电动车电池充电技术现状与发展
电动车因有其方便、简捷、费用低等特殊性,受到广泛的青睐,也因此推动了电动车行业的迅速发展,然而,发展至今,大大小小阻碍着电动车产业发展的问题也相继突现,其中最为突出的除安全问题外也即质量问题了
被人们喻称为电动车心脏的蓄电池寿命问题又成为质量问题中的重中之重。经常可以听到用户说:骑电动车省力也不一定省钱啊!一年要换一组电池也就要几百元钱了因此,延长电池使用期限也就成为相关人员孜孜以求的目标,总不能因电池问题而制约电动车行业的发展吧!
现阶段,电动车主流电池还是已经发展了几十年,相对技术比较成熟的铅酸电池,由于电动车电池所必需面对的深循环、多循环、高电压充电、大电流放电、贫(少)液、高浓度电解液、难维护等特殊性,使其易产生失水、硫化、软化、热失控(充鼓)难均衡等失效现象,严重的限制了蓄电池的使用期限,频繁使用难有顺利超过包用期(一年)
电池失水、热失控
电池充电后期,随着电池电压的不断升高,常规电池常温下单格电压达
2.35v就开始析氧,2.42v析氢—电解水。而温度决定析氧、析氢的临界电压,每升高一度则下降0.004v析气量与高于临界电压的差值、电流成正比。电动车电池为密封阀控式,少量的析氧会在负极重新化合为水—氧循环。而过多的析氧、氢,会增加密封电池内部的气压,以至于打开阀门排气,排出去的主要是氢气和氧气—也就失水。
电池内部的氧循环是放热反应,产生的热量会使电池温度升高,而温度的升高会使电池析氧临界电压降低,此时充电器往往处于恒压段(普通三段式)电池端电压不变,临界析气电压的下降,使电流反升,造成析氧量更大,发热更大,温度更高,如此恶性循环就会造成热失控。如果此时所产生的高热无法排除,特别是夏天,高热高温会使电池塑料外壳软化,再加之电池内部的高气压,这时的电池也就鼓了
并不是所有的电动车电池,三段式的常规参数下都会充鼓,也不是都能充足,这就是电池参数的离散性,也就是三段式其固有的技术参数的不足了要杜绝充鼓现象,就不能用恒流、恒压型的二段、三段式充电器.
目前,为了解决充鼓问题,很多厂家推出了防充鼓的策略:增大转折电流、负脉冲去极化从而降低限压值(增加了充电不足的可能)
有一种所谓”永不充鼓“充电器,究其电路是普通三段式基础上增加定时关机功能。定时方式大体分为二种:
1全程定时,开始充电为定时起点,定时8~10小时关机,理论依据为:正常充电为8~10小时,要是发生热失控,要充鼓电池往往大于8~10小时,而此时关机了也就避免了充鼓。但是如果被充电池并不是全放电状态,可能3~5小时就充足进入恒压段,要是此时发生热失控,离关机可是还有5~7小时??
2以三段式充电恒压(限压)时电流下降至转折点(进入涓流段)为定时起点,一般定时2~3小时关机。理论依据为:产生热失控往往是进入涓流段后,充电电流随着电池温度的继续升高,不是下降,而有反升,重新进入恒压段,这种情况下,要充鼓电池的时间也要大于2~3小时。但是如果产生热失控比较早,充电电流在没有降至转折点时就开始反升,此时的定时还没开始工作呢!?? 失衡
电动车电池为铅酸电池多格串联而成,常见的36v有18格,48v 24格。行业公认铅酸电池单体的深充深放循环寿命为600次左右,但一个不争的事实是这些单体一旦组合成电池组,即便这个电池组在很正常的条件下使用,循环寿命也会锐减至200次左右,组合电压越高,寿命越低。虽然,电池组在出厂前经过严格配组,假设每只电池都是非常的一致,但是由于每格电池自放电的差异、排气压力的差异、硫酸比重的差异、失水的差异、开阀压差别、制造工艺的差别等等原因,造成每格电量的不均。就如自放电大一点的格,每次用三段式恒压充电机就难以完全充足电,因为充电机是以总电压控制的虽然未充足电的格电压低,但充足电的格已是超过了设定值,总电压已达到设定值,此时充电器降压转为涓流段。都说涓流段有均衡作用,试想电压都降下去了电流也只有0.02a左右,只能应付自放电而已。串联电池使用时放电是每格均等的电量少的格就会过早进入有损低电压(<1.5v甚至反极,而充电电流也是均等的,有损低电压格充电时接受能力也会比正常的弱,得到电量也就更加少。如此反复充放电,欠充会造成硫化,过放造成软化,少电量的格越用越坏,电量越来越少,产生严重失衡。串联电池的电量是以最低电量格来确定整体容量的一格的失衡也就导致电池整体容量的迅速下降。
要提高电动车电池组的使用期限,解决失衡又成为了整体技术工程中的重中之重。
现有技术,串联充电中,只有高压小电流的过充电才是无损均衡充电的唯一出路。
影响电动车电池寿命的原因主要为:失水、硫化、热失控、失衡等,有电池原有的客观质量问题,也有使用环境、充电问题。
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