電動(dòng)車閥控式鉛酸電池充電粗淺分析

摘 要：由于閥控式鉛酸蓄電池的硫酸濃度不同浮充時(shí)的天氣變化也不是一個(gè)恒定的值，一個(gè)電池的浮充電壓設(shè)置應(yīng)該是一個(gè)隨酸濃度變化以及天氣變化的一個(gè)變量而不是一個(gè)恒定的量。通過一定的實(shí)驗(yàn)說明了市場上普遍設(shè)計(jì)的閥控式鉛酸蓄電池的浮充電壓與后來實(shí)驗(yàn)的充電器設(shè)置的浮充電壓充電對比存在電池放電容量的差別。過充電的危害實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)放電時(shí)間對比能看得出來并非是充電的時(shí)間越多蓄的電越多從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)理論上的分析。

關(guān)鍵詞：浮充電壓;單格電壓;硫酸;水;板柵

Abstract：Because the weather change of VRLA batteries with different sulfuric acid concentration is not a constant value，the floating charge voltage of a battery should be a variable with the change of acid concentration and weather rather than a constant quantity. Some experiments show that the floating charge voltage of VRLA batteries commonly designed in the market is different from that of the later chargers. It can be seen from the comparison of discharge time of overcharge hazard experiment data that it is not the more charging time，the more electricity stored. The theoretical analysis is confirmed by the experimental data.

Keywords：Floating charge voltage;Single cell voltage; Sulfuric acid; Water;Grid

鉛酸蓄電池的電動(dòng)車的電池都是不平衡的，由其是電動(dòng)車使用一段時(shí)間以后，由于電池內(nèi)部的水的流失，電池的硫酸濃度增大電池的電壓也就不可能達(dá)到理論的設(shè)計(jì)電壓。而傳統(tǒng)的電動(dòng)車充電器雖然是三段式充電器，但是設(shè)定的電壓也是氣溫是25℃，理論上的電壓，由其是自然的變化，電動(dòng)車的蓄電能力很難達(dá)到用戶的使用要求，沒有達(dá)到蓄電能力的最佳效果。由其是寒冷的冬天，電動(dòng)車的電池達(dá)不到25℃的時(shí)候，電池的放電能力就達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的容量，很多電動(dòng)車就是在天冷的時(shí)候更換電池的多。如果我們給電池適當(dāng)?shù)奶岣唠妷?，電池的溫度就?huì)適當(dāng)?shù)纳?。那么行駛的續(xù)航能力就比較多一點(diǎn)，理論計(jì)算單格電池的電壓是可以達(dá)到2.45V，電池的反應(yīng)條件都是考慮在溫度25℃的情況下設(shè)計(jì)的。那么隨著溫度的升高和下降，充電器的電壓應(yīng)該是一個(gè)變量。設(shè)計(jì)的充電器的浮充電壓都是按照單格電壓2.3V，一塊6-zdm-20的電池的電壓就是13.8V來設(shè)計(jì)計(jì)算的。針對這種情況我們先進(jìn)行實(shí)際操作，進(jìn)行過提高電壓試驗(yàn)，在對這一情況進(jìn)行理論求證。雖然沒有精確的精密儀器的檢測，但是希望通過實(shí)驗(yàn)，能夠在新能源的電動(dòng)車科學(xué)，有一個(gè)較好的進(jìn)步的幫助。

1 電動(dòng)車電池充電的原始容量的檢測

實(shí)驗(yàn)針對的是閥控式鉛酸蓄電池，一般市場上使用的電池是60V20AH的充電器，充電器開路電壓是69V。我們從使用的電動(dòng)車隨意試驗(yàn)一組60V20AH，電池的使用年限已經(jīng)超過了一年我們拆除電池按照線路圖1-1安裝充電，

電壓表的使用是數(shù)字式電壓表，接上交流電源，電池的充電器的讀數(shù)是60V20AH。充電器的開路電壓是69V我們接上電池，斷開充電器得出的電壓是62V。接通充電器和電池，開始給電池充電，電池的電壓從62V慢慢升到69V，充電器并沒有轉(zhuǎn)移69V的浮充。通過電壓表發(fā)現(xiàn)，充電的電壓表從69V，繼續(xù)上升到74V的時(shí)候。充電器才變成綠燈轉(zhuǎn)入69V浮充，充電器風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)。拆除充電器使用10A電池的放電儀放電。檢測出放電的時(shí)間如表1-1。

2 閥控式鉛酸蓄電池改變浮充電試驗(yàn)

通過調(diào)節(jié)充電器控制電壓的電阻，改變浮充電壓。按照上圖的安裝設(shè)置后，我們把充電器用開始電壓是69V充電到變綠燈后的浮充狀況的模式后，由原來開路電壓是69V調(diào)節(jié)到升高到72V的開路電壓，按照圖1-1進(jìn)行充電試驗(yàn)，原來開路電壓是69V充到74V，從并聯(lián)的數(shù)字式電壓表可以看出充電器才變燈轉(zhuǎn)入浮充，現(xiàn)在開始電壓是72V，那么從圖1-1的數(shù)字式電壓表中可以看到充電電壓達(dá)到77V的時(shí)候，經(jīng)過一段時(shí)間的充電后，充電器才變綠燈，轉(zhuǎn)入浮充模式電壓表顯示72V，繼續(xù)調(diào)節(jié)充電器的電阻改變充電器的開路電壓，由原來的69V增加8V得到77V，按照圖1-1接入電池充電，電池同樣可以增加電壓，一直升到82V充電變成綠燈轉(zhuǎn)移77V的浮充模式，不過從69V浮充模式調(diào)整到77V的浮充模式的時(shí)候就多充了28分鐘，電池也不見明顯的溫度升高，電池是同樣的，電池不經(jīng)過其他處理，拆除充電器同樣用10A的放電儀放電，得出的結(jié)果我們是原始電池，同后面?zhèn)€列成同樣一個(gè)表1-2，從列表中可以看出，電池放電時(shí)間，最后一種充電模式就是用開路電壓是69V，充電到變綠燈后在開路電壓是69V加12V，也就是81V，使電池充電發(fā)熱兩個(gè)小時(shí)以后檢測的結(jié)果。

3 閥控式鉛酸電池原來設(shè)計(jì)的浮充電壓的理論依據(jù)

有資料顯示電池的浮充電壓間隔不得超過2.15V～2.2V，而另一份資料的形式說明，浮充電壓可以達(dá)到2.3V就單格電壓，如果超過這個(gè)浮充電，板柵的腐蝕現(xiàn)象加劇，并沒有數(shù)字說明，也沒有圖標(biāo)顯示，就算是超過2.3V這個(gè)浮充電壓以后腐蝕加劇，那么這2.3V以前板柵就不可能不腐蝕，按照這個(gè)數(shù)字計(jì)算下來閥控式鉛酸電池6-dzm-20他是6個(gè)單體電池，每一塊電池的浮充電壓2.3V，6塊就是13.8V，那么60V20AH的充電器按這個(gè)計(jì)算就是13.8x5=69V，充電器的開路電壓就是充電器的浮充電壓，浮充電壓也決定電池的充電電壓即充電時(shí)間，從前面的試驗(yàn)可以看出單個(gè)電壓是2.3V電壓增加0.1V，單個(gè)電壓2.4V充電器的開路電壓就是72V，在試驗(yàn)充電時(shí)，充電器同樣可以充電達(dá)到77V再轉(zhuǎn)入72V進(jìn)行浮充，電池的不良充電就是電池溫度不能超過40℃，閥控式的閥門排氣多，不過我的單個(gè)電壓只增加了0.1V也就是2.4V，增大原來的浮充電壓也不存在于對電池的過充電。我們在原來60V20AH的充電器中的開路電壓是69V我們增加8V也就是77V，用在5個(gè)串聯(lián)電池的充電當(dāng)中計(jì)算下來每一個(gè)單格電池電壓是2.53V，相對資料顯示的電壓高出了0.3V～0.38V，電池的電壓一直壓到82V，充電器同樣變綠燈轉(zhuǎn)移77V浮充，按單個(gè)電壓2.53V計(jì)算由V=d+0.84計(jì)算電壓和硫酸濃度，那么我們得出它的硫酸濃度就是1.68，與濃硫酸1.83的數(shù)值相比之下水還是占有一定量的。

4 閥控式鉛酸蓄電池水的循環(huán)

只分析充電情況，那么得出正負(fù)極板的方程式為：

正極反應(yīng)式：PbSO4+2H2O==PbO2+3H+HSO4+2e

負(fù)極反應(yīng)式：PbSO4+H+2e==Pb+HSO4

充電充到后期的時(shí)候PbSO4都變成了Pb和PbO再繼續(xù)充電，我們的化學(xué)方程式只能是水解，正極反應(yīng)方程式就是H2SO4+PbO2+H2O==PbO2+2H+1/2O2+H2SO4+2e反應(yīng)式的正極板和硫酸都不變。只是產(chǎn)生了氧氣。氧氣通過超是玻璃纖維。隔板擴(kuò)散到，負(fù)極的表面又產(chǎn)生化學(xué)方程式Pb+1/2O=PbO

生成的。PbSO4在充電時(shí)重新轉(zhuǎn)并為海綿狀的Pb，2H+PbSO4+2e=H2SO4+Pb正極要失去2e就在負(fù)極得到2e，這個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)就是要求外電源提供的，在負(fù)極生成的水又?jǐn)U散到正極又進(jìn)水解，前提是沒有PbSO4進(jìn)行的電化反應(yīng)，在負(fù)極O是從正極獲得的能源，在同Pb進(jìn)行氧化反應(yīng)時(shí)后就生成了新的化學(xué)鍵。肯定有熱量釋放。不要理解為電流通過電池，電池有電阻，把熱能看成是電池的電阻絲而產(chǎn)生的熱能，道理很簡單，正極的O是外部的電能獲得的能源，再到負(fù)極變成水的時(shí)候，不可能沒有熱量產(chǎn)生，充電的后期就是變成氣，氣變成水而產(chǎn)生熱量。只要溫度控制得好熱有時(shí)候不可怕的，在天氣冷的時(shí)候還可以增加電池的反應(yīng)能力，但是溫度超過40℃的時(shí)候我們的板柵的腐蝕就特別快。

5 過充電的危害

從閥控式鉛酸蓄電池充放電的實(shí)驗(yàn)中可以看到最后一種狀況，也就是60V20AH的電池在使用開路電壓是69V，充滿以后再把電壓增加12V充電讓電池發(fā)熱兩小時(shí)后在進(jìn)行放電檢測，有些電池雖然放電時(shí)間增加了但是最后有一個(gè)電池的放電時(shí)間只能減少不能增加，這又怎樣解釋呢？鉛酸蓄電池正負(fù)極板充電的前提條件是有水，如果水不斷減少的時(shí)候或者水的擴(kuò)散速度不到位的時(shí)候，那么針對正極的充電就得出這樣一個(gè)化學(xué)關(guān)系式，硫酸電解后的氫獲得電子后變成氫氣而SO4則同Pb產(chǎn)生PbSO4.硫酸電解后硫酸就減少了，電池的放電容量從何而來？從充電時(shí)候放出的氫要在電池那同氧合成水，電池內(nèi)不具備燃燒的條件那么只能是電解一個(gè)氫，氫分子就少一個(gè)，硫酸分子少一個(gè)。剩余的SO4離子自然同Pb復(fù)合成PbSO4.這種物質(zhì)太多了，沒有硫酸也就是干枯的負(fù)極板，從實(shí)驗(yàn)的表中只能看出容量下降，其原因就是硫7酸的電解后產(chǎn)生的后果，在這方面我們沒有實(shí)際的數(shù)字和實(shí)驗(yàn)證明，那只能從理論上這樣推測。實(shí)際應(yīng)用中也有這種情況一部電動(dòng)車1次充電，續(xù)航距離只差一公里就到達(dá)目的地了，改用更長時(shí)間的充電，給電動(dòng)車充電打10個(gè)小時(shí)，結(jié)果第2次續(xù)航距離都不只差一公里到達(dá)目的地了，而是相差10公里的續(xù)航距離。這個(gè)實(shí)例就是真實(shí)的過充電中產(chǎn)生的惡性循環(huán)，從上面的理論解釋就是硫酸被電解了，硫酸的氫不見了，負(fù)極板硫酸鹽化也就變得更加干枯了，硫酸相對少了，哪來的續(xù)航容量？

6 總結(jié)

濃度不是一個(gè)恒定的值，按照單格電壓的公式：V=d+0.84計(jì)算就是一個(gè)不定值，一些資料強(qiáng)調(diào)浮充電壓過高就會(huì)腐蝕電池中的板柵，那么就是按照這樣設(shè)計(jì)的浮充電壓也沒有什么證據(jù)對板柵不怎么腐蝕，任何事物不能以固定的一個(gè)量去適應(yīng)一個(gè)變化的量。能夠把電動(dòng)車電池電充滿，在冬天的時(shí)候電池有點(diǎn)溫度，在夏天的時(shí)候電池不會(huì)過熱膨脹這樣電池的容量使用才能更持久

參考文獻(xiàn)

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[3] 張新德等編著，電池保養(yǎng)維修與再生即時(shí)通[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2009

作者簡介：李尚仁（1996-），男，廣西南寧人，壯族，?？?，研究方向：電池修復(fù)研究。