電動(dòng)車(chē)電池保用兩年不是夢(mèng)（二）
中國(guó)電動(dòng)車(chē)信息網(wǎng) 電動(dòng)車(chē)商情網(wǎng) 俠名 電動(dòng)車(chē)維修 2004-11-3
| 每次放電，或多或少的總要有一點(diǎn)點(diǎn)α－PbO2參與反應(yīng)。所以，一個(gè)正常使用的電池，在不失水也不硫化，也沒(méi)有過(guò)放電的情況下，電池的壽命就取決于正極板軟化。 第五就是電池均衡問(wèn)題。 電池不均衡主要有2中表現(xiàn)形式，其一是某單只電池容量低，其二是電池荷電容量低。第二種情況是說(shuō)該電池的容量并不抵，但是該電池沒(méi)有充慢電。第一種情況是該電池放電的時(shí)候，提前反應(yīng)電壓下降的快，充電的時(shí)候電壓上升也快。第二種情況是充電荷放電電池的電壓都低。 其縮短電池壽命的原因如下： 1、充電時(shí)電壓高的電池會(huì)增加失水，電壓低的電池會(huì)欠充電； 2、放電的時(shí)候，電壓低的會(huì)出現(xiàn)過(guò)放電，形成電池正極板軟化。 這樣，容量低的電池在每次放電的時(shí)候放電深度比其他電池深度深，所以正極板軟化的快。二充電電壓高的失水，充電電壓低的欠充電。如果一只電池荷電少，就存在充電少，放電深的問(wèn)題。這樣該電池就會(huì)同時(shí)產(chǎn)生正極板軟化荷硫化的問(wèn)題。 產(chǎn)生電池不均衡的原因如下： 1、對(duì)串連電池組的組配不好，存在著容量差和開(kāi)路電壓差，這是原始就有誤差的問(wèn)題； 2、電池開(kāi)閥壓有差別，失水不同，形成后天電池的容量差； 3、電池的自放電不同，逐步形成荷電容量的差異； 4、失水不同，形成電池實(shí)際的硫酸比重不同，形成開(kāi)路電壓差； 5、電池壽命差，在后期反應(yīng)一只電池容量下降，影響其他電池的正常狀態(tài)。 要改進(jìn)電池的不均衡問(wèn)題，首先就要改善電池在制造期間的工藝一致性問(wèn)題。這也是國(guó)內(nèi)多數(shù)電池制造商的主要問(wèn)題。例如，最好的電池制造商的板柵是采用壓鑄的，而國(guó)內(nèi)相當(dāng)多的電池制造商連鑄板機(jī)都沒(méi)有，還是手工澆鑄。 第六是熱失控。 密封電池的最基本原理之一就是正極板析氧以后，氧氣直接到負(fù)極板，被負(fù)極板吸收而還原為水，考核電池這個(gè)技術(shù)指標(biāo)的參數(shù)叫做“密封反應(yīng)效率”，這種現(xiàn)象叫做“氧循環(huán)”。這樣，電池的失水很少，實(shí)現(xiàn)了“免維護(hù)”，就是免加水。為此，都要求負(fù)極板容量做的比正極板容量大一些，叫做負(fù)極過(guò)渡。 電池在充入電量達(dá)到70％以后，電池的極化電壓相對(duì)比較高，充電的副反應(yīng)開(kāi)始逐步增加。電解水開(kāi)始了。在充電的單格電壓達(dá)到2.35V以后，首先正極板析氧，在達(dá)到2.42V以后，負(fù)極板開(kāi)始析氫。這時(shí)候充電的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能減少，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娊馑哪芰吭黾�。充電過(guò)程的是否析氣取決于充電電壓，析氣量取決于達(dá)到析氣電壓以后的充電電流。所以，在充電過(guò)程中，充電電壓在進(jìn)入恒壓以后，電壓開(kāi)始接近于最高，充電電流也保持限流值。這時(shí)候析氣量最大。在進(jìn)入恒壓以后，充電電流應(yīng)該逐步下降，析氣量也應(yīng)該逐步下降。 充電本身是放熱反應(yīng)，一般電池的熱設(shè)計(jì)是可以控制溫升的。在電池大量析氣以后，氧氣在負(fù)極板復(fù)合為水，發(fā)熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于充電時(shí)的發(fā)熱。密封電池希望負(fù)極板具有良好的氧循環(huán)能力，但是，氧循環(huán)也會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱。所以，氧循環(huán)是一把雙刃劍，好處是減少了水損失，壞處是電池會(huì)發(fā)熱。 如果電池發(fā)熱，在恒壓充電的條件下，氧循環(huán)電流也參與了充電電流，所以充電電流下降速率下降。而電池發(fā)熱，會(huì)引起充電電流下降速率降低，甚至?xí)痣娏鞣瓷�。而充電電流在電池發(fā)熱的作用下，一旦電流反升，又增加了發(fā)熱。這樣，充電電流一直會(huì)上升到限流值。電池發(fā)高熱，并且積累熱，一直到電池外殼發(fā)生熱軟化變形。而電池的熱變形時(shí)，內(nèi)部氣壓高，所以呈現(xiàn)電池時(shí)鼓脹的。這就是電池?zé)崾Э囟鴵p壞電池。電池一旦出現(xiàn)嚴(yán)重鼓脹，漏酸和漏氣的問(wèn)題也出現(xiàn)了，電池會(huì)出現(xiàn)急性失效。 誘發(fā)電池鼓脹的原因有很多。如果充電電壓高，析氣量大，會(huì)產(chǎn)生熱失控。如果某一組電池或者某一個(gè)單格電池發(fā)生嚴(yán)重落后，而充電的恒壓值不變，其他的單格電池也會(huì)出現(xiàn)充電電壓相對(duì)過(guò)高，也會(huì)產(chǎn)生熱失控問(wèn)題。 第七是電池異常故障 為了增加電池的容量，目前電動(dòng)自行車(chē)電池的隔板相對(duì)比其他電池的隔板薄一些，負(fù)極板的硫酸鉛結(jié)晶長(zhǎng)大，充電以后出現(xiàn)少量硫酸鉛遺留在隔板中，遺留在隔板中的硫酸鉛一旦被還原稱為鉛，積累多了，電池就會(huì)出現(xiàn)微短路。這種現(xiàn)象叫做“鉛枝搭橋”。產(chǎn)生這種微短路，輕的產(chǎn)生該單格電壓落后，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)單格短路。這種現(xiàn)象不僅僅出現(xiàn)在膠體電池中，在普通的AGM電池中也會(huì)出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)電池的單格嚴(yán)重落后，電池還很容易出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象。 還有就是極群組裝虛焊問(wèn)題。容易產(chǎn)生虛焊的地方是極板。而每個(gè)電池的單格有15片極板，就是15個(gè)焊點(diǎn)，一個(gè)電池有6個(gè)單格，就有90個(gè)焊點(diǎn)，一組電池由3個(gè)電池組成，就要270個(gè)焊點(diǎn)。如果一個(gè)焊點(diǎn)存在虛焊，該單格容量就下降，進(jìn)而該單格形成電池落后，形成整個(gè)電池都落后，電池就會(huì)形成嚴(yán)重的不均衡。就會(huì)使改組電池提前失效。如果虛焊率達(dá)到萬(wàn)分之一，平均每37組電池就有一組電池存在這虛焊，這是絕對(duì)不能夠允許的。而鉛鈣合金的電池，在焊接的時(shí)候會(huì)析出鈣而掩蓋(Guy)虛焊問(wèn)題，這樣，很多電池制造商寧愿還采用低銻合金的板柵而沒(méi)有采用簡(jiǎn)單的鉛鈣合金。 二、延長(zhǎng)電池使用壽命的一些方法 延長(zhǎng)電池的使用壽命需要采用一系列整體的措施。 首先是需要對(duì)車(chē)的處理。 首先，整車(chē)行駛時(shí)的電流對(duì)電池壽命至關(guān)重要。如電摩的電池，放電電流經(jīng)常接近1C，甚至超過(guò)1C，這樣的電池壽命難以達(dá)到很長(zhǎng)。 可能一些電池制造商都進(jìn)行過(guò)1C充電70％，2C放電60％的循環(huán)壽命試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)這樣的壽命試驗(yàn)，電池壽命達(dá)到350次的電池很多，但是使用在電摩上的效果相差甚遠(yuǎn)。其原因是多種多樣的，一個(gè)最關(guān)鍵的原因是，電摩每次放電的深度可能要超過(guò)60％；另外就是放電以后，并不能夠在30分鐘以內(nèi)進(jìn)行充電，電池存在這硫化。這就是電摩電池與試驗(yàn)結(jié)果相差甚遠(yuǎn)的主要原因。 所謂簡(jiǎn)易型的車(chē)的電池壽命相對(duì)來(lái)說(shuō)比較長(zhǎng)，其實(shí)就是車(chē)輪直徑大，車(chē)重輕，電池負(fù)擔(dān)輕。而一些車(chē)采用了無(wú)刷電機(jī)或者高速(High Speed)電機(jī)，其電流更小。這樣的車(chē)的20公里時(shí)速巡航時(shí)的電流也就是4A左右，這種車(chē)的壽命相對(duì)比較長(zhǎng)。而一些車(chē)的車(chē)輪直徑小，電機(jī)效率沒(méi)有做上來(lái)，靠增加電流來(lái)保證車(chē)速，特別是一些輕摩化的車(chē)，車(chē)重增加到50kg以上，行駛的電流增加很大，在20公里巡航時(shí)的電流接近6A甚至更大。這樣影響的不僅僅時(shí)續(xù)行能力，而且在同樣續(xù)行要求下電池放電深度增加了50％，電池也是容易在深放電的條件下運(yùn)行，電池壽命自然要短。所以車(chē)重對(duì)續(xù)行能力有影響，對(duì)電池壽命影響很大。另一個(gè)問(wèn)題據(jù)說(shuō)限速問(wèn)題。大多數(shù)車(chē)的控制器都留了一個(gè)線損插頭，并且很多經(jīng)銷(xiāo)商以去掉限速來(lái)招攬顧客。一些車(chē)廠干脆就去掉限速出廠。這樣的車(chē)的電流也過(guò)大，導(dǎo)致電池壽命下降。 一些車(chē)廠采用的控制器問(wèn)題很多。就維修車(chē)來(lái)說(shuō)，奇怪的是很多車(chē)的欠壓保護(hù)電壓都等于31.5V。這樣，每次車(chē)顯示欠壓的時(shí)候，電池已經(jīng)過(guò)放電。其實(shí)，在電池電壓低于32V以后一直到27V，所增加的續(xù)行能力不到2公里，而對(duì)電池的損傷缺少非常大的，多數(shù)出現(xiàn)容量下降5％左右。只要出現(xiàn)這樣的情況10次，電池的容量多數(shù)都低于標(biāo)準(zhǔn)要求的70％標(biāo)稱容量。另外，一些用戶發(fā)現(xiàn)電池在欠壓以后，過(guò)10分鐘，電池又不欠壓了，就又采取給電行駛，這對(duì)電池破壞更大。而大多數(shù)車(chē)的說(shuō)明書(shū)沒(méi)有給用戶以警示。 另外，欠壓保護(hù)采取什么電壓為好？目前多數(shù)車(chē)采用的是32V±0.5V。應(yīng)該看到，多數(shù)電池在放電到31.5V的時(shí)候，由于電池存在容量差，此時(shí)往往會(huì)有一個(gè)電池電壓低于10.5V，該電池處于過(guò)放電狀態(tài)。而其他電池還沒(méi)有達(dá)到11V。這時(shí)候，過(guò)放電的電池容量急劇下降，對(duì)電池的損傷影響的不僅僅是該單只電池，而且會(huì)影響整組電池的壽命。所以我建議：欠壓保護(hù)應(yīng)該選32.5V±0.5V,這樣的電壓對(duì)續(xù)行能力僅僅少不到1公里，但是對(duì)電池的壽命的影響很好。 目前多數(shù)控制器內(nèi)部都有可調(diào)的電位器，而這個(gè)可調(diào)的電位器的振動(dòng)漂移是比較嚴(yán)重的。在價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)中，幾乎沒(méi)有一個(gè)產(chǎn)品采用抗振動(dòng)的精密多圈電位器，這樣的控制器發(fā)生振動(dòng)后漂移也不奇怪。最近，看到一種全部采用SMD（貼片）元件的控制器，并且在出廠以前采用固定電阻來(lái)調(diào)試，并且采取環(huán)氧樹(shù)脂灌封的控制器，該控制器的可靠性非常高，可是價(jià)格沒(méi)有明顯的增加，這樣的控制器的結(jié)構(gòu)可以保證不會(huì)出現(xiàn)任何漂移。所以采用這樣的結(jié)構(gòu)，對(duì)延長(zhǎng)電池壽命也非常有好處。 網(wǎng)友可以參看日本的車(chē)，輪徑大，輕便，幾乎沒(méi)有一個(gè)多余的裝飾件。我最近刻意在JSX那里調(diào)查用戶需求，一些買(mǎi)第二臺(tái)車(chē)的用戶確實(shí)是在偏愛(ài)輕便型的車(chē)�？梢�(jiàn)隨著用戶的逐漸成熟，買(mǎi)笨拙車(chē)的用戶將會(huì)下降。 其次是電池質(zhì)量問(wèn)題。 就電池來(lái)說(shuō)，業(yè)界公認(rèn)壽命最長(zhǎng)的是沈陽(yáng)松下電池。松下電池的特點(diǎn)是什么？為什么都在中國(guó)大陸，其他企業(yè)無(wú)法完成這樣的電池，唯獨(dú)有松下電池獨(dú)步天下？ 我國(guó)目前的電池的結(jié)構(gòu)，包括松下電池在內(nèi)，基本上是適合淺循環(huán)的浮充電池發(fā)展而來(lái)的。其結(jié)構(gòu)上沒(méi)有按照深循環(huán)的規(guī)律要求去改造。而淺循環(huán)電池的深循環(huán)壽命做到80次循環(huán)就綽綽有余了，而市場(chǎng)(Rialto)希望電動(dòng)自行車(chē)的電池能夠做到800次深循環(huán)才好�？墒悄壳半姵氐慕Y(jié)構(gòu)已經(jīng)決定了，這個(gè)目標(biāo)是難以達(dá)到的。為了適應(yīng)深循環(huán)，國(guó)內(nèi)對(duì)電池做了適應(yīng)性的改動(dòng)。這些改動(dòng)是： 1、為了提高電池的容量，同時(shí)適合大電流放電，采用了增加極板的發(fā)生。例如，松下電池堅(jiān)持采用11片極板，而國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)采用15片極板，甚至有的企業(yè)采用17片極板。這樣，極板，隔板都減薄了。正極板的活性物質(zhì)用量增加了，電池的初期容量上去了，大電流特性改善了，但是負(fù)極過(guò)渡減少了，氧循環(huán)變差了，失水增加了。 2、電解液的比重提高了，也有利于增加電池的初期容量，但是，硫化和正極板軟化多了，也影響電池的壽命。 3、隔板減薄了，硫酸的貯存減少了，失水導(dǎo)致電池失效的概率增加了，同時(shí)，電池的微短路和鉛枝搭橋的概率增加了。松下電池沒(méi)有完全按照這個(gè)方法改動(dòng)，其硫酸比重依然是按照1.28來(lái)做的，其極板仍然采用11片（最近發(fā)展為13片），其固化溫度也沒(méi)有降低到50℃，正極板活性物質(zhì)用量也沒(méi)有大幅度的增加。該電池的初期容量也僅僅是合格而已，不像國(guó)產(chǎn)其他電池那樣，做的比標(biāo)稱值大10％～25％。在我測(cè)量的電池中，甚至有5A放電接近170分鐘的，這樣的電池的容量高達(dá)14Ah，比標(biāo)稱值增加了40％，測(cè)量這個(gè)電池的密封反應(yīng)效率不合格。也就是說(shuō)，該電池失水會(huì)更加嚴(yán)重。而松下電池的初期容量按照電動(dòng)自行車(chē)的行標(biāo)來(lái)說(shuō)在合格和不合格之間，新型電池也就是剛剛合格而已。但是壽命可以做到很長(zhǎng)。 |
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