電動自行車用閥控鉛酸蓄電池
大氣污染對人們的健康已造成危害,機動車燃油所排放的尾氣是造成大氣污染的主要原因之一,特別是在人口擁擠的大城市,加上日益嚴重的能源危機,迫使人們不能不認真對待未來交通的發展問題。所幸的是上述問題已經引起了國家有關部門的重視,以鉛酸蓄電池為動力源的研究早在上世紀80年代已經開始,由于當時電機效率低、蓄電池壽命過短、充電器不(bu)配套、控制器(qi)不(bu)太可靠等(deng)原因,曾一度(du)偃旗(qi)息鼓(gu)。到了上世紀90年代中期,電動自行車又一次面臨機遇與挑戰,成為一個熱點產業,具(ju)有環保和高科技的特征。
2電(dian)(dian)(dian)動(dong)自(zi)行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)車(che)(che)(che)及其(qi)配套電(dian)(dian)(dian)池標準為了(le)(le)規范和引導電(dian)(dian)(dian)動(dong)自(zi)行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)車(che)(che)(che)行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)業的(de)健康發展,國家(jia)質量技(ji)術監督局(ju)于(yu)1999年(nian)5月(yue)28日發布(bu)了(le)(le)國家(jia)標準電(dian)(dian)(dian)動(dong)自(zi)行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)車(che)(che)(che)通用技(ji)術條件,于(yu)1999年(nian)10月(yue)1日開始實(shi)施。其(qi)主要技(ji)術指標有:――蓄電(dian)(dian)(dian)池密封良好、標稱(cheng)電(dian)(dian)(dian)壓不大(da)于(yu)48V.目前有些廠家(jia)的(de)電(dian)(dian)(dian)動(dong)自(zi)行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)車(che)(che)(che)時速已超過(guo)20km/h,還標榜其(qi)車(che)(che)(che)速如何(he)快(kuai),其(qi)實(shi)過(guo)快(kuai)的(de)車(che)(che)(che)速反而帶來(lai)不安全(quan)的(de)因素,已超出電(dian)(dian)(dian)動(dong)自(zi)行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)車(che)(che)(che)的(de)范疇,屬于(yu)電(dian)(dian)(dian)動(dong)摩托車(che)(che)(che)的(de)范疇了(le)(le)。
有關(guan)電動自行車(che)電池(chi)標(biao)準(zhun)(zhun),上海市技(ji)術(shu)(shu)(shu)監督局于(yu)1997年發布了地方標(biao)準(zhun)(zhun)電力(li)助(zhu)動車(che)專用蓄(xu)電池(chi),其主要(yao)技(ji)術(shu)(shu)(shu)指(zhi)標(biao)有:機械(xie)行業(ye)標(biao)準(zhun)(zhun)電動助(zhu)力(li)車(che)專用密封鉛酸蓄(xu)電池(chi)(草案(an))于(yu)2000年發布,其主要(yao)技(ji)術(shu)(shu)(shu)指(zhi)標(biao)有:5V)不(bu)低于(yu)2h;電5.5h)不(bu)低于(yu)350次;機械(xie)行業(ye)標(biao)準(zhun)(zhun)以2h率作為(wei)容量(liang)考核更接近實際使用情(qing)況(kuang),并提出了組(zu)合電壓一致性這一要(yao)求,一致性是(shi)(shi)VRLA電池(chi)的技(ji)術(shu)(shu)(shu)難點,也(ye)是(shi)(shi)衡量(liang)電池(chi)廠家的制(zhi)造水(shui)準(zhun)(zhun)的重要(yao)指(zhi)標(biao)。
3電動自行車電池的使用要求及目前存在的問題目前國內配套的電動自行車電池主要有6DZM6、6DZM10、6DZM14,分別對應小密電池6FM18的外形尺寸。驅動電機有24V150W(兩只電池串聯)、36V180W(三只電池串聯)等,工作電流4 7A,零速度起動或爬坡時電流高達15A以上,電池盒裝有保險絲,一般20A保險絲為佳,控制器有欠壓保護自動斷電功能,一般欠壓值為10. 5V/只,所配充電器具有恒壓限流功能,恒壓值為1415V/只,限流值為(02~035)GA目前存在的主要問題有:――電池失水、極板硫酸鹽化;――部分充電器設計不合理。
電(dian)(dian)池(chi)(chi)的設(she)計原則(ze)由于目前(qian)的小(xiao)密電(dian)(dian)池(chi)(chi)(小(xiao)型VRLA)容量(liang)(liang)(liang)不(bu)高(gao),重量(liang)(liang)(liang)比能量(liang)(liang)(liang)較低,所以增大容量(liang)(liang)(liang)為第一(yi)設(she)計原則(ze),在滿足G容量(liang)(liang)(liang)達(da)到或超過標準的前(qian)提下,才(cai)考慮(lv)(lv)如何提高(gao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的深放電(dian)(dian)循環性(xing)能,最(zui)后才(cai)考慮(lv)(lv)如何提高(gao)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的一(yi)致性(xing)。
增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)大電(dian)池容量(liang)(liang)(liang)有如下幾種途(tu)徑:第(di)一種是采用厚板(ban)設計,增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)大活(huo)性(xing)物(wu)質與板(ban)柵的(de)比值,從而(er)(er)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)活(huo)性(xing)物(wu)質的(de)絕對數量(liang)(liang)(liang)來達到增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)大容量(liang)(liang)(liang)的(de)目的(de);第(di)二(er)種是通過減薄極板(ban)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)極板(ban)數量(liang)(liang)(liang),提(ti)高活(huo)性(xing)物(wu)質利用率從而(er)(er)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)電(dian)池容量(liang)(liang)(liang);第(di)三種是提(ti)高酸(suan)比重增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)酸(suan)量(liang)(liang)(liang)來提(ti)高容量(liang)(liang)(liang);第(di)四(si)種是改進極板(ban)工藝配(pei)方、研究活(huo)性(xing)物(wu)質添(tian)加(jia)(jia)(jia)劑和電(dian)解液添(tian)加(jia)(jia)(jia)劑,提(ti)高活(huo)性(xing)物(wu)質利用率從而(er)(er)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)電(dian)池容量(liang)(liang)(liang)。
提(ti)高電池的深放電循(xun)環性(xing)能有如下一(yi)些(xie)途徑(jing):研(yan)究改(gai)進(jin)板柵合(he)金(jin)材(cai)料,選擇(ze)適合(he)于深循(xun)環用(yong)途的合(he)金(jin)作(zuo)板柵材(cai)料;改(gai)進(jin)極板工藝配(pei)方(fang)、研(yan)究活性(xing)物(wu)質添加(jia)劑(ji)(ji)和電解液添加(jia)劑(ji)(ji),從(cong)而改(gai)善正(zheng)極活性(xing)物(wu)質的網絡結構,提(ti)高放電性(xing)能,延緩正(zheng)極活性(xing)物(wu)質的軟化(hua)衰退;增加(jia)極組的裝(zhuang)配(pei)壓(ya)力。
電(dian)(dian)池(chi)(chi)一(yi)(yi)致(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)性(xing)是(shi)個比(bi)較(jiao)復雜的(de)(de)綜合性(xing)問題,由(you)電(dian)(dian)池(chi)(chi)制(zhi)造過程各個環(huan)節的(de)(de)一(yi)(yi)致(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)性(xing)組成,電(dian)(dian)池(chi)(chi)制(zhi)造過程中只有加酸量(liang)較(jiao)一(yi)(yi)致(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),池(chi)(chi)殼(ke)尺(chi)寸相對一(yi)(yi)致(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),板柵重(zhong)量(liang)、厚(hou)度(du)(du)不(bu)(bu)一(yi)(yi)致(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),涂膏(gao)量(liang)不(bu)(bu)一(yi)(yi)致(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),極板化成充電(dian)(dian)量(liang)不(bu)(bu)一(yi)(yi)致(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),隔板厚(hou)度(du)(du)、孔率、結構不(bu)(bu)一(yi)(yi)致(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),極組松緊程度(du)(du)不(bu)(bu)一(yi)(yi)致(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),電(dian)(dian)池(chi)(chi)并聯充電(dian)(dian)量(liang)不(bu)(bu)一(yi)(yi)致(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),最后造成電(dian)(dian)池(chi)(chi)內阻、容(rong)量(liang)、壽命不(bu)(bu)一(yi)(yi)致(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),所以(yi)說(shuo)一(yi)(yi)致(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)性(xing)的(de)(de)水(shui)平是(shi)衡量(liang)電(dian)(dian)池(chi)(chi)廠家產品質(zhi)量(liang)的(de)(de)重(zhong)要指(zhi)標。
電池的設計原則和達到的指標綜合考慮各種因素,我們采用薄型極板緊裝配的設計原則,正負板柵都采用Pb-Ca-Sn-Al合金,以增大容量為第一目的,正板柵合金通過提高含錫量來改善電池的深放電性能,并研究出一種電解液添加劑,可提高VRLA電池容量10%左右,電池具有耐過放電性能(恒阻放電21天后可恢復正常容量),電池自放電半年小于20%,充電接受能力比常規小密電池提高60%以上,并可延長電池深放電循環壽命,6DZM10電池達到了以下一些性能指標:電池的使用與維護,電池經配套電動自行車廠家實車試用,證明電池已基本能滿足使用要求,電池一次充電連續運行時間160min,工作電流4A~5A,最高時速達20km/h.在使用過程中發現一些值得注意的問題,如過流保險絲較易燒斷(15A),建議改為20A保險絲;有些充電器不能做到恒壓,電壓到了/只還繼續往上升,電流不下降,長期這樣勢必造成電池失水嚴重,影響電池使用壽命;有些充電器電壓剛到恒壓值就跳檔轉浮充電壓(13.5V/只),長此以往勢必造成電池長期充電不足,影響電池放電容量,造成負極板硫酸鹽化。正確的做法是按電池廠家的要求來設計充電器,在電(dian)池(chi)(chi)完全放電(dian)的(de)情況下(xia),以恒壓(ya)14. ~14.9V限(xian)初(chu)充(chong)電(dian)流為(wei)(0.2 ~0.35)C2A充(chong)電(dian)8h應(ying)可充(chong)足電(dian),初(chu)充(chong)電(dian)流大些(xie)對電(dian)池(chi)(chi)循環(huan)壽(shou)命有好(hao)處。平常使(shi)用(yong)盡量注意用(yong)過電(dian)動自行(xing)車(che)后即充(chong)電(dian),如(ru)能保持每次用(yong)車(che)時間在1.5h以內,則(ze)電(dian)池(chi)(chi)使(shi)用(yong)壽(shou)命將(jiang)會大大延長(chang)。如(ru)果在零(ling)速(su)度(du)時用(yong)電(dian)池(chi)(chi)起(qi)動自行(xing)車(che),則(ze)應(ying)注意緩慢加(jia)(jia)速(su),給電(dian)流和(he)電(dian)機一個(ge)最佳配合,加(jia)(jia)速(su)器用(yong)力過猛,起(qi)不到(dao)加(jia)(jia)速(su)效(xiao)果,反而容易(yi)對電(dian)池(chi)(chi)和(he)電(dian)機造成損壞。
本(ben)文摘自(zi)于中國鋰電網