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聖陽蓄電池容量知識解析


    1 聖陽蓄電池容量定義的問題

 

    蓄電池容量,是蓄電池充足電後放出電能大小的數值,單位為安時(A·h),用方程描述,即

 

 

式中:C為蓄電池容量安時(A·h)

    I為蓄電池放電電流(A)

    t為蓄電池放電時間(h)

 

  式(1)描述了蓄電池儲存電能能力的大小。如果作進一步的查詢,許多經典的蓄電池著作和教材都有指出,在蓄電池容量有限的情況下,式(1)中測量負載的大小與測量時截止電壓取值的高低,都將影響容量安時值(A·h)測量的大小。因此,容量安時不是一個單值數。它的大小,依?撵稖y量與使用的條件和環境。在嚴格規定的條件下,按式(1)?驗獲得的容量值,是可以方便地用?肀容^蓄電池儲存電能能力的。但離開嚴格規定條件下的濫用,卻是造成今天蓄電池日常使用中眾多問題無法取得突破和進展的根源。

 

    2 聖陽蓄電池容量測量的需要與困難

 

    特定?驗條件下的蓄電池容量,是評價蓄電池性能優劣的重要參數,也是蓄電池在定值負載下工作時間長短的依據;更是該條件下蓄電池所謂完全放電後的充電標準。之所以?娬{完全放電,就是人們想在蓄電池每次放電?驗後,有一個統一的充電接受的起始點,以利於蓄電池充電過程最大充電電流的確定,和蓄電池充電的安全;更便於充電器的沒計選用,與充電過程控制的統一和簡單化。為使蓄電池在一般使用情況下的充電,也能具有?驗室條件下所具有的安全件。人們一直希望能尋找到一種在日常應用條件下,快速測量蓄電池容量的方法。主要目的有以下兩方面:

 

    (1)用?砑皶r準確判斷不同使用環境和條件下,蓄電池放電過程的終止點,也就是同一蓄電池放電後統一的充電起始點;

    (2)用?砼袛嗖煌h境下,蓄電池充?M電的情況,以便於及時關斷蓄電池的充電電流,避免出現過充電給被充電蓄電池造成的失控損害。

 

    例如現?應用中?V泛採用的蓄電池電壓變化測量法、蓄電池內阻變化測量法、以及現在提出?淼SOC測量法等,都是人們想要?現這一想法的具體做法。蓄電池的電壓和內阻與蓄電池容量?K不存在必然的線性關係,只有蓄電池放電電流在時間軸上的積分,才是蓄電池的真?容量。蓄電池電壓、內阻、與蓄電池容量的關係,即使有那麼一點想像空間,由於非線性特性的客觀存在,人們也是很難準確把握和利用的。至於SOC測量法:通俗說?恚褪切铍姵氐暮呻姞顟B判斷法。推導的原始方程為:

 

    

 式中:SOC為蓄電池即時容量與出?S額定容量的百分比:

     Cr為負載上測量到的已用去的容量(A.h)

     C為蓄電池出?S給出的額定容量(A·h)

 

    現在對聖陽蓄電池負載上用去的容量值Cr是否能準確代表蓄電池使用中容量的下降值暫且不論。就SOC測量法中當作基準的C?碚f,人們公認的蓄電池容量方程中已表明它不是一個單值數,它的大小要依?撵稖y量和使用的條件。把它當作蓄電池使用中不變的標準,顯然是某些人為主觀因素的作用,因此,不可能用蓄電池單一的電壓變化值與內阻變化值的測量和SOC測量法,直接求得蓄電池在日常使用中即時的?際容量。因此,蓄電池放電後的充電是很難落在同一起始點上的。同樣的原因,蓄電池充?M電的狀態也是很難準確判斷的。這就是造成今天蓄電池使用中的充電過程經常產生問題的根本原因。

 

    如果聖陽蓄電池 的電壓、內阻和容量間複雜的非線性關係,有人一時還難以理解和接受,不妨用更直觀和更簡單的邏輯推理的療式,對用蓄電池的端電壓變化值和內阻變化值?砼袛嗳萘咳狈茖W依據進行進一步的說明,相信人們一定會不難理解:前面已列出了人們公認的蓄電池容量求證方程,?姆匠讨锌梢郧宄吹狡渲兄话须娏骱蜁r間因素的積分,也就是說,如果有人硬要拿容量方程之外的電壓或內阻的測量?砼袛嘈铍姵氐娜萘浚@然是一廂情願的主觀做法,是無的放矢,也是不可能真正?現的。

 

    3 聖陽蓄電池容量在使用過程中不確定性產生的原因

 

    一般說?硇铍姵卦谟脩魧?際的使用過程中不同於?驗室做?驗,對環境溫度、負載等條件有嚴格的規定。在一個變化很大的使用環境中,一般化學產品存在的不穩定性蓄電池也不會例外,必然導致有關蓄電池參數,其中包括容量參數在內存在一定範圍的不確定性變化。

 

    前面還淡到聖陽蓄電池的容量不是單值數,其大小依?撵稖y量的條件,即使在?驗室,同一只充?M電的蓄電池用2C0.5C等不同的電流放電,容量也有很大的不同,這已是一般的常識。用戶在?際使用蓄電池時,?際的負載是一個大範圍變化的負載,如其在電動交通產品上存在著很大的不確定性。

 

    使用蓄電池,如同駕駛汽車使用燃油,不可能做到汽車每天行駛的路況,距離、速度、載重等都一樣,也不可能每天在十字路口等紅燈的時間也一樣,因此,汽車每天所耗燃油量?K不一樣。蓄電池的使用與此極為相似,因為使用中的蓄電池,每天在使用中遇到的不確定因素,不但是使用前難以預料的,如果聯繫到前面談到的蓄電池容量測量的困難,就不難想到使用過程中也是無法準確獲知的。因此,蓄電池放電使用後到底餘下了多少容量是不可能精確知道的。

 

    不僅如此,它還與以下的問題有關:蓄電池儲能系統,不同於燃油車儲存能量物質的方式。燃油車?挠拖渲腥〕鋈加退腿氚l動機燃燒室時的損耗極小,可以忽略。因此油箱中的剩餘油量是很容易獲知的。蓄電池則不然,它在提供電流輸出到工作負載的同時,蓄電池內阻與接觸電阻上存在著不能忽略的能量損耗。而且,這種損耗的大小,與蓄電池能量輸出的大小、時間成正比的關係。?K且以熱能的方式向周圍空間發散。一般條件下,這種發散損耗與電池周圍的溫度、空氣流速和散熱條件有關,是很難精確測量的。

 

    因此,蓄電池每次使用後到底餘下了多少容量,也就具有了很大的不確定性。這一客觀存在的事?,正好有力回答了前面SOC測量法方程中負載上測得的Cr值,不能用?泶砣粘J褂弥行铍姵貙?際容量的消耗值,這也?牧硪环矫鎸SOC測量法缺乏科學依據,作出了較為客觀與合理的回答。

 

    客觀地講,還有一點值得人們關注的是,蓄電池的能量儲存與汽車的一般型式的能量儲存方式,是有本質差別的。汽口的油箱一但成為產品後,除非有意外的情況發生,儲存燃油物質的容積一般是不會隨環境發生變化的。蓄電池則不同,成為產品後雖然外型結構看上去不會隨環境有太大的變化,但儲存電能的大小和能力卻是隨外界環境變化的。這也是蓄電池儲能系統令人難以掌控的複雜問題之一。

 

    4 充電標準的迷失

 

    下麵進入本文討論的核心問題,蓄電池?陌l明使用至今,電池出?S攜帶的說明書和外殼上標注的容量值安時(A.h),就是人們使用蓄電池首先要選擇的最重要的一個參數,更是蓄電池日後使用中,衡量過放電、過充電、與欠充電的標準。

 

    作為標準,容量值安時(A·h)必須具備的條件是:不論蓄電池使用條件、環境、時間如何變化,至少蓄電池應在設計使用的壽命期間內,容量安時(A·h)值應是穩定不變的。又因容量的大小,除了是人們在使用中保障給工作負載提供足夠能量的必要條件外,更是所謂蓄電池完全放電後,為保障蓄電池的使用安全與合理,選擇充電器輸出電流大小的唯一依據。充電器一經選定後,蓄電池日後放電後的充電過程,就只能按出?S標注的容量安時值(A·h)所確定的電流、電壓、時間和程式,完成對蓄電池恢?腿萘康某潆姟P铍姵卦谌藗兊娜粘J褂弥惺遣皇蔷哂腥萘堪矔r(Ah)值不變的原則和特性。前面?娜萘糠匠痰綔y量困難和不確定因素的產生已談了很多了,為了進一步說明問題,有必要將重點問口再簡要重複一下。用戶手中的蓄電池,由於使用環境的變化,使用時間長短的不同,放電電流大小的不同等原因,蓄電池在充電前容量的剩餘值,人們是無法準確掌握的。退一步講,就算用戶每次的使用,能準確測出負載上用去了蓄電池多少容量值,由於蓄電池的標注容量在不同環境下的漂移與不穩定,使用過程中蓄電池的內阻等產生的熱損耗不能準確獲知,容量安時值(A·h)隨蓄電池使用過程不同,存在不同的下降等。人們也根本不可能準確掌握蓄電池充電前真正的?際容量值。更關鍵的是,蓄電池容量快速即時的測量方法至今人們還不知它在何處,穩定不變的容量值標準,只是人們想像中的一個虛值,好比阿基米德要用?硖魟拥厍虻闹c和杠杆,客觀上?K不存在。?際使用中的蓄電池充電前出現剩餘容量為出?S標注容量的5%至50%,甚至80%等各種不同的情況,由於蓄電池使用中眾多不確定因素的存在,應是經常出現和不可避免的。這樣看?恚铍姵孛看问褂冕釋?際需要補充的容量值安時(A·h),與作為標準使用的出?S標注值已經出現了很大的差別。過去當作充電標準遵循的蓄電池標注容量值安時(A.h),此時的合理性與科學性已經不再存在。造成了?際上蓄電池充電標準的喪失。這一喪失,也使按蓄電池出?S標注容量值選定的充電器的科學性與合理性也已經蕩然無存。所以人們?際使用中的蓄電池,經常出現熱失控,被充電充出問題,?在是事出有因。

 

    如果人們對以上的看法和論述還有疑問,那麼我們再?砼e一個常見的?例,供大家去調查、觀察、和思考。當前我國發展較快的輕型電動車市場上,經常用到的塑膠外殼閥控式蓄電池組,不論配用的是恒流或恒壓方式的充電器,還是現在流行的多段式充電器,使用一年甚至幾個月,大量電池就出現失水脹肚的報?U原凶,歸根結底,大都是由蓄電池使用中充電標準喪失後,產生了嚴重的過充電導致熱失控造成的。

 

    最近,幾家全球著名電腦公司大批召回筆記本電腦所用日本索尼公司生產的鋰電池,而且?口同聲的理由就是熱失控。熱失控在不同蓄電池使用上的長期存在,已是一個不容忽視和回避的客觀事?,同時也是今天蓄電池技術發展上最令人傷透腦筋與捉摸不透、最難突破的技求難題。我們認為,熱失控問題產生的主要原因,無疑是蓄電池在傳統充電理論指導下失去了充電標準所產生的結果。

 

    5 結語

 

    基本常識告訴我們,任何科學理論的正確立論,都應有一個穩定的客觀標準。?K能長期接受?驗、使用和時間的驗證。蓄電池的出?S標注容量值分明是一個隨使用條件、環境和時間不斷變化的不穩定參數。用這樣一個參數作蓄電池充電的長期標準,顯然是違背科學常理的錯誤做法.

 

    上述蓄電池允電標準的迷失,產生的不良後果是不言自明的。它不可避免地要影響到蓄電池的正確使用與使用壽命,同時也要影響到蓄電池的研究、設計與製造思路。現在?V泛使用的這套傳統的蓄電池充電理論,它與蓄電池客觀上存在的非線性系統的複雜性特性,存在著很大的差?。人們顯然是受傳統認識論與方法的局限,才導致今天蓄電池的使用長期出現熱失控等無法解決的問題。只有跳出傳統充電理論的束縛,重視蓄電池客觀上存在的內在規律,?闹姓页霎a生問題的原因,針對原因採取合適的措施,才會使蓄電池使用中出現的問題,獲得真正的解決。


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