電動車鉛酸蓄電池組充電時,有幾個關鍵參數(shù):最高充電電壓、浮充電壓、浮充轉換電流、最大充電電流。它們應該是多少?如何制定?其中最主要的是最高充電電壓,多少為好?與析氣量、充入電容量和環(huán)境溫度又是什么關系?對此眾說不一,各電池生產廠家的要求也不一樣。最高充電電壓值相對誤差范圍是多少?我們不能脫離實際的工作對象,盲目制定出超常規(guī)的精度要求。我們接到某電動車售后服務部通知:充電器比規(guī)定電壓高0.1V,電池因此熱失控而充脹了;也接到通知說:電壓比規(guī)定定低0.1V,電池欠充,提前報廢。一個千分之幾的誤差造成如此嚴重后果,真是失之毫厘,謬之千里之外,鉛酸蓄電池果真有這么神秘嗎?為了解開困擾電動車充電中的這個謎團,做如下實驗。
用一個水槽盛滿水,電池放在水中,在電池上方有一個收集氣體用的倒扣的漏斗,漏斗頂端裝有可以計量氣體容量的注射針筒。充電用可調穩(wěn)壓電源,用兩只四位半數(shù)字萬用表測量充電電流和充電電壓。
試驗時間是在冬季,水溫5℃。實驗條件是統(tǒng)一用2A電流充電,最充電電壓分別用43V、44V、45V輪循環(huán)依次進行,浮充轉換電流一律400mA,記錄下每次的充電時間,包括充電末期隨時間電流下降各點數(shù)據、開始析氣電壓,按時間記錄析氣量。電池充完后,用萬分之幾精度的電量臺記錄放電容量。充入電量是在計算紙上讀出時間電流曲線與坐標之間的面積(電容量就是充電電流對時間的定積分)。數(shù)據見下表:
得到試驗數(shù)據后,最感到驚異的是:充入電量的多少幾乎與充電電壓無關。很多人認為充電電壓低電池會充不滿,電池會提前鹽化報廢,特別是在冬季氣溫較低的時候。而這次試驗正好是在冬季,水溫只有5℃,試驗的中心電壓值是44V,上下偏差1V,相對誤差是2.3%。在用43V和45V充電的情況下,充入電量和放出電量相差無幾,與大家公認的看法大相徑庭,試驗是用的同一組電池,同樣的充、放電條件,輪番做同樣的測試,實驗數(shù)據重復同樣的規(guī)律,可排除偶然因素干擾,試驗數(shù)據是準確可信的。從電池充電原理上看,只要充電源電壓高于電池端電壓,都會給電池充電,一直到電池中的活性物質轉換完成。充電最高電壓,也就是充電電源開始由恒流區(qū)轉變到恒壓區(qū),這種轉變是由電池自身充入電量多少、活性物質反應了多少決定的,充電電壓的高低,僅是能進行電化學反應的條件,只要高于電池開路電壓就會給電池充電,多少物質能參與反應由電池自身決定。從這個思路理解,就不難得出,充電電壓高低對電池容量沒有多大影響。
從上圖表可以看出,電池在42.5V~43.5V時開始析氣,而析氣的速度與充電電壓有關。到充電結束時,總析氣量與充電最高電壓有關,43V與45V總析氣量相差10位(注:以單格允許極限失水10克,18格相當240公升氣體,該電池45V時失水并不大)。在充電末期電流下降區(qū)時,只要降低電壓到42.5V時,析氣立即停止,這時充電電流稍小一點,還會依著原來的規(guī)律下降。
