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请教各位大侠一个有关电瓶车充电器与电瓶的匹配问题
一,铅蓄电池的一些基本知识
了解铅蓄电池的一些必要知识,对使用、维修蓄电池以及维修充电器是非常重要的。但是,电化学是非常深奥的,天津大学朱松然老师编著的《铅蓄电池技术》ISBN7-111-09609-6/TM.929是目前最据权威的著作。但是,即使是理工科大学本科生没有老师辅导,自学也是困难的。下面的内容仅供院内需要这方面知识的居民了解一些普通知识,看懂多少算多少。
1,关于铅蓄电池的工作原理,简单的说充电就是将电能变成化学能,放电就是将化学能变成电能。这种可以反复充电-放电-充电-放电的电池也叫二次电池。铅蓄电池主要构成:有正极和负极,正负极板之间夹有绝缘但可以透过电解液的隔板,里面有电解液稀硫酸。正极为二氧化铅,负极为绒状铅。放电过程,正极和负极都变为硫酸铅,硫酸浓度变低;充电过程,正极变为二氧化铅,负极变为绒状铅,硫酸浓度增加。
2,关于电池的容量,有多种表示电池容量的方法,专业用一般用安时(Ah)或瓦时(Wh)表示,电动车却习惯用行驶公里数表示。容量用字母C(A.h)表示。容量C与放电条件有关,同一块电池放电率不同,给出的A.h数也不同。放电率有小时率(时间率)和电流率两种不同的表示方法。小时率是以一定的电流放完额定容量所需要的时间来表示。汽车和进口电池多用20h率容量。固定型或摩托车蓄电池用10h率容量。牵引型和电动车蓄电池用5h率容量。以最常见的12伏10Ah电瓶为例,充足后放电到10.5伏算放电完毕。如果用2安放电,5小时降到到10.5伏,容量C=2A×5h=10A.h(安时);还是这块电瓶,如果用1.2安放电,10小时降到到10.5伏,容量C=1.2A×10h=12A.h(安时)。前面称5小时放电率,用C5表示,后面称10小时放电率,用C10表示,C的下脚标就是小时率。电流率也称倍率,是指电池放电时的放电电流的数值为额定容量值的倍数。如放电电流为0.1C20,对于120A.h(C20)的电池,即以0.1╳120=12A的电流放电。放电电流越大容量越小,反之增大。一般电动自行车平均放电在5A左右。还有,容量与温度有关,摄氏降到5度左右,容量降到70%左右,温度升高后,容量会回升。
容量的测定需要电量测试仪或放电仪。但是,国外汽车也有用专用(配套的)内阻表检测显示容量(大概值)的,简单方便,需要积累经验数据。
准确判断电池充足的方法比较复杂,需要综合电解液比重、端电压变化曲线、充电电流和析气状况等。电动车充电器判断电池充足的根据是:在某恒定电压时,充电电流小到某值为充满。这里,恒定电压和电流的值与具体电池有关,与电池自放电有关。
电池不接负载,正负极桩头间电压,叫开路电压,该电压与许多因素有关,其中与硫酸浓度有很大关系,在一定范围内浓度高开路电压就高。电动车专用电瓶的浓度比普通电池高。因此,普通6单元(单体)的电池,端开路电压约12.6V,而电动车专用电池则是13.4V左右。
3,关于电池的寿命,也有多种表示方法,与多种因素有关。比较专业的以充足→放光(如12伏电池端电压降到到10.5伏)→充足→放光…,直到电池容量降到额定值的70%左右时的循环次数,一般电池约为300-500次。电动车销售商和用户,习惯用行驶里程能保证不小于某值的年和月表示。
电池的寿命除产品自身质量外,主要与使用、维护等有关。其中与充放电情况关系极大,连续大电流放电,频繁深度放电,没有负脉冲的大电流充电,都会明显影响寿命。还有,普通蓄电池在震动环境中使用,没有防震措施,也会影响寿命。浅放(电)勤充(电),有针对性的及时养护均可延长寿命。
4,关于电池的失效,各种电池的失效是有规律的。例如UPS(不间断电源)用电池,正常使用的失效主要是正极板腐蚀和活性物质脱落,负极板主要是硫化。这类电池硫酸比重低(世界名牌阳光和汤浅约1.20-1.22),使用一般处于浮充状态寿命较长。但是,城市一般停电不频繁,电池很少深度放电,因此极板深处的活性物质不能很充分转换,容易造成钝化,容量下降。石家庄地区,汽车电瓶的硫酸比重在1.24-1.26,冬天高些。
电动车电池的失效,使用一般属于循环状态,失效主要是:①失水,②硫化,储藏时间长的和长期充电不足的,负极会硫酸盐化(过去的书里也叫硫酸化,本文简称硫化),③阳极(正极)软化,电摩和电动自行车不同,因大电流放电容易造成正极板软化。
正极板活性物质是氧化铅,氧化铅分α-PbO2和β-PbO2,其中,α-PbO2物理特性坚硬,容量比较小,以多孔状附着在极板,用于扩大极板面积和支撑极板,相当于树枝;β-PbO2依附在α-PbO2构成的骨架上面,其荷电能力比α-PbO2强很多,相当于树叶。氧化铅放电以后形成硫酸铅,充电时硫酸铅又还原为氧化铅,相当于光合作用。正常情况下,仅β-PbO2参加反应。但是,深度过放电时,α-PbO2也会参加反应,形成硫酸铅。由于酸环境中充电,硫酸铅只能够生成β-PbO2,这样,α-PbO2大量减少,树枝的支持作用变坏,活性物质容易脱落,形成“黑水”,这就是所谓的正极板软化。正极板一旦出现软化,起到支持作用的多孔结构也被破坏了,降低了参与电化学反应的面积,电池容量就下降,很快寿命终止。电池在生产过程中,α-PbO2是在碱性环境中生成的,β-PbO2是在酸性环境中生成的,然后将α-PbO2和β-PbO2混合形成正极板。所以,新的电池在最初几次充放电时,一部分α-PbO2在还原时变成了β-PbO2,容量有所上升。
由于电池制造的不一致性,串联使用时,经过若干次充放循环后,容量、端电压、内阻相对变差的电池,俗称落后电池。如果不采取措施及时补救,不仅会加剧落后电池的损坏,还会殃及无辜。最常见的现象就是电池在使用一段时间后,即使是名牌电池也会充胀。原因是某电池的一个单元(单体)落后,由于(大部分)充电器不能正确判断,按正常情况继续给串联的电池充电,加剧失水,缺水造成氧循环通路增多形成热失控,发现不及时,就会充胀、鼓包。识别、维护、维修落后电池是检验衡量维修电池技术的重要标志之一。
下面用白话重复一下上述内容的实际意义:
一、关于电动车的容量。以最常见的普通电动自行车的铅蓄电池为例:同样一块电池,按电动车标准是10安时;按汽车、摩托电池国标是12安时;按国际标准是14安时。同样一块电瓶,容量不同,原因就是,放电率不同。目前电动自行车使用最多的是10安时的三块(36V),还有电摩常用17安时的4块(48V)。
二、关于电池寿命。国际上100多年来,充、放电率以0.1C为较好,电池寿命较长。0.1C率就是十分之一C,例如10安时就是1安(A)。
仅从寿命考虑,如果按着这个标准选电动自行车电池。目前,普通电动自行车电机功率一般为180瓦到250瓦,平路电流大约5安培(A)。应选5x10=50安时的电瓶,36伏车50安时12伏的电池三块,别说妇女,男的也搬不动(院内小车上的电池大多数是12伏的,容量40安时左右)。当然这么大容量的电池可以骑到北京市。
再仅从寿命考虑看充电器,应该充电10-14小时。
显然,是不现实的。因此,电动自行车电池的选用近乎于它的极限状态,但是起步和上坡,脚踏助力,6个月及时保养电池,并配用合适的充电器,使用1年到2年没问题。电摩就要命了,放电电流严重超标,没有脚蹬子,较重的塑料壳子,如果每天骑行30公里,很难超过1年。
这里还告诉大家规律:几块电池,损坏首先坏一块;一块是6个格,损坏首先坏一格;这块6个格,坏两头几率高于中间4格;正极所在格损坏率又高于负极所在格。
三、你身旁充满了各种各样的电池,因为普通水就是电解质,不同金属(物质)在电解液里都可能形成一个电池,这是因为电极电势不同的缘故。即使是同一种金属,晶格不同电极电势也不同,例如水桶虽属同一张铁皮,碰伤处就是晶格发生了变化和没碰伤处电极电势不同了,形成了电池,容易腐蚀。再有,没伤的铁桶水和空气交面处也容易生锈。
知道了上述知识,介绍一个合理应用的例子。大家知道钢铁轮船在大海里如何防锈蚀吗?海水可是很好的电解质啊,涂漆只能解决部分位置的问题,入水部分是这样解决的:在入水的部分,焊上锌板(干电池负极也是锌),这样,铁和锌由于电极电势不同,在海水里形成电池,腐蚀的是锌板(可更换的),保护了钢铁。这个方法用到家用热水器,在热水器水桶的里面固定一个不同电极电势的金属棒,消耗(可更换的)金属棒,延长了金属桶的寿命。
咱们生活区的热水管腐蚀严重,利用这一原理,用多孔的锌片,装在游刃就是活接头处,并且取代空调盘管的滤网,就会大大延长热水管的寿命。
四、几个大家关心的问题
1,电动车电池和一般汽车电池虽然原理相同,但是具体构造有区别。汽车一般启动时电流虽然很大,但是时间短,车发动后大部分时间是充电。因此,极板比电动车电池极板薄,如果装在生活载人三轮上可以。电动车则是连续放电
2,电动车电池为了快速充电,电压较高,因此最常见的失效就是缺水,缺水后,充电电池发热,有时充电器不转灯。电动车电池一般是阀控电池,顾名思义,是密封的,但是有单向阀,当内部气体压力过大时,通过单向阀排除体外。这类电池通过可以拆卸的单向阀所在孔,补充二次蒸馏水。一般骑行半年就应改保养加水,最好选在进入夏天前,千万不要加硫酸(补充液)。加水易少不易不易多,参考值为每安时0.5-1毫升。例如10安时电瓶,每格(孔)加5-7毫升。加的水应该是二次蒸馏水,但是现在买不到了,可以用制药的的去离子水,或学校实验室的蒸馏水。加水后,静置几小时,就可以充电了。
3,不管骑行多远,都要及时充电,也就是浅放(电)勤充(电)。这和早期手机的镍镉电池不同,镍镉电池记忆效应严重。充电时,要注意电池温度,如果明显发热,就要及时停止充电,并送检。
电池每格电压随温度上升下降,一般为4毫伏/度,好的充电器有温度补偿功能,遗憾的是目前99%的充电器没有温度补偿。以36V电池温度变化15度为例,36V电池由18个格组成,4x15x18=1080毫伏,变化一伏多。如果以冬天为准,夏天很可能造成充电电池发热,如果以夏天为准,冬天很可能造成充电不足。
浅放(电)勤充(电)可以延长电池使用寿命,但是每一个月要深放一次电。目的是,使极板深处活性物质得到转换。深放电,就是车上电量指示到最低。
4,不间断电源(UPS)的电池,硫酸比重低。城市不经常停电,每3个月左右,要放一次电,放电量70%左右。目的同样是,使极板深处活性物质得到转换。否则,电池寿命也会缩短。
5,汽车电池、UPS电池不适宜作电动车电池。如果用于电动车,要增大容量,使用时避免深放电。
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