電瓶維護(hù)和充放電裝置的制作及運(yùn)用

摘 要：電瓶在長(zhǎng)時(shí)間使用后容量會(huì)下降，對(duì)其原因進(jìn)行分析，主要是電瓶擱置的時(shí)間過長(zhǎng)，出現(xiàn)了硫化現(xiàn)象，存放的溫度過高以及充電過量等。文章對(duì)解決電瓶容量下降的方法進(jìn)行分析，研究了電瓶的存放溫度與存放時(shí)間之間的關(guān)系，給出了對(duì)應(yīng)的解決方法；針對(duì)其中的全充全放電修復(fù)法研制了相應(yīng)的充放電裝置。

關(guān)鍵詞：電瓶維護(hù)；放電裝置；電瓶容量

引言

使用不當(dāng)或是維護(hù)保養(yǎng)不合理都會(huì)造成電瓶的損壞，給工廠的生產(chǎn)造成不便。電瓶容量的下降使用萬用表無法測(cè)量出來，這樣一來，常常會(huì)造成容量不足的電瓶被使用于生產(chǎn)中。對(duì)此，需要采用大功率充放電設(shè)備對(duì)電瓶進(jìn)行充放電，對(duì)電瓶容量進(jìn)行修復(fù)，并且檢測(cè)電瓶容量，從而使之滿足生產(chǎn)需要。

1 電瓶容量下降原因

對(duì)使用中的電瓶容量下降導(dǎo)致?lián)p壞的原因進(jìn)行分析，主要包括：極板出現(xiàn)硫化現(xiàn)象、存放的溫度太高、存放的時(shí)間過長(zhǎng)、放電后沒有及時(shí)進(jìn)行充電，充電過量等。其中，對(duì)于鉛酸電瓶來說，其電極采用的是鉛及其氧化物，其電解液是硫酸溶液。當(dāng)電瓶出現(xiàn)極板硫化時(shí)，在正極板上會(huì)出現(xiàn)二氧化鉛，同時(shí)在負(fù)極板上出現(xiàn)海綿狀鉛；電平在放電過程中，兩個(gè)極板都會(huì)被硫化[1]。在正常情況下，鉛酸電瓶放電不宜過度，否則，其中的細(xì)小硫酸鉛晶體將會(huì)凝結(jié)成較大的晶體，最終附著在極板上，增大極板的電阻，它在充電過程中難以恢復(fù)原狀，造成電瓶的容量降低，同時(shí)縮短電瓶的使用壽命。造成極板硫化的原因包括：電瓶在初次充電時(shí)沒有充夠，或者是在初次充電時(shí)，間斷的時(shí)間較長(zhǎng)；電瓶長(zhǎng)期充電不足；電瓶放電后沒有進(jìn)行及時(shí)充電；經(jīng)常對(duì)電瓶進(jìn)行過量充電；電瓶中電解液的濃度過大；電瓶長(zhǎng)期沒有使用，擱置的時(shí)間太久；電瓶放置的環(huán)境中溫度過高等[2]。

分析環(huán)境溫度與電瓶放置時(shí)間之間的關(guān)系。一般情況下，鉛酸電瓶長(zhǎng)時(shí)間存放于放電狀態(tài)下，在其極板上會(huì)出現(xiàn)硫酸鉛晶體，它具有絕緣的作用，將會(huì)對(duì)電瓶的充電能力造成較大影響，硫酸鉛晶體越多，電瓶的充電能力下降得越快。電瓶在存放過程中容量自動(dòng)減小的現(xiàn)象被稱為：自放電現(xiàn)象，它代表了電瓶的荷電保持能力。采用規(guī)定時(shí)間內(nèi)電瓶自放電占總?cè)萘康谋壤齺肀硎咀苑烹娐?。電瓶存放的時(shí)間與溫度具有較為密切的關(guān)系。當(dāng)升高環(huán)境溫度，電瓶的自放電率會(huì)升高，電瓶的存放時(shí)間就會(huì)減小。表1給出了電瓶在不同溫度下的存放時(shí)間[3]。

表1 電瓶在不同溫度下的存放時(shí)間

2 修復(fù)電瓶容量的方法

通過對(duì)電瓶容量下降原因的分析，本節(jié)給出了幾種修復(fù)電瓶容量的方法：（1）脈沖修復(fù)法。采用脈沖修復(fù)法的主要機(jī)理是消除電瓶硫化。在修復(fù)電瓶的過程中，根據(jù)產(chǎn)品體現(xiàn)出的功能需要，采用60-300V之間的瞬時(shí)電壓，并保證足夠短的脈沖寬度和較大的占空比，就能夠?qū)崿F(xiàn)大硫酸鉛結(jié)晶的擊穿沒，此時(shí)，微充電現(xiàn)象無法形成析氣，阻止了電瓶出現(xiàn)硫化現(xiàn)象；（2）強(qiáng)電修復(fù)法。這種方法是利用充電過程中的持續(xù)高電壓以及大電流對(duì)電瓶進(jìn)行修復(fù)。就前者來說，它利用的是高于電瓶標(biāo)稱電壓1.3～1.5倍的電壓進(jìn)行電瓶修復(fù)，在此過程中，要保證充電時(shí)間不宜太久，防止電瓶因?yàn)槲鰵猬F(xiàn)象而發(fā)熱，這種方法在極板軟化程度較低的電瓶中具有較好的修復(fù)效果；對(duì)于后者來說，它利用的是高于平時(shí)充電電流的1.5～2.0倍的電流進(jìn)行電瓶修復(fù)；（3）全充全放電修復(fù)法。在這種方法中，首先將電瓶充滿電，然后進(jìn)行充分放電。這種方法對(duì)于輕度損傷的電平來說，具有較好的修復(fù)效果，同時(shí)對(duì)于輕度硫化的電平來說，它可以將其中的活性物質(zhì)充分激活，有效提高電瓶的容量，采用這種方法的關(guān)鍵在于放電要充分[4]。

3 研制充放電裝置

針對(duì)全充全放電修復(fù)法，現(xiàn)對(duì)相應(yīng)的充放電裝置的研制進(jìn)行分析。首先分析充放電裝置的指標(biāo)設(shè)計(jì)，圖1給出了在25℃時(shí)，在不同放電倍率下，鉛酸電瓶的放電特性曲線，其中，C表示20小時(shí)的額定容量，當(dāng)沒有特殊標(biāo)注時(shí)，C表示電瓶的額定容量。如：對(duì)于ES系列的閥控式密封電瓶來說，其額定容量是按照20小時(shí)率電流放電至1.75V/單體來計(jì)算的。從圖1可以看出，當(dāng)增大放電倍率時(shí)，放電的時(shí)間也會(huì)大大縮短，否則，放電的時(shí)間會(huì)增長(zhǎng)。在設(shè)計(jì)電瓶充放電裝置的過程中，應(yīng)該根據(jù)電瓶的具體情況，縮短充放電的周期，通常會(huì)選擇0.1-1C的放電倍率[5]。

圖1 鉛酸電瓶放電特性曲線（25℃）

接下來是進(jìn)行充放電裝置的制作。要采購(gòu)專用元器件會(huì)較為困難。因此，選擇較為常見和易于購(gòu)買的元器件進(jìn)行電路的制作。在充電部分，采用可調(diào)壓和大電流的電瓶充電機(jī)；在放電控制上，采用穩(wěn)壓二極管實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，在通斷控制上，采用繼電器；在選擇放電負(fù)載上，采用汽車大小燈，并且通過串并聯(lián)的方式來調(diào)節(jié)功率大?。贿x擇時(shí)間計(jì)時(shí)器時(shí)，可以選擇微型鬧鐘的響鈴；在放電回路中串聯(lián)入30A的電流表對(duì)放電電流進(jìn)行監(jiān)視；采用摩托車電子調(diào)節(jié)器中的單觸點(diǎn)繼電器作為繼電器。在此過程中要注意：不能無限增加放電負(fù)載，要保證滿足電平的檢測(cè)放電電流，同時(shí)也應(yīng)該符合繼電器能夠承受的電流，選擇合適的放電負(fù)載。圖2給出了電瓶充放電裝置連接示意圖。在計(jì)算中，截止電壓按照10.8V來計(jì)算。

圖2 電瓶充放電裝置示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于電瓶來說，制作和使用相應(yīng)的充放電維護(hù)裝置，能夠?qū)Ρ姸嚯娖窟M(jìn)行修復(fù)，有效提高電瓶的容量，滿足設(shè)備的需要，為生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供保障，實(shí)現(xiàn)降低成本的目的，同時(shí)也為今后再出現(xiàn)類似問題提供思路。文章對(duì)解決電瓶容量下降的方法進(jìn)行分析，研究了電瓶的存放溫度與存放時(shí)間之間的關(guān)系，給出了對(duì)應(yīng)的解決方法；針對(duì)其中的全充全放電修復(fù)法研制了相應(yīng)的充放電裝置。

參考文獻(xiàn)

[1]包有富，等.深循環(huán)用鉛酸電瓶充電模式的探索[J].電瓶，2002，（1）：15-17.

[2]雷在明，等.鉛酸型免維護(hù)電瓶惰化問題的快速修復(fù)技術(shù)[J].石油儀器，2002，16（3）.

[3]胡信國(guó)，等.鉛酸電瓶過放電后容量恢復(fù)性能研究[J].電瓶，2001，（4）：29-31.

[4]張樹永.鉛蓄電瓶正極活性物質(zhì)軟化脫落機(jī)理的研究進(jìn)展[J].電源技術(shù)，1994（6）.

[5]潘香英，等.閥控鉛酸蓄電瓶早期容量衰減的研究進(jìn)展[A].第二十七屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2006.