電動車脈沖充電技術(shù)

以蓄電池為動力源的電動車，蓄電池的好壞優(yōu)劣，直接影響著電動車最主要的性能指標和使用效果。過去，電動車曾有過三起三落的慘痛教訓，敗就敗在蓄電池上?，F(xiàn)在蓄電池技術(shù)日益成熟，電動車又迎來了發(fā)展的春天。目前，市場上流通的電動車各項性能指標日臻完善，作為社會商品的可使用性大幅度提高，多半得益于蓄電池技術(shù)的發(fā)展。因而，不難看出蓄電池對電動車的重要性，可謂"成也電池、敗也電池"。

那么如何才能讓蓄電池這顆"心臟"，高效、長壽、安全的發(fā)揮其全部功效？這就需要一系列的輔助設備來為其服務。其中，作為二次電池能源補充的充電器，是一個必不可少的角色。

蓄電池能源的再次補充，必須依靠充電器來實現(xiàn)。在充電過程中，電池實際上是充電器的一個負載，這個負載有別于常見的阻性負載、容性負載及感性負載，而是一個時變、非定常、動態(tài)負載。因此，必須了解清楚蓄電池在充電過程中的電化學反應，分析充放電特性，才能設計出符合蓄電池充電要求的充電器。

以閥控式鉛酸蓄電池為例（以下簡稱VRLA）。蓄電池的正極為活性物質(zhì)二氧化鉛，負極活性物質(zhì)為深灰色海綿狀金屬鉛，電池效容量小，電池過早出現(xiàn)硫化結(jié)晶，極化過電壓是"罪魁禍首"。如果不能采用有效的充電方式，將嚴重影響蓄電池的直接使用價值。

常規(guī)的充電方法采用小電流慢充方式，對新的VRLA電池初充需70H以上，進行普通充電也需10H以上。充電時間過長，不但會拉長充電監(jiān)測時間，造成電能的浪費；而且長時間小電流充電，極易造成充電過程出現(xiàn)"極化"現(xiàn)象，內(nèi)部出現(xiàn)硫化結(jié)晶，極大地縮短了蓄電池的循環(huán)使用壽命?，F(xiàn)在的分段式充電法，即先恒壓、再恒流或先恒流、再恒壓，在充電過程初期，充電電流遠遠小于蓄電池可接受的充電電流，因而充電時間大延和；充電過程后期，充電電流又大于蓄電池可接受的電流，蓄電池內(nèi)部溫升很快，產(chǎn)生大量的氣泡，致使充電副反應加劇，嚴重的還會導致蓄電池"熱失控"，永久的損壞電池。采用恒流及恒壓充電方式，要求充電器具有極高的穩(wěn)壓、穩(wěn)流特性，精確的充電時間控制功能。這樣才能降低充電過程中的副反應及"極化"現(xiàn)象。然而，目前市場上使用的所謂智能充電器，并不是嚴格意義上的階段式充電器，據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計資料顯示，市場上85％以上的充電器存在嚴重的質(zhì)量隱患。這些充電器往往充電電流過小，充電電壓不穩(wěn)定，充電時間過長，導致蓄電池內(nèi)部出現(xiàn)極化現(xiàn)象，硫化結(jié)晶。致使充電容量達不到要求，大大降低了蓄電池的正常使用壽命。這就不難理解"電池不是用壞的而是充壞的"這一說法的含義?？梢钥闯觯Ｒ?guī)充電技術(shù)及產(chǎn)品在消除充電"副反應"和"極化"現(xiàn)象中所表現(xiàn)出來的軟弱性已遠遠不能適應現(xiàn)在蓄電池的充電要求。

那么有沒有一種理想的充電方式來解決這一問題？答案是肯定的。根據(jù)充電過程中的反應，如果充電過程中能減小或消除副反應，去除極化內(nèi)阻對充電電流的阻礙作用，則充電時間將大大縮短，充電有效容量將大大提高，由于副反應很小或幾乎不存在，電池循環(huán)使用壽命也將大幅度提高?？茖W家在這方面做了大量的研究工作，發(fā)現(xiàn)無論怎樣對傳統(tǒng)的恒壓、恒流方式進行改進，都不能消除充電過程中的副反應的存在；而極化電壓的產(chǎn)生，跟充電電流的大小及輸出方式有密切關(guān)系。恒流、恒壓的充電方式，其充電電流是不間隔一直輸出，根本不可能消除"極化"現(xiàn)象。試驗發(fā)現(xiàn)，當充電停止時，歐姆極化消失，濃差極化和電化學極化也逐漸減弱，充電副反應也隨之停止。那么，如果在蓄電池充電過程中為其提供一條放電通道讓其反向放電，則極化現(xiàn)象將迅速消失，蓄電池內(nèi)部溫度也會因放電而得到有效控制，充電副反應也將不復存在。蓄電池就可接受較大充電電流，充電速度大大加快，充電容量也將大大提高，這就是脈沖充電方式的原始理論依據(jù)。試驗證明，在對蓄電池充電的過程中，適時地暫停充電，并且加入適當?shù)姆烹娒}沖，就可迅速有效地消除各種極化電壓，從而提高充電速度。電流以脈沖方式輸出，還可以加快活性物質(zhì)的反應速度，有效地防止電解液硫化結(jié)晶，并且可以有效的擊碎已經(jīng)出現(xiàn)的結(jié)晶顆粒。脈沖電流充放電對電池極板有加強其韌性的效果，可以大大提高蓄電池的循環(huán)使用壽命；同時，由于"極化"現(xiàn)象的消失，脈沖電流又可以深層次地激活電池內(nèi)部的活性物質(zhì)，從而大幅度地提高了蓄電池的充電有效容量。

現(xiàn)代脈沖智能充電器，以高頻開關(guān)電源技術(shù)為基礎，嵌入先進的智能控制數(shù)字電路。采用智能檢測和控制技術(shù)來調(diào)節(jié)充電器的脈沖輸出比例，實現(xiàn)可控去極化功能；在充電過程中采用自適應技術(shù)實時檢測電池的充電情況，來自動調(diào)整充電模式，實現(xiàn)最佳模式控制；還具有完善的保護功能，最大限度地保證設備運行的穩(wěn)定性及可靠性。在效果方面，其充電時間的大大降低，正適應了現(xiàn)代人生活，工作的快節(jié)奏步伐。

電動車的成敗關(guān)鍵在蓄電池系統(tǒng)，其最主要的兩個指標是有效容量及在有效容量條件下的循環(huán)使用壽命。這固然與電池的本身的技術(shù)發(fā)展有關(guān)。然而，作為其能量再次補充的充電器是一個至關(guān)重要的設備，它直接決定著蓄電池的補充能量的有效程度以及循環(huán)使用壽命的長短。以高頻開關(guān)電源為基礎的脈沖充電技術(shù)發(fā)展和進步，必將直接影響、促進和提高電動車產(chǎn)品技術(shù)品質(zhì)和商品化的性能。