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(zhù)電動(dòng)車(chē)最主要的性能指標和使用效果。過(guò)去，電動(dòng)車(chē)曾有過(guò)三起三落的慘痛教訓，敗就敗在蓄電池上?，F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)各項性能指標日臻完善，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(cháng)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(lái)為其服務(wù)。其中，作為二次電池能源補充的充電器，是一個(gè)必不可少的角色。

蓄電池能源的再次補充，必須依靠充電器來(lái)實(shí)現。在充電過(guò)程中，電池實(shí)際上是充電器的一個(gè)負載，這個(gè)負載有別于常見(jiàn)的阻性負載、容性負載及感性負載，而是一個(gè)時(shí)變、非定常、動(dòng)態(tài)負載。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，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(jiǎn)稱(chēng)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(guò)早出現硫化結晶，極化過(guò)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(jià)值。

常規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(jìn)行普通充電也需10H以上。充電時(shí)間過(guò)長(cháng)，不但會(huì )拉長(cháng)充電監測時(shí)間，造成電能的浪費；而且長(cháng)時(shí)間小電流充電，極易造成充電過(guò)程出現"極化"現象，內部出現硫化結晶，極大地縮短了蓄電池的循環(huán)使用壽命?，F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，充電電流遠遠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(huì )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壓、穩流特性，精確的充電時(shí)間控制功能。這樣才能降低充電過(guò)程中的副反應及"極化"現象。然而，目前市場(chǎng)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，據相關(guān)部門(mén)統計資料顯示，市場(chǎng)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(guò)小，充電電壓不穩定，充電時(shí)間過(guò)長(cháng)，導致蓄電池內部出現極化現象，硫化結晶。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(shuō)法的含義?？梢钥闯?，常規充電技術(shù)及產(chǎn)品在消除充電"副反應"和"極化"現象中所表現出來(lái)的軟弱性已遠遠不能適應現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。根據充電過(guò)程中的反應，如果充電過(guò)程中能減小或消除副反應，去除極化內阻對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)現無(wú)論怎樣對傳統的恒壓、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"現象。試驗發(fā)現，當充電停止時(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，則極化現象將迅速消失，蓄電池內部溫度也會(huì )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。試驗證明，在對蓄電池充電的過(guò)程中，適時(shí)地暫停充電，并且加入適當的放電脈沖，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晶，并且可以有效的擊碎已經(jīng)出現的結晶顆粒。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(shí)，由于"極化"現象的消失，脈沖電流又可以深層次地激活電池內部的活性物質(zhì)，從而大幅度地提高了蓄電池的充電有效容量。

現代脈沖智能充電器，以高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)為基礎，嵌入先進(jìn)的智能控制數字電路。采用智能檢測和控制技術(shù)來(lái)調節充電器的脈沖輸出比例，實(shí)現可控去極化功能；在充電過(guò)程中采用自適應技術(shù)實(shí)時(shí)檢測電池的充電情況，來(lái)自動(dòng)調整充電模式，實(shí)現最佳模式控制；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，正適應了現代人生活，工作的快節奏步伐。

電動(dòng)車(chē)的成敗關(guān)鍵在蓄電池系統，其最主要的兩個(gè)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(gè)至關(guān)重要的設備，它直接決定著(zhù)蓄電池的補充能量的有效程度以及循環(huán)使用壽命的長(cháng)短。以高頻開(kāi)關(guān)電源為基礎的脈沖充電技術(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。