鉅大鋰電 | 點(diǎn)擊量：0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(cè)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(cè)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(zhǎng)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(guó)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(shì)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(zhǎng)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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