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标题: 快速充电的探讨 [打印本页]

作者: abt-bj 时间: 2004-8-31 13:04
标题: 快速充电的探讨
[这个贴子最后由abt-bj在 2004/08/31 01:15pm 第 1 次编辑]

网友或许在2000年悉尼奥运会的节目中就发现，悉尼奥运村是不允许有排放的汽车行驶的，一律使用电动汽车。而这些电动汽车的充电时间为15分钟。如果都是大电流充电，电池应该是4C充电。其充电模式是什么样的，电池是什么样的，一些网友也多次问过我。对此，我仅仅就一些表面的问题进行一些解释。
大电流充电的主要障碍
1、焦耳热的问题。
我们初中就学习过焦耳——楞次定律。得知：导体的发热与电流的关系是平方关系，也就是说，电流增加一杯，发热增加3倍。也就是1＋1＝2，2的平方是4。对于小于0.3C的充电，焦耳热不多，可是大于1C的充电，焦耳热非常可观。
利于电池放电的电化学反应，放电上吸热反应。但是，在大电流充电，并且增加更大的电流进行去极化的时候，负脉冲也会产生焦耳热。在超过1C较大的电流状态下，负脉冲产生的焦耳热会大于电化学反应的吸热，所以，增加负脉冲以后，多数都是焦耳热大于电化学的吸热，所以，增加了负脉冲以后，电池可能温升还要提高。
所以，大电流充电，对电池的欧姆电阻的要求非常高。如采用镀铅铜芯工艺等等。在普通的电池上有问题。
2、电池极化严重
充电电流越大，电池极化越严重。所以，去极化的负脉冲是必不可少的。但是，为了保证快速充电，还必须在大电流条件下进行充电。所以，要采取一些特殊的方法，应该是电池在高极化状态下，要强行充电。这样，一些电池的最高充电电压可以达到2.8V/单格。不能够在采用浪费时间的补足充电方式了。
3、失水问题
为了克服高充电电压的失水，一般是采用金属钯来做反应媒，使氧气和氢气直接复合为水也就是行业内部说的消氢帽。这就需要注意复合的时候会产生高热，同时要注意砷中毒。所以，对电池极板的纯度要求极高。另外，氧复合的时候会产生高温，为了实现氧复合需要高内压。所以电池要采用耐高温高压的结构。
4、接点和走线问题
充电的接头通过的电流非常大，所以充电器和电动汽车充电输入点的结合也是需要特殊处理的，对此已经有很多专利技术了。充电的电流远远大于放电电流，所以电路设计要按照充电电流来考虑。
5、补足充电问题。
一些电动汽车采用白天不进行补足充电，在每天晚间的时候，进行一次补足充电。

作者: 1bdya 时间: 2004-8-31 15:54
标题: 快速充电的探讨
好文，开眼界。

作者: abt-bj 时间: 2004-8-31 17:17
标题: 快速充电的探讨
0.5C以下充电电流的电动自行车电池快速充电的特殊问题。
网友可以翻开看一看电动自行车电池的使用说明书，几乎无一例外的说最大充电电流不大于0.3C或者0.25C。那么，超过0.3C的充电是否可以呢？不少网友都进行了类似的试验。不少电池制造商也做了类似的验证试验。
首先一个问题就是大电流充电的一些特殊问题的处理。
1、需要改善电池的充电器接受能力。
如果规定一个充电电压，如单格电池电压折合2.4V，充电达到2.4V的时候，充入多少电量。这里说一些试验结果。
以0.1C充电，达到2.4V，充入电量可以达到85％；
以0.15C充电，达到2.4V，充入电量可以达到80％；
以0.2C充电，达到2.4V，充入电量可以达到75％；
以0.3C充电，达到2.4V，充入电量可以达到63％；
以0.5C充电，达到2.4V，充入电量可以达到55％；
充电达到单格2.4V以后，需要进入恒压状态，充电电流开始以接近与负的对数曲线下降，充电电流越大，需要补足的电量越多，补足充电会延长电池的充电时间。所以，充电时间与充电电流不少成线性的。充电电流大，充电时间下降的时间没有成比例的下降，而是增加很多。所以，充电电流增加到0.5C以上，充电时间的减少不多，已经严重背离了性价比的要求。另外，如果处理不好，电池还会受到伤害。
这样，必须改进电池的充电接受能力。这样，采用负脉冲去极化充电改善电池的充电接受能力是必须使用的方法。处理好了，电池温升可以低于8℃。
电池外壳温升，需要把电池用泡沫塑料包起来，模拟不良的散热。同时，使外壳温度可以接近与电池内部温度。现在电动自行车的电池的使用温度，一般在50℃以下，如果电池外壳温度在泡沫塑料包装以后，电池温升在低于50℃条件下，可以改善电池的充电接受能力。所以，电池有一些温升，会改善电池的充电接受能力的。
2、接线和插头问题。
目前的电动自行车充电器多数采用0.5~0.7平方毫米的导线，在架空明线中，也就是可以承担3.5A～4.9A的电流。导线温升和压降都比较大。在充电器中使用的塑料外皮的双导线中，一般一个最大电流不超过每平方毫米3.5A，这样，如果对10AH的电池进行0.5C的充电，输出导线应该`1.5平方毫米以上。
目前的插头应该是小于3A的，圆形的插头在1.8A电流的时候，已经多次出现插头发热烧蚀的问题，所以，如果加大充电电流，就必须改进导线插头。

作者: 1234xuff 时间: 2004-8-31 19:07
标题: 快速充电的探讨
赵先生，你把电池的极化说清楚在发表这个文章！

作者: 1bdya 时间: 2004-8-31 19:12
标题: 快速充电的探讨
想喝牛奶，不小心养了一群牛。买了辆电动自行车，别人以为你是电池专家。

作者: 1234xuff 时间: 2004-8-31 19:31
标题: 快速充电的探讨

下面引用由1bdya在 2004/08/31 07:12pm 发表的内容：
想喝牛奶，不小心养了一群牛。买了辆电动自行车，别人以为你是电池专家。

哎呀，你在说什么啊？好有学问！！！！！！！！！！

作者: 林冬雨 时间: 2004-9-1 00:08
标题: 快速充电的探讨
是骡子是马牵出来遛遛，把您的东西拿出来让大家看看啊，拿出您的真才实学来，别光说不练的，有卖弄的嫌疑。

作者: abt-bj 时间: 2004-9-1 16:55
标题: 快速充电的探讨
大电流充电有一个好处，就是对于电池不严重的硫化具有清除作用，可以减少电池硫化的积累速度。这是上个世纪末期很多人都发现了的。
如果采用大电流脉冲充电，特别是保证了脉冲前沿，对抑止硫化非常有好处。同时，可以改善充电接受能力，在达到大量析气以前，多充入一些电量，可以缩短充电时间。

作者: whicat 时间: 2004-9-1 18:29
标题: 快速充电的探讨
请问赵老师：
我将现有的常规三段式充电器增加一个脉冲开关控制，频率为8k，占空比为50％，相当于脉冲峰值为1.8A/50%=3.6A，请问这种方式是否可行？
感觉有点象36121的脉冲维修方式，这种方式是否会降低充电效率？

作者: abt-bj 时间: 2004-9-1 18:39
标题: 快速充电的探讨
占空比为50％，输出电流为1.8A，相当于0.9A的充电。
36121每个脉冲输出都有3ms的3～4A的放电脉冲。另外占空比也不是50％，只有修复的时候是50％。

作者: whicat 时间: 2004-9-1 18:58
标题: 快速充电的探讨
呵呵，是我没说清楚，我在该脉冲开关前增加了一个10uf的电容，所以有效充电电流还是1.8A，但脉冲峰值是3.6A。

作者: abt-bj 时间: 2004-9-1 19:11
标题: 快速充电的探讨
电容量远远不够。

作者: whicat 时间: 2004-9-1 19:46
标题: 快速充电的探讨
赵老师：
如果是2Hz(500ms周期)频率，该电容确实远远不够，正因为这样，我才使用8kHz(我从您的技术贴看到，修复频率是8.33kHz)，这样应该是绰绰有余了。看来我这种做法对提高充电效果作用不大，但也许可以当修复功能用。
另外补充一下，该装置是接在充电器输出插头与电池充电插座之间的。

作者: 1bdya 时间: 2004-9-1 20:41
标题: 快速充电的探讨
电压没变，占空比50平均电流应该为0。9A

作者: 水穷云起 时间: 2004-9-1 20:49
标题: 快速充电的探讨
就算是8KHZ，10UF电容也远远不够，10UF/(60US*3.6A)=?V
如果要维持该电流在-20%的范围内，设电池内阻为50MΩ（一般3只电池串联内阻小于30MΩ），则纹波为3.6A*20%*50mΩ=36MV。则该电容应该：
36mV*3.6A/60uS=2.16mF
用2200UF以上，如果电池内阻还低的话，这个电容还要更大。

作者: whicat 时间: 2004-9-1 21:56
标题: 快速充电的探讨
[这个贴子最后由whicat在 2004/09/01 10:05pm 第 1 次编辑]

水工这么一算，我觉得还确实是这么回事。我可以试试用电表测试一下等效电流，与不用脉冲时对比一下看。
不过，水工最后的那个公式是不是应该为：60uS*3.6A/36mV=6mF (C=I.t/U)？
还有，充电器本身是采用恒流源方式工作的(指恒流阶段)，36mV的纹波应该不会引起电流20％的波动。
另外，我感觉我的电池内阻应该有200～300MΩ(包括导线电阻、供电插头接触电阻，这两项100MΩ左右吧)，比水工说的差不少，是不是胶体电池的内阻要大些？

作者: abt-bj 时间: 2004-9-3 09:13
标题: 快速充电的探讨
电池内阻是变化的，电池充满电以后内阻最小。在充电期间开始电池内阻大，逐步减少，充电后期极化增加，电池的直流内阻表现为增加。

作者: 水穷云起 时间: 2004-9-3 12:05
标题: 快速充电的探讨
whicat算得对，我马虎了。
在这个频率下，就不要指望开关电源本身的响应了，就算是很好的充电器（加了精确的环路补偿，事实上这种充电器极少见），通带宽度也只有15K左右，不可能在60US时间内进行电流补偿。

作者: whicat 时间: 2004-9-5 21:02
标题: 快速充电的探讨
水工很谦虚！
我今天测试了一下电流对比(电池电压38V)：
正常恒流阶段充电电流为 1.665A
在50％占空比、 8kHz频率、47uf电容条件下为 1.545A，电流降低了0.12A。
充电电流确实有明显下降，不过看来充电器恒流源响应调整还是不错。

作者: 星星 时间: 2010-12-14 10:42
这帖子要是现在发，一定也很有用处，别说是04年了

作者: 清风明月 时间: 2010-12-14 11:25
赵老师对导线的安全裁流量的描述不是很正确,大家可以查一下手册

作者: fujianwzh 时间: 2010-12-14 12:33
快速充电，确实是难题。作为电动车用户来说，一天充10个小时的电，时间实在太长了，而且基本都是晚上时间充电，安全隐患比较大。如果可以缩短到三分之一的时间或一半的时间，那就可以放在白天进行充电了。

作者: fksz 时间: 2010-12-14 13:40

快速充电，确实是难题。作为电动车用户来说，一天充10个小时的电，时间实在太长了，而且基本都是晚上时间充电，安全隐患比较大。如果可以缩短到三分之一的时间或一半的时间，那就可以放在白天进行充电了。
fujianwzh 发表于 2010-12-14 12:33

做到这一点是不难的，市场上也已经有成熟的产品，是价格问题和市场接受的问题，而不是技术问题。

作者: fujianwzh 时间: 2010-12-14 18:04

做到这一点是不难的，市场上也已经有成熟的产品，是价格问题和市场接受的问题，而不是技术问题。
fksz 发表于 2010-12-14 13:40

我应该补充一点：前提是不能影响电池的寿命..

作者: fksz 时间: 2010-12-14 20:31

我应该补充一点：前提是不能影响电池的寿命..
fujianwzh 发表于 2010-12-14 18:04

看你如何选择参照标准了, 用快速充电器的电池寿命比用0.15c的三段式充电器的寿命长一倍以上。

作者: fujianwzh 时间: 2010-12-15 00:17

看你如何选择参照标准了, 用快速充电器的电池寿命比用0.15c的三段式充电器的寿命长一倍以上。
fksz 发表于 2010-12-14 20:31

那这个结果是参照什么标准得出的呢？恳请指教一二，扫盲扫盲...

作者: 电车发烧友 时间: 2010-12-18 15:53
真是好贴啊！好贴永远不会下沉

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