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        鉛酸蓄電池充電器參數
         

        鉛酸蓄電池充電器參數

               電動車鉛酸蓄電池組充電時,有幾個關鍵參數:最高充電電壓、浮充電壓、浮充轉換電流、最大充電電流。它們應該是多少?如何制定?其中最主要的是最高充電電壓,多少為好?與析氣量、充入電容量和環境溫度又是什么關系?對此眾說不一,各電池生產廠家的要求也不一樣。最高充電電壓值相對誤差范圍是多少?我們不能脫離實際的工作對象,盲目制定出超常規的精度要求。我們接到某電動車售后服務部通知:充電器比規定電壓高0.1V,電池因此熱失控而充脹了;也接到通知說:電壓比規定定低0.1V,電池欠充,提前報廢。一個千分之幾的誤差造成如此嚴重后果,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?為了解開困擾電動車充電中的這個謎團,做如下實驗。

          用一個水槽盛滿水,電池放在水中,在電池上方有一個收集氣體用的倒扣的漏斗,漏斗頂端裝有可以計量氣體容量的注射針筒。充電用可調穩壓電源,用兩只四位半數字萬用表測量充電電流和充電電壓。

          試驗時間是在冬季,水溫5。實驗條件是統一用2A電流充電,最充電電壓分別用43V、44V、45V輪循環依次進行,浮充轉換電流一律400mA,記錄下每次的充電時間,包括充電末期隨時間電流下降各點數據、開始析氣電壓,按時間記錄析氣量。電池充完后,用萬分之幾精度的電量臺記錄放電容量。充入電量是在計算紙上讀出時間電流曲線與坐標之間的面積(電容量就是充電電流對時間的定積分)。數據如下表:(略)

        備注:該電池組30時,放電容量為10Ah。

               得到試驗數據后,最感到驚異的是:充入電量的多少幾乎與充電電壓無關。很多人認為充電電壓低電池會充不滿,電池會提前鹽化報廢,特別是在冬季氣溫較低的時候。而這次試驗正好是在冬季,水溫只有5,試驗的中心電壓值是44V,上下偏差1V,相對誤差是2.3%。在用43V45V充電的情況下,充入電量和放出電量相差無幾,與大家公認的看法大相徑庭,試驗是用的同一組電池,同樣的充、放電條件,輪番做同樣的測試,實驗數據重復同樣的規律,可排除偶然因素干擾,試驗數據是準確可信的。從電池充電原理上看,只要充電源電壓高于電池端電壓,都會給電池充電,一直到電池中的活性物質轉換完成。充電最高電壓,也就是充電電源開始由恒流區轉變到恒壓區,這種轉變是由電池自身充入電量多少、活性物質反應了多少決定的,充電電壓的高低,僅是能進行電化學反應的條件,只要高于電池開路電壓就會給電池充電,多少物質能參與反應由電池自身決定。從這個思路理解,就不難得出,充電電壓高低對電池容量沒有多大影響。

              從上圖表可以看出,電池在42.5V43.5V時開始析氣,而析氣的速度與充電電壓有關。到充電結束時,總析氣量與充電最高電壓有關,43V45V總析氣量相差10位(注:以單格允許極限失水10,18格相當240公升氣體,該電池45V時失水并不大)。 在充電末期電流下降區時,只要降低電壓到42.5V時,析氣立即停止,這時充電電流稍小一點,還會依著原來的規律下降。

          這里對浮充電壓、浮充電流討論一下。對于長期處于浮充狀態下的鉛酸電池組,如后備電源上用的等,對浮充電壓要求是嚴格的。據國處文獻,浮充電壓有-0.2%溫度系數,浮充電壓偏差太大會造成電池鹽化。而電動車用的電池屬循環使用,不是處于這種狀態,不應該用套用浮充狀態使用的條件,充電器設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,一般還補足5%的容量。所以浮充電壓應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)。

          浮充轉換電流,只不過是選擇在充電末期電池活性物質反應接近尾聲,充電電流自動下降到某一點時,切換浮充電壓的記號,不少人以為浮充電流高了電池會充不滿是概念不清,充電電壓只要高于電池端電壓,都會對電池充電,只不過有用戶看到指示燈紅轉綠后提前去用電池,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。有的廠家使用說明書上提醒用戶,在轉綠燈后繼續充電2小時,是很好很正確的。所以沒有必要刻意去追求浮充轉換點的高低,一般新電池末期電流約為50mA,失水以后,酸比增高,那時可達500 mA以上。從析氣速率與電壓的關系上來看(上圖),早點脫離析氣區為好,一方面,一方面可以減少析氣量,另一方面,電池用了一段時間,末期電流增高,但還能低于我們設定的轉換點電流,否則電池一直在最高電壓充電下,大量失水,引發熱控,充脹充壞電池。有人固執地強調,浮充轉換點高電池會欠充,前面已討論過,切換到浮充電壓后,不是停止充電了,還會繼續對電池充電的,轉換電流適當高一點有利于避免過分失水和熱失控。

          至于充電電流的大小設定,先看一下電池制造廠家對10Ah12Ah)吸附式小型密封電池對充電時的技術要求,通常規定充電速率不要大于0.3C,相當于4A電流,而充電器充電電流在2A左右,遠離極限充電電流。充電電流在一定范圍內大一點、小一點,充電時間長一點、短一點,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%,電流的精度不會高于此。

          總而言之,不管哪家生產的鉛酸閥控吸附式小密封電池,其基本結構是完全一樣的,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,而在電化學方面都是一樣的,也就是說它們單體的端電壓、充電電壓、充放電電流密度(動力型)、開始析氣電壓點等,不會有顯著的差異。一個按照前面所討論的充電器,可適應所有品牌的電池,不存在匹配問題。

          結論:

          1、最高充電電壓與充入電量關系不大。

          2、浮充電壓與充入電量沒關系,只要高于電池最大開路端電壓,低于開始析氣點電壓就行了。

          3、浮充轉換電流,僅是切換最高充電電壓到浮充電壓的設定點,不宜過小或過大,與充電量也沒關系。

          4、充電電流只要不超過0.3C(10Ah相應為4A)都是允許的,不必要嚴格要求。

          所以,對于36V閥控式吸附式小密封電池組充電參數推薦如下:

          最高電壓:43.5V44.8V

          浮充轉換電流:300mA500Ma

          浮充電壓:41V42V

          充電電流:2A±20%

          以上是對電動車鉛酸蓄電池充電中一些認識誤區進行的試驗和分析,通過以上的試驗和分析能使廣大消費者知道鉛酸蓄電池充電中應注意的一些問題,以更好地正確使用充電器。

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