影響蓄電池使用壽命的因素很多,本文分析三個因素:電池質量;充電器質量;充電習慣
【1】蓄電池選擇:重量足的品牌蓄電池質量比較有保障,比如12V20ah重量大于13.5斤;電池重量輕極闆薄,内阻大儲電少壽命短;電池重量足極闆厚,内阻小儲電多壽命長
鉛酸蓄電池通常采用【恒流 恒壓 浮充】三段式智能充電,以1220充電器為例
充電電壓U=E IR,恒流期電流 I=3.0A;∫IUdt=充電量,∫IEdt=儲電量-析氣功耗;随着充電時間的增加,儲電位E上升,H2SO4濃度上升,内阻R上升;∫I²Rdt=熱能,析氣功耗轉為熱能
電池溫度升高的後果:儲電位E下降,内阻R上升,析氣電壓Ux下降
1)恒流前期儲電位E低,内阻R小溫升低,充電電壓上升慢;恒流後期儲電位高,内阻大溫升高,充電電壓上升快;充電電壓U=Ux{常溫14.10V}電池開始析氣,∫IEdt=儲電量 析氣功耗,析氣功耗【∫I²(U-Ux)dt】轉為熱能
電池内阻大溫升高,儲電位下降儲電能力低,内阻上升多内阻損耗大,析氣電壓低析氣功耗大,能量損耗大溫升更加高
電池内阻小溫升低,能量損耗小溫度比較低
2)電壓U=14.5V轉恒壓,儲電位E=14.5-3×R
電池内阻大溫升高,内阻分壓{電流✖️内阻}大,儲電位低儲電量少
電池内阻小溫升低,儲電位高儲電量多
3)恒壓期充電電流 I=(14.7-E)/R
電池内阻大溫升高,儲電位E低上升慢,内阻R大下降快,電流下降慢,恒壓期時間長,析氣功耗大,析氣失水多,内阻上升快
電池内阻小恒壓時間短,失水少内阻上升慢
【2】充電器選擇:大部分鉛酸蓄電池是被充電器充壞的,單體電池的合理充電電壓14.6V~14.8V;劣質充電器單體電壓偏離合理電壓
鉛酸蓄電池組由幾隻12V的單體電池串聯在一起使用,比如48V20ah由4隻12V20ah串聯,60V32ah由5隻12V32ah串聯,72V45ah由6隻12V45ah串聯,……
鉛酸蓄電池通常采用【恒流 恒壓 浮充】三段式智能充電,充電和放電過程主要物理參數:時間,電流I,電壓U,儲電位E,内阻R,溫度
所有單體的充電時間和電流相同,充電電壓U=E IR,功率P=IU=IE I²R,∫IUdt=充電量,∫IEdt=儲電量 析氣功耗,∫I²Rdt=内阻損耗,析氣功耗=∫I²(U-Ux)dt,常溫Ux=14.10V
儲電量=∫IEdt-析氣功耗=∫IUdt-能量損耗
能量損耗【内阻損耗 析氣功耗】轉化為熱能,電池溫度升高的後果:儲電位E下降,儲電能力下降;内阻R上升,内阻損耗增加;析氣電壓Ux下降,析氣功耗增加
所有單體的放電時間和電流相同,放電電壓U=E-IR,内阻小單體溫升低放電電壓高放電量多,内阻大單體溫升高放電電壓低放電量少
1)全新蓄電池儲電位高内阻小,單體電池的儲電位和内阻差别小,電池組容量高放電時間長,恒流期充電時間長,恒壓期充電時間短,單體充電電壓差别小于0.30V,低電壓單體接近14.55,高電壓單體接近14.85V
2)随着充放電次數的增加,單體充電電壓差别逐步變大,最低小于14.45V充電不足電池硫化;最高大于14.85V過度充電失水更多
低電壓單體充電量少,析氣失水少内阻上升慢,放電量多儲電位下降多,再充電電壓逐步下降,充電不足逐步增加電池硫化,硫酸鉛晶體粗化儲電能力下降
高電壓單體充電量多,析氣失水多内阻上升快,放電量少儲電位下降少,再充電電壓逐步上升,過度充電逐步增加失水更多,内阻上升快溫升高儲電量減少
3)一旦出現充電電壓小于14.45V的充電不足硫化單體,就會産生幾隻電壓大于14.85V的過度充電失水多單體,硫化和失水多共存導緻蓄電池組容量快速下降
失水多單體内阻大放電電壓下降快,放電時間短放電量少;恒流期内阻大單體充電電壓上升快,充電時間縮短,充電不足硫化單體充電更加不足;恒壓期電流下降慢,充電時間延長,失水多内阻大單體過度充電更多
4)随着硫化程度的增加,恒壓期時間逐步延長,充電電流不可能下降到0.6A,即充電器不可能轉燈産生【轉燈無望】
5)【轉燈無望】的電流逐步上升,上升到2.0A視為【充電異常】,異常繼續充電産生【熱失控】,處于高溫高電壓高電流狀态下的【嚴重失水】單體被充鼓
6)為方便說明,以48V25ah的電動車為例
單體電池重量14.5斤,新電池零硫化,最低電壓14.55V,最高電壓14.85V,續航大于60公裡
大概行駛4000公裡,電池輕微硫化,最低電壓15.50V,最高電壓14.90V,續航接近50公裡
繼續行駛3000公裡,電池深度硫化,最低電壓14.45V,最高大于14.90V,續航接近40公裡
繼續行駛2000公裡,電池嚴重硫化,最低電壓14.40V,最高大于14.90V,續航小于30公裡
7)建議采用【恒功率 恒壓 浮充】充電器
單體電池的充電電壓接近合理電壓;最低電壓大于14.55V電池充電足續航遠;最低電壓小于14.90V過度充電少續航下降慢
【3】充電習慣:蓄電池不管用分兩種情況,充電不足單體充電量少放電量多被餓死,過度充電單體充電量多放電量少被撐死;所有導緻充電更加不足,或者過度充電增加的充電行為,都會加快蓄電池的老化速度
1)“熱車充電”傷害蓄電池
内阻随溫度升高而變大,熱車充電單體内阻差别更大;内阻小單體溫度低内阻上升少,充電電壓更低充電更加不足;内阻大單體溫度更高内阻上升更多,充電電壓更高過度充電增加
2)“放電65%左右充電”保護蓄電池
為方便說明,我們假設60V20ah電動車的續航裡程是70Km,每天的行駛裡程10Km
行駛45Km即4天或者5天充一次電,産生的充電不足量和過度充電量比較正常
3)“每天充電”傷害蓄電池{假設同上}
相當于行駛10Km就充電一次,行駛40Km需要充電4次,與行駛40Km充電一次相比較,累計的“過電充電量”比較多
4)“用完才充”嚴重傷害蓄電池{假設同上}
相當于行駛70Km再充電,蓄電池組“深放電”
充電不足單體内阻小,放電量更多儲電位更低,充電電壓更低充電更加不足
過度充電單體内阻大,放電量少儲電位下降少,充電電壓更高過度充電更多
轉恒壓時單體電壓差别更大,恒壓期充電時間大幅度延長,過度充電單體過度充電更多
5)“沒轉燈就斷電”和“限制充電時間”
新電池恒壓期充電不足單體繼續儲電,沒轉燈就斷電充電不足單體充電更加不足
舊電池恒壓期【轉燈無望】,必須限制充電時間減少過度充電單體的過度充電量
6)“大電流充電”傷害蓄電池
為方便說明,以1220充電器為例
充電電壓U=E-IR,轉恒壓時儲電位E=14.5-IR,電流大電壓上升快,轉恒壓時儲電位低,恒流期充電時間短儲電少
充電功率P=IU=IE I²R,内阻損耗=∫I²Rdt,析氣功耗=∫I²(U-Ux)dt,充電過程能量損耗與電流的平方成正比,充電電流大能量損耗多,電池發熱多溫升高導緻:儲電位下降儲電能力下降;内阻上升内阻損耗增加;析氣電壓下降析氣功耗更多,析氣失水多内阻上升更快
7)恒功率無硫充電器:“熱車充電”,“用完才充”和“沒轉燈就斷電”傷害蓄電池
鉛酸蓄電池采用【恒功率 恒壓 浮充】三段式智能充電:單體電池的充電電壓接近合理電壓14.60V~14.80V;最低電壓大于14.55V充電足零硫化;最高電壓小于14.90V過度充電少正常失水;恒壓期電流正常下降,充電器正常轉燈,充電安全可靠不需要控制充電時間
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