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4-《初哥电动车充电技术研究之一:电动车用铅酸电池简介》

能源网讯(稿源) 2022-8-16 14:07 No.2139


4-《初哥电动车充电技术研究之一:电动车用铅酸电池简介》



4-《初哥电动车充电技术研究之一:电动车用铅酸电池简介》

《初哥电动车充电技术研究之一:电动车用铅酸电池简介》全文共分两期分别发表于《电子报》2021年38、39期,全文大约7200字,图片版如上,PDF电子版请联系《电子报》社购买,进入报社公众号,找到第38、39期导读,文中有电子版购买方式。


4-《初哥电动车充电技术研究之一:电动车用铅酸电池简介》

电子报《电子报》1977年创刊,是全国第一份电子技术专业报纸,也一直是全国发行量最大的电子技术刊物。242篇原创内容


以下为文字版,全文约9600字,在已发表的文章上面略有修改,大体内容并无差异,描述更加详细而已。


初哥电动车充电技术研究之一:电动车用铅酸蓄电池简介

作者:钟伟初

作者简介:钟伟初,2007年计算机科学与技术本科毕业, 2017-2020年专职从事电动自行车、电动三轮车修理研究工作,期间积累了丰富的一线经验,2020年11月创办广东初哥大老世科技有限公司,继续从事电动车相关技术研究工作。


本文所称电动车包括电动自行车、电动摩托车和电动三轮车,所称电池除特别说明外,均指电动车用铅酸蓄电池。文中涉及的电池技术标准、参数等均为电动车行业专用,不适用于其他类型的电池,也不适用于其他领域所用的铅酸蓄电池。


电动车已经成为老百姓最常用的代步工具,电动车主要由电机、控制器、电池、充电器四大部件组成动力系统。电池为可循环充放电的铅酸蓄电池,电机、控制器、电池均为直流电(英文简称DC),充电器将220V交流电转换成直流电,把电能储存到电池里面,为电动车骑行工作提供动力。

铅酸蓄电池,生产维护成本都比较合理,安全性、实用性经得起时间考验,性价比高,回收再利用价值高,因此,其主流地位不会轻易被锂电池取代。研究利用好电动车用铅酸蓄电池,具有很高的经济效益、社会效益和生态效益。


下面介绍电动车电池的基本知识:

一、电动车电池属性简介(铅酸蓄电池的一种)

车辆使用的铅酸蓄电池主要有两种:

一种是启动型电池,顾名思义,这种电池主要用于汽车、摩托车点火启动,以及维持全车的电路、控制系统工作。这种电池一般为富液型电池,即能看到流动的电解液,这样的设计主要有四个特点:1.瞬间及短时放电电流特别大——点火启动车辆。2.桩头(接线柱)大、极板大——承载大电流。3.适应随时在线充电——车子启动后一直充电。4.体积大——有利于容纳电解液和满足散热要求。启动型电池虽然放电电流可以很大,但容量设计并不大,不能持续为电动车提供动力,而且体积过大,因此不适用于电动车。

另一种是动力型电池,顾名思义,这种电池主要为电动车提供动力以及维持全车电路、控制系统工作。这种电池一般为贫液型电池,即看不到流动的电解液。其主要特点有三:1.容量较大,且能以较大电流持续放电,根据型号不同,常规的最大放电电流为15A~45A。2.体积和重量要适中,以控制空间以及整车重量。3.桩头较小,因此无法承载很大的电流,否则会缩短电池寿命甚至损坏电池,因此不能用来作为车辆的启动电池。

电动车电池既然属于铅酸蓄电池,其特点和特性跟普通铅酸电池是一样的,例如充放电均会受到环境温度影响,充电过程中会失水,而失水是决定电池寿命的关键因素,虽然目前都是免维护电池,但有一定基础和经验,还是可以对电池进行维护保养的,这个暂不讨论,以后再详细介绍。


二、电动车电池的基本规格参数简介

每只电池有正负两个极(又称桩头、接线柱),电动车电池的桩头有两种:螺栓式(拧螺丝)和焊线式(烙铁焊接)。焊线式一般只在额定容量为12AH的电池上面使用,由于焊线式的桩头容易断裂,给安装和售后造成很多困扰,目前12AH电池也广泛使用螺栓式了。从技术角度来看,焊线式连接牢固可靠,螺栓式可能出现螺丝没拧紧的情况。从操作角度来看,螺栓式更方便易用,桩头更耐用。

铅酸蓄电池的规格参数有很多,常规参数有四个:1.格数,即单格的数量。2.额定电压:单位为伏,英文符号为V。3.额定容量:单位为安培小时,简称安时,英语符号为AH(Ampere-Hour)。4.倍率:小时倍率(英文为hour,简称hr),容量倍率(英文为Capacity,简称C)。

充电时涉及的参数有:最高充电电压,最大充电电流,转灯电流(又称转折电流),浮充电压等。

放电时涉及的参数有:空载电压、负载电压、放电电流、放电截止电压、放出电量、放电时间等。

另外还有环境温度(常规参数为环境温度25℃时得出的数据)、体积、功能用途、重量等参数。

每只铅酸蓄电池内部都由数个单格串联组成,同规格电池串联后,电压叠加,容量不变,同规格电池并联后容量叠加,电压不变。每个单格额定电压为2V,目前各个领域常用的铅酸蓄电池以6V(3个单格乘以2V=6V,一只6V电池可以理解成由3个2V蓄电池串联而成)、12V(6个单格乘以2V=12V)两种规格居多,电动车用电池主要有12V、16V(8个单格乘以2V=16V)两种规格,而更高电压级别的电池,实际上是由数只同规格(同厂家同批准,额定电压、额定容量相同)的电池串联而成的。容量则有多种规格,容量越大,体积越大,重量也越大。

电动车基于体积、重量、速度、功率、性能、功能以及安全性、稳定性等考量,需要使用多只电池串联成较高电压的电池组才能正常工作,且必须为同规格的原装原组电池。新旧电池不能混用,不同规格的电池不能混用,不同厂家、不同批次的电池也不能混用,以确保安全。


三、电动车电池型号规格参数及命名简介

电动车电池型号规格较多,业界主要有两种命名方式:整车厂和电动车充电器采用通俗命名(如48V20AH电动车,装配48V20AH电池,配套48V20AH充电器),而电池生产厂家则采用学名(如6-DZF-20电池),电池上面的丝印以及外包装均采用学名。

1.通俗命名(根据额定电压、额定容量命名)

电动车单只电池额定电压主要有12V、16V两种,额定容量有12AH,20AH,32AH,45AH等多种规格,多只同规格的电池串联成电池组后则有36V、48V、60V、64V、72V、80V等多种规格。

因此由额定电压、额定容量、串联电池只数组合衍生出来的电池组规格就更多了。如最经典最常见的48V20AH电池组,由4只12V20AH电池串联而成(同规格电池串联后,电压叠加:12V乘以4只=48V,容量不变:20AH)。

2.学名(即厂家命名,根据电池格数、用途、额定容量命名)

电动车电池主要有6格(电池额定电压为12V)、8格(电池额定电压为16V)两种,额定容量跟通俗命名一样。电动车电池全称应为电动助力车用阀控式铅酸蓄电池(或者叫动力型免维护铅酸蓄电池)。目前最新的规格型号主要有两大类:6-DZF-xx,8-DZF-xx,其中xx为容量,单位AH。如6-DZF-20电池,6表示6格,即额定电压为12V,DZF代表电动(D)助力车(Z)用阀控式(F)铅酸蓄电池,20为额定容量20AH。一只12V20AH电池为一个独立的整体,其内部有6个2V20AH单格,因此,一只12V20AH电池,其内部结构可以理解成由6只2V20AH电池串联成一个整体。

蓄电池在充电过程中,随着电化学反应的进行,会产生一部分气体(这其中有水份、酸雾等物质) ,这样就会导致电池内部的压力增大,当压力大到一定程度时,就需要排放出来,否则电池可能会被撑破。因此每个单格都设计有一个橡胶阀(12V电池有6个阀),当电池内压增加时,就会顶起橡胶阀,排放气体,因此叫做阀控式蓄电池,也可以理解成安全阀。

电池厂家只给单只电池命名,包装箱再标明电池数量(单位:只)。因此电动车整车厂、电池批发零售、充电器、销售修理等行业均采用通俗命名。


四、电池厂家生产检测标准简介

生产的电池容量是否达标,装车使用后的电池容量是否有衰减,目前业界主要采用恒流放电测量法。即通过专门的仪器,给电池加上负载,让电池以设定的恒定电流持续放电,直至电池容量放尽时统计放电时间和放出电量的多少来判断电池的真实容量。除此以外的其他方法都只能作为参考,无法准确真实检测出电池的真实容量。

额定电压为12V的电池,正负极两端电压并非恒定在12V不变,电量越足电压越高,电量越少电压越低。单只12V电池充满电静置数小时后,空载电压一般在13.3V左右。电池如果存放,则由于自放电,电压会逐渐下降,长时间存放电池会硫化失效,无法充电。电池如果负载工作,则电压会从13.3V左右持续下降,当电压下降到10.5V(负载电压)时,行业标准定义为电池电量用尽,此时电池不能继续负载工作,应及时充电,否则过放电可能导致电池损坏。根据我们的实践经验,当电池空载电压约等于额定电压时,电池剩余电量约为50%左右。

1.电池放电检测标准简介

第二大部分已经介绍了额定电压和额定容量,现在介绍小时倍率和容量倍率。目前电动车电池主要采用2小时倍率(2hr)和3小时倍率(3hr)两种标准,额定容量12AH~20AH的电池采用2hr,32AH~45AH及以上的采用3hr。小时倍率决定放电电流设定值,这个值主要关系到电池的放电容量检测结果数据,放电电流设定值越大,放出电量(容量)会比额定容量小(放电时间会缩短),反之会比额定容量大(放电时间会延长)。

其实电池厂家应该在标明电池型号的同时,标上小时倍率,有些小厂会将45AH电池标成“60AH(10hr)”的情况,也就是说,电池的标准容量应为45AH(3hr),厂家故意标成60AH,后面加上10hr,存在虚标的嫌疑。

如12V20AH(2hr)电池,检测它的实际容量,行业标准是这样的:充满电的12V20AH电池,以恒定10A电流持续放电,放到截止电压10.5V时停止放电,放出的总电量(容量)达到20AH以上,小时倍率可以理解成放电时间,即放电时间达到2小时(120分钟)以上为容量达标。

因此检测电池容量主要有三个参数:放电电流、放电时间和放出电量。

(1)放电电流的计算方法:放电电流=额定容量除以小时倍率=额定容量乘以

电动车12V20AH(2hr)电池,为2小时倍率标准(其他行业用途的电池一般为5~20小时倍率),表示额定容量为20AH的电池,电量要在2小时放完,那么每小时(H)就要放掉10AH的电量,因此放电电流应恒定在10A(10A=20AH除以2hr=20AH乘以 ,又称为0.5C,即0.5容量倍率)。

同理,12V45AH(3hr)电池,为3小时倍率,因此放电电流应为15A(45AH除以3hr=15A),放电到10.5V时停止放电,放电时间应为3小时(180分钟)以上,放出电量应在45AH以上,方为容量达标。

(2)放电截止电压的计算方法

电池单格额定电压为2V,当负载电压下降到1.75V时,表示电量用尽,因此12V电池的放电截止为1.75V乘以6格=10.5V。同理,16V电池的放电截止电压应为1.75V乘以8格=14V。

2.电池充电检测标准简介

判断电池电量用尽比较简单,要判断电池电量充满则比较复杂。因为无论是电池生产检测,还是电动车实际骑行过程中,要判断电池电量的消耗,只需要监测实时电压值即可,而充电则至少要监测实时电压值和实时电流值。

目前铅酸电池均采用三阶段充电法,即恒流段、恒压段和浮充段(又称涓流段),主要涉及参数有:最大充电电流、最高充电电压(又称高恒压)、转灯电流(又称转折电流)、浮充电压(又称低恒压)等。

(1)相关参数的计算方法

额定电压为2V的电池单格的最高充电电压应限制在2.45V以下,则12V电池的最高充电电压为14.7V左右(2.45V乘以6格=14.7V),同理,16V电池的最高充电电压为19.6V左右(2.45V乘以8格=19.6V)。

最大充电电流I=(0.12~0.15)乘以容量,简称0.12~0.15C(0.12~0.15倍容量),12V20AH电池的最大充电电流=0.12乘以20至0.15乘以20之间,即2.4A~3A,常规一般为2.5A~3A电流。

铅酸蓄电池的充电和放电是两个不同的电化学反应,其特性决定了充电电流不能像放电电流那么大,因此电池的充电时间为8-10小时左右。

转灯电流,是电池充电过程中,充电器从恒压段进入浮充段的唯一判断依据(转折点,故此称转折电流),当充电电流下降到转灯电流值以下,充电器从红灯转为绿灯(形象的说法叫转灯电流)。

转灯电流≈0.24乘以最大充电电流I,即最大充电电流的0.24倍,因此,容量为20AH的电池,转灯电流约为0.57A-0.72A,常规一般为0.55A~0.65A。

单格的浮充电压为2.3V左右,则12V电池的浮充电压为13.8V左右(2.3V乘以6格=13.8V),同理,16V电池的浮充电压为18.4V左右(2.3V乘以8格=18.4V)


(2)三阶段充电器充电过程简介(以12V20AH电池为例)


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12V铅酸电池三阶段充电曲线图


单只12V20AH电池在电量用尽之后,电压会从10.5V回升到11V以上,一般不超过12V,此时使用配套充电器给电池充电,充电器红灯点亮,风扇转动,开始恒流段充电。由于电池处于亏电状态,充电器会以最大充电电流3A对电池进行充电,电压会逐渐上升,当充电电压上升到14.7V时,恒流段结束,进入恒压段(锁定14.7V不能再上升,否则会损坏电池),随着电量不断饱和,电流会逐步下降,当电流下降到转灯电流设定值(约0.65A)以下时,充电器进入浮充段,红灯转绿灯,风扇停止转动(浮充段功率较小,因此被动散热即可),充电电压自动下降到13.8V左右,并以小电流浮充,一般为0.2-0.4A。由于浮充段补充的电量非常有限,可以忽略不计,所以此时可以认为电池已经充满电,充电器已经结束充电了。

浮充,是用略高于电池的端电压,由少量电流来补偿充电,会根据电池的充电饱和度动态调节,如果电池没有完全充满,则可以在浮充段补充,如果已经充满了,则浮充段的电流接近0,不会对电池进行强充猛灌,浮充段能安全有效地达到不欠充不过充的目的。

市面上所售的电池充放修一体机(电池容量测试仪),通常在结束恒压段转灯后不再输出小电流补充电,并没有浮充段,因此笔者推断电池厂很可能也采用相同的做法省略了浮充段,如果推断属实,其转灯电流值的设定必定会偏低,以确保电池在恒压段即完全充满电,不需要依靠浮充段补充电,其目的在于节省时间。

因此笔者认为整车配套的充电器在设计上应该保留一定余量,不能照搬电池厂生产检测的参数,因为电池装车后有足够的时间用来浮充,没必要在恒压段就把电量充满,照搬电池厂参数容易造成电池过充缩短寿命。以后我们会有专门文章作详细介绍。


五、电池装车后的工作过程简介

多只电池串联后组成较高电压的电池组(必须为原装原组电池),其充放电的参数仍以单只电池的参数为基准。这里以48V20AH电池组为例。

1.电流输出大小(相当于放电过程)、欠压(即放电截止电压)均由控制器负责。

电动车骑行工作(相当于电池放电),电池输出电流的大小由控制器决定,控制器实时监测电压电流的大小及变化。装配48V20AH电池组的电动车,对应的电机规格常规为48V 500W~800W,控制器为48V12管(限流30A~33A左右),也就是说电池最大输出电流可达到30A左右,远比容量检测放电电流要大,欠压值一般为41V~42V(单只电池截止电压10.5V乘以4只电池=42V),当骑行负载电压低于42V时,控制器认为电池电量已用尽,会停止输出电流(或以小电流输出),以防止电池过放电损坏。需要充电后才能继续使用。

2.剩余电量估算。

仪表上面的电量表,实际上是一个电压表,电量不断消耗电压就会不断下降,以此来估算显示剩余电量。48V电池组充满电静置数小时后,空载电压约为53.5V,工作过程中负载电压将会由53.5V逐渐下降到截止电压(欠压)42V左右,电量表通过监测这个范围的电压值粗略判断剩余电量,因此有一定误差,用户还需根据实际使用经验才能较为准确地判断剩余电量。

由于电动车存在静止和骑行两种状态,所以有空载和负载两个电压值,常规电量表不对车辆的工作状况作检测判断,显示的都是实时电压;刚开始电量较足时,骑行时仍显示满电状态,当用掉一些电量后,静止时(空载电压)可能仍显示满电,而骑行时(负载电压)电量指示会下降,此时才是真实的剩余电量,因此剩余电量应以骑行时的电量指示为准。

3.电池组充电简介

电池组充电跟单只电池充电都是采用三阶段充电器,基本参数仍然是以单只电池的参数为基准。

基于成本、使用难易等因素考量,目前电动车采取的是电池串联成电池组后整组充电方式进行充电,并非对每只电池单独进行充电,也没有针对单只电池的监测、均衡系统,这个是影响电池寿命以及充电安全的重要因素。不同规格的充电器,不能通用,因此电动车必须使用配套的充电器,否则会损坏电池甚至引发意外。

以48V20AH电池组为例,48V20AH电池组要使用配套的48V20AH充电器,串联电池组的最大充电电流跟单只12V20AH电池的最大充电电流一致(因为串联后电压叠加,容量不变),约2.5A~3A,电池组的最高充电电压为单只电池的最高充电电压乘以电池只数,即14.7V乘以4,约为58.5V~59V,常规充电器设计的转灯电流跟单只电池的转灯电流一致,约为0.55A~0.65A。因此,判断电动车电池组是否充满的参数只有一个——转灯电流。

同理,60V12AH的充电器基本参数为:最大充电电流=0.12~0.15乘以容量12AH=1.44A~1.8A,常规约为1.5A~1.8A,最高充电电压=14.7V乘以5只=73.5V,常规约为73V~73.5V,转灯电流约为0.36A~0-43A,常规约为0.45A。其他规格的电池组依相应参数计算即可。

充电器是根据新电池的理想状态设计的,常规充电器其所有参数一经设定出厂后保持变态,而电池会受季节温度影响,容量会逐渐衰减,不可能一直保持新电池的状态,因此对于电池来说,充电器就显得霸道不够智能了。相当于一刀切,所以问题多多。


六、电动车电池寿命、失效及充电安全事故简介

1.电动车电池寿命简介

用户一般用年来描述电池的使用寿命,这个比较笼统,不能作为判断电池质量好坏以及电池寿命的依据,应以充放电循环次数来计算。

一次充电加一次放电,称为一个循环,单只电池的设计使用寿命可达500个循环以上,而串联成电池组后,约为300~500个循环,也就说电池组经过300~500次充放电后,会逐渐老化,充满电后行驶里程会逐渐缩短,当容量衰减到一定程度时,就要更换新电池组了。为了安全起见,不论多少只电池失效,哪怕只坏了一只电池,也必须整组更换,以确保安全,毕竟生命财产安全应时刻放在第一位。

从理论上计算,假设用户充一次电能骑行40公里,该用户每天都骑行40公里左右,那么每天都要充一次电,按300~500个循环计算,一组电池的寿命,大致是一年多,如果骑行里程没那么多,两天或者三天充一次,用年份来计算,则电池的寿命有2~3年,依此类推。因此,按循环来计算,就大概知道电池的质量和寿命了,如果电动车装有较为准确的里程表,行驶总里程来也可作为衡量电池质量和寿命的参数。

2. 电动车电池失效简介

根据我们多年的经验总结,在用户正常使用的情况下,电动车电池失效主要有两种类型:一种是呈抛物线式的容量衰减(失水),表现为里程逐渐缩短,从新电池的几十公里到只能骑行几公里,另一种是前期呈现抛物线式容量衰减、后期呈断崖式的损坏(热失控),从容量逐渐衰减到突然失效无法使用。后者所占的比例有逐年上升的趋势。

(1)电池失水简介

电动车电池虽然为贫液型蓄电池,但其内部是有电解液的,这其中有一部分是水。每次充电都会有微量的失水,这个失水对电池寿命影响很大。正常的电池老化,容量衰减直到失效报废,可以理解成电解液逐渐干涸。虽然电动车电池是免维护的,基于安全因素考虑,其生命周期是不允许普通用户补水的,但如果有专业级的补水维护保养,要延长电池寿命也是可以的,只不过这个涉及到的问题太多,非专业人士切勿自己动手。基于成本等原因,电池厂家也很难针对用户提供电池维护保养服务,其他领域如通信基站UPS电池维护保养则比较常见。因此,电动车电池属于易耗品。

(2)电池一致性、单只落后、热失控简介

电池属于产品,排除产品质量及非正常使用外,影响产品寿命的因素很多――电动车整车设计制造、充电器、充电使用环境、季节气候、用户使用习惯等。铅酸电池受环境温度影响较大,夏天温度太高,冬天温度太低,对电池都是严峻的考验,跟用户使用习惯也有一定影响,例如快递车、送货车每天频繁充电使用,电池基本上全天候24小时不休息,再加上串联充电比单只电池充电要考虑的因素更多。这些都是非理想状态下的情况,是必须被重视的情况。

在正常使用的情况下,对电池寿命起着很大决定作用的主要是充电器,这是业界所公认的,也是电动车从设计、生产、销售、使用到修理各个环节最容易忽视的。

串联充电无法兼顾每一个电池的状况,整车设计也没有针对单只电池采取任何有效的保护措施,连最基本的过热保护都没有。这个固然有电动车的先天不足,但后天可调的,我们并没有去调,值得深思。

我们知道单只12V电池的最高充电电压是14.7V,虽然电动车充电器设计的最高充电电压平均到每只电池上面的都不会超过14.7V的,但这只是绝对理想条件下的状态。随着电池电量的饱和,个别电池电压超过15V是不可避免的。

出现这种情况的原因,是由串联充电的特性所决定的,串联充电,每只电池的电流是一样的,但电压肯定有偏差的,这个电压的偏差,在充电的后期更加明显。每个电池出厂时虽然都是达标的,但个体总是存在差异的,例如电压、容量肯定有些许的差异,这个差异称为一致性,差异越小,则一致性越好,反之,一致性越差。

随着充放电循环次数的增加,这个差异会逐渐变大,个别电池容量衰减明显大于其他电池,业界称为“单只落后”。比方说48V20AH电池组,有一只电池的容量已经衰减到17AH左右,其他三只电池的容量仍在20AH左右,那么容量只有17AH的电池,被称为单只落后电池。

简单来说,同一组电池当中,肯定有些电池先充满,有些电池后充满,哪怕相差只有几分钟,先充满的电池继续充电,电压升高就会比较快,因此先充满的电池,每次都被过充,失水自然就更多,初期电池水份充足,即使过充,发热量也不高,短时间内不会损坏。

随时时间的推移,单只落后的电池因失水比其他电池多,容量衰减也比其他电池快,因此每次充电它都先充满,当其他电池电压可能刚刚才达到14V左右时,单只落后的电池电压已经超过15V甚至更高了,电压过高加上持续过充,电池就会开始明显发热,当电池表面温度超过50度时(我们粗略得到的数据,未必精确),电池就会出现热失控现象。

热失控是指铅酸电池在充电时,电流和温度均升高且互相促进的现象,热失控一般发生在恒压段的后期。正常情况下,电池在充电过程中发热并不明显,产生的热量可以忽略不计,而电压过高、过充都会导致电池发热,电解液温度也会随之升高,电解液活性随之增强,相当于给电池吃了兴奋剂,进入失控状态。

我们知道,进入恒压段后,电池的充电电流应该是持续下降的。而电池热失控,会导致充电电流下降变慢、无法下降、甚至不降反升。电流不降反升,又会导致电池发热量增加,温度和电流互相促进,温度持续升高,进入可怕的死循环,充电器会认为电池一直处于未充满的状态,不但不会主动结束充电,还会持续为电池提供源源不断的电能,最终引发意外。

一致性差,出现单只落后,业界普遍认为这是电池寿命不尽如人意的主要原因,大众都在埋怨电池质量大不如前。根据我们的研究,随着电池生产制造工艺的不断改进,电池的质量以及一致性应该越来越好才对,一致性差只是现象,并非本质。随着电池轻量化以及环保工艺等的改变,电池的抗过充能力大不如前,这才是导致一致性差的根本原因,以后我们将会有相关文章作详细介绍。

3.充电安全事故简介

(1)电池热失控引发的事故

我们知道,三阶段充电器,判断电池充满的唯一标准是恒压段充电电流持续下降到转灯电流值以下,充电器才会转绿灯,进入浮充阶段,只有进入了浮充阶段,充电器才会结束充电,才是安全的。电池出现热失控,单只电池发热,会牵连到整组电池发热,单只电池电流不下降,甚至不降反升,会导致整组电池充电电流无法下降,结果就是充电器永远不会停止充电。其早期表现是往往充了一夜电,第二天使用时发现充电器并没有转绿灯,仍然在继续充电,出现这种情况,必须对整车特别是电池和充电器进行检测,安全隐患排除前不能继续使用,否则极易发生意外。

由于整组电池持续过充,橡胶阀会排出大量气体甚至流出电解液,电池内部极板不堪重负,会膨胀变形,加上外壳为塑料,会软化变形,导致单只、整组电池鼓包变形,此时如果没有人为强制停止充电,电池可能就会炸裂,再混合排放出来的气体,可能瞬间起火,后果不堪设想。

(2)电线短路引发的事故

即使电池没有出现热失控等异常情况,如果电动车在设计制造方面有缺陷,例如布线设计保护不合理,在实际使用中电线被碰撞磨损,或者安装不当,散热不佳导致线皮熔化,或者使用的线材质量不过关,电池在充放电过程中,会使电线老化甚至掉皮;或者在维修过程中有安全隐患,如电线的连接仅使用胶布,没有按安全标准使用插件件或采用焊接并加热缩管绝缘保护等可靠措施;或者人为去掉过流保险装置、去掉过载保护空气开关等;或者被老鼠撕咬线束等,一旦电线掉皮,胶布脱落,出现碰线短路时,可能就会瞬间起火,引燃车辆,引起火灾事故。这个就是电动车起火安全事故不一定发生在充电过程中,也可能出现在骑行过程中的原因。

因此单凭一个转灯电流参数来判断电池是否充满显然不够,要避免过充更加力不从心。目前业界和政府相关部门,对于电池充电安全隐患的管理和整治,都主要集中在充电器身上,而忽视或者不重视整车设计制造层面没有给电池安装过热保护措施的事实。

充电器设计应保留一定余量,不能照搬电池厂的参数,增加电池过热保护措施,双管齐下,必定能让电动车更加安全。希望业界及政府相关部门尽快重视起来。


电动车作为广大人民群众环保出行的重要工具,本身存着一些缺陷和问题,政府也在不断加大管理力度。如何保证电池正常寿命、延长电池寿命,节约资源,造福老百姓,增加安全保护机制,减少意外事故的发生,至关重要。科研工作者们,应当在优化充电控制技术以及提高整车安全性方面多下功夫。

后续会有更多文章介绍我们的研究实践经验,敬请期待。

(限于篇幅及作者水平有限,文中错误在所难免,敬请读者批评指正。)


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