汽车用起动型蓄电池充电方法研究

汽车用起动型蓄电池充电方法研究 2010年第6期(总第227期) 农业装备与车辆工程 AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING No(62010()Totally27月2010年26 doi:10(3969,j(issn(1673,3142(2010(06(014 杨淑霞，贾全仓 (兰州城市学院实训中心，兰州730070) 摘要:阐释了汽车用起动型蓄电池几种充电方式的理论基础，介绍了每一种充电方式的技术特点及注意事项，不同类型的蓄电池应根据其充电特性选用不同的充电方法，并严格控制充电时的电压和温度，防止蓄电池的过充和过热，以免影响蓄电池的电气性能和使用寿命。关键词:汽车起动型蓄电池;充电方式;技术特点;注意事项中图分类号:U463(63，3 文献标识码:B 文章编号:1673-3142(2010)06-0043-04 StudyonChargingMethodofAutomotiveStarter,typeBattery YANGShu,xia，JIAQuan,cang (LanzhouCityUniversityTrainingCenter，Lanzhou730070，China) Abstract: Thetheoreticalbasisofseveralchargingmethodsforautomotivestarter,——————————————————————————————————————————————— typebatteryareillustrated， thetechnicalcharacteristicsandnotesforeachchargingmethodareintroduce d(Differentchargingmethodshouldbeselectedfordifferenttypeofbatterya ndthechargingvoltageandtemperatureshouldbestrictlycontrolled，soastopreventoverchargeandoverheatingwhichmayimpacttheelectricalpe rformanceandservicelifeofthebattery( Keywords:automotivestarter,typebattery;chargingmethod;technicalfeatures;notes 引言 汽车用起动型蓄电池(简称蓄电池)作为汽车 U,V E U,2(4 上不可或缺的一大电源，其使用寿命的长短，一直是蓄电池的使用者和管理者所关心的问题。蓄电池的使用，说到底就是如何利用蓄电池的充放电特性。对蓄电池的科学充电，同样是蓄电池使用和保养的一个必须注意的内容。研究发现:蓄电池充电过程对蓄电池寿命影响最大，放电过程的影响较少。由此可见，采用正确的充电方式对蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用。 2 EIC 1 ——————————————————————————————————————————————— 024 6 t,h 810 图1恒压充电特性曲线 电电流IC逐渐减小，至充电终止时，IC降到最小值，如果充电电压调节适当，当充足电时，IC将为零。由于恒压充电过程，充电时间短、能耗低，一般充电4,5h后蓄电池即可达到额定容量的90,, 1常规充电方法 恒压充电是指充电过程中电源电压保持恒定 1(1恒定电压充电法 的充电方法，如图1所示。在汽车上，蓄电池采用的就是这种充电方法。 95,;如果充电电压选择得当，8h即可完成整个充 电过程，且整个充电过程不需要照管和调整充电电流。 1(1(1技术特点 在恒压充电开始时，充电电流很大，根据IC,(UC,E),R可知，随着蓄电池电动势E的增加，充 收稿日期:2010,01,11 作者简介:杨淑霞(1967,)，女，陕西澄城人，工学学士，工程师，主要从事机电技术应用与教学工作。 1(1(2注意事项 ——————————————————————————————————————————————— 1)恒压充电的关键是充电电压的选择定要适当。选取标准如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1所示。若充电电压过高，不但 充电初期充电电流过大，而且会发生过充电现象，以致造成极板弯曲、活性物质大量脱落，蓄电池温升过高，极板露出氧化等危害;有数据表明，当恒 ,43, 2010年第6期农业装备与车辆工程 压充电电压增高10,,15,时，蓄电池的寿命将缩短2,3。由此可见，恒压充电电压选择过高对蓄电池的寿命危害极大。若充电电压过低，则会使蓄电池充电不足，导致容量降低、寿命缩短。 表1 恒压充电电压值 蓄电池端电压,V61224充电电压,V 7(5 15 30 2)充电初期最大充电电流不应超过0(3C20 ,C20是指蓄电池20h放电率额定容量，即为完全充足电的蓄电池，在电解液温度为25?时，以20h放电率(放电电流为0(05C20)连续放电，直到单体蓄电池端电压降到1(75V时为止，蓄电池所输出的电量,，否则应适当降低充电电压，待蓄电池电动势E升高后再将充电电压调整到规定值。 ——————————————————————————————————————————————— 3)要求被充蓄电池的端电压必须完全相同。4)恒压充电一般只适用于蓄电池的补充充电 而不适于初充电和去硫化充电。 1(2恒定电流充电法 恒定电流充电法是指蓄电池充电时，充电电流保持恒定(通过调整电压，保证电流不变)的充电方法。 1(2(1技术特点 根据充电电流IC,(UC,E),R可知，随着蓄电池电动势E的升高，要保持充电电流IC一定，就必须逐步提高充电电压UC，以维持充电电流始终不变，这对于充电设备的自动化程度要求较高，一般简陋的充电设备是不能满足恒流充电要求的。为缩短充电时间，充电过程常采用改进恒流充电，即两阶段充电法，在第一阶段用较大电流充电，当单格电池电压升到2(4V，电解液开始产生气泡，将充电电流减小一半进行第二阶段恒流充电，直到蓄电池完全充足电为止。改进恒流充电特性曲线如图2所示。 I2(7V UC 2(4V 2V 第1阶段 第2阶段 ,U1 ——————————————————————————————————————————————— ICCc 2 4 68 10 12 t,h 图2改进恒流充电特性曲线 ,44, 恒流充电时，被充蓄电池采用串联连接。每个单格蓄电池充足电时需2(7V，故串联的单格电池数目,充电机的额定电压,2(7(个)。充电电流应按小容量的蓄电池选择，待其充足后应及时摘出，再继续给大电容电池充电。 此充电方法有较大的适应性，可以任意选择和调整充电电流。有利于保持蓄电池的技术性能和延长使用寿命。因此可以对各种不同情况及状态的蓄电池充电(如新蓄电池的初充电、使用过的蓄电池的补充充电以及去硫充电等)，特别适用于小电流长时间的活化充电模式，对由多数电池串联的电池组充电，且有利于容量恢复较慢的蓄电池的充电。缺点是整个充电过程时间长、析出气体多、对极板的冲击大、能耗高、效率低(不超过 65,)，且整个充电过程必须有专人看管，需经常 调节充电电流。 ——————————————————————————————————————————————— 1(2(2注意事项 1)因定流充电过程是分段进行的，所以充电 时为避免充电后期电流过大，应及时调整充电电流。充电电流的大小、充电时间、转换电流的时间及充电终止电压的选取等，必须严格执行充电规范。 2)充电过程中，每隔2,3h检测一次蓄电池单格电压，如该电压已达到2(4V，应及时转入第2 阶段充电。 3)当充电过程中，电解液温度上升至40?时， 充电电流应减半;继续上升到45?时应停止，待温度降至低于40?后才可继续充电。 4)充好的蓄电池电解液密度应符合规定要 求，且各单格电池之间电解液的密度差不得超过 0(01g,cm3。 5)免维护蓄电池不宜采用此法充电。 2快速充电方式 为了能够最大限度地加快蓄电池的化学反应 速度，缩短蓄电池达到满充状态的时间，提高蓄电池使用效率。快速充电技术近年来得到了迅速发展。快速充电是指以大电流方法的充电方式。快速充电不产生大量的气泡又不发热，从而可缩短充电时间。目前，常用的快速充电主要有脉冲快速充电、大电流递减快速充电和智能快速充电等。 ——————————————————————————————————————————————— 2(1脉冲快速充电法 理论和实践都证明，在充电过程中，蓄电池能 I0 增加冒气量 增加充电时间 t 图3蓄电池充电接受能力曲线形 够接受的充电电流是随时间而衰减的指数曲线，如图3所示。按照这条曲线，初充电时，蓄电池可接受大的充电电流。也就是说，充电初期可以用大电流进行充电。 2(1(1技术特点 脉冲快速充电的特点是，采用0(8,1C20倍的大电流充电，使蓄电池在短时间内充至额定容量的50,,60,。当蓄电池单格电压充至2(4V时即停止充电，由控制电路自动转为脉冲充电;即先停充25,40ms(前停充)，接着再放电或反充电，使蓄电池反向通过一个较大的脉冲电流(脉冲深度为充电电流的1(5,3倍，脉冲宽度为150,1000μm)，然后再停止充电25ms(后停充)，如此循环直至充足。其充电电流波形如图4所示。 I (0(8,1)C20 前停 后停 ——————————————————————————————————————————————— ωt 反向脉冲 1(5,3倍正向电流 ,I 图4脉冲快速充电电流波形 脉冲快速充电具有充电时间短(一般新蓄电池初充电不超过5h，补充充电只需0(5,1(0h)。空气污染小、省电节能以及不需专人看管等优点，同时由于脉冲快充充电时化学反应充分，使蓄电池的容量有所增加。故一般在电池集中、充电频繁或应急部门使用快速充电。但是这种充电方法由于充电速度快，析出的气体总量虽然少，但出气率高，对极板的活性物质冲刷力强，使活性物质易脱落;另外，其输出能量较低，能量转换效率也较低，对蓄电池寿命不利。因此在正常情况下不宜用此法对新启用的蓄电池进行初充电。 快速脉冲充电，克服了充电过程中所产生的 极化现象，有效地提高了充电效率。快速脉冲充电是指在大电流充电过程中，自动进行短暂的停充电并在停充电中自动加入放电脉冲的充电方式。在快速充电时，既不产生大量的气体又不发热，从 而达到缩短充电时间的目的。 2(1(2注意事项 1)脉冲快速充电过程中，电解液温度不得超过45?。 2)长期存放、极板硫化以及每个单格电池电压相差0(2V以上的蓄电池，均不能实施脉冲快 ——————————————————————————————————————————————— 速充电。 3)快速充电的能量转换效率低。快速脉冲充 电蓄电池析出的气体总量虽然减少，但因出气率高，易造成极板活性物质脱落。因此在正常情况下不宜用此法对新启用的蓄电池进行初充电。 2(2大电流递减充电法2(2(1技术特点 大电流递减充电主要是利用了蓄电池在低荷电状态时具有高充电接受的特点，开始以大电流充电(一般采用1,2倍C20A)，然后以一定的电流差值(50A)递减，最后降至一定的电流值，直至蓄电池充足。上述方法具有充电时间短(一般新蓄电池初充电不超过5h，补充充电只需0(5,1(0h)、空气污染小、省电节能以及不需专人看管等优点。大电流递减充电曲线如图5所示。 500A ,流400电电300充2001000 102030405060 充电时间,min 图5大电流递减充电曲线 2(2(2注意事项 1)一般适用于要求在极短的时间内对蓄电池 实施快速充电及城市公共汽车在停歇时间对蓄电池补充充电。 2)其输出容量较低，能量转换效率也较低，不 能将蓄电池完全充足，且对蓄电池的寿命有不利的影响。 ——————————————————————————————————————————————— 2(3智能快速充电法 (下转) ,45, 王永建:一种新型混凝土生产运输车设计研究2010年6月 生产混凝土所需要的原材料都携带和储存在车上，包括石子、沙子、水泥、水、外加剂(当有需要时)，这些材料被运送到一个螺旋搅拌器内进行搅拌，从而生产出混凝土。原材料的输送速率是以水泥用量的速率来决定的(固定不变)。标定时，在确定水泥输送率后，(石子、沙子、水以及外加剂)的输送速率就是根据混凝土配合比来确定的(计量误差水泥<?0.5%，砂、石<2%)。设备工作前通过配比指示调节好石子、沙、水泥及水的配比，接通动力后通过操作操纵手柄，设备即开始工作。石子和沙由料仓底部的传送带被带到搅拌器中，同时水泥由螺旋输送器一并送入到搅拌器中。搅拌器本身容积并不大，因为石子、沙、水泥与水在进入搅拌器之前已经得到初步混合。搅拌器与输送布料臂相连，将混合好的混凝土输送到指定位置。输送布料臂由油缸调节高度，可调节左右摆动幅度，布料臂尾端根据需要可以加长或缩短，布料臂可以折叠。左右布料角度可以达到170?，布料长度可以达到4m。整个上装通过气动和液压控制，各部件 (上接) 动作协调一致，保证最终输出混凝土的均质性。满载一车材料，能够生产6.8~9.2m3不等的混凝土，生产用时1.4~3min,m3。上装专用设备安装在汽车二类地盘上作为一种流动的混凝土运输搅拌车，——————————————————————————————————————————————— 基本不占用施工场地，移动方便，可以快速移动到需要混凝土的地点进行混凝土生产作业。也可以通过其他牵引装置(如拖拉机)来牵引使用，单独配备动力源(柴油机)来驱动设备工作。 4结束语 该混凝土生产运输车辆的设计除应考虑运输 车辆的设计要求外，其上装专用部分的设计尤其重要，上装的设计成功与否直接影响到该车的使用性能。该车集道路运输、专用混凝土生产与一体，底盘动力的配套选型、液压系统的整体设计、控制系统的动作是否协调，都是设计是否成功的关键因素，将直接影响到所生产混凝土的使用要求，最终影响到对整车使用性能的综合评价，此外高强度耐磨材料的选取也是重点考虑的因素之一。 利用单片机的智能功能，控制充电电流按照最佳充电电流变化而实现快速充电的方法。 3结束语 一般而言，一种蓄电池可用多种充电方法充电，但为了达到安全高效的目的，不同类型的蓄电池常根据其充电特性选用不同的充电方法，并严格控制充电时的电压和温度，防止蓄电池的过充和过热，以免影响蓄电池的电气性能和使用寿命。随着汽车产业的快速发展，汽车蓄电池将向着高功率、轻量化、小型化方向发展。智能、快速的充电方式将成为汽车充电技术发展的必然趋势。 参考文献 ,1,冯仁斌(铅酸蓄电池快速充电,J,(电源技术(2003((1) ——————————————————————————————————————————————— ,2,李娥收(吴文民(铅酸蓄电池的充电方法与充电工艺(,J,(电源技术(2004((5)( ,3,苏玉刚(夏永峰等(电动汽车用铅酸蓄电池组的智能充电(,J,(重庆工学院学报(2008((2)(7,8( ,4,张万奎(汽车铅酸蓄电池快速充电方法,J,(湖南理工学院学报( 2(3(1技术特点 智能充电是目前较先进的充电方法，原理是在整个充电过程中动态跟踪蓄电池可接受的充电电流。应用du,dt技术，即充电电源根据蓄电池的状态自动确定充电工艺参数，使充电电流自始至终保持在蓄电池可接受的充电电流曲线附近，保持蓄电池几乎在无气体析出的状态下充电，从而保护蓄电池。该方法适用于对各种状态、类型的蓄电池充电，安全、可靠、省时和节能。 2(3(2注意事项 智能充电技术的应用，不仅要考虑多充电电压，多充电电流，多充电时间选择，而且要具有温度检测，电流、电压检测，尤其是要具备自动判断停止充电功能，自动判断过度充电并报警功能，只有这样才能有效地提高蓄电池的使用效率。 2005((9)(70,71( ,51, ———————————————————————————————————————————————