鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:943次 | 2020年03月18日
電動(dòng)汽車電池知識(shí)——遠(yuǎn)離幾大誤區(qū)
電動(dòng)汽車鉛酸蓄電池組充電時(shí),有幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù):最高充電電壓、浮充電壓、浮充轉(zhuǎn)換電流、最大充電電流。它們應(yīng)該是多少?如何制定?其中最重要的是最高充電電壓,多少為好?與析氣量、充入電容量和環(huán)境溫度又是什么關(guān)系?對(duì)此眾說不一,各電池生產(chǎn)廠家的要求也不相同。最高充電電壓值相對(duì)誤差范圍是多少?我們不能脫離實(shí)際的工作對(duì)象,盲目制定出超常規(guī)的精度要求。我們接到某電動(dòng)汽車售后服務(wù)部通知:充電器比規(guī)定電壓高0.1V,電池因此熱失控而充脹了;也接到通知說:電壓比規(guī)定定低0.1V,電池欠充,提前報(bào)廢。一個(gè)千分之幾的誤差造成如此嚴(yán)重后果,真是失之毫厘,謬之千里之外,鉛酸蓄電池果真有這么神秘嗎?為了解開困擾電動(dòng)汽車充電中的這個(gè)謎團(tuán),做如下實(shí)驗(yàn)。
用一個(gè)水槽盛滿水,電池放在水中,在電池上方有一個(gè)收集氣體用的倒扣的漏斗,漏斗頂端裝有可以計(jì)量氣體容量的注射針筒。充電用可調(diào)穩(wěn)壓電源,用兩只四位半數(shù)字萬用表測量充電電流和充電電壓。
試驗(yàn)時(shí)間是在冬季,水溫5℃。實(shí)驗(yàn)條件是統(tǒng)一用2A電流充電,最充電電壓分別用43V、44V、45V輪循環(huán)依次進(jìn)行,浮充轉(zhuǎn)換電流一律400mA,記錄下每次的充電時(shí)間,包括充電末期隨時(shí)間電流下降各點(diǎn)數(shù)據(jù)、開始析氣電壓,按時(shí)間記錄析氣量。電池充完后,用萬分之幾精度的電量臺(tái)記錄放電容量。充入電量是在計(jì)算紙上讀出時(shí)間電流曲線與坐標(biāo)之間的面積(電容量就是充電電流對(duì)時(shí)間的定積分)。數(shù)據(jù)見下表:
得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)后,最感到驚異的是:充入電量的多少幾乎與充電電壓無關(guān)。很多人認(rèn)為充電電壓低電池會(huì)充不滿,電池會(huì)提前鹽化報(bào)廢,特別是在冬季氣溫較低的時(shí)候。而這次試驗(yàn)正好是在冬季,水溫只有5℃,試驗(yàn)的中心電壓值是44V,上下偏差1V,相對(duì)誤差是2.3%。在用43V和45V充電的情況下,充入電量和放出電量相差無幾,與大家公認(rèn)的看法大相徑庭,試驗(yàn)是用的同一組電池,同樣的充、放電條件,輪番做同樣的測試,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)同樣的規(guī)律,可排除偶然因素干擾,試驗(yàn)數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確可信的。從電池充電原理上看,只要充電源電壓高于電池端電壓,都會(huì)給電池充電,一直到電池中的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)換完成。充電最高電壓,也就是充電電源開始由恒流區(qū)轉(zhuǎn)變到恒壓區(qū),這種轉(zhuǎn)變是由電池自身充入電量多少、活性物質(zhì)反應(yīng)了多少?zèng)Q定的,充電電壓的高低,僅是能進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的條件,只要高于電池開路電壓就會(huì)給電池充電,多少物質(zhì)能參與反應(yīng)由電池自身決定。從這個(gè)思路理解,就不難得出,充電電壓高低對(duì)電池容量沒有多大影響。
從上圖表可以看出,電池在42.5V~43.5V時(shí)開始析氣,而析氣的速度與充電電壓有關(guān)。到充電結(jié)束時(shí),總析氣量與充電最高電壓有關(guān),43V與45V總析氣量相差10位(注:以單格允許極限失水10克,18格相當(dāng)240公升氣體,該電池45V時(shí)失水并不大)。在充電末期電流下降區(qū)時(shí),只要降低電壓到42.5V時(shí),析氣立即停止,這時(shí)充電電流稍小一點(diǎn),還會(huì)依著原來的規(guī)律下降。
這里對(duì)浮充電壓、浮充電流討論一下。關(guān)于長期處于浮充狀態(tài)下的鉛酸電池組,如后備電源上用的等,對(duì)浮充電壓要求是嚴(yán)格的。據(jù)國處文獻(xiàn),浮充電壓有-0.2%溫度系數(shù),浮充電壓偏差太大會(huì)造成電池鹽化。而電動(dòng)汽車用的電池屬循環(huán)使用,不是處于這種狀態(tài),不應(yīng)該用套用浮充狀態(tài)使用的條件,充電器設(shè)定浮充的目的僅是免于充電末期大量析氣失水,只要把電壓降到析氣點(diǎn)電壓以下,但也不能低于電池端電壓而停止向電池充電。前面說過,在浮充電壓下,充電電流的走勢基本還是依著原曲線下降,一般還補(bǔ)足5%的容量。所以浮充電壓應(yīng)在的范圍是低于析氣電壓(42.5V),高于電池充足電以后的開路端電壓(約40V)。
浮充轉(zhuǎn)換電流,只不過是選擇在充電末期電池活性物質(zhì)反應(yīng)接近尾聲,充電電流自動(dòng)下降到某一點(diǎn)時(shí),切換浮充電壓的記號(hào),不少人以為浮充電流高了電池會(huì)充不滿是概念不清,充電電壓只要高于電池端電壓,都會(huì)對(duì)電池充電,只不過有用戶看到指示燈紅轉(zhuǎn)綠后提前去用電池,這種情況是不多的,一般都是夜間充電,到早晨綠燈已亮了多時(shí)。有的廠家使用說明書上提醒用戶,在轉(zhuǎn)綠燈后繼續(xù)充電2小時(shí),是很好很正確的。所以沒有必要刻意去追求浮充轉(zhuǎn)換點(diǎn)的高低,一般新電池末期電流約為50mA,失水以后,酸比增高,那時(shí)可達(dá)500mA以上。從析氣速率與電壓的關(guān)系上來看(上圖),早點(diǎn)脫離析氣區(qū)為好,一方面,一方面可以減少析氣量,另一方面,電池用了一段時(shí)間,末期電流增高,但還能低于我們?cè)O(shè)定的轉(zhuǎn)換點(diǎn)電流,否則電池一直在最高電壓充電下,大量失水,引發(fā)熱控,充脹充壞電池。有人固執(zhí)地強(qiáng)調(diào),浮充轉(zhuǎn)換點(diǎn)高電池會(huì)欠充,前面已討論過,切換到浮充電壓后,不是停止充電了,還會(huì)繼續(xù)對(duì)電池充電的,轉(zhuǎn)換電流適當(dāng)高一點(diǎn)有利于防止過分失水和熱失控。
至于充電電流的大小設(shè)定,先看一下電池制造廠家對(duì)10Ah(12Ah)吸附式小型密封電池對(duì)充電時(shí)的技術(shù)要求,通常規(guī)定充電速率不要大于0.3C,相當(dāng)于4A電流,而充電器充電電流在2A左右,遠(yuǎn)離極限充電電流。充電電流在一定范圍內(nèi)大一點(diǎn)、小一點(diǎn),充電時(shí)間長一點(diǎn)、短一點(diǎn),沒有很高的要求,有10%的誤差就行了,充電器中的電流取樣電阻精度是5%,電流的精度不會(huì)高于此。
總而言之,不管哪家生產(chǎn)的鉛酸閥控吸附式小密封電池,其基本結(jié)構(gòu)是完全相同的,僅極板、框架、滲入的微量元素、漿料配方、硫酸濃度等有此微小差異,而在電化學(xué)方面都是相同的,也就是說它們單體的端電壓、充電電壓、充放電電流密度(動(dòng)力型)、開始析氣電壓點(diǎn)等,不會(huì)有顯著的差異。一個(gè)按照前面所討論的充電器,可適應(yīng)所有品牌的電池,不存在匹配問題。
結(jié)論:
1、最高充電電壓與充入電量關(guān)系不大。
2、浮充電壓與充入電量沒關(guān)系,只要高于電池最大開路端電壓,低于開始析氣點(diǎn)電壓就行了。
3、浮充轉(zhuǎn)換電流,僅是切換最高充電電壓到浮充電壓的設(shè)定點(diǎn),不宜過小或過大,與充電量也沒關(guān)系。
4、充電電流只要不超過0.3C(對(duì)10Ah相應(yīng)為4A)都是允許的,不必要嚴(yán)格要求。
所以,關(guān)于36V閥控式吸附式小密封電池組充電參數(shù)推薦如下:
最高電壓:43.5V~44.8V
浮充轉(zhuǎn)換電流:300mA~500Ma
浮充電壓:41V~42V
充電電流:2A±20%
以上是對(duì)電動(dòng)汽車鉛酸蓄電池充電中一些認(rèn)識(shí)誤區(qū)進(jìn)行的試驗(yàn)和分析,通過以上的試驗(yàn)和分析能使廣大消費(fèi)者了解鉛酸蓄電池充電中應(yīng)注意的一些問題,以更好地正確使用充電器。
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