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鉛酸電池廠家是如何生產檢測電動車電池的,充放電的引數是怎樣的

生產的電池容量是否達標,裝車使用後的電池容量是否有衰減,目前業界主要採用恆流放電測量法。即透過專門的儀器,給電池加上負載,讓電池以設定的恆定電流持續放電,直至電池容量放盡時統計放電時間和放出電量的多少來判斷電池的真實容量。除此以外的其他方法都只能作為參考,無法準確真實檢測出電池的真實容量。

額定電壓為12V的電池,正負極兩端電壓並非恆定在12V不變,電量越足電壓越高,電量越少電壓越低。單隻12V電池充滿電靜置數小時後,空載電壓一般在13。3V左右。電池如果存放,則由於自放電,電壓會逐漸下降,長時間存放電池會硫化失效,無法充電。電池如果負載工作,則電壓會從13。3V左右持續下降,當電壓下降到10。5V(負載電壓)時,行業標準定義為電池電量用盡,此時電池不能繼續負載工作,應及時充電,否則過放電可能導致電池損壞。根據我們的實踐經驗,當電池空載電壓約等於額定電壓時,電池剩餘電量約為50%左右。

1.

電池放電檢測標準簡介

第二大部分已經介紹了額定電壓和額定容量,現在介紹小時倍率和容量倍率。目前電動車電池主要採用2小時倍率(2hr)和3小時倍率(3hr)兩種標準,額定容量12AH~20AH的電池採用2hr,32AH~45AH及以上的採用3hr。小時倍率決定放電電流設定值,這個值主要關係到電池的放電容量檢測結果資料,放電電流設定值越大,放出電量(容量)會比額定容量小(放電時間會縮短),反之會比額定容量大(放電時間會延長)。

其實電池廠家應該在標明電池型號的同時,標上小時倍率,有些小廠會將45AH電池標成“60AH(10hr)”的情況,也就是說,電池的標準容量應為45AH(3hr),廠家故意標成60AH,後面加上10hr,存在虛標的嫌疑。

如12V20AH(2hr)電池,檢測它的實際容量,行業標準是這樣的:充滿電的12V20AH電池,以恆定10A電流持續放電,放到截止電壓10。5V時停止放電,放出的總電量(容量)達到20AH以上,小時倍率可以理解成放電時間,即放電時間達到2小時(120分鐘)以上為容量達標。

因此檢測電池容量主要有三個引數:放電電流、放電時間和放出電量。

(1)放電電流的計算方法:放電電流=額定容量除以小時倍率=額定容量乘以

電動車12V20AH(2hr)電池,為2小時倍率標準(其他行業用途的電池一般為5~20小時倍率),表示額定容量為20AH的電池,電量要在2小時放完,那麼每小時(H)就要放掉10AH的電量,因此放電電流應恆定在10A(10A=20AH除以2hr=20AH乘以,又稱為0。5C,即0。5容量倍率)。

同理,12V45AH(3hr)電池,為3小時倍率,因此放電電流應為15A(45AH除以3hr=15A),放電到10。5V時停止放電,放電時間應為3小時(180分鐘)以上,放出電量應在45AH以上,方為容量達標。

(2)放電截止電壓的計算方法

電池單格額定電壓為2V,當負載電壓下降到1。75V時,表示電量用盡,因此12V電池的放電截止為1。75V乘以6格=10。5V。同理,16V電池的放電截止電壓應為1。75V乘以8格=14V。

2.

電池充電檢測標準簡介

判斷電池電量用盡比較簡單,要判斷電池電量充滿則比較複雜。因為無論是電池生產檢測,還是電動車實際騎行過程中,要判斷電池電量的消耗,只需要監測實時電壓值即可,而充電則至少要監測實時電壓值和實時電流值。

目前鉛酸電池均採用三階段充電法,即恆流段、恆壓段和浮充段(又稱涓流段),主要涉及引數有:最大充電電流、最高充電電壓(又稱高恆壓)、轉燈電流(又稱轉折電流)、浮充電壓(又稱低恆壓)等。

(1)相關引數的計算方法

額定電壓為2V的電池單格的最高充電電壓應限制在2。45V以下,則12V電池的最高充電電壓為14。7V左右(2。45V乘以6格=14。7V),同理,16V電池的最高充電電壓為19。6V左右(2。45V乘以8格=19。6V)。

最大充電電流I=(0。12~0。15)乘以容量,簡稱0。12~0。15C(0。12~0。15倍容量),12V20AH電池的最大充電電流=0。12乘以20至0。15乘以20之間,即2。4A~3A,常規一般為2。5A~3A電流。

鉛酸蓄電池的充電和放電是兩個不同的電化學反應,其特性決定了充電電流不能像放電電流那麼大,因此電池的充電時間為8-10小時左右。

轉燈電流,是電池充電過程中,充電器從恆壓段進入浮充段的唯一判斷依據(轉折點,故此稱轉折電流),當充電電流下降到轉燈電流值以下,充電器從紅燈轉為綠燈(形象的說法叫轉燈電流)。

轉燈電流≈0。24乘以最大充電電流I,即最大充電電流的0。24倍,因此,容量為20AH的電池,轉燈電流約為0。57A-0。72A,常規一般為0。55A~0。65A。

單格的浮充電壓為2。3V左右,則12V電池的浮充電壓為13。8V左右(2。3V乘以6格=13。8V),同理,16V電池的浮充電壓為18。4V左右(2。3V乘以8格=18。4V)

(2)三階段充電器充電過程簡介(以12V20AH電池為例)

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12V鉛酸電池三階段充電曲線圖

單隻12V20AH電池在電量用盡之後,電壓會從10。5V回升到11V以上,一般不超過12V,此時使用配套充電器給電池充電,充電器紅燈點亮,風扇轉動,開始恆流段充電。由於電池處於虧電狀態,充電器會以最大充電電流3A對電池進行充電,電壓會逐漸上升,當充電電壓上升到14。7V時,恆流段結束,進入恆壓段(鎖定14。7V不能再上升,否則會損壞電池),隨著電量不斷飽和,電流會逐步下降,當電流下降到轉燈電流設定值(約0。65A)以下時,充電器進入浮充段,紅燈轉綠燈,風扇停止轉動(浮充段功率較小,因此被動散熱即可),充電電壓自動下降到13。8V左右,並以小電流浮充,一般為0。2-0。4A。由於浮充段補充的電量非常有限,可以忽略不計,所以此時可以認為電池已經充滿電,充電器已經結束充電了。

浮充,是用略高於電池的端電壓,由少量電流來補償充電,會根據電池的充電飽和度動態調節,如果電池沒有完全充滿,則可以在浮充段補充,如果已經充滿了,則浮充段的電流接近0,不會對電池進行強充猛灌,浮充段能安全有效地達到不欠充不過充的目的。

市面上所售的電池充放修一體機(電池容量測試儀),通常在結束恆壓段轉燈後不再輸出小電流補充電,並沒有浮充段,因此筆者推斷電池廠很可能也採用相同的做法省略了浮充段,如果推斷屬實,其轉燈電流值的設定必定會偏低,以確保電池在恆壓段即完全充滿電,不需要依靠浮充段補充電,其目的在於節省時間。

因此筆者認為整車配套的充電器在設計上應該保留一定餘量,不能照搬電池廠生產檢測的引數,因為電池裝車後有足夠的時間用來浮充,沒必要在恆壓段就把電量充滿,照搬電池廠引數容易造成電池過充縮短壽命。以後我們會有專門文章作詳細介紹。