脉冲充电器的特点(充电器与电池的关系)
特点:能够有效延长铅酸电池的使用寿命+
原理:铅酸电池损坏的主要原因及解决方案
1、铅酸电池损坏的四大原因:①失水 ②硫化 ③失衡 ④热失控(充鼓)
前两者①、②占了目前市场上电池损坏的97%.
(1)分析①:铅酸电池失水的主要原因
铅酸电池中的电解液像人体中的血液一样宝贵,电解液一旦丧失,就意味着电池报废了.电解液是由稀硫酸和水组成的.充电过程中,难以避免失水,充电模式不一样,失水也不一样.普通三段式充电模式,充电过程中的失水量是脉冲模式的二倍以上!电池除了自然寿命外还有一个失水寿命:单只电池失水超过90克,电池就报废了.在常温下(25℃),普通充电器的失水量约为0.25克,而脉冲为0.12克.在高温下(35℃),普通充电器的失水量为0.5克,而脉冲为0.23克.按此计算,普通充电器在250次循环后水分充干,而脉冲在600次循环后水分才会充干.因此,脉冲能延长电池一倍以上的寿命.(脉冲充电器与超威电池测试试验过,并画曲线图.)
铅酸蓄电池在充电过程中的最大问题是析气.
根据美国科学家马斯(J.A.Mas) 对铅酸电池充电过程中析气原因和规律的研究,为达到最低析气率,铅酸电池能够接受充电电流曲线如下:
临界析气曲线的公式为:I=I0e-at %h^2
在充电过程中,充电电流超过临界析气曲线的部分,只能导致蓄电池电解水反应而产生气体和温升,不能提高电池的容量
① 恒流充电阶段,充电电流保持恒定,充入电量快速增加,电压上升;
② 恒压充电阶段,充电电压保持恒定,充入电量继续增加,充电电流下降;
③ 蓄电池充满,电流下降到低于浮充转换电流,充电电压降低到浮充电压;
④ 浮充充电阶段,充电电压保持为浮充电压;
普通三阶段充电第一阶段为恒流充电,这主要是考虑到电路的设计比较方便,并非为使蓄电池性能最佳而设计.
按照铅酸蓄电池充电析气曲线,普通三阶段充电过程的析气情况如图 :
恒流充电段后期和恒压充电前期(阴影区),电流超过临界析气曲线,造成蓄电池析气,引起寿命下降.
超过临界析气曲线的电流仅使蓄电池产生气体和温升,未转化为电池电量,充电效率也因此降低.
解决①:脉冲解决失水的方案
脉冲恒动率阶段的时间,比普通充电器恒流+恒压阶段要缩短了近一个小时,而这一个小时的高压段充电是水分散发的关键时刻.脉冲以电压参数为转灯依据,转灯进入智能脉冲很准确,而普通充电器以电流参数为转灯依据,一旦电池硫化,内阻加大,充电电流也加大,很难达到转灯电流,很容易造成高压段长时间充电,加速水解.
(2)分析②:铅酸电池硫化的原因
电池长期滞留,充电过程中的长期过充和欠充,使用过程中的大电流放电,极易造成电池的硫化.它的表象为:一放就光,一充就饱,我们把它叫做电池的“假损坏”.硫化物质硫酸盐粘附在极板上,缩减了电解液与极板的反应面积,使电池容量迅速衰减.失水会加重电池的硫化;硫化又会加重电池的失水,易形成恶性循环.
解决②:脉冲解决硫化的方案
脉冲运用智能脉冲中的尖峰脉冲,可以击碎硫酸铅结晶的晶核,使之难以形成硫酸盐.
智能脉冲充电器:①恒功率、②智能脉冲、③滴充
普通三段式:①恒流、②恒压、③浮充
(3)分析③:铅酸电池的失衡问题
一组电池由三到四只组成.由于制造工艺问题,无法做到每只电池的绝对平衡,普通充电器使用平均电流,使容量小的单只电池最先充满,并形成过充,放电时,这只容量小的电池最先放完,并形成过放.长期如此,恶性循环,使整组电池出现单只落后,从而使整组电池报废.三段式充电器的浮充阶段,有500mA的小电流,它的作用是补偿充电,让电池充饱.但它也带来两个副作用:1、充饱后,多余的电流没有关断,电能转化为热能,进行水分解,加速水份的散发;2、小电流充电,产生的电流分叉很大,更容易造成电池组的不平衡.
解决③:脉冲解决电池组失衡方案
脉冲的失水量是普通充电器的三分之一,失水量少,则电池组电压差会小;反之,失水量大,则电池组电压差大.随着失水量的加大,硫化也会加重,而普通充电器没有去除硫化功能,所以电池组失衡严重.科林脉冲在充电时,失水量少,电池组电压差也小,当电池产生硫化后,能用脉冲去除,使整组电池趋向平衡.脉冲恒功率阶段的电流较大,作用是:1、快速充电,节省充电时间;2、激活电池极板,消除电池钝化现象,恢复电池容量,使整组电池的容量趋于平衡.滴充阶段,能消除电流分叉的影响,对欠充电池滴充,充满后自动关断,减少水分解,保持电池组的平衡.
(4)分析④:铅酸电池的热失控问题
蓄电池变形不是突发的,往往是有一个过程的.蓄电池在充电到容量的80%,左右进入高电压充电区,这时,在正极板上先析出氧气,氧气通过隔板中的孔,到达负极,在负极板上进行氧复活反应:2Pb+O2(氧气)＝2PbO+Q(热量);PbO+H2SO4＝PbSO4+H2O+Q(热量).反应时产生热量,当充电容量达到90%时,氧气发生速度增大,负极开始产生氢气,大量气体的增加使蓄电池内压超过阀压,安全阀打开,气体逸出,最终表现为失水.2H2O＝2H2↑+O2↑.随着蓄电池循环次数的增加,水分逐渐减少,结果蓄电池出现如下情况:
⑴ 氧气“通道”变得畅通,正极产生的氧化很容易通过“通道”到达负极;
⑵ 热容减小,在蓄电池中热容量最大的是水,水损失后,蓄电池热容大大减小,产生的热量使蓄电池温度升高很快;
⑶ 由于失水后蓄电池中超细玻璃纤维隔板发生收缩现象,使之与正负极板的附着力变差,内阻增大,充放电过程中发热量加大.经过上述过程,蓄电池内部产生的热量只能经过电池槽散热,如散热量小于发热量,即出现温度上升现象.温度上升,使蓄电池析气过电位降低,析气量增大,正极大量的氧化通过“通道”,在负极表面反应,发出大量的热量,使温度快速上升,形成恶性循环,即所谓的“热失控”.
解决④:脉冲解决热失控的方案
脉冲有温度补偿功能,通过热敏电子采集外界和机内温度,智能调节充电电压,使冬季节不欠充,夏季不过充,有效解决热失控.脉冲充电参数是动态的,变化的;普通充电器是静态的,固定的.所以,普通充电器不可避免的会出现夏季过充和冬季欠充问题.
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