南京特能对电动车充电电压的意见

王二

电动车铅酸电池组充电时，有几个关键参数：最高充电电压、浮充电压、浮充转换电流、最大充电电流。它们应该是多少？如何制定？其中最主要的是最高充电电压，多少为好？与析气量、充入电容量和环境温度又是什么关系？对此众说不一，各电池生产厂家的要求也不一样。最高充电电压值相对误差范围是多少？我们不能脱离实际的工作对象，盲目制定出超常规的精度要求。有一个电池厂家定出最高充电电压：44.5V±0.2V，那么它的相对误差精度是多少呢？用0.2除以44.5得出是千分之五，对电池组端电压要这么高的精度是根据什么？请问这家厂，你电池组中每个单格的端电压不均衡误差有这么高精度吗？我们接到某电动车售后服务部门通知：充电器比规定电压高0.1V，电池因此热失控而充胀了；也接到通知说：电压比规定低0.1V，电池欠充，提前报废。一个千分之几的误差造成如此严重后果，真是失之毫厘，谬之千里之外，铅酸电池充电果真有这么神秘吗？为了解开困扰电动车充电中的这个谜团，我们做了如下的实验。

试验装置如图。用一个水槽盛满水，电池放在水中，有一个收集气体用的倒扣的漏斗，漏斗顶端装有一个可以计量气体容量的注射针筒。充电用可调稳压电源，用两只四位半数字万用表计量充电电流和电压。
正好做试验时间是在冬季，水温5℃。实验条件是统一用2A电流充电，最高充电电压用43V、44V、45V轮流循环依次进行，浮充转换电流一律400mA，记录下每次的充电时间，包括充电末期随时间电流下降各点数据、开始析气电压，按时间记录析气量。电池充完电后，用万分之几精度的电量台记录放电容量。充入电量是在计算纸上读出时间电流曲线与坐标之间的面积（电容量就是充电电流对时间的定积分）。数据见

A 浮充电压V 切换电流A 充入电量Ah 放出电量Ah 析气电压V 析气量mL 温度℃
1 43 2 41.5 0.4 6.35 6.30 42.6 10 5
2 44 2 41.5 0.4 6.41 6.38 43 22
3 45 2 41.5 0.4 6.33 6.31 43.5 160
4 43 2 41.5 0.4 6.52 6.37 42.5 10
5 44 2 41.5 0.4 6.57 6.38 42.5 18
6 45 2 41.5 0.4 6.43 6.39 43 135
备注：该电池组30℃时，放电容量为10 Ah
得到试验数据后，使我们最感惊异的是：充入电量的多少几乎与充电电压无关。所有的电池厂家都异口同声说充电电压低电池会充不饱，电池会提前盐化报废，特别是在冬季气温低的时候。我们的试验正好是在冬季，水温5℃，试验的中心值是44V，上下偏差1V，相对误差是2.3%。在用43V和45V充电的情况下，充入电量和放出电量相差无几，与大家公认的看法大相径庭，我们的试验是用同一组电池，同样的充、放电条件，轮番做同样的测试，实验数据重复同样的规律，可排除偶然因素干扰，试验数据是准确可信的。从电池充电原理上看，只要充电源电压高于电池端电压，都会给电池充电，一直到电池中的活性物质转换完成。充电最高电压，也就是充电源开始由恒流区转变到恒压区，这种转变是由电池自身充入电量多少、活性物质反应了多少决定的，充电电压的高低，仅是能进行电化学反应的条件，只要高于电池开路电压就会给电池充电，多少物质能参与反应由电池自身决定。从这个思路理解，就不难得出，充电电压高低对电池容量没有多大影响。
在表二上可以看出，电池在42.5V~43V时开始析气，而析气的速率与充电电压有关。到充电结束时，总析气量与充电最高电压有关，43V与45V总析气量相差10倍（注：以单格允许极限失水10克，18格相当240公升气体，该电池45V时失水并不大）。在充电末期电流下降区时，只要降低电压到42.5时，析气立即停止，这时充电电流稍小一点，还会依着原来的规律下降。
这里对浮充电压、浮充电流讨论一下。对于长期处于浮充状态下的铅酸电池组，如后备电源上用的等，对浮充电压要求是严格的。据国外文献，浮充电压有-0.2%的温度系数，浮充电压偏差太大会造成电池盐化。而我们电动车用的电池是属循环使用，不是处于这种状态，不该套用浮充状态使用的条件，充电器设定浮充的目的仅是免于充电末期大量析气失水，只要把电压降到析气点电压以下，但也不能低于电池端电压而停止向电池充电。前面说过，在浮充电压下，充电电流的走势基本还是依着原曲线下降，一般还可补足5%的容量。所以浮充电压应在的范围是低于析气电压（42.5V）高于电池充足电以后的开路端电压（约40V）。
浮充转换电流，只不过是选择在充电末期电池活性物质反应接近尾声，充电电流自动下降到某一点时，切换浮充电压的记号，不少人以为浮充转换电流高了电池会充不满是概念不清，充电电压只要高于电池端电压，都会对电池充电，只不过是用户看到指示灯红转绿后提前去用电池，这种情况是不多的，一般都是夜间充电，到早晨绿灯已亮了多时。有的厂家在使用说明书上提醒用户，在转绿后继续充电2小时，是很好很正确的。所以没有必要刻意去追求浮充转换点的高低，一般新电池末期电流约50mA，失水以后，酸比增高，那时可达500 mA以上。从析气速率与电压的关系上来看（表二），早点脱离析气区为好，一方面可以减少析气量，另一方面，电池用了一段时间，末期电流增高，但还能低于我们设定的转换点电流，否则电池一直在最高电压充电下，大量失水，引发热失控，充胀充坏电池。有人固执地强调，浮充转换点高电池会欠充，前面已讨论过，切换到浮充电压后，不是停止充电了，还会继续对电池充电的，转换电流适当高一点有利于避免过份失水和热失控。
至于充电电流的大小设定，先看一下电池制造厂家对10Ah（12 Ah）吸附式小型密封电池对充电时的技术要求，通常规定充电速率不要大于0.3C，相当于4A电流，而充电器充电电流在2A左右，远离极限充电电流。充电电流在一定范围内大一点、小一点，充电时间长一点、短一点，没有很高的要求，有10%的误差就行了，充电器中的电流取样电阻精度是5%，电流的精度不会高于此。有一个电池厂家规定充电电流不得超过1.8A，说1.9A就充坏电池，真是可笑之极，这些都是不负责任的电池销售商利用大家不了解这方面的知识，故弄玄虚，推卸责任。
总而言之，不管哪家生产的铅酸阀控吸附式小密封电池，其基本结构是完全一样的，仅极板、框架、渗入的微量元素、浆料配方、硫酸浓度等有些微小差异，而在电化学方面都是一样的，也就是说它们单体的端电压、充电电压、充放电电流密度（动力型的）、开始析气电压点等，不会有显著的差异。一个按照我们前面所讨论的充电器，可适应所有品牌的电池，不存在匹配问题。

王二

结论：

1．最高充电电压与充入电量关系不大。

2．浮充电压与充入电量没关系，只要高于电池最大开路端电压，低于开始析气点电压就行了。

3．浮充转换电流，仅是切换最高充电电压到浮充电压的设定点，不宜过小或过大，与充电量也没关系。

4．充电电流只要不超过0.3C（对10Ah相应为4A）都是允许的，不必要严格要求。

所以，对于36V阀控式吸附式小密封电池组充电参数推荐如下：

最 高 电 压：43.5V ~ 44.8V

浮充转换电流：300mA ~ 500 mA

浮 充 电 压：41V ~ 42V

充 电 电 流：2A±20%

（作者 邵正贤）

王二

看了这篇文章我不禁怀疑：温度低电池接受能力差进行电压补偿还有意义吗？
另外，是不是俺级别太低，发个表格就超字数了

[ 本帖最后由 王二 于 2008-10-22 22:53 编辑 ]

活宝小明儿

支持楼主，感谢楼主。

TTSY

路过，是特能的工程师的实验吗？

完全站在特能充电器的角度来做实验，这个是什么目的？

[ 本帖最后由 TTSY 于 2008-10-22 23:15 编辑 ]

TTSY

原帖由 王二 于 2008-10-22 22:32 发表
结论：

1．最高充电电压与充入电量关系不大。

2．浮充电压与充入电量没关系，只要高于电池最大开路端电压，低于开始析气点电压就行了。

3．浮充转换电流，仅是切换最高充电电压到浮充电压的设定点，不 ...

看到这个结论俺心脏病发作了...

王二

嘿嘿，以前有个狮龙新中鲨网友也这么想，争议不小。
如果实验是真实的，那就值得吸取经验，人家没说自己用了啥特殊技术，总结的是一般规律。
按照文章观点，我得出自己的一点想法：
1低一些的电压充电时间会延长，但不存在充不满的问题
2在此基础上适当增加电流反而有利于提早转入浮充，减少了析气失水
3转浮充时能充到大约95%
4浮充时间足够长能无限接近充满，日常情况不必担心过充
5电池用旧了应该调大充电器转折电流，或者说其实给小电池用大电池的充电器也许更好些
是不是这样呢？

归去来兮

“1．最高充电电压与充入电量关系不大。”
这是当然的，一直用浮充电压也能充满电的，不过要几十到上百小时才行，请问电动车用户能充那么长时间吗？

还有每次欠充2%会怎样？

[ 本帖最后由 归去来兮 于 2008-10-23 08:41 编辑 ]

心宇

好文。如果时间足够，确实可以参考

zmg666666

实验室数据，不值一提。很多电池鼓包，配的就是特能充电器
搞电子的，与搞电池的想法就是不一样的