Kaalaman sa mga Electric Vehicle Charger at Storage Baterya

Pag-uuri ng mga Charger:

Ang mga charger ay maaaring ikategorya sa dalawang pangunahing uri batay sa kung ang mga ito ay may kasamang mains frequency (50Hz) transformer. Ang mga charger ng tricycle ng kargamento ay karaniwang gumagamit ng mga transformer na may dalas ng mains, na nagreresulta sa mas malaki, mas mabibigat na unit na kumukonsumo ng mas maraming kuryente ngunit nag-aalok ng pagiging maaasahan at abot-kaya. Ang mga de-kuryenteng bisikleta at motorsiklo, sa kabaligtaran, ay gumagamit ng tinatawag na switching-mode power supply charger, na mas matipid sa enerhiya at matipid ngunit madaling mabigo.
Ang tamang pamamaraan para sa switching-mode charger ay: habang nagcha-charge, ikonekta muna ang baterya, pagkatapos ay ang supply ng mains; kapag puno na ang charge, idiskonekta ang supply ng mains bago tanggalin ang plug ng baterya. Ang pag-alis ng plug ng baterya habang nagcha-charge, lalo na kapag mataas ang charging current (ipinapahiwatig ng pulang ilaw), ay maaaring makapinsala nang husto sa charger.
Ang mga karaniwang switching-mode na charger ay higit na nahahati sa mga uri ng half-bridge at single-pulse. Ang mga single-pulse charger ay ikinategorya bilang forward o flyback na mga disenyo. Ang mga disenyo ng kalahating tulay, kahit na mas mataas ang gastos, ay nag-aalok ng mahusay na pagganap at madalas na ginagamit sa mga charger na may kasamang mga negatibong pulso. Ang mga uri ng flyback, na mas matipid, ay may malaking bahagi sa merkado.

Tungkol sa Mga Negatibong Pulse Charger
Ang mga lead-acid na baterya ay may kasaysayan na umabot sa mahigit isang siglo. Sa una, ang pandaigdigang kasanayan ay higit na sumunod sa mga tradisyonal na pananaw at mga pamamaraan sa pagpapatakbo: ang pag-charge at pagdiskarga sa bilis na 0.1C (kung saan ang C ay tumutukoy sa kapasidad ng baterya) ay pinaniniwalaang nagpapahaba ng habang-buhay. Upang matugunan ang mga hamon sa mabilis na pag-charge, inilathala ni G. Max ng United States ang kanyang mga natuklasan sa pananaliksik sa buong mundo noong 1967. Kasama rito ang pag-charge ng mga pulso na lampas sa 1C rate, na sinasalitan ng mga agwat ng paglabas sa panahon ng pag-pause ng pag-charge. Pinapadali ng pagdiskarga ang pagbabawas ng polarization, pinapababa ang temperatura ng electrolyte, at pinahuhusay ang kapasidad sa pagtanggap ng singil ng plate.
Noong 1969, matagumpay na nakabuo ang mga Chinese scientist ng maraming tatak ng mabilis na charger batay sa tatlong prinsipyo ni Mr. Max. Ang cycle ng charging ay nagpatuloy tulad ng sumusunod: high-current pulse charging → interrupting the charging circuit → short battery discharge → stop discharge → re-establish the charging circuit → high-current pulse charging...
Sa paligid ng taong 2000, ang prinsipyong ito ay inangkop para sa mga electric vehicle charger. Sa panahon ng pagcha-charge, ang circuit ay nanatiling walang patid, na gumagamit ng low-resistance short-circuit upang pansamantalang madischarge ang baterya. Habang ang charging circuit ay nanatiling aktibo sa panahon ng short-circuiting, isang inductor ay nakakonekta sa serye sa loob nito. Karaniwan, ang short-circuit ay tumatagal ng 3–5 millisecond sa loob ng isang segundo (1 second = 1000 milliseconds). Dahil ang kasalukuyang nasa loob ng inductance ay hindi maaaring biglang magbago, ang maikling tagal ng short-circuit ay pinoprotektahan ang power conversion section ng charger. Kung ang kasalukuyang direksyon ng pagsingil ay tinatawag na positibo, natural na nagiging negatibo ang discharge. Dahil dito, nabuo ng industriya ng de-kuryenteng sasakyan ang terminong 'negative pulse charger,' na sinasabing maaari nitong pahabain ang buhay ng baterya at iba pa.

Tungkol sa Three-Stage Charger
Sa nakalipas na mga taon, ang mga de-koryenteng sasakyan ay malawakang gumamit ng tinatawag na tatlong yugto na mga charger. Ang unang yugto ay tinatawag na pare-pareho ang kasalukuyang yugto, ang pangalawa ay ang patuloy na yugto ng boltahe, at ang pangatlo ay ang yugto ng patak. Mula sa pananaw ng electronic engineering, mas tumpak na inilalarawan ang mga ito bilang:
- Unang yugto: Singilin ang kasalukuyang yugto ng paglilimita
- Ikalawang yugto: Mataas na pare-parehong yugto ng boltahe
- Ikatlong yugto: Mababang yugto ng pare-parehong boltahe Sa panahon ng paglipat sa pagitan ng ikalawa at ikatlong yugto, ang mga ilaw ng indicator ng panel ay nagbabago nang naaayon. Karamihan sa mga charger ay nagpapakita ng pulang ilaw sa una at ikalawang yugto, lumilipat sa berde sa ikatlong yugto. Ang paglipat na ito sa pagitan ng mga yugto ay tinutukoy ng kasalukuyang pagsingil: ang paglampas sa isang tiyak na threshold ay nag-a-activate sa una at ikalawang yugto, habang ang pagbagsak sa ibaba nito ay nagti-trigger sa ikatlong yugto. Ang threshold current na ito ay tinatawag na transition current o switching current.
Ang mga naunang charger, kabilang ang mga binigay sa mga branded na sasakyan, bagama't nagpapakita ng mga pagbabago sa indicator, ay talagang constant-voltage, kasalukuyang-limitado na mga charger sa halip na mga tunay na tatlong yugto na unit. Karaniwan, pinananatili ng mga ito ang isang solong stable na halaga ng boltahe sa paligid ng 44.2V, na sapat para sa mga high-specific-gravity sulphate na baterya noong panahon.
Tungkol sa tatlong pangunahing parameter ng tatlong yugto na mga charger
Ang unang kritikal na parameter ay ang mababang halaga ng pare-parehong boltahe sa yugto ng patak. Ang pangalawa ay ang mataas na pare-parehong halaga ng boltahe sa ikalawang yugto. Ang pangatlo ay ang kasalukuyang paglipat. Ang tatlong parameter na ito ay naiimpluwensyahan ng bilang ng mga baterya, kanilang kapasidad (Ah), temperatura, at uri ng baterya. Para sa kadalian ng sanggunian, ipapakita namin ang paggamit ng pinakakaraniwang tatlong yugto na charger para sa mga de-kuryenteng bisikleta (tatlong 12V 10Ah na baterya sa serye):
Una, ang mababang halaga ng pare-pareho ang boltahe sa yugto ng patak, na may reference na boltahe na humigit-kumulang 42.5V. Ang isang mas mataas na halaga ay nagdudulot ng pag-aalis ng tubig sa baterya, na nagdaragdag ng panganib ng sobrang pag-init at pagpapapangit; ang isang mas mababang halaga ay humahadlang sa buong pagsingil. Sa katimugang mga rehiyon, ang halagang ito ay dapat na mas mababa sa 41.5V; para sa mga gel na baterya, dapat itong mas mababa sa 41.5V, at bahagyang mas mababa pa rin sa mga lugar sa timog. Ang parameter na ito ay medyo mahigpit at hindi dapat lumampas sa reference na halaga.
Susunod, isaalang-alang ang mataas na pare-parehong halaga ng boltahe sa ikalawang yugto, na may reference na boltahe na humigit-kumulang 44.5V. Pinapadali ng mas mataas na halaga ang mabilis na full charging ngunit maaaring magdulot ng dehydration ng baterya, kung saan hindi sapat ang pagbaba ng kasalukuyang sa susunod na yugto ng pag-charge, na nagreresulta sa overheating at deformation ng baterya. Ang isang mas mababang halaga ay humahadlang sa mabilis na full charging ngunit pinapadali ang paglipat sa yugto ng patak. Bagama't hindi mahigpit na kinokontrol gaya ng unang halaga, hindi pa rin ito dapat masyadong mataas.

Panghuli, tungkol sa kasalukuyang conversion, ang reference na halaga ay humigit-kumulang 300mA. Ang mas mataas na halaga ay nakikinabang sa mahabang buhay ng baterya sa pamamagitan ng pagbabawas ng thermal deformation, bagama't hinahadlangan nito ang mabilis na pag-charge. Ang mas mababang halaga (para sa mga karaniwang tao) ay nagpapadali sa pag-charge ngunit, dahil sa matagal na mataas na boltahe na pag-charge, maaaring magdulot ng dehydration ng baterya, na humahantong sa thermal deformation. Lalo na kapag nag-malfunction ang mga indibidwal na cell, kung hindi mababawasan ang charging current sa ibaba ng threshold current, maaari itong makapinsala sa mga malulusog na selula. Ang tinukoy na hanay ng sanggunian ay nagpapahintulot sa mga paglihis ng ±50mA o kahit na ±100mA, ngunit hindi dapat mas mababa sa 200mA.
Sa kasalukuyan, maraming murang flyback charger ang available sa merkado na nagtatampok ng mataas na constant voltage value na 46.5V, mababang constant voltage value na 41.5V, at transition currents na lampas sa 500mA.
Para sa isang charger na humahawak ng apat na 12V na baterya (kabuuan ng 48V), ang unang dalawang parameter ay kinakalkula sa pamamagitan ng paghahati sa mga nabanggit na reference value ng boltahe sa tatlo at pagpaparami ng apat. Ang mataas na pare-pareho ang boltahe ay humigit-kumulang 59.5V, at ang mababang pare-parehong boltahe ay humigit-kumulang 56.5V.
Kung ang kapasidad ng baterya ay lumampas sa 10Ah, ang ikatlong parameter (kasalukuyang halaga) ay dapat na naaangkop na taasan. Halimbawa, ang isang 17Ah na baterya ay maaaring mangailangan ng hanggang 500mA.

Mga mekanismo ng pagkabigo ng baterya: pagkaubos ng tubig; sulpasyon; paglambot ng anode; at pagpapadanak ng aktibong materyal mula sa anod.

Pagbawi ng sobrang bayad. Kung ang tagal ng baterya ay hindi pangunahing alalahanin, ang paraan ng pagbawi na ito ay nagbubunga ng mga agarang resulta. Ang mga deep discharge at recharge cycle ay maaaring magpapataas ng kapasidad ng baterya, isang katotohanang kinikilala sa buong mundo. Gayunpaman, maaaring makompromiso nito ang buhay ng baterya. Maraming post sa site na ito ang nakatuon lamang sa kung paano mako-convert ng sobrang pagsingil ang surface α-lead oxide sa β-lead oxide sa positive plate, at sa gayon ay mapapalakas ang kapasidad. Ang paggamit ng diskarteng ito sa panahon ng mga panganib sa pagkumpuni ay nagdudulot ng hindi maibabalik na pagkawala ng kapasidad. Ang ilang mga baterya na ibinalik sa mga tagagawa para sa pagsasaayos ay ginagamot gamit ang mga ganitong pamamaraan.
Batay sa personal na kasanayan, naniniwala ako na ang epektibong over-discharge at over-charge na pagpapanumbalik ay maaaring magbunga ng mahusay na mga resulta kapag mahigpit na nililimitahan ang kasalukuyan at tagal, na gumuguhit ng mga kahanay sa proseso ng pagbuo ng plate sa panahon ng pagmamanupaktura. Ang susi ay nasa pag-unawa, hindi paglalapat ng reverse charging nang pantay-pantay sa lahat ng kaso. Isaalang-alang ang isang kamakailang kaso: habang bumibisita sa tindahan ng aking kakilala na si Lao San, nakatagpo ako ng apat na 17Ah na baterya na tinanggal kamakailan mula sa isang de-koryenteng motorsiklo. Nilalayon nilang ibenta ang mga ito (sa halagang 120 yuan) sa isang ginamit na kolektor ng baterya. Nagpayo ako laban sa pagtatapon, nagmumungkahi na ang pagkukumpuni ay magagawa, at ibinalik ang mga ito para sa pagtatasa. Ang isang maikling buod ay sumusunod:
Ikatlong Halimbawa: Ang apat na nabanggit na baterya ay ginawa sa Changxing, Zhejiang, bagama't hindi ng Tianneng. Dahil bagong tanggal ang mga ito, walang karagdagang pagsubok o pagsingil ang isinagawa. Ang mga boltahe ng open-circuit ay ang mga sumusunod: Yunit 1: 13.42V; Yunit 2: 13.36V; Yunit 3: 13.18V; Yunit 4: 12.4V. Maliwanag, sila ay mababa sa electrolytes. Pagkatapos buksan ang casing, ang bawat cell sa unang tatlong baterya ay nakatanggap ng 6ml kasama ang karagdagang 4ml ng electrolyte, habang ang cell 4 ay nakatanggap ng 6ml at dagdag na 2ml. Pagkatapos magpahinga ng dalawang oras, nagsimula ang pagsingil sa 10A sa simula, nabawasan sa 3A pagkatapos ng dalawang minuto, pagkatapos ay lumipat sa isang step-down mode pagkatapos ng kalahating oras. Unti-unting nagsimula ang produksyon ng gas. Ang mga cell 1–3 ay nagpakita ng medyo pare-parehong produksiyon ng gas sa lahat ng mga compartment, habang ang cell 4 ay nagpakita ng produksyon ng gas sa limang mga compartment sa halos parehong oras. Gayunpaman, pagkatapos magsimula ang produksyon ng gas, ang mga compartment na malapit sa anode ay hindi pa rin gumagawa ng malaking halaga ng gas. Tumigil ang pag-charge. Ang pagsusuri sa kapasidad ay nagsiwalat na ang mga cell 1–3 ay lumapit sa bagong kondisyon, habang ang cell 4 ay nagbunga lamang ng 1.5Ah. Magdagdag ng 4 na mililitro ng tubig sa bawat cell ng mga cell 1–3, pagkatapos ay singilin sa mga hakbang hanggang ang lahat ng mga cell ay makagawa ng gas. I-charge ang cell 4 nang hiwalay sa loob ng isang oras, pagkatapos ay i-discharge sa 5A. Subaybayan ang boltahe ng terminal: tumagal ng 20 minuto upang bumaba mula 13.2V hanggang 10.5V, at wala pang 5 minuto upang maabot ang 8.32V. Ipagpatuloy ang pag-discharge sa 5A, pinapanatili ang paligid ng 8.15V sa loob ng isang oras bago ihinto ang pagsubok. Bakit huminto? Ang konklusyon ay lumitaw: ang cell na katabi ng anode ay may depekto, na may kapasidad na humigit-kumulang 1.5Ah. Isang maikling teoretikal na paliwanag: ang 20 minutong pagbaba mula 13.2V hanggang 10.5V ay nagpakita ng sira na cell (na mas mababa sa 1.7V) na may mas mababa sa 1.5Ah na kapasidad. Sa pagpapatuloy ng 5A discharge, bumaba ang faulty cell sa 0V. Ang natitirang limang malusog na cell (10V) ay nag-reverse-charge sa faulty cell. Kapag ang may sira na cell ay umabot sa halos 2V sa reverse charge, ito ay nagpatatag para sa isang pinalawig na panahon. Ang boltahe ng terminal ng baterya ay katumbas ng kabuuan ng limang malulusog na cell na binawasan ang reverse boltahe ng may sira na cell: 10V - 2V = 8V. Ang karagdagang paglabas ay hindi na kailangan, dahil ito ay makakasira sa limang magagandang selula. Upang matukoy ang may sira na cell: ang mga bateryang ito ay may mas maliit na electrolyte filling port kaysa 10Ah units. Gamit ang isang homemade lead-plated na tool, ang may sira na cell ay maaaring matukoy sa loob ng ilang segundo. Sa kasong ito, limang mga cell ang nagpakita ng ebolusyon ng gas, habang ang cell na malapit sa anode ay hindi. Kinumpirma ng pagsubok na ang cell na ito ay may sira, na may bahagyang paghihiwalay ng cell. Ibinalik ng hiwalay na paggamot ang cell na ito sa kapasidad na 10Ah. Tapos na ang pag-aayos. Ang mga cell 1–3 ay nagpapakita ng malapit sa bagong kapasidad, habang ang Cell 4 ay umabot sa 10Ah (ang limang functional na mga cell ay sama-samang tumutugma sa malapit-bagong kapasidad ng Mga Cell 1–3).

Paraan para sa pagsuri ng sulphation nang hindi binubuksan ang takip
Narito ang isang paraan upang matukoy ang sulphation nang hindi binubuksan ang baterya: I-charge ang baterya gamit ang adjustable constant current source na nakatakda sa humigit-kumulang 0.05C. Tandaan na ang sulphation ay ipinahiwatig ng mga sumusunod na kondisyon. Ang pagkuha ng isang 12V na baterya bilang isang halimbawa: ang paunang boltahe ay lumampas sa 15V (na may mas malaking paglihis na nagpapahiwatig ng mas matinding sulphation), at habang tumataas ang oras ng pagsingil, bumababa ang boltahe, papalapit sa 15V. Kung ililipat sa patuloy na pagsingil ng boltahe, ang kasalukuyang ay magpapakita ng pagtaas ng trend. Ito ay batay sa aking praktikal na karanasan, samantalang ang karaniwang literatura ay karaniwang nagbabanggit lamang ng mga sintomas tulad ng labis na pagbuo ng init, napaaga na ebolusyon ng gas, at pagbaba ng kapasidad. Ipinakita ko ang pamamaraang diagnostic na ito on-site sa ilang bumibisitang estudyante sa unibersidad na dalubhasa sa larangan, na inihahambing ang mga lead-acid na baterya na may iba't ibang antas ng sulpation. Ang adjustable constant-current source ay ang aking 1978 na disenyo, ang 'New Star Multifunctional Charger', na kasama sa appendix ng aking textbook na Black and White Television Installation. Orihinal na gumagamit ng 36V transpormer na may mga discrete linear na bahagi, ito ay na-upgrade sa kalaunan sa isang integrated circuit na linear na disenyo na may electronic switch-controlled constant current.

Pagtatasa ng pagkawala ng tubig nang hindi binubuksan ang pambalot

Ang pagtukoy sa pagkawala ng tubig nang hindi binubuksan ang takip ay nangangailangan ng dalawang magkasabay na kundisyon: 1) Ang open-circuit na boltahe ng isang 12V na baterya ay lumampas sa 13.2V. 2) Nabawasan ang kapasidad. Kahit na ang mga mag-aaral sa elementarya ay maaaring maunawaan ang mga prinsipyong ito. Ang pinagbabatayan na teorya ay nagsasangkot ng dalawang pangunahing punto: 1) Ang open-circuit na boltahe ay nauugnay sa konsentrasyon ng sulfuric acid; ang pagkawala ng tubig ay nagdaragdag ng konsentrasyon ng acid, na nagpapataas ng boltahe ng terminal. 2) Ang pagkawala ng tubig ay nagpapababa sa antas ng electrolyte, binabawasan ang dami ng materyal na tumutugon at lumiliit na kapasidad. Karagdagang paglilinaw sa mga kundisyon: Ang mga nabanggit na halaga ay tumutukoy sa open-circuit na boltahe ng isang 12V electric vehicle na baterya kalahating oras pagkatapos mag-charge. Para sa mga automotive na baterya, ang mga halaga ay dapat na mas mababa. Kahit na para sa mga de-koryenteng baterya ng sasakyan, mahalaga ang tatak—halimbawa, ang mga baterya ng Panasonic ay may mas mababang halaga dahil sa kanilang mas mababang sulfuric acid specific gravity kumpara sa mga Zhejiang Changxing na baterya. Sinasabi rin nito na ang isa ay hindi dapat maging dogmatiko: halimbawa, ang isang baterya na may tila karaniwang boltahe ngunit mababang kapasidad ay karaniwang may limang mga cell na kulang sa tubig, na may isang cell na bahagyang hiwalay.

Irreparable Standards
Mga hindi na mababawi na pamantayan (para sa mga baterya na may normal na paggamit at lead sulphation):
1.  Hindi na mababawi kung nagpapakita ng panlabas na deformation, crack, o leakage.
2.  Irreparable kung nagpapakita ng internal breakdown, mekanikal na pinsala, o overcharged na mga plate na nagiging carbon black; mga sintomas ng katangian: mabilis na tumataas ang boltahe habang nagcha-charge at bumaba nang malaki pagkatapos tumayo.
3.  Irreparable kung nagpapakita ng mahinang CEL (Cell Error Light), single-cell failure, o internal self-discharge. (Para sa mga naaalis na baterya sa mga forklift, maaaring palitan ang mga indibidwal na cell at ibalik ang baterya.)