阶段；
    备注：在恒流充电阶段，实际充电电流可以小于理论最小充电电流阈值，只会影响到充电的速度（即电池充好需要的时间更长），对电瓶没有什么影响，但不代表越小越好，恒流充电电流太小，不利于硫酸铅晶体分解，会加剧电池的硫化，容量下降；相反，如果实际充电电流超出理论最大充电阈值，由于电池的充电接受率的限制，当充电电流大于电池可接收的充电电流时（电池的充电电流接收能力和电解液的温度、浓度及极板的面积等因素有关），多余的电流会加剧水的电解，形成气体析出，同时释放热量，电解液温度升高，接收充电电流的能力下降，形成恶性循环，加剧水的消耗，但是短时间的大电流充电，如脉冲充电，则有助于硫酸铅晶体的分解，能起到一定的前期修复作用。故建议，不要经常在路边快速充电站充电。
    第二阶段：恒压充电，充电器采用恒定的电压给电瓶继续充电；当电池的充电电流下降到0.03CA(如12AH的电瓶，则跳转电流阈值为：0.03*12=0.36A)时，进入第三阶段；
    备注：在恒压充电阶段，如果实际充电电压过低，电池真正充满的时间变长，会导致电池组长期欠充，极板硫酸盐化，容量下降；相反，实际充电电压过高，虽然可以缩短充电时间，但过高的电压会加剧电池析氧析氢放热，电解液温度升高，电池充电接收能力下降，电池析氧析氢进一步恶化，加剧电解水的消耗，影响电池的使用寿命。
    第三阶段：涓流充电，充电器采用恒定电压13.7V~13.9V（如48V铅酸电池组，涓流充电电压范围为：13.7V*4=54.8V~13.9V*4=55.6V）给电池进行涓流充电直到充电结束。
    备注：在涓流充电阶段，实际充电电压过小，就起不到涓流充电的电池容量修复作用；实际充电电压过高，长时间充电，同样会导致电池过冲缺水，对电池的寿命同样会造成影响。
    至于铅酸电池为什么可以采用该种充电方式进行充电，这是由电池充电电流接收率和充电条件限制，在此不做过多阐述！
    在实际生活中，用户遇到最多的问题：电池缺水，充电器不跳灯，电池发热或充鼓。
    造成这个问题的原因是：电池缺水后，电池电解液的浓度升高，在充电电流和电解液温度等条件一定时，电池的充电电流接收能力下降，多余的电流电解水形成氧气和氢气放热，电解液温度升高，电池的充电电流接收能力进一步下降，形成热失效，导致电池的充电电流不能正常下降（根据铅酸电池的“三段式”充电模式及充电条件限制，如果电流不下降到0.03CA以下，充电器无法跳转到第三阶段，导致死锁），在这种情况下，如果不及时停止充电，电解水形成的大量气体不能正常从排气阀排出，则会导致电池鼓包，同时水的缺失，同样会是电解液浓度升高，电流接收能力进一步下降，导致充电电流不降反而上升的现象。
以下化学方程式即为铅酸电池的工作过程：


    充电过程中，电解液中的硫酸铅和水进行在电能的作用下进行反应，电解液浓度逐渐下降，同时电解液也会有一定程度的发热，电池的充电电流接收能力成指数下降，当充电电流和电池的充电电流接收能力不一致时，则会出现上面的问题，故电池出现上述问题的电流点，均是随着缺水程度的不一样，从低向高成类似指数形式上升，即绝大部分情况均出现在充电的第二阶段。为此，MSC智能充电器，采用如下图2所示的“四段式”定时监控策略。

图2. MSC智能充电器“四段式”定时监控策略效果图
     MSC智能充电器采用微电脑芯片为控制核心，优化控制结构，将铅蓄电池的“三段式”充电循环按电流的方式划分为四个阶段，并分段定时监控，超时关断防过充，大大缩短电池出现缺水故障时的保护时间。其意义在于：目前，市场上大部分电动车充电器均是无定时或者只有总时间限制的充电器。对于无定时的充电器，因其没有任何防过充的措施，在此不做阐述；而只有总时间限制的充电器（一般限制充电时间在8~10h），虽然能起到一定的防过充的效果，但是效果并不理想。实际应用中，大部分情况电池都处于浅放勤充的模式下（这个在正常情况下对电池有好处，可以有效减小电池的硫化现象，厂家也推荐用户这么做），但是，如果用户的电池缺水严重（这个是无法避免的，只是出现的时间不一样），比如在充电4h后出现缺水不跳灯时，此时理论上应该马上停止继续充电，对于普通带有总时间限制的充电器充电停止还需要4h~6h，电池过充严重；而对于MSC智能充电器，由于分段定时，关断保护的最长时间可以控制在1.5h以内，并随故障电流点的不同，成指数形式下降，从而大幅度减小电瓶缺水充鼓损坏的概率。
    备注：MSC标识部件研发部通过对铅酸电池工作性质的深入研究，确定当前厂家推荐的“三段式”的充电方式给铅酸电池充电或多或少存在一定过压析氧析氢，充电效率不是很高的问题。为此，MSC标识部件研发也将择期推出充电性能更加优越的充电器供用户研究使用。
    定时关断无输出
    为了避免由于忘了拔充电器，电池长时间充电，出现过充影响电池寿命的问题，用户关心的第二个问题：充电器是不是定时的，能否自动停止充电。
MSC智能充电器采用微电脑芯片控制，采用优化的电路设计，采用高效MOS管的控制方式实现电池充满或电池出现故障时直接关断，提高了充电安全，有效防止电池过充的问题，住在高层的用户再也不用上下楼来回跑，大晚上的还得惦记着跑下楼拔插头，省心更放心。
    思考：采用MOS管的控制方式和其他的定时关断方式有什么区别和好处？
    目前市场上具有关断功能的充电器一般分为2种：
    1) 降压关断：
通过降低充电器的输出电压到电池浮充电压以下的方式实现，由于电路拓扑结构的限制，降压幅度非常小（一般在5V以内），当电瓶缺水严重时，并不能起到很好的关断目的。
    2） 直接关断：
    充电结束后直接通过功率器件实现关断，没有电压输出（可以直接短路输出，充电器不会有任何问题），关断效果最理想，具有代表性的有可控硅、继电器和以MSC智能充电器为代表性的MOS管方案。
    在上述两种可以实现直接关断的方式，区别如下：
 可控硅，其属于电流驱动型晶体管，其正常工作时，由于存在很大的正向通态压降，当充电器处于恒流充电阶段时，可控硅会严重发热（如48V/12AH的电动车充电器，恒流充电电流一般在1.6A左右，可控硅导通压降一般在0.75V以上，如果只考虑通态压降造成的热损耗，其损耗功率P=U*I=0.75V*1.6A=1.2W），可控硅需要加装很大的散热片才能稳定工作，效率不高，同时较大的正向通态压降会抬高充电器的输出电压，增加电路负荷。
 继电器，其属于电磁机械开关，其正常工作时，只需要一定的驱动电流，由于是机械式开关，导通的损耗功耗几乎为零，只存在一定的驱动功耗，但是相对电子开关，其寿命比较短，稳定性不高，用于小电流输出的充电器上性价比不高，目前最常见的是用在大电流输出的充电器上。
 MOS管，其属于电压驱动型晶体管，其常通工作时，只会因为其导通电阻Ron带来一定的热损耗（如48V/12AH的电动车充电器，恒流充电1.6A时，MSC智能充电器选配的MOS管，其导通电阻Ron在0.3R左右，其损耗功率P=I*I*R=0.768W），其自身损耗最小，效率最高，性能最可靠。
防反接可重复充电
     目前电动车以其快捷、经济、环保等优点，得到了广泛的普及，由于没有统一标准，为了提高市场竞争力，各大厂家标新立异，电动车的充电接口类型也不尽相同，甚至存在接口类型一样，正负极却真好相反的问题（如绿源、小鸟等和新日、雅迪等电动车充电接口相同，但是电源线正好反向）。而实际生活中，最大部分用户对电动车的充电类型根本不了解，且很多用户家里会有好几辆电动车，一辆电动车配一个充电器，如果出现充电器错用，出现充电器接口正好相反的情况，不带反接保护的充电器会直接烧掉，同时瞬间的短路电流对电动车的充电接口和电池也有不同程度的影响。
    为此，MSC智能充电器采用优化的电路设计，加入充电器防反接功能，当电池没有正确接入或者没有接入时直接没有电压输出（可以直接短路输出，充电器不会有任何问题），同时，为了解决反接状态下的充电问题，MSC智能充电器采用如下图3的定制转接头，当用户接上电池，充电没有正常的进入充电状态时（不跳灯），则可以直接将转接头对调实现反向充电，性能稳定可靠。

图3. MSC智能充电器输出转接头
    思考：MSC智能充电器的防反接功能和其他的充电器有什么不同及好处？
    MSC智能充电器采用独创的电路优化方案和软件控制策略，不仅能够实现上述防反接功能，还能实现对电池接入状态的监控，当电池移除时，充电器可以快速响应，关断输出，并复位充电器之前的充电状态，等待电池的重新接入，可实现循环充电。
在实际生活中，带有该功能的MSC智能充电器可以给我们带来很大的便利，很好的解决一般带定时关断的智能充电器的几个实际问题，具体如下：
 可循环充电：如充电中途（如当前已经充电4h）拔掉充电接口（充电器不断电），外出使用电动车回来后（如外出用时2h），重新插上充电接口继续充电。对于普通带有总时间定时关断（如总时间8h）的充电器，由于不能检测到电池的移除，重新充电后，充电器将只能充电8h-4h-2h=2h后就直接定时保护了；同样对于带有分段定时的充电器，则会出现再次充电的时间更短甚至不充电的情况(需要重新插拔充电器交流插头才能重新充电)，导致充电器欠充，影响下次使用，给用户带来不便。而MSC智能点火器可以快速准确的判断出电池的移除，可复位定时，实现循环充电，提高用户体验。
 无反接保护死区：目前市场上已有的防反接充电器，存在反接保护死区，只能实现单方面的保护。即：如果你使用目前市场上已有的防反接充电器先给一辆电动车的电池正常充电时，在不断开充电器交流插头的情况下，直接拔下充电器充电输出插头给另外一辆充电接口相反的电动车充电，此时反接保护功能失效，在这种情况下，充电器和没有反接保护功能的效果一样，直接短路烧坏。而MSC智能充电器可以准确的检测出电池的移除，反接保护功能完善，稳定可靠，使用更安全。
    未完待续

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