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?? 还有一些现象,掩盖了真相。例如,多数电池制造商和充电器都说车厂因为价格因素不接受好的但是可以保证电池寿命的充电器。应该承认,这是大多数小企业是如此,但是,有发展的、规模性企业确实在出高价也买不到好的充电器。一些充电器制造商把功能夸大,成品的功效没有其宣传的那样好。还有不少功能是属于卖概念的功能,实效有限。
那么如何在电池和车都保证的条件下,如何提高充电器的功能,确保电池的寿命呢?基本方法如下。
首先就是充电的最高充电电压或者恒压值要降下来。
降低充电最高电压的意义在于:
——降低失水;
——减少大量析气对正极板的冲刷,缓解正极板软化;
——保持电解液的硫酸比重不再提高,缓解电池硫化。
实现最高充电电压工作在大量析氧,但是没有大量析氢的状态。在改善电池的电池板栅合金、提高析气电位、改善氧循环性能,提高密封反应效率的基础上,控制充电最高充电电压在2.42V以下,也就是在析氢电位以下。这样做必然会导致充电时间的延长,这就必须在大电流充电(限流充电)的状态下,加入去极化的负脉冲,改善电池的充电接受能力,在大电流充电的时候多充入一些电量,缩短补足充电时间。
其次,需要对最高充电电压进行温度补偿。
温度补充偿的意义在于:
——解决电池夏季过充电、冬季欠充电的矛盾;
——缓解电池在高温环境中的热失控损坏。
到目前为止,看到一些采用模拟的方法实现温度补充的充电器普遍存在着模拟误差较大的问题。同时,在充电器内部模拟电池的温度的差异比较大。可能在某个温度的差异不大,但是在环境温差变化比较大,在通风状态差异比较大的时候,就产生模拟状态与实际状态的差别过大的问题。所以,还是推荐采用测量电池温度或者强制风冷,数字化测量环境温度的方法。
第三,采取抑制硫化的措施。
电池硫化的可能性在于:
——电池放电以后不能够及时充电,再次期间形成稍大的硫酸铅结晶。这种现象发生与所有的深放电的电池,并且在电池放电12小时以后就可以找到大硫酸铅结晶;
——深循环电池的硫酸比重相对比较高更容易产生硫化;
——负极过度的密封铅酸蓄电池,在100%充电以后,还会有不少的硫酸铅结晶没有得到还原,形成了产生大硫酸铅结晶的“晶种”,其他条件一旦具备,非常容易形成大的硫酸铅结晶;
——正极板容量下降以后,负极板也不能够完全还原,形成硫酸铅结晶逐步长大的条件。
由此看见,任何深循环电池在正常使用中,是无法避免产生大的硫酸铅结晶,也就是都会有硫化的可能。而电池一旦出现硫化,不仅仅会使电池的负极板容量下降,也会加重失水和正极板软化,对整个电池的寿命形成严重影响。
现在流行一种电池快速寿命测试方法,就是采用1C电流充入70%的电量,采用2C电流放出60%电量,来考核电池深循环寿命。70%的2C电流充电,是电池在充电接受能力比较大的时候,对电池采用大电流充电,对电池的损伤比较小。电池基本上没有高于严重析氢电压。一旦高于析氢电压,电池也会快速的失水。这个试验,必须采用连续充放电,如果数次中途停电几天,电池也会产生比较严重的硫化而提前失效。而用户使用电池,是无法保证每次使用以后,都能够及时充电的,一年以内发生数次没有及时充电的情况,??? 电池的硫化就会积累,而积累的硫酸铅结晶就会形成“晶种”而逐渐长大。
??? 抑制和消除电池硫化的方法很多,其中,采用高电压大电流充电,使大的硫酸铅结晶产生负阻击穿的方法来溶解的方法使快速消除硫化的便捷方法。试验中发现,这种消除硫化的方法是可以获得暂时的消除硫化的效果,但是,也会在消除硫化中带来加重失水和正极板软化的问题,对电池带来寿命上的损伤。
比较好的方法还是采用快速的脉冲前沿的充放电脉冲,利用其高次谐波与大的硫酸铅结晶谐振的方法,在充电过程中消除电池的硫化。利用这种方法来消除电池的硫化,目前国内做得最成功的就是成都艾力特科技有限公司的设备。采用这种方法,可以在给电池充电得时候,合理得控制充电脉冲得前沿,利用其高次谐波成分与大的硫酸铅结晶谐振而溶解。另外就是在电池两端接入脉冲发生器,在电池电压没有过放电的时候,对电池不断地产生脉冲,其一可以具有溶解大硫酸铅晶体的条件,其二是脉冲扰动,破坏了大硫酸铅继续生长的条件,在电池电压低于规定值的时候,自动停止工作,不会因为脉冲发生器消耗的电流使电池过放电。
另外的一个方法就是周期性的采用10%~20%的过充电的方法,可以还原电池的深层硫化,防止结晶继续生长。这是国际上在2006年以后开始流行的一种行之有效的方法,据资料介绍,可以延长深循环电池寿命达2倍以上,艾力特公司的新型智能电池医生,利用充电干予,CPU控制成功实现周期性过充电维护。
对样车跟踪的数据证明,定期的对电池采取脉冲除硫化和微过充电消除硫化的方法是最行之有效的方法。
第四,抑制热失控的措施
对于胶体电池来说,就其特性来说,可以靠良好的氧循环特性缓解电池的失水,然而,改善了电池的氧循环也是一把双刃剑,其副作用就是氧循环产生的高热量非常容易形成热失控。而所有热失控仅仅是在充电过程中产生的,所以充电器的选择和定位更加重要。就我对胶体电池充电器的测试看,问题还不少。主要的问题是最高充电电压过高,这在夏季非常诱发热失控。就我看目前的胶体电池所选用的充电器还不能够根绝或者基本上避免胶体电池的热失控。
现在采取的方法有不少。其中一些方法和对其评价如下。
1、 降低充电的最高充电电压,提高恒压转浮充的电流。
这样的做法可以缓解热失控,但是充入电量下降,非常容易形成由于欠充电形成的硫化,导致电池容量下降。
2、 给充电增加定时器。
有2种增加定时器的方法,其一是开始充电以后,对充电进行定时,当按照电池可以充满电的时间,就关闭充电器。这样的做法是寄希望于在8~10小时定时以内,电池的热失控的热积累不至于使电池的塑料外壳达到玻璃点温度,也就是电池的外壳还没有升到软化的程度。如果对已经失水并存在电池组内不均衡的电池充电,有可能在3—4小时内,电池温升就已经超过外壳玻璃点温度,热失控仍然发生,这种方法太克板只能缓解,但是不能够避免。
其二,是在电池进入恒压状态以后开始计时,计时的时间比开始就计时的时间短,但是,这样的计时也最少需要4小时,对于完全充满电并且有热失控前兆的电池的温升也有超过外壳玻璃点温度的可能。
这2种方法可以缓解热失控电池带来的损失,但不能够从根本上避免。
3、 给电池增加负脉冲,降低极板温升。
不过,多数的负脉冲加的往往是仅仅具有降低负脉冲到来期间的充电电流的作用,没有对电池进行放电,
4、 在电气控制方法中,最先进的方法就是在充电过程中采用极化检测技术,准确的找出电池析气点,并通过逻辑控制调整充电脉冲的频率和宽度,自适应的达到平衡,从而控制了析气量,降低充电温升,这就切断了热失控反馈的环路,达到了即要尽量的充饱电池,又从根本上避免了热失控。艾力特智能电池医生就是采用这种方法对充电进行管理的。
第五,抑制电池落后的方法
即便电池经过严格的组配,但是众多的原因还会导致串连电池组的电池差异。诱发电池落后的部分原因是:
——电池自放电的差异;
——排气压力的差异;
——生意硫酸比重的差异;
——失水的差异;
——制造工艺的差别。
电池在发生容量差异以后还会扩大,导致加速容量下降。
解决电池落后的最好的方法是每组电池单独充电。这里需要注意的每组充电恒压值的差异。并联充电是消除这种差异的好方法。但是,并联充电给每只电池的充电电流会产生差异,所以充满电的时间会有差异。作为维修是比较好的,作为正常充电,还需要在电流分配上采取适当的措施。
当然,也可以采用小电流恒流充电,例如采用0.03C~0.05C电流充电,在这样小电流长时间的充电过程中,达到高电压的电池充入电量不多,副反应到是比较强烈,充电电压低的会逐步提升,这样电池容量逐步接近与平衡。
三、电池的修复
电池的修复虽然没有成为一个行业,但是电池修复工作一直是存在的。不少电池制造商对保用期以内的返退电池采取“修旧利旧”的发生,把通过维修的电池重新提供给用户,以提高电池的有效使用寿命,降低报废率,减少电池制造商的部分理赔的损失。这些修复方法为:
1、 重新配组
电池返退以后,电池制造商重新进行充放电检验,在检验中往往会发现有50%以上的电池不符合返退条件的电池。其原因也就是在串连电池组中,个别的电池落后形成整组电池功能下降而引起整组返退。
2、 补水
鉴于部分电池制造商还是采用低锑合金的板栅,电池失水电平比较低,加上最高充电电压高于析氢电压,电池失水更加严重,形成了电池的第一位的失效原因。对此,一些电池制造商有意的改造了盖板,并且在排气阀下部设立了螺装结构,为打开电池形成了方便条件,这样,有电池制造商开展电池补水工作。对使用了半年的电池进行一次补水,可以延长电池的使用寿命,延长时间平均达到3个月以上。应该注意的是,每次补水以后,电池都利用处于过充电状态把电池由“准贫液”转为“贫液”状态,而这个过充电对提高电池容量是有好处的。
3、 消除硫化
采用专门的设备,对电池进行消除硫化的处理。这里主要有2种方法,其一就是高电压大电流脉冲充电,通过负阻击穿消除硫化。这种方法速度快,见效快,但是对电池的寿命影响比较大。另外的方法就是采用小电流频率高达8KHz以上,利用大结晶谐振的方法来溶解,这种方法修复比较慢,修复效果也比较好,但是,修复时间比较长,往往在120小时以上。实际测试数据表明,对于补水以后没有达到60%补充容量的电池进行除硫处理,还有约2/3的电池可以达到60%以上的容量,甚至还有35%以上的电池的容量可以达到80%以上的容量。
4、 采取类似保护器、延生器类的脉冲发生器并联在电池上,对电池进行脉冲维修。
这种方法对修复电池比较慢,但是由于长年在维修,所以,如果没有过放电,对于连续使用的电池来说,往往是彻底消除了电池硫化的可能性。
5、 综合修复方法
如果对电池采用定期检验,及时除硫和补水,单只电池充电、重新配组。采取这些做法以后,电池的平均寿命会大大提高。定期检修的意义比较大,不要等电池由于失水和硫化的影响,损伤正极板以后再修复。这样,可以大大延长电池的寿命。而一旦电池出现严重的失水和硫化以后,对正极板的损伤相对也比较大。所以,应该在对正极板损伤以前久对电池进行适当的维修。采取防患于未然的检修的方法比亡羊补牢的方法更加有效。
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