電動(dòng)車(chē)脈沖充電技術(shù)

以蓄電池為動(dòng)力源的電動(dòng)車(chē)，蓄電池的好壞優(yōu)劣，直接影響著電動(dòng)車(chē)最主要的性能指標(biāo)和使用效果。過(guò)去，電動(dòng)車(chē)曾有過(guò)三起三落的慘痛教訓(xùn)，敗就敗在蓄電池上。現(xiàn)在蓄電池技術(shù)日益成熟，電動(dòng)車(chē)又迎來(lái)了發(fā)展的春天。目前，市場(chǎng)上流通的電動(dòng)車(chē)各項(xiàng)性能指標(biāo)日臻完善，作為社會(huì)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(duì)電動(dòng)車(chē)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(zhǎng)壽、安全的發(fā)揮其全部功效？這就需要一系列的輔助設(shè)備來(lái)為其服務(wù)。其中，作為二次電池能源補(bǔ)充的充電器，是一個(gè)必不可少的角色。

蓄電池能源的再次補(bǔ)充，必須依靠充電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在充電過(guò)程中，電池實(shí)際上是充電器的一個(gè)負(fù)載，這個(gè)負(fù)載有別于常見(jiàn)的阻性負(fù)載、容性負(fù)載及感性負(fù)載，而是一個(gè)時(shí)變、非定常、動(dòng)態(tài)負(fù)載。因此，必須了解清楚蓄電池在充電過(guò)程中的電化學(xué)反應(yīng)，分析充放電特性，才能設(shè)計(jì)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(jiǎn)稱(chēng)VRLA）。蓄電池的正極為活性物質(zhì)二氧化鉛，負(fù)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(guò)早出現(xiàn)硫化結(jié)晶，極化過(guò)電壓是"罪魁禍?zhǔn)?。如果不能采用有效的充電方式，將嚴(yán)重影響蓄電池的直接使用價(jià)值。

常規(guī)的充電方法采用小電流慢充方式，對(duì)新的VRLA電池初充需70H以上，進(jìn)行普通充電也需10H以上。充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不但會(huì)拉長(zhǎng)充電監(jiān)測(cè)時(shí)間，造成電能的浪費(fèi)；而且長(zhǎng)時(shí)間小電流充電，極易造成充電過(guò)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(guò)程初期，充電電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蓄電池可接受的充電電流，因而充電時(shí)間大延和；充電過(guò)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(yīng)加劇，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)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(shí)間控制功能。這樣才能降低充電過(guò)程中的副反應(yīng)及"極化"現(xiàn)象。然而，目前市場(chǎng)上使用的所謂智能充電器，并不是嚴(yán)格意義上的階段式充電器，據(jù)相關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)資料顯示，市場(chǎng)上85％以上的充電器存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。這些充電器往往充電電流過(guò)小，充電電壓不穩(wěn)定，充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)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(dá)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(shuō)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(yīng)"和"極化"現(xiàn)象中所表現(xiàn)出來(lái)的軟弱性已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)在蓄電池的充電要求。

那么有沒(méi)有一種理想的充電方式來(lái)解決這一問(wèn)題？答案是肯定的。根據(jù)充電過(guò)程中的反應(yīng)，如果充電過(guò)程中能減小或消除副反應(yīng)，去除極化內(nèi)阻對(duì)充電電流的阻礙作用，則充電時(shí)間將大大縮短，充電有效容量將大大提高，由于副反應(yīng)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(xué)家在這方面做了大量的研究工作，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣對(duì)傳統(tǒng)的恒壓、恒流方式進(jìn)行改進(jìn)，都不能消除充電過(guò)程中的副反應(yīng)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(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)充電停止時(shí)，歐姆極化消失，濃差極化和電化學(xué)極化也逐漸減弱，充電副反應(yīng)也隨之停止。那么，如果在蓄電池充電過(guò)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(huì)因放電而得到有效控制，充電副反應(yīng)也將不復(fù)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(yàn)證明，在對(duì)蓄電池充電的過(guò)程中，適時(shí)地暫停充電，并且加入適當(dāng)?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(yīng)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(duì)電池極板有加強(qiáng)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(shí)，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(kāi)關(guān)電源技術(shù)為基礎(chǔ)，嵌入先進(jìn)的智能控制數(shù)字電路。采用智能檢測(cè)和控制技術(shù)來(lái)調(diào)節(jié)充電器的脈沖輸出比例，實(shí)現(xiàn)可控去極化功能；在充電過(guò)程中采用自適應(yīng)技術(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)電池的充電情況，來(lái)自動(dòng)調(diào)整充電模式，實(shí)現(xiàn)最佳模式控制；還具有完善的保護(hù)功能，最大限度地保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性及可靠性。在效果方面，其充電時(shí)間的大大降低，正適應(yīng)了現(xiàn)代人生活，工作的快節(jié)奏步伐。

電動(dòng)車(chē)的成敗關(guān)鍵在蓄電池系統(tǒng)，其最主要的兩個(gè)指標(biāo)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(bǔ)充的充電器是一個(gè)至關(guān)重要的設(shè)備，它直接決定著蓄電池的補(bǔ)充能量的有效程度以及循環(huán)使用壽命的長(zhǎng)短。以高頻開(kāi)關(guān)電源為基礎(chǔ)的脈沖充電技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，必將直接影響、促進(jìn)和提高電動(dòng)車(chē)產(chǎn)品技術(shù)品質(zhì)和商品化的性能。