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充电技术和蓄电池寿命(一)
来源:电动车商情   电动车商情网 2004-4-15 10:33:40
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[提要]
夏季将至,蓄电池面临又一次新的摧残,这种摧残不是用户使用蓄电池的不当造成的,而是由于不尽正确的充电器造成的。 中国电动自行车产业面临一个前所未有的机遇,大中小城市中对燃油助力车的限制使用,使得电动车成为一个竞相追逐的替代品。然而,发展前景不容乐观,盲目的投资和几乎不受限制的产业门槛,使得很多三教九流之辈混迹于此,搅混了一堂清水。产品质量良莠不齐,关键核心部件鱼目混珠,市场反馈非常严峻。 满目望去,网络上,报纸上,嘘声一片,各种各样的质量问题接踵而至,其中颇具普遍性的是关于电池问题。20%的电动自行车存在着严重的单次充电行驶里程不达标,几乎50%的电动自行车在3个月后单次充电后的行驶里程快速下降,而半年后,已经难以维持75%的标称公里数。而就算是一些行业中品牌知名度一度不错的车辆投诉也明显上升。当然,产生电动车行驶里程下降的综合原因涉及多种方面,其中特别重要的是充电器,他是直接造成蓄电池损坏的罪魁祸首,难怪日本蓄电池专家小林健二指出:"电池与其说是用坏的,不如说是充坏的。" 那么,充电器是如何摧残蓄电池的呢? 我们先来拨开充电器的面纱,再来看看蓄电池对充电的要求,两者一对照,真相大白了! 充电器随着科学技术和电子工业的发展,同时随着铅酸蓄电池100多年来的发展,产生了许许多多线路图和充电方法,下面从几个方面简单介绍一下其发展,帮助我们一起来了解一下其发展,从而来理解面临的问题及解决的办法。 从电子工业发展来看,充电器经历了两个革命性阶段,即工频阶段和高频阶段。 工频阶段的特点是:变压器采用的是50HZ的工频率变压器,通过对交流电源的波形的控制和调整,来实现输出电流和电压的变化,从而实现相应的充电方法。这种方式,由于能量的传递是通过低频率的磁耦合由硅钢片实现,容易磁饱和,同时铁心的体积较大,铜丝和硅钢片的用量都非常的大,还容易发热,总体能量比很差,由于它是通过对波形的控制来达到电流和电压变化的目的,所以,难免会对电网产生污染,特别是功率较大时,对家用电器的干扰显而易见,鉴于以上种种限制,目前已经在电源市场上消退,特别是在中小功率范围内。但是,当功率增大时,工频率电源的可靠性还是无可撼动。 高频阶段的特点是:变压器采用的是几十k到几百k的高频变压器,同样是磁耦合,它采用的是磁钢,取料容易而且便宜,由于频率增加后,相同功率的能量传递所使用的体积明显减小,能量比明显高于前者。随着,电力电子技术的飞速发展,功率器件的可靠性进一步加强,线路越来越成熟,而且,控制芯片的功能越来越强大,集成化程度越来越高,所以线路越来越简单。同时控制方式越来越灵巧。经过近20年的应用发展,目前,已经稳定的占据中小功率电源市场,而电动自行车用充电器的功率小于150瓦,正是采用高频率方式的最佳范围之内。这也是为什么在市场上,电动自行车充电器99.99%是采用开关高频方式的原因。 不管是哪种线路最终是实现充电方法,所以真正造成危害的是充电方法,在这里当然有必要对充电方法加以说明和分析: 恒压充电:最简单的充电方法,充电前期的电流往往会很大,随着端电压的逐渐上升,电流慢慢下降,当充电器电压和电池两端的稳定电压接近时,电流接近于零,为了防止电池过充电,一般设定的输出电压普遍较充满电压低,这种方法充电时,往往会造成铅酸电池的硫酸盐化,长期如此充电,将造成难以复原的硫酸铅结晶,大大降低电池的容量。所以,只可以作为一般的补充电方法。 恒流充电:以稳定的较小电流给电池充电,电池在充电过程中的化学反应平稳,内阻的变化只是影响端电压的变化,直到端电压接近充电器的功率所限电压时,电流会下降,这种方式会导致蓄电池过充电,恒定的电流在充电后期大多用来分解水分,不加控制,容易使蓄电池干枯。最终,也会使电池容量急剧下降。 可见,如何判断蓄电池充电结束在充电发展历史上是一个非常关键的焦点问题,以上恒压和恒流方式根本没有去控制蓄电池的充电结束标志,要么过充电、要么欠充电,结果,可想而知,于是,很自然的人们就想到,充电初期,要控制一下电流,不能让他太大,以避免剧烈的化学反应,损坏极板的分布结构和机械损伤,所以,将电流稳下来,最大不能超过某某值,于是,在相当一段时间里,充电初期是在一个相对稳定的电流下充电的;在充电后期,随着电压的慢慢升高,一方面,充电器的输出功率受到限制,一方面,电池内部的正负极板的活性物质参与化学反应的成分逐渐减少,内阻增大,这时候,应该降低电流,减缓化学反应的程度,于是,在这一阶段,需要一个电流下降的控制,同时考虑到,充电后期,对充电终止的控制,让他在一设定的电压下,通过欧姆定律,自然工作在恒压状态下是非常理想的,当蓄电池的电压升高到这个恒压点后,如果一直维持在设个电压下,依然非常危险,因为,这时候,如果没有及时减少充电电流的话,水分将会被分解掉,因此,在最后阶段,显然必须将恒定电压降下来,转入浮充阶段,这就是,现在,经常见到的所谓三阶段充电法。然而,问题并未已经解决,这种方式是一种程序预设,建立在一种非常理想的假设之上的,他是在温度25℃条件下充电是可以的,显然,将实际用户想象在一种没有变化的环境中是不妥当的,实际使用环境,最基本的一点是:一年四季温度的变化,就算是在同一个时期,祖国大地,地域宽广,从南到北,纬度相差很大,温差也很明显,而我们可爱的蓄电池对温度是很敏感的,充电终止条件对温度的变化也很敏感,且相差较大。
关键词:电动车 
我来说两句( ) | | 责任编辑:白云
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