慢脉冲快速充电延长铅酸蓄电池寿命的研究

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铅酸蓄电池快速充电技术研究

铅酸蓄电池快速充电技术研究

摘要:根据以最低出气率为前提的蓄电池可接受的充电电流曲线,本文提出一种铅酸蓄电池四阶段充电法。

该方法可以缩短蓄电池的充电时间,提高充电效率,节约能源,并更好地满足工业应用的需要,具有重大的现实意义。

关键词:铅酸蓄电池;四阶段充电法1、引言蓄电池主要有普通铅酸蓄电池、阀控式密封铅酸蓄电池二类。

普通铅酸蓄电池由于具有使用寿命短、效率低、维护复杂、所产生的酸雾污染环境等问题,其使用范围很有限,目前已逐渐被阀控式密封铅酸蓄电池所淘汰。

阀控式密封铅酸蓄电池整体采用密封结构,不存在普通铅酸蓄电池的气涨、电解液渗漏等现象,使用安全可靠、寿命长,正常运行时无须对电解液进行检测和调酸加水,又称为免维护蓄电池。

它已被广泛地应用到通信、交通、军事等许多领域。

铅酸蓄电池主要由极板组、电解液和电池槽等部分组成。

正、负极板都由板栅和活性物质构成,其中正极板上的活性物质是棕色的二氧化铅(PbO2),负极板上的活性物质为深灰色的海绵状纯铅(Pb)。

电解液是用蒸馏水(H2O)和纯硫酸(H2SO4)按一定的比例配成的。

在蓄电池正、负极板之间接入负载,便开始了蓄电池的放电过程。

此时,正极板电位下降,负极板电位上升,正负极板上的活性物质(PbO2和Pb)都不断地转变为硫酸铅(PbSO4),电解液中的硫酸逐渐转变为水,电解液比重逐渐下降,从而使蓄电池内阻增加、电动势降低。

如果在蓄电池的正、负极板之间接入输出电压比蓄电池端电压高的直流电源,蓄电池的充电过程便开始了。

此时,正极板电位因正电荷聚集而上升,负极板电位因负电荷聚集而下降,正极板上的PbSO4逐渐变为PbO2,负极板上的PbSO4逐渐变为海绵状Pb。

同时,电解液中H2SO4合成逐渐增多,水分子逐渐减少,电解液比重逐渐增加,蓄电池端电压也不断提高。

2蓄电池快速充电技术理论依据常规充电的方法采用小电流慢充方式,对新的铅酸蓄电池初充电需70小时以上,进行普通充电也需几十小时以上。

充电时间太长,不但会拉长充电监测的时间、造成电能的浪费,还限制了蓄电池的循环利用次数,并增加维护工作量。

慢脉冲化成技术在铅酸动力电池中的应用

慢脉冲化成技术在铅酸动力电池中的应用

问题 在于 充 电过 程 中会 产 生大 量
此化成 已经成 为 电池 制造 过 程 中 时 间最 长 、 占用 厂房 面积 最 大 的 工序 。 如何 缩短 化成 时 间 、提 高
的气 体 ,从 而延 缓 了硫 酸和 水 在
铅膏 孔 隙 中的扩 散 ,同时产 生 的
的费 用 :① 清 洗 极板 用水 的 中和
起酸 飞溅 ,许 多 电解 液 会进 入 电

Q _ 一 一 第
池 上端 或排 出 电池 ,这严 重影 响 了化成 效率 ;而慢 脉 冲化 成过 程 中采 用 了多步 间歇 步骤 ,可 以 大
产的Z H—uC C型 3 0V 0A MK 2 2
3 结 果和 讨论
大 ,最 高 温 度达 到 了 5 5℃ ,所
因此化成 效 率 比较 高 。 ( )采 用 分 阶段 恒 流 充 电时 3
由于 电池 的 内阻较 大会 放 出大量
的热 ,因而 电流值 不 能 很 大 ,一
以在化成过程 中需要更换冷却
水 ,最 高 充 电 电压 达 到 了 1 .5 68 V,析 气 比较 严 重 ,整 个 化 成 日 寸 间为 1 6h ,充入 电量 为 8 h O 8A ; 而 采用 慢 脉冲 化成 方式 的 电池在
装成 电池后 ,极 板 在 电池 内化 成
化成 工 艺 已经 成 为极板 化 成 的发 展趋势 。 目前 电动 自行 车 用 阀控 式 密
封铅酸 蓄 电池 的生产 规模 和 产量
艺具有 如下 的特点和 优点
( ) 由于 在 化成 过 程 中采 用 1 慢脉 冲 ,可 以缩短 化 成 时 间 ,提
用流 动 的水 冲 洗至 中性 ,然 后在

铅酸蓄电池快速充电技术研究

铅酸蓄电池快速充电技术研究

充 电过程 中的 出气 问题 作 了大 量 的试 验 研究 工 作 ,
提 出了以最低 出气 率为 前提 的蓄 电池可 接受 的充 电 电流 曲线 ( 如图 1 示 ) 也称 为最佳 充 电曲线 。从 图 所 ,
中可 以看 出 ,只要 充 电过 程 中充 电电流不 超过 蓄 电
铅 酸蓄 电池 的充 电方 法 目前 主要 有恒 流 、 恒压 、 恒 压 限流 及脉 冲充 电法 。
始 阶段 , 由于 蓄电池 的 电压 很低 因而充 电电流很 大 . 导致 蓄 电池 温度 上 升 , 蓄 电池 会造 成 损 害 。随 着 对 充 电的持 续进行 , 电池 电压达 到一定 值之后 , 电 蓄 充 电流 会快速 减小 。 无法 充分 利用充 电器 的容 量 , 加 增
了充 电时 间 。
( ) 流充 电法 是一种 简单 的充 电方式 , 是 由 1恒 但
于 充 电中后期 充 电电流仍 较大 , 出现过充 电现象 , 易
池 可接 受 的电流 ,蓄 电池 内部 就不会 产生 大量 的气
泡。 同时 , 如果 在整 个充 电过程 中能 使实 际充 电电流
造 成 电池 寿命 缩短 , 而采 用过 小 的充 电 电流 又会 延
阶段 , 避免 电流过 大而损 坏 电池 , 为 采用恒 流充 电来 限制 充 电电流 , 电压 达 到预定值 时 , 当 再采用 恒压 充 电方 式 。 压 限流方式 是一 种有 效 的充 电方 式 , 是 恒 但
由于在充 电过程 初期 ,充 电 电流远小 于蓄 电池 可接
受 的充 电电流 , 因而充 电时 间大 大延长 。 电过程后 充
期 , 电 电流又 常大 于蓄 电池可 接受 电流 , 充 因而 蓄电 池 内产生 一定气 泡 。 ( ) 冲充 电法是用周期 性的脉动 电流给 电池充 4脉 电. 减小充 电过 程 中极化 现 象 的影 响 , 以实 现快 速 可 充电, 但是 目前这 种充 电方 式还不 十分 成熟 , 尚处在

固定型铅酸蓄电池的电池快速充电技术研究

固定型铅酸蓄电池的电池快速充电技术研究

固定型铅酸蓄电池的电池快速充电技术研究电池快速充电技术是当前发展的热点领域之一,固定型铅酸蓄电池作为目前最常用的储能设备之一,其电池快速充电技术的研究也备受关注。

在这篇文章中,我们将探讨固定型铅酸蓄电池的电池快速充电技术的最新研究进展和应用前景。

首先,我们需要了解固定型铅酸蓄电池的基本原理和结构。

固定型铅酸蓄电池是一种由正极活性物质、负极活性物质和电解液组成的电化学能转化装置。

在充电过程中,正极的活性物质PbO2从液态转变成固态PbSO4,负极的活性物质Pb从固态转变成液态。

在放电过程中,这些转化过程反转。

电解液起到导电和传质的作用,确保正负极之间的电池反应能够顺利进行。

电池快速充电技术的发展主要有两个方面的需求。

首先,电动车市场的快速充电需求日益增长。

随着电动车的普及,快速充电能够减少用户等待充电的时间,提高用户体验。

其次,电网储能系统需要快速充电技术来实现对电网的调度和能量储存。

因此,提高固定型铅酸蓄电池的快速充电技术是当前的重要研究方向之一。

为了实现固定型铅酸蓄电池的快速充电,研究者们提出了多种创新的方法。

其中之一是改善电池的结构。

通过优化电极材料和电池设计,可以提高电池的充放电速率。

例如,改变电池中正负极的结构,增加电极的表面积,可以提高电池的快速充电性能。

此外,也可以改良电解液的组成,例如添加特殊的添加剂来提高电解液的传导性能,加速电池的充电过程。

另一种方法是调控电池的充电工艺。

通常,固定型铅酸蓄电池采用恒流充电模式,在恒流充满电后切换为恒压充电模式。

然而,这种传统的充电方式不适用于快速充电。

因此,研究人员提出了新的充电策略,例如脉冲充电和电流间断充电。

这些方法通过控制充电过程中的电流和时间参数,可以提高电池的充电速率并降低充电时间。

此外,还有一些先进的技术可以应用于固定型铅酸蓄电池的快速充电。

例如,使用高功率充电设备和快速电池管理系统可以有效地提高充电速率。

高功率充电设备能够提供更大的电流,从而加速电池的充电过程。

铅酸蓄电池脉冲快速充电方法的研究与应用

铅酸蓄电池脉冲快速充电方法的研究与应用
铅 酸 蓄 电池 的 充 电 电流 接 受 比 a与 放 电电 流 j a 的对 数 成正 比( 盘=K l g k I d ) 。实践 证 明 , 如 果 充 电 装 置输
wi d t h a n d a u t o ma t i c a l l y c o n t r o l t h e d i s c h a r g e p u l s e wi d t h .I n o r d e r t O i mp l e me n t t h i s c h a r g i n g mo d e ,t h e p a p e r p r o p o s e d a n e w me t h o d o f p u l s e f a s t c h a r g i n g a n d u s e d i n c h a r g i n g d e v i c e , t h e e x p e r i me n t r e s u l t s v e r i f i e d t h i s me t h o d i s c o r r e c t a n d f e a s i b l e . Ke y wo r d s :s wi t c h i n g mo d e p o we r s u p p l y;p u l s e f a s t c h a r g i n g mo d e ;p u l s e f a s t c h a r g i n g d e v i c e
0 引 言
铅 酸蓄 电池 具有 制造 技术成 熟 、 成本低 , 电池容量 大、 跟 随负荷输 出特 性 好 、 无 记 忆效 应 等 优 点 , 被 广 泛
式 中, J为蓄 电池 在任 意 时刻 可接 受 的充 电电流 ; 为

慢脉冲快速充电方法的研究

慢脉冲快速充电方法的研究
维普资讯
电 池 工 业
第 7卷第 3 4期 , “
20 0 2年 6月
馒脉冲快速 充电 方法的研 究
王 坚 , 大为 , 秦 季宝华 , 以春 马
( 江苏盐城师范学 院电源技 术研究中心 , 江苏 盐城 24 0 20 1
摘 要 :以铅酸 电池为 例介 绍 了慢脉 冲快 速充 电方法 ,结 合 JA Mas 出 的电池快速 充 电的基 本 规 . . s提 律, 阐述 了慢 脉 冲快速充 电的基 本原 理 , 同时从 电化 学 的角度 , 析和探讨 了慢 脉冲快 速 充 电双 稳态 分 非 线性反馈 消 除 电池极化 的机制 。 通过大 量 的实验 数据分 析证 实慢 脉冲快 速充 电方法 消除 和降低 电 池极 化 的有 效性 以及 其原理 的正确 性 , 而为 慢脉 冲快速 充 电方 法 的科学合 理性 提供 了理论 根据 和 从

w t lw p l ef s c a g stsi e t o fe p r i so u s a t h re i e t d wi al t x e me t aa a d i w l p o i e t e e i e c f a h i f h o i n t n t i r vd v d n e o - d l h r
r p e e td i h sp p ra d t e me h n s o e r a i g b t r p l r ai e r s n e t i a e n c a im fd c e sn a t y oa z t h o g o b e s l t e n h e i o a a
to ae a d t a e fp a tc o h ce t c r t n lt fso p le f s ha g . i n l n he b s so r c ie frt e s i n i ai aiy o lw u s a tc r e i f o K e o d : lw u s ;a tch r e so a e b te y W r s so p l e f s a g ; t r g at r y

电动汽车铅酸蓄电池快速充电方法的研究

电动汽车铅酸蓄电池快速充电方法的研究

检测电池
的 I 、θ、
Qe ,然后在
放电瞬间 ,
检测电压
图 5 快速充电控制框图 Fig. 5 Control block of t he quick2charger
V t 和电流 I 。在放电 终止时测
出电池的反电势 E ,根据
图 2 模型, 即可计算出
R0 值 。再 由 公 式 ( 1) 可 得到 Vg , 如图 5 所示。 通过 PID 算法 ,控制主电
电源技术
工 装 设 备
Chinese Journal of Power Sources
电动汽车铅酸蓄电池快速充电方法的研究
毕大成 , 周希德
(北方交通大学 电气工程系 ,北京 100044)
摘要 :电动汽车铅酸蓄电池的快速充电技术是电动汽车推向市场的关键之一 。对铅酸蓄电池的快速充电问题进行研究 , 在建立数学模型的基础上 ,结合马斯定律 ,对正 、反脉冲相间去极化的快速充电原理进行了深入的研究 ,并通过大量的试 验对其有效性和可行性进行了验证 ,在此基础上提出了一种快速充电控制策略 ,根据此策略研制了快速充电机 。给出了 快速充电控制策略的试验结果及充电波形并对之进行讨论 ,验证了此快速充电策略的有效性 ,可为电动汽车快速充电机 的设计提供参考和依据 。 关键词 :电动汽车 ;铅酸蓄电池 ;快速充电 ;数学模型 中图分类号 : TM 912. 1 文献标识码 :A 文章编号 :10022087 X(2000) 0320159204
图 3 快速充电机原理框图 Fig. 3 The principle block of quick2charge
E ———电池的电动势 R 0 ———电池的欧姆电阻 Cd ———浓差极化 等效电容 Cs ———电化学极化等效电容 R d 1 ———浓差极化充电等效 电阻 R d 2 ———浓差极化放电等效电阻 R s 1 ———电化学极化充电等 效电 阻 I ———蓄 电 池 充 电 电 流 Ie ———蓄 电 池 实 际 充 电 电 流 Eg ———析气支路等效电动势 V g ———G 点节点电压 θ———蓄电池电 解液温度 ( ℃) R s 2 ———电化学极化放电等效电阻 I g ———析气支路 电流 R g ———析气支路等效电阻 G ———析气支路节点 V t ———蓄电 池端电压 Qe ———蓄电池已放出的电量

铅酸蓄电池快速充电控制策略研究

铅酸蓄电池快速充电控制策略研究

铅酸蓄电池快速充电控制策略研究随着电动汽车和混合动力车的普及,铅酸蓄电池作为一种传统的储能装置在交通工具和太阳能发电站等领域中仍然被广泛应用。

然而,铅酸蓄电池在充电过程中存在充电时间长、效率低、容量衰减快等问题,因此研究铅酸蓄电池快速充电控制策略具有重要意义。

首先,针对铅酸蓄电池的特性,可以采用恒流充电和恒压充电相结合的方式进行快速充电。

恒流充电可以使电池迅速达到额定电压,而恒压充电则可以保持电池电压稳定,避免过充。

控制策略中可以设置电流和电压的阈值,根据实时监测的电池状态进行调整,以实现快速充电。

其次,充电过程中需要注意电池温度的控制。

铅酸蓄电池在高温下容易发生气化和容量损失,而在低温下充电效率较低。

因此,可以通过监测电池温度,控制充电电流和电压的大小,以保持适宜的温度范围,提高充电效率和延长电池寿命。

此外,充电过程中可以采用多级充电的方式,即将充电过程分为几个阶段进行控制。

首先是恒流充电阶段,使电池迅速达到一定电压;然后是恒压充电阶段,保持电池电压稳定;最后是维持充电阶段,以补充电池内部的化学反应,提高电池容量和性能。

此外,充电过程中还可以应用电池平衡技术,即通过对电池串联组的电压进行监测和调整,保持各个单体电池之间的电压一致,避免因单体电池之间的不一致导致的容量损失和寿命缩短。

综上所述,铅酸蓄电池快速充电控制策略的研究对于提高充电效率和延长电池寿命具有重要意义。

通过恒流充电、恒压充电相结合的方式、电池温度控制、多级充电和电池平衡技术的应用,可以实现铅酸蓄电池的快速充电,提高其性能和可靠性。

未来,还可以进一步研究和优化控制策略,以满足不同应用场景对快速充电的需求,并推动铅酸蓄电池在新能源领域的发展和应用。

蓄电池快速充电技术研究

蓄电池快速充电技术研究

蓄电池快速充电技术研究1. 本文概述随着现代科技的发展,移动设备和电动汽车的普及,对蓄电池快速充电技术的研究显得尤为重要。

本文旨在探讨蓄电池快速充电技术的原理、发展现状、关键技术以及未来的发展趋势。

文章将简要介绍蓄电池的基本原理和快速充电的基本概念。

接着,我们将深入分析目前市场上主要的快速充电技术,包括其工作原理、优缺点以及在不同应用场景下的适用性。

本文还将讨论快速充电技术对蓄电池寿命、安全性以及环境影响等方面的影响。

我们将探讨快速充电技术的发展趋势,包括潜在的新型快速充电技术以及其在未来能源系统中的角色。

通过本文的研究,我们期望为蓄电池快速充电技术的进一步发展提供理论支持和实践指导。

2. 蓄电池快速充电技术概述蓄电池快速充电技术是在传统充电方式基础上发展起来的一种高效能量补充手段,旨在解决传统小电流慢充方式所导致的充电耗时长、效率低以及资源浪费等问题。

该技术的核心在于精确控制充电过程中的电流、电压及温度,使得蓄电池能够在短时间内安全地吸收并储存大量电能,同时减小极化效应、抑制析气反应和防止过热等副反应的发生。

自20世纪60年代中期开始,快速充电技术的研究取得了重大突破。

美国科学家马斯的研究成果揭示了通过调控充电电流,使其接近或等于蓄电池在特定阶段可接受的最小析气率对应的充电电流,能够有效地加速充电进程。

这一理论奠定了现代快速充电技术的基础,即在充电过程中,动态调整充电参数以遵循最优充电曲线,确保既能实现快速充电,又能最大程度地保护电池寿命和性能。

现代蓄电池快速充电技术涵盖了多种类型电池,包括但不限于铅酸蓄电池、镍氢电池以及锂离子电池等。

对于铅酸蓄电池而言,快速充电需要精细控制充电末期的电压上限以及监测电解液比重和温度变化而在锂离子电池中,除了电压管理外,还需结合电池内部状态参数,如电池荷电状态(SOC)和健康状态(SOH),实施更为复杂的多阶恒流、恒压充电策略。

随着微电子技术的发展,尤其是单片机和智能控制算法的应用,快速充电系统能够实时监测并调整充电参数,实现了对不同类型的蓄电池进行智能、高效的快速充电。

基于脉冲充电的电动汽车铅酸蓄电池快速充电技术研究

基于脉冲充电的电动汽车铅酸蓄电池快速充电技术研究
收稿 日期 : 2 0 1 6—1 1— 2 4 基金项 目: 安徽高校省级 自然科学研究 芜湖 职业技术学 院科学 研究项 目( Wz y z r 2 0 1 5 0 2 ) ;安徽 高校省 级质量工
程专 业综合改革试点 ( 2 0 1 5 z y 0 8 7 ) ; 芜湖职业技术学院科技创新团队建设项 目( Wz y k j 2 0 1 6 A 0 3 ) . 作者简介 : 葛胜 升( 1 9 8 4 一 ) , 男, 安徽芜湖人 , 硕士 , 讲师 , 研 究方 向 : 电子控制技术 .
想, 2 0 2 0年 我 国电动 车 的保 有量 目标 是 5 0 0万辆 .
在 电动 汽车 中 , 铅 酸蓄 电池 作为 动力 电池 仍然被 广 泛使 用 .铅 酸 蓄 电池 不仅 具有 成 本 低 、 技 术成 熟 的 优点, 从特 l 生角度来 看 , 还具 有温 度范 围较 宽 、 输 出挣 眭好 、 可 以大 电流 充放 电等优 点 .然 而 目前 制约 新 能
0 引 言
国家《 电动汽车科技发展十二五专项规划》 明确指 出发展纯电动汽车为新能源汽车 的发展方 向, 2 0 1 5
年 1 0月 中 国共 产党 第 十八届 中央 委员会 第 五次 全体会 议通 过 《 中共 中央 关 于制 定 国 民经 济 和社 会发 展第 十三个 五年 规划 的建议 》, 建 议 中明确 提 出“ 实施 新 能源 汽 车 推 广计 划 , 提 高 电动 车 产 业 化水 平 ” 的指 导 思
通过 对蓄 电池常规充 电方法比较的基础上 采 用 了分阶段脉 冲快速 充 电方法 , 给 出了新 能源 电动汽车铅 酸蓄 电池
脉冲充电 系统总体设计方案 . 通过 常规 分阶段 充电机与脉冲充 电样机的对 比测试 , 验证 了分阶段脉 冲快速充 电的

铅酸蓄电池脉冲充电的研究

铅酸蓄电池脉冲充电的研究

铅酸蓄电池脉冲充电的研究重庆法阿姆实业有限公司带给您最新资讯:1.引言蓄电池是一种化学能和电能相互转换的装置,所以称之为化学电池。

它可以借助其它电源使反应逆向进行,是一种可逆电池,又称为二次电池。

随着绿色能源和节能环保主题行动的发展,铅酸蓄电池再次成为人们关注的焦点,作为一种技术成熟的二次能源,在未来的应用中,它将发挥不可替代的作用。

1859年普兰特(G.plante)第一次发明了铅酸蓄电池,至今已有一百多年的历史。

一百多年来,随着科学技术的发展,蓄电池的工艺、结构不断改善,性能不断提高。

尤其近年来,电动车的普及,极大地推动电池作为动力源应用的发展。

然而若使用不当,铅酸蓄电池寿命将大大缩短。

影响其寿命的因素很多。

研究发现:电池充电过程对电池寿命影响最大,放电过程的影响较少。

也就是说,绝大多数的蓄电池不是用坏的,而是“充坏”的。

由此可见,一个好的充电器对蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用。

采用正确的充电方法,不仅能提高蓄电池的效能,更能有效延长蓄电池的使用寿命。

本文主要介绍一种改进的脉冲充电方法,能保证有效地消除极化现象,减少极板硫酸盐化,减少电池析气,延长电池使用寿命。

2.充电方法介绍蓄电池中化学能和电能相互转换是可逆的,也就是充电过程和放电过程互为逆反应。

其放电及充电的化学反应式如下:很显然,可逆过程就是热力学的平衡过程,为保障电池能够始终维持在平衡状态之下充电,必须尽量使通过电池的电流小一些。

理想条件是外加电压等于电池本身的电动势。

但是,实践表明,蓄电池充电时,外加电压必须增大到一定数值才行,而这个数值又因为电极材料,溶液浓度等各种因素的差别而在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值。

在化学反应中,这种电动势超过热力学平衡值的现象,就是极化现象。

一般来说,常规充电有以下三种。

3.常规充电方法常规充电方法是依据1940年前国际公认的经验法则设计的。

其中最著名的就是“安培小时规则”:充电电流安培数不应超过蓄电池待充电的安时数。

慢脉冲快速充电方法的研究

慢脉冲快速充电方法的研究

图M #$%& M
蓄 电池恒电流慢脉冲充电特性曲线
)’-1 2()’0 3-.)*,.* 3(++0.* 34,+%0 3(+<0 -/ )*-+,%0 =,**0+:
其中 *> D . H *5, L N *5$ . I ,由于每个 C! 充电后面都由 C5$ . 充电消除或降低了电池的极化, 使得 *> 远大于 *! , 如 果在 C E * 平面上表示, 电池充电早已进入出气区, 且 K)7 远远大于 K)! 。 然而, 从 . E C E * 三维图上分析, 在 所有的 C! 充电实际又都处 . 次循环到达出气点之前, 于充电接受区,当第 . 个恒 C! 充电时刚好到达析气 点, 符合 A& >& B,)) 的电池充电析气规律。 恒小电流消除极化机理 由电化学基本原理知道,电池以一定电流充放 电时, 普遍存在着极化, 即偏离平衡状态, 极化的结果 使电池放电时端电压低于电池的电动势,电池充电 时, 电池的端电压高于电池的电动势。 电池的极化由 部分构成: ; 由电池连接各部分的电阻造成, ! 欧姆极化: -$ -
!"#$ % &"$ ’ ( )
!"!
电 池工业

坚 ! 慢脉冲 快速充电方法的研究
!"#$%&% ’())%*+ ,$-.&)*+
! 电化学极化: 由电极表面电化学反应的迟缓 性造成极化。随着电流变小, 在微秒级内显著降低。 " 浓差极化:由于溶液中离子扩散过程的迟 缓性,造成在一定电流下电极表面与溶液本体浓度 差, 产生极化。这种极化随着电流下降, 在宏观的秒 级 $ 几秒到几十秒 % 上降低或消失。 前面两种极化只需电池的电流下降到足够小或 停止即可在毫秒或微秒内减小或消除。而浓差极化 的消除, 不能单从短时间内 $ 毫秒级或微秒级 % 降低电 流或反向脉冲放电去极化, 要消除浓差极化一般有 & $ ! % 高速旋转电极。$ # % 强制性使电解液 个途径: 对流。 $ & % 较小电流保持一定电场强度条件下, 在足 够长的时间内, 使离子扩散。 对特定的电池, 通过前两 种途径消除浓差极化条件不具备,唯一切实可行的 办法就是在一定长的时间内 $ 秒级以上 % , 维持一定电 场, 小电流作用下, 靠离子非线性浓差扩散 ’ # ( 达到稳 态消除极化, 同时消除欧姆极化和电化学极化。 恒小电流稳态消除浓差极化机理如图 ) 和图 " 所示:

铅酸蓄电池慢脉冲快速充电研究的突破

铅酸蓄电池慢脉冲快速充电研究的突破

1前言1859年普莱特(Plante )第一次发明了铅酸蓄电池,至今已有100多年的历史。

随着科学技术的发展,铅酸蓄电池尤其是VRLA 蓄电池的工艺、结构不断改进,性能不断提高。

特别是近几年来电动车的再度兴起,极大地推动了铅酸蓄电池作为动力源应用的迅猛发展。

但是,人们可能太过于专注研究开发高性能的铅酸蓄电池了,而忽视了一个直接影响蓄电池性能,并且与蓄电池紧密相关的重要因素,即蓄电池充电,特别是充电方式这一重要环节。

无数事实已充分证明,再好的蓄电池在不恰当修改稿日期:2009-03-30铅酸蓄电池慢脉冲快速充电研究的突破王坚,刘社章(盐城师范学院电气技术研究所,江苏盐城224001)摘要:总结了多年来铅酸蓄电池与快速充电研究的结果,发现蓄电池的性能除了与本身的品质有直接的关系外,还与蓄电池的充电方式有紧密的联系。

在慢脉冲快速充电的条件下,铅酸蓄电池的许多性能发生了很大的变化,许多长期以来形成的对铅酸蓄电池的观念将发生根本性的改变:大电流快速充电对铅酸蓄电池是有利的,大电流充电使铅酸蓄电池的发热量少、温升低、析气量少,同样有较长的循环寿命,而且还能够实现快速充电。

关键词:铅酸蓄电池;慢脉冲;快速充电中图分类号:TM 912.6文献标识码:B 文章编号:1006-0847(2009)02-0072-05The breakthrough of research on the slow pulse fast charge methodof lead acid storage batteryWANG Jian ,LIU She-zhang(Electrical Technique Research Institute,Yancheng Teachers College,Yancheng Jiangsu 224001,China)Abstract:This paper summarizes the researches on lead-acid battery and fast charge for many years.It is found that the function of the battery has direct relation with the quality of oneself,and also have close relation with the way to recharge battery.Under the conditions of slow pulse fast charge,many function of the lead acid battery have changed a lot,and the ster eotypes of years to lead-acid battery have been changed:the high current fast charge method is beneficial to the lead acid battery.On the contrary,the lead-acid batteries charged with high current generate less heat with slow tempera ture increase and little gas evolution.Also the lead acid storage battery has long cycle life ,on the other hand the fast charge can be realized.Key words:lead-acid battery;slow pulse;fast charge铅酸蓄电池慢脉冲快速充电研究的突破交流与探讨图1蓄电池充电特性曲线的充电方式下使用,也会是最差的电池,蓄电池与其说是被用坏的,倒不如说是被充电充坏的。

电动车铅酸蓄电池的脉冲快速充电设计

电动车铅酸蓄电池的脉冲快速充电设计

电动车铅酸蓄电池的脉冲快速充电设计摘要:对快速充电原理进行了阐述,针对蓄电池充电过程中出现的种种问题,采用了分级定电流的脉冲快速充电方案,提出了充电器的硬件电路和控制软件的设计方案。

该充电方案对充分发挥蓄电池的功效,提高对蓄电池的充电速度,减少充电损耗,延长蓄电池的使用寿命具有重要意义。

关键词:电动车;铅酸蓄电池;脉冲快速充电引言以动力蓄电池为能源的电动车被认为是21世纪的绿色工程,它的出现将汽车工业的发展带入了一个全新的领域。

目前,电动车核心部件中的电动机、控制器和车体三大部件在理论和技术上已较为成熟,而另两大部件蓄电池、充电器的发展还不能满足电动车的要求,有一些理论和技术问题还有待攻关,现已成为影响电动交通工具发展的瓶颈。

目前,我国的电动车用动力蓄电池大多为铅酸蓄电池,这主要是由于铅酸蓄电池具有技术成熟、成本低、电池容量大、跟随负荷输出特性好、无记忆效应等优点。

当然,也有一些高性能电池,比如锂电池、燃料电池等。

锂离子电池电动车在深圳已投入试运营,由上海研制的第二代燃料电池轿车"超越二号"也于2004年5月在北京的国际氢能大会上露面,但都还未能得到广泛的推广应用。

虽然近年来蓄电池自身的技术有了不小的进步,但作为其能量再次补充的充电器的发展非常缓慢,传统的常规充电时间过长,快速充电技术至今仍未能完全解决,严重地制约着电动车的发展。

自铅酸蓄电池问世以来,由于各种技术条件的限制,所采用的充电方法均未能遵从电池内部的物理化学规律,使整个充电过程存在着严重的过充电和析气等现象,充电效率低。

电动车用动力蓄电池与一般蓄电池还有所不同,它以较长时间中等电流持续放电为主,间或以大电流放电,用于起动、加速或爬坡。

一般来说,电动车用蓄电池多工作在深度充放电工作状态。

因此,对电动车用动力蓄电池的快速充电提出了不同于常规电池的要求,它必须具有充电时间短、对蓄电池使用寿命影响小以及充满电判断准确的特点。

慢脉冲快速充电加速铅酸蓄电池寿命测试的研究

慢脉冲快速充电加速铅酸蓄电池寿命测试的研究
蓄电池 Ch in ee LA B A T M a n
慢脉冲快速充电加速铅酸蓄电池 寿命测试的研究
王 坚 盐城 224001 )
( 盐城师范学院电气技术研究所, 江苏
摘要:长期以来,铅酸蓄电池循环寿命测试是一项既费时又费力的艰巨工作 �一般情况下,很 难获得为数众多的蓄电池循环寿命测试数据 �然而,蓄电池循环寿命测试是蓄电池性能好坏的 最终判据� 所以,蓄电池循环寿命测试一直制约着高性能蓄电池的研究开发以及蓄电池生产工 艺过程的质量控制和产品性能的改善提高 � 本文作者设计了加速蓄电池循环寿命测试方法,即 采用慢脉冲快速充电,且按相关的标准进行放电,研究发现取得了很好的效果� 关键词:动力蓄电池;慢脉冲快速充电;加速寿命测试 中图分类号: T M 9 10. 2 文献标识码:A 文章编号:1006- 0847( 2010) 03- 04
� � Ree a ch o n a cce l ea in g l if ee o fl e a d -a cid ba e i h l o p le f a ch a ge
WA N G Jia n � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � ( , 2240 0 1 ) � � � � � � A b � a c :O � � ea l o n g peio d of im e , h ec cl el if e e ofl e a d-a cid b a e i b o h im e -con m in g a n d � � � � � � � � � a� d o .In ge � n ea � � l ,i � i dif f ic l o oba in a l a ge n m beo f e da a a bo b a e c cl e l if e .Ho ee, h e � � � � � � � c cl el if � ee � i � h e� lim a ec i eion o jdge h eh e h eb a e pef o m a n cei goo d o n o .Th ee f o e , � � � � h ee � o fb a e� c� cl el if eh a e ala b e e n co n a in in g h e ee a ch a n d dee l o pm e n o fh igh -pef o � � � � m a� n ce � ba � eie, � he a l i con olin ba e p o d c ion a n d h eim p o m e n o fp od c pef o m a n ce .T h e � � � � � � a ho � h a deign � � e d� a � m � e h od o f a cce l ea in g l if ee b in g l o p le f a ch a ge ,a n d h e d i ch a gee � � � � � i � il � lco n d c e d� � b� h ee l ea n a n da d ; i i f o n d h a h ee o fa cce l ea in g h ec cl el if eo f o a ge b a eie a ch iee d go o d e l . � � � � � Ke o d : mo i e po e b a e; l o p le f a ch a ge ;a cce l ea e dl if ee 1 概述 循环寿命是衡量蓄电池性能的重要指标之一� 各种条件下,铅酸蓄电池循环寿命的测试是判断蓄 电池性能优劣的重要手段 �但是,铅酸蓄电池循环 寿命测试是一项既费时又费力的较为艰巨的工作 � 一般情况下,很难获得为数众多的蓄电池循环寿命 测试数据,因此,铅酸蓄电池循环寿命测试是制约 高性能蓄电池研究开发及蓄电池生产工艺过程质量 控制的瓶颈�严格地讲,铅酸蓄电池循环寿命测试

铅酸蓄电池脉冲充电技术研究

铅酸蓄电池脉冲充电技术研究
K e r s a c mu a o y wo d : c u l t r i mpu s ; c a g r le h r e
1 引 言
铅 酸 蓄 电池 由于 其 制 造 成 本 低 、容 量 大 ,价 格 低 廉 而 受 到 了广 泛 的使 用 。高 效 、可 靠 的蓄 电 池 充 电方 法 显 得 越 来 越 重 要 。这 极 大 地 推 动 了智
能 快 速 充 电技 术 的 发 展 。随 着 人 们 对 快 速 充 电理 论 的研 究 不 断 深 入 , 电力 电子 技 术 应 用 的 日益 广 泛 , 酸 蓄 电池 快 速 充 电技 术 也有 了一 定 的 发展 。 铅 但 离全 面 使用 还 有 一 定 的 距 离 。
产 生 了极 化 现 象 。在 蓄 电池 充 电过 程 中 , 内部 产 生 氧 气 和 氢 气 , 当氧 气 不 能被 及 时 吸收 时 ,便 堆 积在正极板 ( 正极 板 产 生氧 气 ) 使 电池 内部 压 力 , 加 大 ,电池 温 度 上 升 ,同 时 缩 小 了正 极 板 的 面积 , 表 现 为 内阻 上 升 , 出现 所 谓 的极 化 现 象 。根 据 马 斯 定 律 ,我 们 可 以知 道 在 充 电过 程 中 , 当充 电 电
流 接 近 蓄 电池 固有 的微 量 析 气 充 电 曲线 时 ,适 时
地对 电池进行反 向大 电流瞬 间放 电 ( 图 2 如 ), 能 够 除 去 正 极 板 上 的 气 体 ,并 使 氧 气 在 负 极 板 上
被 吸 收 , 从 而 解 决 了 电池 在 快 速 充 电过 程 中的 极 化 问题 。提 高 了充 电效 率 和 蓄 电池 的 充 电接 受 能 力 ,从 而 大 大提 高 充 电速 度 ,缩 短 充 电时 间 。

铅酸蓄电池脉冲活化充电研究

铅酸蓄电池脉冲活化充电研究

铅酸蓄电池脉冲活化充电研究
周毅恒;张海龙;赵阳
【期刊名称】《电气工程》
【年(卷),期】2022(10)2
【摘要】铅酸蓄电池在使用过程中总是伴随着硫酸铅的沉积与溶解,在长期的使用过程或者不正确的操作下,会造成硫酸铅在极板表面的大量沉积,影响其寿命和效能。

采用脉冲电流充电是现在常用的充电方式,能够有效缓解蓄电池的硫化问题。

本文
通过建立蓄电池电化学模型,对蓄电池脉冲充电过程中内部结构变化的仿真分析设
计能够有效修复硫化铅酸蓄电池的充电曲线,同时设计充电电源电路拓扑。

经过仿
真实验分析,结果表面,本文所提出的充电方式能够有效去除电池极板表面硫酸铅,达到活化效果。

【总页数】9页(P77-85)
【作者】周毅恒;张海龙;赵阳
【作者单位】南京师范大学电气与自动化工程学院南京
【正文语种】中文
【中图分类】TM9
【相关文献】
1.铅酸蓄电池脉冲充电装置与实验研究
2.铅酸蓄电池脉冲充电技术研究
3.铅酸蓄电池脉冲快速充电方法的研究与应用
4.基于脉冲充电的电动汽车铅酸蓄电池快速充
电技术研究5.一种铅酸蓄电池脉冲修复充电电路研究
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第 35 卷 第 4 期 2005 年 8 月


BA T T ER Y BIM ON THL Y
Vol1 35, N o14 A ug1 , 2005
慢脉冲快速充电延长铅酸蓄电池寿命的研究
王坚
( 盐城师范学院电源技术研究中心, 江苏 盐城 224002)
摘要: 研究了充电方式对铅酸蓄电池寿 命的影响。 采用慢 脉冲快 速充电方 法不仅 可实现 高效快 速充 电, 同 时可 以减少 析 气, 消除硫酸盐化, 进行均衡充电, 从而延长了铅酸蓄电池 的使用寿命。 关键词: 慢脉冲快速充电; 硫酸盐化; 析气; 不均衡 中图分类号: T M 9121 1 文献标识码: A 文章编号: 1001- 1579( 2005) 04- 0288- 02
图 2 100% DOD 第 300 次循环时电池组充电电压和电流曲 线 F ig1 2 T he char ging vo ltage and curr ent cur ves of t he battery pack
w ith 100% DOD during 300th cycling 21211 使用中的电池不一致性扩大的原因
过充电 所产生的大量气泡会 对极板 微孔造 成压力, 使极 板 活性物质容 易脱落; 电解液因 析气而 水分减 少, 其密度增 大; 极 板易硫酸盐 化, 使用寿命缩 短。如果电 池组中 各电池 容量不 一 致, 在使用过程中就会出现充 电电流超 过容量 较低的 电池的 充 电可接受电流的情况, 使充电 接受能力 低的电 池充入 的电量 减 少, 充电效率降低, 析 气量 增加, 使 得极 板 更容 易硫 酸盐 化, 电 池容量下降。电池在放电过程中, 容量 低的蓄 电池端 电压急 剧 下降而过放 电, 并易 使 极 板 上 生成 粗 晶 粒 的 硫 酸 铅 ( 硫 酸 盐 化) 。可见, 过放电同样 会使蓄 电池容 量降低。 总之, 蓄电池 组
DO D
作者简介: 王 坚( 1961- ) , 男, 江 苏人, 盐城师范学院电源技术研究中心高级工程师, 研究方向: 化学电源。
第4期
王 坚: 慢脉冲快速充电延长铅酸蓄电池寿命的研究
289
2 结果与讨论
如图 1 所示: 慢脉冲快速充电对 铅酸胶体动 力蓄电池 70% 以上 DOD 的 循 环寿 命可 达 到 1 800 次, 对 V RLA 电池 100% DOD 也超过 475 次循环, 证明慢脉冲快速充电使 铅酸蓄电池 的 使用寿命得到延长。下面用这一 方法对 蓄电池 在充电时, 析 气 量、电池组的均衡性等方面做进一步分析。 211 有利于减少蓄电池充电时的析气量[ 4]
充电方法
充电时间 5 A 放电 / min 时间/ min
慢脉冲快速 80
125
普通充电 495
126
放电容 量/ Ah
101 42
101 50
析气量 / ml
48
182
电池 温升/ e
51 5
51 1
慢脉冲快速充电方式和普通 充电方 式的 5 A 放电 容量, 均 超过 10 A h, 蓄电池不欠 充; 而慢 脉冲快 速充 电方式, 充 电时 间 仅是普通充电器的 1/ 6, 析气量仅 1/ 4。慢脉冲充电不仅实现快 速充电, 而且析气性能明显优于带有负脉冲三 段式充电器。 212 有利于蓄电池均衡充电
1 试验
比较 JB/ T 1026- 2001 和 DB31/ 202- 19975 电动助 力车 蓄 电池6 标准, 它们具有等效性, 但后 者更易 操作。本文 作者采 用 DB31/ 202- 1997 的标准做循环 寿命测 试。按照 现存的 充电 方 法做循环寿 命测试需用 1 a 左右 的时间, 而 本文 作者采 用慢 脉 冲快速充电方法做循环寿命测试, 每 24 h 可 做 6~ 7 次循环, 为 测试铅酸蓄电池的循环性能缩短了时间。 111 试验方案设计
本文作 者研 制了全 自动 循环 仪, 该 循环 仪由 微机控 制, 充 电装置采 用慢脉冲专利 技术 研制出 的充 电器, 充 电电流 在 015 C 以上; 采用恒流放电, 数据 采集卡 用 RM 417 每秒 采集 1 次充 放电电压和电流值; 控制 卡用 RM 440, 采 用双路 控制 充放电 和 寿命循环结束; 采用 R M450 和 计算机进 行通讯, 同 时根据 分析 结果控制充放电。电 流 和电 压传 感 器采 用霍 耳 器件。 校正 用 01 2 级的电压表和电 流表 对实际 电压 进行测 量, 再同 计算机 上 的显示值比较。 11 3 测试
Extending the cycle life of lead acid battery with slow pulse fast charge
WANG Jian
( Research Center of Pow er T echnical , Y ancheng T eacher s College, Yancheng, Jiangsu 224002, China)
51 1
710
81 0
81 5
81 9
d
21 5
510
61 0
71 0
71 2
e
11 2
415
41 8
61 8
61 7
慢脉冲快速充电电流为 11 5 C 时, 对电 池容量 有显著 恢复 作用, 经过一段时间使用, 未见 电池容量 有明显 的衰减, 说 明活 性物质的数量已增加, PbSO4 在 充电过程中变成了 PbO2 或 Pb, 又可以重新使用。
经市场调查, 应用 于电 动自 行车 的行 驶里 程在 25 km以 下 的蓄电池, 经 检测: 并 非 3 只 蓄 电 池 容量 都 低 于 额 定 容 量 的 60% , 是其 中 1 只 蓄电池 容量低于 额定容 量的 60% , 而其他 两 只容量在额定容量的 90% 左右。这种现象 说明: 不均衡性是 影 响蓄电池寿命的一个重要因素, 如图 2 所示。
中的单体电池的不一致性, 会 使电池 组中容 量低的 电池过 充放
电, 使电池陷入电 池极 板硫 酸盐 化加 剧、容量 差距 进一 步扩 大
的恶性循环之中, 缩短了蓄电池的 实际使用寿命。
21 212 慢脉冲大电流充电消除不均衡性
铅酸蓄电池最好用小电 流长时 间充电。增 大充电 电流, 缩
短充电时间, 密封 铅酸 蓄电 池温 度升 高不 大, 其寿 命能 得到 提
3 结论
慢脉冲快 速 充电 方 法 不仅 可 以实 现 高效 ( 充 电 效率 大 于 95% ) 快速充电, 而 且在快速充 电过程中 析气少, 有 利于均 衡充 电和消除硫酸盐化作用, 延长了蓄 电池的使用寿命。
参考文献: [ 1] WAN G Jian( 王坚) 1 慢脉冲快速充电方法[ P] 1 CN : ZL991019481 2,
比较负脉冲三 段式 充 电方 式制 成的 充电 器和 慢脉 冲快 速 充电方式制成的充电器 性能。实 验用 3 只 12 V 、10 Ah V RLA 电池做对比试验, 环境温度为( 25 ? 5) e , 结果见表 1。
表 1 慢脉冲充电和 普通充电性能 Table 1 T he performance of slow pulse charge and ordinary charge
用慢脉冲快速充电方法做循 环寿命 试验, 按方 案 1 作 一组 36 V、10 A h 铅酸胶体动力蓄电池的循环寿命曲线; 按方 案 2 作 一组 36 V 、10 Ah VRL A 电池的循环寿命曲线( 图 1) 。
图 1 70% 以上 DOD 和 100% DOD 电池 的循环寿命 Fig1 1 T he cycle life of batteries wit h ov er 70% DO D and 100%
方案 2: 按 100% DO D, 恒温 25 e , 对 36 V、10 A h 铅酸胶体 动力蓄电池做循环寿 命试 验, 充 电采 用慢 脉冲 快速 充电 方法,
最大充电电流为 5 A , 每次放电至 101 5 V 左 右, 连 续循环, 直到 蓄电池的容量低于额定容量的 70% , 记录循环次数。 11 2 试验仪器设备装配及校正
方案 1: 按 DB31/ 202- 1997 的标 准, 在 室 温下 , 对 36 V、 10 A h铅酸胶体动力 蓄电 池做 循环 寿命 试 验, 充电 采用 慢脉 冲 快速 充电 方法, 最大 充电 电流为 91 2 A, 充 电结束 后, 按 616 A 恒电流放电 1 h。如此循环, 每隔 25 次, 以 01 5 C 放电到1015 V 1 次, 计算出蓄电池 的容量, 记 录数 据, 并绘成 曲线。直 到蓄 电 池的容量低于额定容量的 70% , 就可认为蓄电 池寿命结束 。记 录蓄电池的循环次数, 即为寿命。
Key words: slow pulse fast charge; sulfation; g as evolution; unbalance
针对电动车用铅酸蓄电池目 前的研 究现状, 本文 作者利 用 专利[ 1] 研制出应用于电池检测、维 护、充 电等系 列产品, 并对 市 场上几种铅酸蓄电池和铅酸胶体 蓄电池 的循环 寿命、均衡性 和 析出气体量进行了研究。慢脉冲快速充电不仅能够在 2 h 内 完 全充足电量, 使新电池充电 15 min, 电池容量达 85% 以上, 而 且 使电动车电 池组平均循环寿命 超过 700 次, 解 决了目 前电动 车 蓄电池寿命短、充电时间长等问题[ 2- 3] 。
2004- 03- 201 [ 2] Ikeya T , S aw ada N , Takagi S, et al 1 Charging operation wit h high
energy ef ficiency for electric veh icle valve- regulated lead-acid bat t ery syst em[ J] 1 J Power Sources, 2000, 91( 2) : 130- 1361 [ 3] Pavlov D , Petkova G , Dimit rov M , et al1 Inf luence of fast charge on the lif e cycle of posit ive lead-acid bat tery plates[ J] 1 J Pow er Sources, 2000, 87( 1- 2) : 39- 561 [ 4] WAN G Jian( 王 坚) 1 慢 脉冲 快速充 电控 制电 池极 化的 研究 [ J ] , Bat t ery Bimont hly( 电池) , 2003, 33( 6) : 366- 3681 [ 5] ZHU Song-ran ( 朱 松 然) 1 电 迁 移在 充 电 中 的作 用 [ J ] 1 Bat t ery Bimont hly( 电池) , 2003, 33( 3) : 169- 1701
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