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谈电动汽车动力 电池--铅酸蓄电池
来源:本站收集  作者:佚名  2013-05-29 08:33:02

6铅酸蓄电池的充电方法
    蓄电池的充电可以分为常规充电和快速充电2种。
6.1蓄电池常规充电方法
    蓄电池的常规充电方法主要有恒流充电法、分段电流充电法、恒压充电法、恒压限流充电法等。
    (1)恒流充电法。恒流充电法是通过调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方式使充电电流强度保持不变的充电方法。恒流充电法能使蓄电池充电比较彻底,但需经常调节充电电压,且充电时间较长。
    (2)恒压充电法。充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值,随着蓄电池端电压的逐渐升高,电流逐渐减少。与恒流充电法相比,其充电过程更接近于最佳充电曲线。用恒定电压快速充电时,由于充电初期蓄电池电动势较低,充电电流很大,随着充电的进行,电流将逐渐减少,因此,只需简易控制系统。
    (3)分段电流充电法。在充电过程中,为更有效地利用电能而用逐渐减小电流的方法充电。考虑到蓄电池具体情况,一般分为数段进行充电,如二阶段充电法和三阶段充电法。二阶段法采用恒电流和恒电压相结合的快速充电方法。首先,以恒电流充电至预定的电压值,然后,改为恒电压完成剩余的充电。一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压。三阶段充电法在充电开始和结束时采用恒电流充电,中间用恒电压充电。当电流衰减到预定值时,由第二阶段转换到第三阶段。这种方法可以将出气量减到最少,但作为一种快速充电方法使用,受到一定的限制。
    (4)恒压限流充电法。为了克服恒压充电法中初期电流过大,而使充电设备不能承受的缺点,常采用恒压限流充电法来代替恒压充电法。在充电第一阶段,用恒定的电流充电;在电池电压达到一定电压后,维持此电压恒定不变,转为第二阶段的恒压充电过程,当充电电流下降到一定值后,继续维持恒压充电大约1h即可停止充电。

6.2蓄电池快速充电法
    快速充电要想方设法加快电池的化学反应速度(提高充电电压或电流等),使充电速度得到最大的提高;快速充电又要保证负极的吸收能力,使负极能够跟得上正极氧气产生的速度,同时要尽可能地消除蓄电池的极化现象。这一原理也表明,蓄电池的快速充电的速度是有上限的,不可能无限制的提高蓄电池的充电速度。要想提高蓄电池的化学反应速度,有两种方式:一是改进蓄电池的结构以降低内阻和提高反应离子的扩散速度;二是改进蓄电池的充电方法,允许加大充电电流,缩短充电时间。下面介绍几种快速充电方法。

    (1)脉冲式充电法。脉冲充电法首先是用脉冲电流对电池充电,然后停充一段时间,如此循环。充电脉冲使蓄电池充满电量,而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉,使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除,从而减轻了蓄电池的内压,使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行,使蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间,减少了析气量,提高了蓄电池的充电电流接受率。
    (2)变电流间歇充电法。变电流间歇充电法建立在恒流充电和脉冲充电的基础上,其特点是将恒流充电段改为限压变电流间歇充电段。充电前期的各段采用变电流间歇充电的方法,保证加大充电电流,获得绝大部分充电量。充电后期采用定电压充电段,获得过充电量,将蓄电池恢复至完全充电态。通过间歇停充,使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉,使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除,从而减轻了蓄电池的内压,使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行,使蓄电池可以吸收更多的电量。
    (3)变电压间歇充电法。变电压间歇充电法与变电流间歇充电方法的不同之处在于第一阶段的不是间歇恒流,而是间歇恒压。变电压间歇充电法更加符合最佳充电的充电曲线。在每个恒电压充电阶段,由于是恒压充电,充电电流自然按照指数规律下降,符合蓄电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。

7铅酸蓄电池SOC估算
    电池剩余容量的多少一般用电池荷电状态(SOC)来描述。电池荷电状态,既可以反映电池剩余的电量,也可以反映电池消耗的电量。电池荷电状态估算是电池管理系统的核心部分,也是电池管理技术的难点之一。电动汽车蓄电池在使用过程中表现为高度非线性,这使得准确估算电池荷电状态具有很大难度。目前国内外蓄电池常用的荷电状态估算的方法主要有放电实验法、安时计量法、开路电压法、负载电压法、电化学阻抗频谱法、内阻法、线性模型法、神经网络法和卡尔曼滤波法等。放电实验法是最可靠的蓄电池SOC估算方法,采用恒定电流进行连续放电,放电电流与时间的乘积即为剩余电量。放电实验法不适合行驶中的电动汽车,但可以用于电动汽车电池的检修;安时(A.h )计量法是目前最常用的蓄电池SOC估算方法,它是在蓄电池放电的过程中累积蓄电池实际输出的容量,用电池的额定容量减去已经输出的容量来计算剩余容量,其最大缺点是以额定容量作为初始值,长期浮充下的蓄电池可能劣化,容量下降,因此,不能以完好状态的容量值作依据,否则,可能导致放电后期因为容量估计的偏差导致电源系统事故。开路电压法,蓄电池的开路电压在数值上接近蓄电池电动势,铅酸蓄电池电动势是电解液浓度的函数,电解液密度随蓄电池放电成比例降低,用开路电压可估计蓄电池SOC,该方法只适用于电动汽车驻车状态,在充电初期和末期用开路电压法估计电池SOC效果好,一般常与安时计量法结合使用;负载电压法,蓄电池放电开始瞬间,电压迅速从开路电压状态进入负载电压状态,在蓄电池负载电流保持不变时,负载电压随蓄电池SOC变化的规律与开路电压随蓄电池SOC的变化规律相似,负载电压法很少应用到实车上,但常用来作为蓄电池充放电截止的判据。其他SOC估算这里不一一介绍。

8阀控式全密封铅酸蓄电池常见故障及原因
8.1过放电
    故障现象2V蓄电池电压低于1.8 V(通常只有0 V-1.5 V); 12 V蓄电池电压低于10 V,6 V蓄电池电压低于5 V。
    故障原因浮充电压长期低于说明书要求的范围,蓄电池长年亏电;长期停止充电;循环使用的蓄电池每次补充电不足;按一定的电流放电,放到终止电压后仍继续放电,放电后又不及时充电或充电不足;蓄电池贮存期过长。
8.2过充电
    故障现象蓄电池外壳各单格均鼓张,明显变形(蓄电池使用时的轻微鼓胀,变形属正常现象);蓄电池容量变小(电解液趋于干枯);严重者端极柱基部渗酸;一组电池中电压参差不齐。
    故障原因浮充电压超过说明书规定值;环境温度高于45℃,但浮充电压未按要求进行缩减(以25℃为标准,环境温度每升1 ℃,电压降低3 mV);充电机失控或误调充电机,造成充电电流超过规定值,且时间较长。

8.3短路
    故障现象一组电池中,其他电池电压均正常,只一格电池电压少2V(如12V蓄电池为10V-10.8V,6V蓄电池电压为4V-4.3V,2V蓄电池电压为0V);单格电池经均衡充电,电压仍达不到额定电压2V(如12V蓄电池达不到12V以上,6V蓄电池仍达不到6V以上,2V蓄电池仍达不到2V以上)且短路的一个单格发热严重。
故障原因隔板破损或穿透;有铅粒落入电池内部。

8.4蓄电池渗漏电解液
    蓄池壳或盖明显因撞击摔打而破裂,其原因是运输或搬运、安装或其他意外造成的撞击;蓄电池的极柱阀帽渗漏,其原因是大电流长期充电造成外壳变形,渗漏,或者极柱严重扭曲,撞击造成极柱渗漏;蓄电池壳与盖封合处漏酸,其原因是热封或粘合壳盖不牢固。

8.5气阀故障
    故障现象蓄电池中某单格外壳严重鼓胀甚至造成胀破了外壳;阀帽与阀座在顶面的接触部位发生了异常的粘结造成蓄电池不能向外排气;蓄电池在存放一段时间(2个月一6个月)后某电池的开路电压或闭路电压明显比其他蓄电池低(2V蓄电池低于2V,6V蓄电池低于5.5 V,12 V蓄电池低于11 V),将蓄电池面上的盖片打开时其中的一个或两个阀帽的顶面中心部位无凹陷(正常应有凹陷)出现。

    故障原因:阀帽与阀座配合太松,造成蓄电池某单格未能密封好;阀帽内壁或阀座外壁有杂物,造成某单格未能密封好,凡是气阀密封不良的单格都会使空气中的氧气可进入蓄电池,造成负极氧化而自放电,同时该单格电池因失水也较快而丧失蓄电池容量。

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