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  • 铅酸蓄电池充电器参数解读及误区解释

    铅酸蓄电池充电器参数解读铅酸蓄电池充电器认识误区

    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43V、44V、45V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)。

    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43V和45V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。

    电池在42.5V~43.5V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,43V与45V总析气量相差10位(注:以单格允许极限失水10克,18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500mA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。

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