铅酸蓄电池通常采用【储电+恒压+浮充】三段式充电,传统充电器采用恒流储电方法,优质充电器采用恒功率储电方法
恒流储电方法单体电压差别大,蓄电池硫化和内阻大共存,容量下降快使用寿命短
恒功率储电方法电压差别小,蓄电池零硫化内阻正常上升,容量下降慢循环次数提升50%
1】前言
铅酸蓄电池不耐用的根本原因:充放电过程单体电压差别大,低电压单体硫酸铅含量高逐步硫化,高电压单体失水多内阻上升快
采用【储电+恒压+浮充】三段式充电的蓄电池:充电单体越多电压差别越大;恒流储电方法电压差别大;恒功率储电方法电压差别小
两只恒功率充电器串联充电,单体电压大于14.60V小于14.80V,零硫化内阻缓慢上升,新电池续航提升10%,蓄电池寿命翻一番
2】硫化的根本原因 硫酸铅含量高
放电截止电压U=n×10.50V:放电电压差别大,余电20%最低电压小于10.50V,硫酸铅含量高逐步硫化形成硫酸铅晶体
导致电压差别大的行为:恒流储电方法,浮充时间不够长,大电流放电和深度放电
恒流储电方法:储电时间短恒压时间长,浮充时间不够长;低电压单体储电少放电多,储电位下降快,内阻上升缓慢,电压逐步下降;高电压单体储电足放电少,储电位缓慢下降,内阻上升快,电压逐步上升
3】内阻大原因 失水量多酸浓度高
充电总电压U=n×14.70V:充电电压差别大,最高电压大于14.90V,析气功耗大失水量多,酸浓度高内阻大
确保电压差别小的方法:恒功率储电方法,浮充时间足够长,小电流放电和浅度放电
恒功率储电方法:储电时间长恒压时间短,浮充时间足够长;低电压单体储电多放电多,储电位缓慢下降,内阻缓慢上升,充电电压变化小;高电压单体储电足放电少,储电位正常下降,内阻正常上升,充电电压变化小
4】铅酸蓄电池不耐用的直接原因
放电电压U=E-IR,功率P=IU=IE-I²R;铅酸蓄电池不耐用的直接原因说明如下:
1)蓄电池质量差,比如重量轻极板薄,内阻大容量低,放电时间短单体电压差别大
2)电动车机械电气性能差,产生附加电流放电电流大,放电时间短单体电压差别大
3)负载重路况差高速度行驶,骑行阻力大放电电流大,放电时间短单体电压差别大
4)深度放电单体电压差别大,最低放电电压小于10.0V,硫酸铅含量非常高率先硫化
5】三段式充电物理公式
物理参数:电压U,储电位E,电流 I ,内阻R,温度T,析气电压Ux【常温 14.10V】
电压U=E+IR,功率P=IU=IE+I²R,转恒压储电位E=n×14.5-IR,恒压期电流 I={n×14.7-E}/R,充电量=∫IUdt=储电量+析气功耗+内阻损耗∫I²Rdt;析气功耗和内阻损耗转为热能,温度上升,储电位下降,内阻上升,析气电压下降
储电量=∫IEdt—析气功耗,储电期“电流×储电位”的时间积分大储电量多;析气功耗=∫I²{U—Ux}dt ,恒压期电流小时间短析气功耗小
6】热失控原因 单体电池硫化明显
恒压期电流 I = {n×14.70 –ΣEi}/ΣRi :硫化的单体电池,储电位下降快内阻上升慢,硫化明显储电位下降多内阻不上升
蓄电池零硫化,ΣEi下降正比于ΣRi上升,恒压期电流正常下降,充电器正常转灯
单体逐步硫化,ΣEi下降快ΣRi上升慢,恒压期ΣEi上升慢ΣRi下降慢,电流下降慢恒压时间延长;单体硫化明显,ΣEi下降多ΣRi上升少,恒压后期ΣEi不上升ΣRi下降少,电流居高不降充电器转灯无望,继续充电引发热失控
7】恒功率充电 储电量多失水量少
【恒功率+恒压+浮充】20ah充电器电流:储电期3.2A➡️2.6A;恒压期2.6A➡️0.7A
储电量=∫IEdt-析气功耗 :储电前期电流大“电流×储电位”数值大,储电多储电位上升快;储电后期电流小内阻分压低,储电位高储电时间长;“电流×储电位”的时间积分大储电量多
析气功耗=∫I²(U-Ux)dt :恒压期充电电流小2.6A➡️0.7A;温升低析气电压Ux高;充电电流下降快恒压时间短;析气功耗小失水量少
8】恒功率储电方法单体电压差别小
恒功率储电方法:储电量多蓄电池容量高,放电功率相同放电电流小,放电时间相同放电深度浅,放电过程单体电压差别小
储电前期电流大,单体电压上升量相同;储电后期电流小,单体电压上升量差别小;恒压期时间短,单体电压上升量差别小;浮充时间足够长,低电压补电多高电压补电少
循环次数增加,单体电压变化很小,最低大于14.55V最高小于14.90V,蓄电池零硫化内阻正常上升,续航提升7%循环次数提升50%
9】铅酸蓄电池使用指南
确保铅酸蓄电池耐用的先决条件
1)选用重量足的品牌电池,质量好容量大
2)确保电动车具备良好的机械和电气性能
3)尽量轻负载经济时速骑行减少行驶阻力
确保单体电压差别小的充电方法
1)采用恒功率充电器充电,单体电压差别小
2)余电大于30%充电,最低电压大于11.0V
3)浮充时间二个小时,低电压单体补电多
10】恒功率双胞胎充电器
最科学的充电方法:N只电池采用N只充电器单独充电,不存在单体电压差别;充电单体越多电压差别越大,两只充电器串联,输出端三条线,充电单体减半电压差别减少
两只恒功率3620充电器串联,组成7220恒功率双胞胎充电器,单体电压的差别非常小,最低大于14.60V最高小于14.80V,蓄电池零硫化内阻缓慢上升,新电池续航里程至少提升10%,蓄电池使用寿命轻轻松松翻一番,充电器正常转灯不存在热失控


