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铅酸蓄电池充电器参数
 

铅酸蓄电池充电器参数

       电动车铅酸蓄电池组充电时,有几个关键参数:最高充电电压、浮充电压、浮充转换电流、最大充电电流。它们应该是多少?如何制定?其中最主要的是最高充电电压,多少为好?与析气量、充入电容量和环境温度又是什么关系?对此众说不一,各电池生产厂家的要求也不一样。最高充电电压值相对误差范围是多少?我们不能脱离实际的工作对象,盲目制定出超常规的精度要求。我们接到某电动车售后服务部通知:充电器比规定电压高0.1V,电池因此热失控而充胀了;也接到通知说:电压比规定定低0.1V,电池欠充,提前报废。一个千分之几的误差造成如此严重后果,真是失之毫厘,谬之千里之外,铅酸蓄电池果真有这么神秘吗?为了解开困扰电动车充电中的这个谜团,做如下实验。

  用一个水槽盛满水,电池放在水中,在电池上方有一个收集气体用的倒扣的漏斗,漏斗顶端装有可以计量气体容量的注射针筒。充电用可调稳压电源,用两只四位半数字万用表测量充电电流和充电电压。

  试验时间是在冬季,水温5。实验条件是统一用2A电流充电,最充电电压分别用43V44V45V轮循环依次进行,浮充转换电流一律400mA,记录下每次的充电时间,包括充电末期随时间电流下降各点数据、开始析气电压,按时间记录析气量。电池充完后,用万分之几精度的电量台记录放电容量。充入电量是在计算纸上读出时间电流曲线与坐标之间的面积(电容量就是充电电流对时间的定积分)。数据如下表:(略)

备注:该电池组30时,放电容量为10Ah

       得到试验数据后,最感到惊异的是:充入电量的多少几乎与充电电压无关。很多人认为充电电压低电池会充不满,电池会提前盐化报废,特别是在冬季气温较低的时候。而这次试验正好是在冬季,水温只有5,试验的中心电压值是44V,上下偏差1V,相对误差是2.3%。在用43V45V充电的情况下,充入电量和放出电量相差无几,与大家公认的看法大相径庭,试验是用的同一组电池,同样的充、放电条件,轮番做同样的测试,实验数据重复同样的规律,可排除偶然因素干扰,试验数据是准确可信的。从电池充电原理上看,只要充电源电压高于电池端电压,都会给电池充电,一直到电池中的活性物质转换完成。充电最高电压,也就是充电电源开始由恒流区转变到恒压区,这种转变是由电池自身充入电量多少、活性物质反应了多少决定的,充电电压的高低,仅是能进行电化学反应的条件,只要高于电池开路电压就会给电池充电,多少物质能参与反应由电池自身决定。从这个思路理解,就不难得出,充电电压高低对电池容量没有多大影响。

      从上图表可以看出,电池在42.5V43.5V时开始析气,而析气的速度与充电电压有关。到充电结束时,总析气量与充电最高电压有关,43V45V总析气量相差10位(注:以单格允许极限失水1018格相当240公升气体,该电池45V时失水并不大)。 在充电末期电流下降区时,只要降低电压到42.5V时,析气立即停止,这时充电电流稍小一点,还会依着原来的规律下降。

  这里对浮充电压、浮充电流讨论一下。对于长期处于浮充状态下的铅酸电池组,如后备电源上用的等,对浮充电压要求是严格的。据国处文献,浮充电压有-0.2%温度系数,浮充电压偏差太大会造成电池盐化。而电动车用的电池属循环使用,不是处于这种状态,不应该用套用浮充状态使用的条件,充电器设定浮充的目的仅是免于充电末期大量析气失水,只要把电压降到析气点电压以下,但也不能低于电池端电压而停止向电池充电。前面说过,在浮充电压下,充电电流的走势基本还是依着原曲线下降,一般还补足5%的容量。所以浮充电压应在的范围是低于析气电压(42.5V),高于电池充足电以后的开路端电压(约40V)。

  浮充转换电流,只不过是选择在充电末期电池活性物质反应接近尾声,充电电流自动下降到某一点时,切换浮充电压的记号,不少人以为浮充电流高了电池会充不满是概念不清,充电电压只要高于电池端电压,都会对电池充电,只不过有用户看到指示灯红转绿后提前去用电池,这种情况是不多的,一般都是夜间充电,到早晨绿灯已亮了多时。有的厂家使用说明书上提醒用户,在转绿灯后继续充电2小时,是很好很正确的。所以没有必要刻意去追求浮充转换点的高低,一般新电池末期电流约为50mA,失水以后,酸比增高,那时可达500 mA以上。从析气速率与电压的关系上来看(上图),早点脱离析气区为好,一方面,一方面可以减少析气量,另一方面,电池用了一段时间,末期电流增高,但还能低于我们设定的转换点电流,否则电池一直在最高电压充电下,大量失水,引发热控,充胀充坏电池。有人固执地强调,浮充转换点高电池会欠充,前面已讨论过,切换到浮充电压后,不是停止充电了,还会继续对电池充电的,转换电流适当高一点有利于避免过分失水和热失控。

  至于充电电流的大小设定,先看一下电池制造厂家对10Ah12Ah)吸附式小型密封电池对充电时的技术要求,通常规定充电速率不要大于0.3C,相当于4A电流,而充电器充电电流在2A左右,远离极限充电电流。充电电流在一定范围内大一点、小一点,充电时间长一点、短一点,没有很高的要求,有10%的误差就行了,充电器中的电流取样电阻精度是5%,电流的精度不会高于此。

  总而言之,不管哪家生产的铅酸阀控吸附式小密封电池,其基本结构是完全一样的,仅极板、框架、渗入的微量元素、浆料配方、硫酸浓度等有此微小差异,而在电化学方面都是一样的,也就是说它们单体的端电压、充电电压、充放电电流密度(动力型)、开始析气电压点等,不会有显著的差异。一个按照前面所讨论的充电器,可适应所有品牌的电池,不存在匹配问题。

  结论:

  1、最高充电电压与充入电量关系不大。

  2、浮充电压与充入电量没关系,只要高于电池最大开路端电压,低于开始析气点电压就行了。

  3、浮充转换电流,仅是切换最高充电电压到浮充电压的设定点,不宜过小或过大,与充电量也没关系。

  4、充电电流只要不超过0.3C(10Ah相应为4A)都是允许的,不必要严格要求。

  所以,对于36V阀控式吸附式小密封电池组充电参数推荐如下:

  最高电压:43.5V44.8V

  浮充转换电流:300mA500Ma

  浮充电压:41V42V

  充电电流:2A±20%

  以上是对电动车铅酸蓄电池充电中一些认识误区进行的试验和分析,通过以上的试验和分析能使广大消费者知道铅酸蓄电池充电中应注意的一些问题,以更好地正确使用充电器。

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