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蓄电池的基本常识及维护

时间:2015-01-12 来源:本铃车业 作者:本铃市场部 点击:

   作为电动自行车的动力源——蓄电池种类很多,如铅酸蓄电池、铅酸胶体蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锌空气电池和燃料电池等,其中铅酸蓄电池和铅酸胶体蓄电池均制造成阀控密封式免维护式,以其价格较低而被广泛采用,但是因其重量、体积都很大,比容小、寿命短,成为电动自行车普及的瓶颈。

 

    镍镉电池的大电流放电特性和抗过充电特性都很好,但是由于镍镉电池的记忆效应和人们对镉污染的担心,在电动车的动力源家族中,未能占据一席之地。

    镍氢电池的比容比铅酸电池大的多,寿命也较长,大电流放电特性也比铅酸电池好,价格介于铅酸电池和锂离子电池之间,受到了大家的关注。

 

    锂离子电池,聚合物锂电池的比容寿命都比镍氢电池好,但由于锂电池的内阻大,放电电流不能很大,36V电池组一般持续放电的最大电流接近1C,瞬间脉冲最大电流接近1.5C。镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂电池的致命缺点是安全问题,在过充电和过放电时,易引起单体电池隔板熔化,导致电池组失效甚至引起爆炸和燃烧。目前各科研部门和生产厂家的技术人员已经研制了电池组管理模块,较好的处理了串并联电池组充放电的均衡管理,使镍氢电池、锂电池的安全性得到很大的改善,但是,这些管理模块还不能对每个单体电池的运行状态进行显示,至少还不能够对运行不良的单体电池进行告警显示,显然还存在着内在的安全隐患。也许这个问题很快就能得到解决。镍氢电池、锂电池的管理模块的成本很高,几乎接近电池成本,这就使得售价居高不下,一组36V的锂电池的售价几乎相当于一部简易款的电动自行车的售价,这对工薪族来说是使人望而却步。当然随着销售量的增大,生产成本会逐渐下降到一个可以接受的水平,那是不算太遥远的将来的事了。

    锌空气电池和燃料电池的污染小,比容大,比较安全,但是它的推广需要建立足够的换电网点,每个网点需要有足够换用的备用电池,运营成本会增大。

 

二、铅酸蓄电池的工作原理和维护

(一)铅酸蓄电池、铅酸胶体蓄电池的工作原因。

    铅酸蓄电池的负极是海绵状的铅制成,正极是二氧化铅制成,海绵状的铅和二氧化铅均为活性物质,在比重为1.28的硫酸水溶液(电解液)中进行电化学反应。

    放电反应:Pb PbO2 2H2SO4=2PbSO4 2H2O

    充电反应:2PbSO4 2H2O=Pb PbO2 2H2SO4

 

    放电时,海绵状铅和二氧化铅与硫酸反应生成硫酸铅,这种硫酸铅的结构疏松,晶体非常细小,电化学活性很高,充电时,在电流作用下能重新生成正极的二氧化铅和负极的海绵状铅。可见,在正常状态下,这种电化学反应是完全可逆的。

    放电时生成硫酸铅的过程亦称为“盐化反应”、“硫化反应”,这种硫酸盐生成后的一段时间内活性很强。如果这段时间内未充电,未能及时转化为海绵状铅和二氧化铅。随温度下降,活性的硫酸铅会再结晶成为颗粒较大的晶体。这种白色粗晶粒硫酸铅导电性能很差,难溶解,充电时也不能再还原成海绵状铅和二氧化铅的,形成了不可逆的盐化(硫化),严重时,这些结晶体附着在电板表面,阻挡了电解液与涂层活性物质的反应,造成内阻增大,电池容量下降,电解液温度过高,O2、H溢出而失水,电极栅板变形,活性物质脱落,单格电池短路或断路等恶性循环发生。

 

(二)日常维护和保养

    1、不要无初速度状态下直接电启动,上坡时,顶风骑行时,适当加上人力骑行,上述情况下,瞬间电流可达到十几安培,长时间大电流放电会加重盐化,会因电池温度过高形成失水、极板变形、活性物质脱落……现象,使电池寿命缩短,骑行中应巧妙利用滑行,尽量减少强行刹车和反复启动,可以节约能源和延长蓄电池的使用寿命。

 

    2、不要追求过高的时速而剪掉控制器限速器的限速线,不要追求更大的扭矩而选用350W左右的大功率电机,放电电流与‘时速’‘阻力矩’大体上成正比关系,特别是加速阶段,放电电流更会成倍增加,持续的大电流放电,电化学反应激烈,会引起极板变形,活性物质脱落,电解液析氧,析氢逸出造成失水,这些都会缩短电池的使用寿命,甚至造成不可修复的损坏。电摩用的电池,使用寿命一般在3-6个月;大功率电机用的电池,使用寿命一般在6-10个月。

 

    3、要及时充电

    蓄电池放电时就开始了盐化反应(硫化反应),及时充电可以将具有活性的硫酸铅及时转化为活性的海绵状铅和二氧化铅,若放置12小时以上,活性的硫酸铅就会再次结晶成为较大晶体颗粒,成为不可逆盐化(硫化)。如果每次骑行都需要及时充电,使电池处于浅循环状态,会延长电池的使用寿命。

 

    4、要定期深放电

    每月进行1-2次深放电,所谓深放电是指在平坦路面上,正常负荷条件下骑行到第一次欠压保护的完全放电,或者用放电仪进行完全放电,也就是使每个单个电压下降到1.75V,然后再完全充电,会使电池容量略有提升。

    值得注意的两个问题:①深放电和过度放电只是一步之遥,第一次欠压保护时,是深放电的标志,(当然控制器的欠压保护值应当准确定位在每单个电压为1.75V时)欠压保护后,蓄电池会有2-3V的回升电压,切不可用回升电压再驱动行使,对电池来讲这是过渡放电,对电池的损害是致命的。用放电仪来完全放电应该不存在这样的问题。②蓄电池厂家生产的蓄电池,很难保证内阻的一致性,特别是内化成的产品,影响内阻的变数更多,内阻的杂散分布更是多见,主要体现在深放电至33V(36V电池组)以下时,有可能出现其中一、二块电池(每块电池内装有6个单格电池)的电压迅速下降到10.5V以下,其余电池可能还维持11V以上放电,电池组的总电压可能还未达到放电的下限31.5V,此时应立即停止放电,这样的电池被称为“落后电池”,继续放电时,这个‘落后电池’就会过度放电而损坏,这样现象在初装时,并不明显,所以用户在使用电池一段时间后最好请有关部门用放电仪进行一次深放电,观察每块电池放电的一致性,如能维修更好,至少要记下其中落后电池放电至10.5V时的总电压值,这是您这组电池的深放电下限。当然一组电池中出现‘落后电池’,肯定会使电池容量大打折扣,而且充电时,‘落后电池’会最先充满,而随其余电池继续充电时就会过度充电,放电时,‘落后电池’会最先放电到下限,而随其余电池继续放电时就会过度放电,形成恶性循环,很快就出现容量迅速衰减的状况。

 

    5、不要随意更换充电器,按说明书要求正确使用充电器。

    整车厂的电动自行车出厂时,充电器是与所配置的蓄电池相匹配的。其补充电流、充电最高电压和转换电流、浮充电压、浮充电流是规定好的,其它充电器的参数都有一定的范围的差异,很有可能与所配置的蓄电池不匹配,所以不可随意更换充电器。

 

    充电器在强烈震动和颠簸中,会使参数漂移,通风不良环境中使用,充电器的温度可达70℃左右,会使参数热漂移,都会影响充电器的正常工作,会对蓄电池造成过充电、欠充电等损害。

    再有,充电器要有浮充的功能,充电器显示充满的指示灯亮时,只表示充入的电量达到总容量的97%-99%,应当继续进行浮充(涓流)充电2小时,使其彻底充满。这样可以抑制电池的盐化。充电器如果有正脉冲充电功能,可以有效地防止电池的盐化积累。充电器若有负脉冲充电功能,则可以有效地消除电池的极化积累。

 

    6、防止自放电

    引起自放电的因素很多,如电解液及极板材料有杂质,引起局部电池效应自放电,隔板破裂,活性物质脱落,蓄电池盖上有浸润性灰尘,电解液或水形成回路自放电。

我们能做到的是保持蓄电池盖上的干燥和清洁。冬天从屋外移到屋内的蓄电池其表现上会有冷凝水,可擦拭或静置屋内待其蒸发后再充电。

 

    7、不可欠电贮存

    长期停用的电池,要首先将电池充满电再存放,并且至少每个月要重新完全充电一次。

 

    8、一般的盐化蓄电池可由专业商家用修复仪进行干式修复或补液修复。

    严重损坏的蓄电池应由生产厂家处理,这里不再多述其工作原因了。

 

三、铅酸蓄电池的性能指标

    1、蓄电池的额定容量

    按国家标准规定的电池容量,单位是Ah,是放电电流与完全放电时间的乘积,表达电池储存电量的多少。以6-DZM-10蓄电池为例:当蓄电池以2小时率放电时(即以5A放电),放电时间应在120分钟以上,5A×(120/60)h=10Ah。这相当于在平坦路面上匀速行驶2小时,20km/h×2h=40km,是充电一次的续行里程。

    使用过程中,蓄电池的容量会逐渐衰减,续行里程自然会减少。

 

    2、放电循环寿命

    蓄电池的初容量的大小,不代表蓄电池的寿命长短,各厂家蓄电池的铅粉质量、铅膏配制、板栅的材质、隔板的选用、电解液的配制,各有不同。有些电池初容量大,寿命短;有些电池初容量小,寿命长;有些电池则兼顾初容量和寿命。

    有些整车厂单凭几次2小时率完全放电的结果,或只凭用电池跑几次续行里程的结果来评价蓄电池的优劣是不妥当的。

    衡量蓄电池使用寿命的指标是:放电循环寿命。通常测量的方法是电池充满电后,在放电至总容量的70%为一次循环。此循环次数多少,表示电池使用寿命的长短。电动自行车用的蓄电池循环寿命应不少于350次,低于此值的电池为不合格。

 

    3、额定电压:电动自行车用的蓄电池的单格额定电压为2V,组成6V、12V、24V、36V、48V的电池组。

 

    4、配组合理:配组不当,会在串联电池组中出现‘落后电池’。其后果如前所述。

 

 

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