2.4 浮充电
浮充电就是蓄电池与用电器并联在充电机上,汽车的充电状态,在恒压充电之后,基本上是浮充电。在备用电源系统中,通常都采用这种方式,这是应用最广泛的充电方式。
浮充电工作制度要求充电电压有较高的精度和稳定度,充电电压的波动值应在1%以下,这是浮充电正常工作的必要条件。
如果充电机输出电压不稳定,将对电池的保有容量和寿命都有很大的影响。
如果电压升高,在中,由于r+R只有0.02~0.03Ω,所以V-ε只要有几伏的增高,将引起充电电流有几十安的增长。
增长的电流使电池的温度上升,温升使H2SO4电离度增大,内阻进一步减小,这就更加剧了电流的增大。这种恶性循环,增加了电解液的蒸发损失,也加剧了对极板的腐蚀。在机动车行驶振动的作用下,会加速电池的活性物质脱落,是十分有害的。
为避免这种情况发生,一方面要严格控制电池的充电电压;另一方面,总是将电池串联起来充电,借以使R+r及ε两项值最大,充电电压的波动对电流的影响也就缩小到最低程度。如充电电压降低,则会造成过放电。这是由于充电补充的电量不能补偿由于起车、停机时用电及由自放电造成的损耗。充电电压的降低和补充电量并不是简单的线性关系。
根据统计分析,机动车上电池的故障,有50%是由于充电方面的原因引起的,其充电方面的原因主要是电压调整器所致。
当发电机输出电压下降时,在汽车驾驶室电流表上显示充电电流近于零。由于汽车上配用的电流表只有-30、0、+30三个刻度,行驶中司机往往无法正确判断真实充电电流而造成电池“亏电”。
正确地选定浮充电压,取决于电池极板的厚度,极板间距,正负板栅的合金成分,正负活性物质比例,隔板的材质与结构,活性物质和电解液中添加剂的品种和数量。普通汽车电池,当正极活性物质充电至其结构存量的70%时,就开始有氧析出。为减少水耗和延长电池寿命,通常都将临界出气点的充电电压值定为浮充电压值。对密闭蓄电池,因其板栅合金是铅钙合金,充电时临界用气点电压值较高,为2.45V,因此其浮充电压值可适当提高,使其保有容在80%~85%为宜。
通信部门使用的固定型电池,生产厂家规定了浮充电压。各国交换机电池浮充电压规定值如图2-6所示。
图2-6 各国交换机电池浮充电压规定值(单位:V)
从图2-6可知,各国的规定值有一些差别,这是由于制造差别造成的。固定型电池正确的浮充电压选取的原则是,充入的电量可以弥补自放电的损失,电池在长期充电作用下有微量气泡产生,同时电解液的密度显示其保有容量在90%左右。
在正确的浮充电条件下,电池会有很长的使用寿命。这是因为,在浮充电条件下,电池的能量吞吐在数量上是最低的。用电器消耗的电量基本上是由充电回路供给的,只是在短时间事故发生时,才有大电流供电,电池放出的电量又很快得到补充。电池极板上发生充放电反应的活性物质数量,通常都在1%以下,99%的活性物质平时并不参加充放电反应,只是起着“备用”的作用。往往多年才有一次全容量的深度充放电,当然也就没有机动车电池常见的老化和脱落问题。在电厂、变电站、通信、电视卫星地站这样的重要部门,大容量的电池都固定安装在电源室内,浮充条件控制十分严格,只要保养得当,寿命最少都在15年以上。国内生产的固定型电池,实际寿命已达20年以上。