快速充電技術簡介與理論模型
摘要: 所謂的快速充電,就是在一定的條件下,以高于常規(guī)充電電流的大電流,在很短時間內,將電瓶內充入很多電能,同時不能將電瓶損傷的一種技術。被充電電瓶應當是鉛酸電瓶,其他的電瓶則不一定能夠應用這項技術。
Abstract:
Key words :
所謂的快速充電,就是在一定的條件下,以高于常規(guī)充電電流的大電流,在很短時間內,將電瓶內充入很多電能,同時不能將電瓶損傷的一種技術。被充電電瓶應當是鉛酸電瓶,其他的電瓶則不一定能夠應用這項技術。鉛酸電瓶符合高斯三定律:
1,電瓶接受電流的能力和電瓶中所剩余的電能呈反比。即剩余電能越少,可接受充電電流越大。
2,電瓶在使用過程中,無論是充電、放電或者不用,鉛板表面都會產生鉛酸結晶,電瓶老化。
3,電瓶無論是充電還是放電過程,都有汽化水反應,要損失水分。
常規(guī)充電或快速充電都是在這個基本定律發(fā)展起來的實用技術,常規(guī)充電設備簡單,成本低,控制容易,應用十分廣泛。快速充電設備成本高(基本達到常規(guī)設備的6-8倍),設備復雜,控制設計困難,限制了快速充電的推廣和應用。快速充電目前主要應用在軍事領域,如坦克,潛艇,飛機?,F(xiàn)在逐步往民用上發(fā)展。現(xiàn)就電瓶快速充電根據高斯三定律逐一進行分析。
首先,電瓶應當所剩余電能不多的狀態(tài)下,完全可以采用大電流快速充電。根據高斯定律一,電瓶所剩余電能不多的時候,更能夠接受較大的充電電流,電能轉化為化學能的效率更高。常規(guī)充電時,充電電流僅僅是0.1-0.15C維持10-12小時連續(xù)充電。而快速充電是在短時間內,向電瓶以0.6-1.0C的大電流充電。如果連續(xù)以這個電流充電,電瓶很快會損壞。但是快速充電的控制方式不是連續(xù)的,是充-停-->放-->停。由于在充電過程中,存在復雜的時間、電壓和電流控制。而且整個快速充電的充->停->放-->停各個參數要隨電瓶狀態(tài)發(fā)生調整。不但充電速度快,而且電瓶不損壞。
其次,根據高斯定律二,無論是充電還是放電,鉛表面都會產生鉛酸結晶??焖俪潆姾统R?guī)充電方式在過程中有很大不同。多了停-放-停這些環(huán)節(jié)。停的時間和放電的時間、放電電流都有講究。停-放-停這些環(huán)節(jié),可以使電瓶極板表面去硫化,均勻電解溶液,減小電容效應,降低極板電應力,恢復電瓶的活力?,F(xiàn)在市場上興起的電瓶車電瓶還原/修復技術和相關產品,就是應用了這種方式,從而恢復電瓶的活力。
最后,任何事物都有兩面性,根據高斯定律三,充電過程必然要損失水分的。根據2年充電產品的實驗,發(fā)現(xiàn)電瓶剩余電能少于20%的狀態(tài)下,充電前30分鐘水損失很小,30-60分鐘水損失明顯,60->結束,汽化水現(xiàn)象嚴重,水損失劇烈。所以,電瓶快速充電在不超過30分鐘的情況下,對電瓶沒有明顯傷害。而30分鐘充電效率對一般用戶已經足夠。假設電瓶中還剩余20%電能,經過充電后,能源儲存情況見表:
*以0.8C充電,環(huán)境溫度11℃。
根據以上分析,在使用得當的情況下,快速充電可以解決電瓶應急充電的問題,同時電瓶的壽命不但不會受到影響,反而可以延長。
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