電動車脈沖充電技術

www.guilinhy.com 來源：中國電動車信息網　　　電動車商情網作者：俠名類別：電動車維修時間：2004-4-8 1

以蓄電池為動力源的電動車，蓄電池的好壞優劣，直接影響著電動車最主要的性能指標和使用效果。過去，電動車曾有過三起三落的慘痛教訓，敗就敗在蓄電池上。現在蓄電池技術日益成熟，電動車又迎來了發展的春天。目前，市場(Rialto)上流通的電動車各項性能指標日臻完善，作為社會商品的可使用性大幅度提高，多半得益于蓄電池技術的發展。因而，不難看出蓄電池對電動車的重要性，可謂“成也電池、敗也電池”。那么如何才能讓蓄電池這顆“心臟”，高效、長壽、安全的發揮其全部功效？這就需要一系列的輔助設備來為其服務。其中，作為二次電池能源補充的充電器，是一個必不可少的角色。蓄電池能源的再次補充，必須依靠充電器來實現。在充電過程中，電池實際上是充電器的一個負載，這個負載有別于常見的阻性負載、容性負載及感性負載，而是一個時變、非定常、動態負載。因此，必須了解清楚蓄電池在充電過程中的電化學反應，分析充放電特性，才能設計出符合蓄電池充電要求的充電器。以閥控式鉛酸蓄電池為例（以下簡稱VRLA）。蓄電池的正極為活性物質二氧化鉛，負極活性物質為深灰色海綿狀金屬鉛，電池效容量小，電池過早出現硫化結晶，極化過電壓是“罪魁禍首”。如果不能采用有效的充電方式，將嚴重影響蓄電池的直接使用價值。常規的充電方法采用小電流慢充方式，對新的VRLA電池初充需70H以上，進行普通充電也需10H以上。充電時間過長，不但會拉長充電監測時間，造成電能的浪費；而且長時間小電流充電，極易造成充電過程出現“極化”現象，內部出現硫化結晶，極大地(Terra)縮短了蓄電池的循環使用壽命。現在的分段式充電法，即先恒壓、再恒流或先恒流、再恒壓，在充電過程初期，充電電流遠遠小于蓄電池可接受的充電電流，因而充電時間大延和；充電過程后期，充電電流又大于蓄電池可接受的電流，蓄電池內部溫升很快，產生大量的氣泡，致使充電副反應加劇，嚴重的還會導致蓄電池“熱失控”，永久的損壞電池。采用恒流及恒壓充電方式，要求充電器具有極高的穩壓、穩流特性，精確的充電時間控制功能。這樣才能降低充電過程中的副反應及“極化”現象。然而，目前市場(Rialto)上使用的所謂智能充電器，并不是嚴格意義上的階段式充電器，據相關部門統計資料顯示，市場(Rialto)上85％以上的充電器存在嚴重的質量隱患。這些充電器往往充電電流過小，充電電壓不穩定，充電時間過長，導致蓄電池內部出現極化現象，硫化結晶。致使充電容量達不到要求，大大降低了蓄電池的正常使用壽命。這就不難理解“電池不是用壞的而是充壞的”這一說法的含義。可以看出，常規充電技術及產品在消除充電“副反應”和“極化”現象中所表現出來的軟弱性已遠遠不能適應現在蓄電池的充電要求。那么有沒有一種理想的充電方式來解決這一問題？答案是肯定的。根據充電過程中的反應，如果充電過程中能減小或消除副反應，去除極化內阻對充電電流的阻礙作用，則充電時間將大大縮短，充電有效容量將大大提高，由于副反應很小或幾乎不存在，電池循環使用壽命也將大幅度提高。科學家在這方面做了大量的研究工作，發現無論怎樣對傳統的恒壓、恒流方式進行改進，都不能消除充電過程中的副反應的存在；而極化電壓的產生，跟充電電流的大小及輸出方式有密切關系。恒流、恒壓的充電方式，其充電電流是不間隔一直輸出，根本不可能消除“極化”現象。試驗發現，當充電停止時，歐姆極化消失，濃差極化和電化學極化也逐漸減弱，充電副反應也隨之停止。那么，如果在蓄電池充電過程中為其提供一條放電通道讓其反向放電，則極化現象將迅速消失，蓄電池內部溫度也會因放電而得到有效控制，充電副反應也將不復存在。蓄電池就可接受較大充電電流，充電速度(Tempo)大大加快，充電容量也將大大提高，這就是脈沖充電方式的原始理論依據。試驗證明，在對蓄電池充電的過程中，適時地暫停充電，并且加入適當的放電脈沖，就可迅速有效地消除各種極化電壓，從而提高充電速度(Tempo)。電流以脈沖方式輸出，還可以加快活性物質的反應速度(Tempo)，有效地防止電解液硫化結晶，并且可以有效的擊碎已經出現的結晶顆粒。脈沖電流充放電對電池極板有加強其韌性的效果，可以大大提高蓄電池的循環使用壽命；同時，由于“極化”現象的消失，脈沖電流又可以深層次地激活電池內部的活性物質，從而大幅度地提高了蓄電池的充電有效容量。現代脈沖智能充電器，以高頻開關電源技術為基礎，嵌入先進的智能控制數字電路。采用智能檢測和控制技術來調節充電器的脈沖輸出比例，實現可控去極化功能；在充電過程中采用自適應技術實時檢測電池的充電情況，來自動調整充電模式，實現最佳模式控制；還具有完善的保護功能，最大限度地保證設備運行的穩定性及可靠性。在效果方面，其充電時間的大大降低，正適應了現代人生活，工作的快節奏(Ritmo)步伐。電動車的成敗關鍵在蓄電池系統，其最主要的兩個指標是有效容量及在有效容量條件下的循環使用壽命。這固然與電池的本身的技術發展有關。然而，作為其能量再次補充的充電器是一個至關重要的設備，它直接決定著蓄電池的補充能量的有效程度以及循環使用壽命的長短。以高頻開關電源為基礎的脈沖充電技術發展和進步，必將直接影響、促進和提高電動車產品技術品質和商品化的性能。