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快速充电技术介绍与理论模型

时间:04-06 来源:互联网 点击:

所谓的快速充电,就是在一定的条件下,以高于常规充电电流的大电流,在很短时间内,将电瓶内充入很多电能,同时不能将电瓶损伤的一种技术。被充电电瓶应当是铅酸电瓶,其他的电瓶则不一定能够应用这项技术。铅酸电瓶符合高斯三定律:

1、电瓶接受电流的能力和电瓶中所剩余的电能呈反比。即剩余电能越少,可接受充电电流越大。

2、电瓶在使用过程中,无论是充电、放电或者不用,铅板表面都会产生铅酸结晶,电瓶老化。

3、电瓶无论是充电还是放电过程,都有汽化水反应,要损失水分。

常规充电或快速充电都是在这个基本定律发展起来的实用技术,常规充电设备简单,成本低,控制容易,应用十分广泛。快速充电设备成本高(基本达到常规设备的6-8倍),设备复杂,控制设计困难,限制了快速充电的推广和应用。快速充电目前主要应用在军事领域,如坦克,潜艇,飞机。现在逐步往民用上发展。现就电瓶快速充电根据高斯三定律逐一进行分析。

首先,电瓶应当所剩余电能不多的状态下,完全可以采用大电流快速充电。根据高斯定律一,电瓶所剩余电能不多的时候,更能够接受较大的充电电流,电能转化为化学能的效率更高。常规充电时,充电电流仅仅是0.1-0.15C维持10-12小时连续充电。而快速充电是在短时间内,向电瓶以0.6-1.0C的大电流充电。如果连续以这个电流充电,电瓶很快会损坏。但是快速充电的控制方式不是连续的,是充-停-->放-->停。由于在充电过程中,存在复杂的时间、电压和电流控制。而且整个快速充电的充->停->放-->停各个参数要随电瓶状态发生调整。不但充电速度快,而且电瓶不损坏。

其次,根据高斯定律二,无论是充电还是放电,铅表面都会产生铅酸结晶。快速充电和常规充电方式在过程中有很大不同。多了停-放-停这些环节。停的时间和放电的时间、放电电流都有讲究。停-放-停这些环节,可以使电瓶极板表面去硫化,均匀电解溶液,减小电容效应,降低极板电应力,恢复电瓶的活力。现在市场上兴起的电瓶车电瓶还原/修复技术和相关产品,就是应用了这种方式,从而恢复电瓶的活力。

最后,任何事物都有两面性,根据高斯定律三,充电过程必然要损失水分的。根据2年充电产品的实验,发现电瓶剩余电能少于20%的状态下,充电前30分钟水损失很小,30-60分钟水损失明显,60->结束,汽化水现象严重,水损失剧烈。所以,电瓶快速充电在不超过30分钟的情况下,对电瓶没有明显伤害。而30分钟充电效率对一般用户已经足够。假设电瓶中还剩余20%电能,经过充电后,能源储存情况见表:

030分钟60分钟1 小时24分钟(结束)
20%60%90%100%

*以0.8C充电,环境温度11℃。

根据以上分析,在使用得当的情况下,快速充电可以解决电瓶应急充电的问题,同时电瓶的寿命不但不会受到影响,反而可以延长。

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