电池――电动车的动力之源、核心部件
其性能的好坏对整个车子的使用和寿命至关重要。现在电动车主要采用铅酸蓄电池,关于“蓄电池不是用坏的而是充坏的”决非危言耸听,蓄电池充电性能好坏对蓄电池的使用寿命和使用性能起着举足轻重的作用,必须重视。其原因主要如下:
1、蓄电池的放电深度对蓄电池循环使用寿命影响很大,这是因为放电深度越深,电极膨胀收缩量越大,正极的活性物质脱落越多,从而失去放电特性,性能下降,直至寿命终止。所以蓄电池使用时应尽量避免深度放电,做到浅放勤充,一般情况应做到:蓄电池以放电深度为50%-70%时充一次电最佳。
2、蓄电池放电到终止电压后,继续放电(过放电)会严重损害蓄电池,这是因为此时极易形成不可逆硫酸盐化,从而使充电恢复能力变差,甚至无法修复。所以蓄电池使用时应防止过放电,“欠压保护”是有效的措施。“欠压保护”措施是由电动车控制器控制的,但因电动车仪表和指示灯等耗电电器不受控制器控制,所以电动车锁一旦合上就开始用电,虽然电流小,但若长时间放电,蓄电池就会出现过放电。因此,不得长时间开锁,不用时应立即关掉。
3、充电电流应小于或等于蓄电池可以接受的充电电流,否则,过充电产生的过剩电流会使电解水液过快地消耗掉,并产生严重的析气现象,时间长了将使充电变得十分困难,所以充电时因尽可能防止过充电。正规厂家生产的充电器可确保不对电池过充电。
4、铅酸蓄电池尤其怕亏电放电,亏电电池放置3-7天,将有可能永久损坏,因此,蓄电池使用过后请尽快充电。对于长期不使用的电池,应每隔15天左右对电池充电一次,以补偿电池存放时的自放电电量损失。
5、蓄电池在高温季节运行,主要存在过充电的问题。因此,夏天应尽量降低蓄电池温度,保证良好的散热,防止在烈日暴晒后即充电,并应远离热源。在低温情况下,充电主要存在充电接受能力差、充电不足造成电池亏电的问题。低温时应采取保温防冻措施,特别是充电时应放在温暖的环境中,有利于保证充足电,防止不可逆硫酸盐化的产生,延长蓄电池的使用寿命。
6、一般情况下,放电深度较大的蓄电池使用寿命在1年左右,放电深度在50%-70%的蓄电池寿命在1年半左右。个别厂家生产的蓄电池可以达到2年以上。
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蓄电池典型故障及对策
一、电池漏液
1、故障现象
常见的漏液现象:一是上盖与底槽之间密封不好或因碰撞,封口胶开裂造成漏液;二是帽阀渗酸漏液;三是接线端处渗酸漏液;四是其他部位出现渗酸漏液。
2、故障的检查和处理
先做外观检查,找出渗酸漏液部位。取开盖片看帽阀周围有无渗酸漏液痕迹,再打开帽阀观察电池内部有无流动的电解液。完成了上述工作之后,若仍未发现异常,应做气密性测试(放入水中充气加压,观察电池有无气泡产生并冒出,有气泡则说明有渗酸漏液)。最后在充电过程中,观察有无流动的电解液产生,如果有则说明是生产的原因。在充电过程中如有流动的电解液应将其抽尽。
二、电池充不进电
1、故障现象
首先检查充电回路的连接是否可靠,检查连线与插头接触是否完好,认真检查插座和插头是否有“打火”烧弧现象,有无线路损伤断线等。 检查电池充电器有无损坏,充电参数是否符合要求:即初期充电电流达到1.6-2.5A/只;最高充电电压达到14.8-14.9V/只,充电浮充电转换电流达0.3-0.4A/只,浮充电压达到14.0-14.4V/只。
查看电池内部是否有干涸现象,即电池是否缺液严重。
还应检查极板是否存在不可逆硫酸盐化。极板的不可逆硫酸盐化,可通过充放电测量其端电压的变化来判定。在充电时,电池的电压上升特别快,某些单格电压特别高,超出正常值很多;放电时电压下降特别快,电池不存电或存电很少。出现上述情况,可判断电池出现不可逆硫酸盐化。
2、故障的检查和处理
先将充电回路连接牢固,充电器不正常的应更换。干涸的电池应补加纯水或1.050的硫酸,进行维护充电、放电恢复电池容量。如果发现有不可逆硫酸盐化,应进行均衡充电恢复容量。干涸的电池加液后的维护充电,应控制最大电流1.8A,充电10-15小时,三只电池的电压均在13.4V/只以上为好。如果电池之间电压差别超过0.3V,说明电池已经出现不同步的不可逆硫酸盐化。对于发生不可逆硫酸盐化的电池,需要更换整组电池或激活电池。
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三、电池变形
1、故障现象
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=2PbO+热量
PbO+H2SO4=PbSO4+H2O+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开阀压,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:
(1)氧气“通道”变得畅通,正极产生的氧气很容易通过“通道”到达负极。
(2)热容减小,在蓄电池中热容最大的是水,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。
(3)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,正极大量的氧气通过“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”,最终温度达到80℃以上,即发生变形。
2、故障的检查和处理
一组电池(3只)同时变形时,先做电压检查。如果电压基本正常,还应测量单格电压判断是否短路,无短路则说明变形是过充电产生“热失控”所致。应着重检查充电器的充电参数。电压偏高(高于44.7v以上)无过充电保护或涓流转换点电流偏低者(不同合金板栅的蓄电池要求转换电流不相同,一般说用铅钙锡铝合金制作的板栅的蓄电池转换电流较小,为0.025-0.03C2A;而铅锑使金制作的板栅的蓄电池转换电流较大为0.03-0.04C2A,要求更换充电器。
一组电池(3只)中只有1只或2只变形,有以下故障的可能性:一、是电池荷电不一致,充电时造成某些电池过充电引起变形。荷电不一致的原因,可能有短路单格存在,也可能用户将电池试验放电或自放电等;二、是某些电池出现极板不可逆硫酸盐化,内阻增大,充电发热变形;三、是某些电池连线时反极造成充电发热变形。对未变形的电池检查放电容量以及自放电特性,若无异常则不属电池问题。
解决蓄电池变形的措施有:
保证不漏液的前提下尽可能多加液,以延长或避免“热失控”的产生;
避免产生内部短路或微短路,及带有微短路倾向;
使用过程中应防止过放电的发生,做到足电存放;
严格检查充电器,不得有严重过充现象;
在高温下充电,必须保证蓄电池散热良好。应采取降温措施或减短充电时间的方法,否则应停止充电。
四、新电池电压降得快
1、故障现象
新电池装车、起动时电压降得快。
2、故障的检查和处理
检查仪表显示电压与电池容量是否相符。
仪表显示的电压与电池容量关系不符合上表时,应要求厂家调整。 检查蓄电池连接线是否可靠,有无短路和连接不可靠等。有则排除之。
检查电动车起动和运行电流是否过大,若是过大(起动电流在15A以上,运行时的电流6A以上)应调整控制器限流值或对电机进行检查修理。 检查蓄电池容量是否偏低,若是偏低,应对电池进行充放电。
五、电池极板不可逆硫酸盐化
1、故障现象
极板硫酸盐化是蓄电池常见的故障,许多蓄电池失效也是因这一故障而发生的。极板硫酸盐化主要表现为:充电时电压很快上升,过早析出气体,温度上升快;放电时电压下降快,容量小。
2、故障的检查和处理 产生极板不可逆硫酸盐化原因归结如下:
(1)存放时间过长,自放电率高,未对其进行维护充电。
(2)放电后未对其进行及时充电。
(3)长时间处于欠充电状态。
(4)过放电。
(5)干涸或加入的电解液浓度过高。
蓄电池产生不可逆硫酸盐化时,应根据其程度的轻重进行修复。
盐化较轻者,对其进行一般的活化充电(即均衡充电),就可以恢复正常。具体方法如下:
恒压限流充电:第一阶段0.18C2A充电到2.7V/单格充电12-24小时。
恒流电第一阶段:0.18C2A充电到2.4V/单格,第二阶段:0.05C2A充电5-12小时。
盐化较重者,需要对其进行“水疗法”充放电才能恢复正常。具体方法为:先对蓄电池补加入纯水或密度为1.05g/cm3稀硫酸到富液状态,再以0.05-0.018C2A的电流充电20小时左右,抽尽流动液,再作容量试验。反复上述操作,直到电池容量恢复。
六、电池组出现“不均衡”
1、故障现象
串联蓄电池组的均衡性是一个世界性的难题,使用过程中总会有“落后”蓄电池存在。其原因是多种多样的,有生产原因,也有原材料的原因和使用的原因等。
2、故障的检查和处理
首先将电池进行一般性的维护充电,然后用2小时率电流放电。放电过程中不断地测量电池的电压,将放电容量不足的“落后”电池选出来给予处理。先补加1.050的稀硫酸至刚好看到有流动电解液出现,再继续充电12-15小时。充电时注意电池的温度不要超过500C。充电结束后,静置0.5-4小时,重作2小时率放电。放电过程中,测量单格电压的数值,若放电时间达不到标准或者单格电压到了1.6V,放电时间与正常单格电池相差较大者(出厂三个月相差5分钟以上,6个月相差8分钟以上,9个月相差10分钟以上,13个月相差15分钟以上),则还需重复上述充放电程序操作,直到符合要求为止。
七、过充电修复
过充电往往需要大电流和高电压,而大电流和高电压都会形成强烈的副反应而损伤电池的正极板,还会形成电池的失水。如何实现过充电修复呢? 现在找到了一种非常行之有效的方法――脉冲的方法。 其基本原理如下:
采用高电压,大电流的脉冲克服电池的多种原因形成的电池接受能力的下降,由于是采用脉冲形式的,在大电流脉冲消逝以后,通过电池本身的(或者外加的条件)去极化能力,而不形成严重的副反应。
由于这种脉冲过充电修复的方法的诞生,使得无损伤的过充电得以实现,这样的充电器获得了极好的效果,经过数年的验证试验证明,这种方法大大延长了铅酸蓄电池的循环寿命。