电动车电瓶脉冲修复的原理

郑州鑫宇商贸2018-06-06 14:30:37

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  世界各国在努力探索延长铅酸蓄电池寿命的方法。20世纪60年代中期,美国科学家马斯对开口蓄电池的充电过程做了大量的试验研究,并提出了以最低出气率为前提的,蓄电池可接受的充电曲线。实验表明,这条曲线称为最佳充电曲线,从而奠定了快速充电方法的研究方向,成为脉冲充电、快速充电的基础。

 

   马斯三定律的提出至今已有30多年,目前为止这一理论虽未得到有效的验证,但在理论上和实践上都证明了它的可行性,脉冲修复充电法正是基于这个理论而提出的一种蓄电池修复方法。

 

   世界公认脉冲充电间隙短暂放电,可以去极化,增强极板接受能力,可以降低充电温度。脉冲修复原理一般是用833kHz左右的脉冲加涓流充电,脉冲冲电间歇时对蓄电池瞬间放电,使其放电l5ms。目前,铅酸蓄电池脉冲修复技术已得到世界公认。

 

  已故澳大利亚ABT公司赵铁良先生对脉冲修复进行详细论述,具体如下。脉冲信号瞬间突然变化,作用时间极短的电压或电流称为脉冲。脉冲是一种跃变信号,并且持续时间短暂,可短至几个微秒(us)甚至几个纳秒(ns)。脉冲跃变后的值比初始值高的称为正脉冲;脉冲跃变后的值比初始值低的称为负脉冲。脉冲信号可以用示波器测量。带负载时表现在指针式电流表上,指针每秒抖动一下。

 

  脉冲技术在电子技术中起着非常重要的作用,它已广泛应用于电子计算机、通信、雷达、电视、自动控制、遥控遥测、无线电导航和测量技术等领域。

 

  按照原子物理学和固体物理学的原理,硫离子具有5个不同的能级状态,通常处于亚稳定能级状态的离子趋向于迁落到最稳定的共键能级而存在。在最低能级(即共价键能级状态),硫以包含8个原子的环形分子形式存在,这8个原子的环形分子模式是一种稳定的组合,难以被打碎,多次发生这样的情况,就形成了一层类似于绝缘层一样的硫酸铅结晶。形成蓄电池的不可逆硫酸盐化——硫化。

 

  要打碎这些硫酸盐层的束缚,就要将原子的能级提升到一定的程度。这时在外层原子加带的电子被激活到下一个更高的能带,使原子之间解除束缚。每一个特定的能级都有唯一的谐振频率,必须提供给一些能量,才能够使得被激活的分子迁移到更高的能级状态,太低的能量无法达到跃迁所需要的能量要求。但是,过高的能量会使已经脱离了束缚而跃迁的原子处于不稳定状态,又回落到原来的能级。这样,必须通过多次谐振,使其中一次脱离束缚,达到最活跃的能级状态而又没有回落到原来能级,进而转化为溶解于电解液的自由离子,参与电化学反应。

 

  从固体物理上来讲,任何绝缘层在足够高的电压下都可以击穿。一旦绝缘层被击穿,就会由绝缘状态转变为导电状态。如果对导电差、阻值大的硫酸盐层施加瞬间的高电压,就可以击穿大的硫酸铅结晶。如果这个高电压足够短,并且进行限流,在打穿硫化层的情形下,控制充电电流适当,就不会引起蓄电池析气。蓄电池析气量取决于蓄电池的端电压以及充电电流的大小,如果脉冲宽度足够短,占空比足够大,就可以在保证击穿粗大硫酸铅结晶的条件下,同时发生的微充电来不及形成析气,如果含有负脉冲去极化,就更能保证在击穿硫酸盐层时极板无气体析出,这样就实现了脉冲消除硫化。如果对高电阻率的绝缘施加瞬间的高电压,也可以击穿大的硫酸铅结晶。

 

  脉冲充电是以不连续的、固定电压的方波形向蓄电池充电,充电电流较大。充电初期由于正、负极板都处于硫酸铅状态,有较大的接受能力,又由于方波的不连续性,每个波形间又有停止间歇,给极板活性物质以充分的反应、调整、内外物质均衡的机会,所以初期充电较快。随着极板物质不断得到还原,电压不断升高,充电速度不断减慢,活性物质反应速度逐渐降低,极板周围也逐渐积聚大量带电离子,包围住极板,使极板被隔离,阻止后续带电离子到达活性物质。当极板电位达到极限时(接近充电终止电压),电化作用几乎停止进行。到极化点,转而对极板周围的水分进行分解,表现为大量冒泡和水分蒸发,正极表面吸附大量氧气,负极表面吸附大量氢气,这时的电压称为“产气点”。

 

  解决和消除这种妨碍充电的极化现象,方法是先短暂地停充,然后用较大的、反方向的、时间极短的电流——负脉冲,对正、负极板施加反方向电压,清除极板周围聚集的大量正、负离子和气体,扫清道路。反脉冲实际就是一种放电措施。将正、负极短暂短路的方法也能消除极化,或停顿一段时问极化现象也能自行消除,但负脉冲更有力、更快、更节省时间。

 

  要清除硫化,用很高的电压可以实现,就是大电流高电压充电的方法;谐振也可以实现,就是复合谐振式正、负脉冲的方法。


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