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电动车充电器和蓄电池知识
发布时间:2008-3-18 11:05:05

充电器的分类:
  用有、无工频(50赫兹)变压器区分,可分为两大类。货运三轮充电器一般使用带工频变压器的充电机,体积大、重量大,费电,但是可靠,便宜;电动自行车和电摩则使用所谓开关电源式充电器,省电,效率高,但是易坏。
  开关电源式充电器的正确操作是:充电时,先插电池,后加市电;充足后,先切断市电,后拔电池插头。如果在充电时先拔电池插头,特别是充电电流大(红灯)时,非常容易损坏充电器。
  常用的开关电源式充电器又分半桥式和单激式两大类,单激类又分为正激式和反激式两类。半桥式成本高,性能好,常用于带负脉冲的充电器;单激式成本低,市场占有率高。

关于负脉冲充电器
  铅酸电池已经有100多年的历史了,开始全球普遍沿引老的观点和操作规程:充、放电率为0.1C(C是电池容量)寿命较长。美国人麦斯先生为解决快速充电问题,1967年向全世界公布了他的研究成果,用大于1C率脉冲电流充电,充电间歇时对电池放电。放电有利于消除极化、降低电解液温度、提高极板接受电荷的能力。
  我国一些科技工作者在1969年前后,根据麦斯先生的三定律制作成功了多种品牌的快速充电机。充电循环过程是:大电流脉冲充电→切断充电通路→对电池短暂放电→停止放电→接通充电通路→大电流脉冲充电……
  2000年前后,有人将这一原理用到了电动车充电器中,充电过程中,不切断充电通路,用小电阻将电池短路瞬间,进行放电。短路时由于不切断充电通路,在充电通路中串连了电感。一般在1秒内短路3-5毫秒(1秒=1000毫秒),由于电感里的电流不能跳变,短路时间短促,可以保护充电器的电源转换部分。如果把充电电流方向叫正,放电自然为负了,电动车业就出现了名词“负脉冲充电器”,而且称可以延长电池寿命等等。

关于三段式充电器
  近几年,电动车普遍使用了所谓三段式充电器,第一个阶段叫恒流阶段,第二个阶段叫恒压阶段,第三个阶段叫涓流阶段。从电子技术角度针对电池而言:第一个阶段叫充电限流阶段,第二个阶段叫高恒压阶段,第三个阶段叫低恒压阶段比较贴切。第二阶段和第三阶段转换时,面板指示灯相应变换,大多数充电器第一、二阶段是红灯,第三阶段变绿灯。第二阶段和第三阶段的相互转换是由充电电流决定的,大于某电流进入第一第二阶段,小于某电流进入第三阶段。这个电流叫转换电流,也叫转折电流。
  早期充电器,包括名牌车配套的充电器,虽然也变灯,但实际是恒压限流充电器,并不是三阶段充电器。一般这类就一个稳定电压值,44.2V左右,对当时的高比重硫酸的电池还凑合。
关于三段式充电器的三个关键参数
  第一个重要参数是涓流阶段的低恒压值,第二个重要参数是第二阶段的高恒压值,第三个重要参数是转换电流。这三个重要参数与电池数目有关,与电池的容量Ah有关,与温度有关,与电池种类有关。为了方便大家记忆,下面以最常见的电动自行车(三块12V串联的10Ah电池)所用的三段式充电器为例简单介绍一下:
  首先讨论涓流阶段的低恒压值,参考电压为42.5V左右。此值高将使电池失水,容易使电池发热变形;此值低不利于电池充足电。此值在南方要低于41.5V;胶体电池要低于41.5V,如在南方还要低一点儿。这个参数是相对严格的,不可以大于参考值。
  其次讨论第二阶段的高恒压值,参考电压为44.5V左右。此值高有利于快速充足电,但是容易使电池失水,充电后期电流下不来,结果使电池发热变形;此值低不利于电池快速充足电,有利于向涓流阶段转换。这个值虽然没有第一个值那样严格,但是也不要过高。
  最后讨论转换电流,参考电流为300毫安左右。此值高有利于电池寿命,不容易发热变形,但不利于电池快速充足电;此值低(对外行)有利于充足电,但是由于较长时间高电压充电,容易使电池失水,使电池发热变形。特别个别电池出现问题时,充电电流降不到转折电流以下时,会连累好电池也被充坏。给出的参考值有一定范围,正负50毫安甚至100毫安都是允许的,但是不允许小于200毫安。
  目前,市场上出现了很多高恒压值为46.5V、低恒压值为41.5V、转折电流大于500毫安的反激式廉价充电器。
  如果是四块12V电池的充电器即48V充电器,前两个参数为前述电压参考值除以三乘以四。高恒压值为59.5V左右、低恒压值为56.5V左右。
  电池如果比10Ah大,将第三个参数电流值适当增大,例如17Ah电池可大到500毫安。

电池失效---失水;硫化;阳极软化及阳极活性物质软化脱落

  过充电修复。如果不太计较电池寿命,采用这种修复方法是立竿见影的。采用深度放电和充电,电池容量可以上升,这是世界公认的。但是对电池寿命可能有伤害,本网站许多帖子,仅仅围绕过充电可以将电池正极板把表面的α氧化铅到β氧化铅的转换,完成电池容量的提升,在修复中采用这种措施容易形成不可恢复的容量下降。有些反退给电池厂商的电池,就是使用了这类方法修复。
  笔者根据自己的实践认为,好的过放、过充电修复,只要严格限制电流和时间,参考极板制造时类似化成的做法,的确有很好的结果。关键是判断,不是千篇一律,统统进行反充。举一个前几天的实例吧,我到网友老三的店里串门,正好刚换下一组电摩的4只17Ah电池,准备(120元)卖给收旧电池的,我告诉他们不要卖,应该能修理,于是拿回检修,简要叙述一下:
  例三, 上述电池4只,浙江长兴产的,但不是天能的。因为是刚换下的,就没有作其他测试和充电。开路电压依次为:1号13.42V;2号13.36V;3号13.18.V;4号12.4V。很明显,缺水。开盖,给前三只每格加6再+4毫升,4号加6再+2毫升,静止两小时开始充电,开始10A,2分钟后改为3A,半小时后改为阶梯,陆续开始产汽,1-3号各格产汽比较一致,4号有5个格号产汽先后比较一致,它们产汽后,靠近阳极的格仍不大量产生汽。停止充电,检测容量,1-3号接近新品,4号只有1.5Ah。1-3号每格又加4毫升水,并用阶梯充到所有格析汽;单独充4号1小时后,5A放电,检测端电压,从13.2V降到10.5V为20分钟,降到8.32V只用了不到5分钟,继续用5A放电,保持8.15V左右可到1小时,停止检查。为什么停止呢,结论有了:靠近阳极那个格坏了,坏格容量约1.5Ah。简单用理论解释一下:从13.2V降到10.5V20分钟,就是坏格(已经大大低于1.7V了)具有不到1.5Ah的证明;继续5A放电,坏格降到0V,其余5个好格(10V)对坏格进行反充电,坏格反向充到将近2V时稳定时间长,电池端电压为5个好格电压的和减去坏格反极电压,即10-2=8V。不必要再继续了,否则对5个好格也有损坏。告诉大家如何判断那个为坏格,这类电池加液孔比10Ah的小得多,用自制镀铅工具几秒就能判定那个格为坏格,本例5个格析汽,靠近阳极的格不析汽,应首先检测它,检测结果证实。该坏格坏了了,并且是部分脱落。单独处理该格,使其容量到了10Ah。至此维修完成,容量1-3号接近新的,4号10Ah(其中5个好格的容量和1-3号一样接近新的)。

不开盖检查是否硫化的方法
  给大家介绍一个不开盖检查是否硫化的方法:用可调恒流源调到0.05C左右给电池充电,注意符合下述情况就是硫化,以12V电瓶为例,开始电压高于15V(硫化严重的偏离值大),并且随充电时间的增加,电压降低,向15V靠拢;如果改为恒压充电,则电流有增加趋势。这是我的经验,而一般书籍仅仅讲,发热,析汽早,容量小等等。我曾经先后给几位到家造访的业内大学生当场演示过判断方法,分别比较了几个硫化程度不同的铅蓄电池。可调恒流源是我1978年设计的“新星多功能充电器”, 曾经编入我写的《黑白电视机装修教材》的附录,当时是36V变压器,分立元件线性的,后来又改进成集成电路线性的和电子开关控制的恒流式的。

不开盖子判断失水

  不开盖子判断失水,要同时具备两条:1,12V电瓶开路电压大于13.2V。2,容量小。这些小学生都可以掌握。原理就涉及了理论中的两条:1,开路电压与硫酸浓度有关,失水后,硫酸浓度增加,端电压升高。2,失水后,液面下降,参加电化学反应的物质少了,容量下降。后面对条件还有解释:上述值指电动车12V电池充电以后过半小时的开路电压,如果是汽车电瓶,值要低一些,即使是电动车电池还要看牌子,例如松下的要低,原因就是硫酸比重低于浙江长兴的电池。还讲了,不要教条,例如电压不高看似标准,但容量不大的,一般是5格缺水,1个格部分脱落

不可修复的标准
  不可修复的标准:(正常使用,硫酸铅化的) 1、外观变形,破裂,漏液的现象不可修复 2、内部击穿,机械损坏或过充电极板变碳黑不可修复;表现特征:充电时电压很快升高,放置一段时间自然下降很多。 3、CEL不良,单格损坏,内部自然放电。(如是可拆除电瓶叉车可单格更换再修复)

 
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