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电动车用蓄电池的路在何方?

来源:电源技术应用?? 2008年03月25日 ?? 收藏0

  O 引言

  人类社会发展进入20世纪中后期,西方发达国家遭遇到严重的中东石油危机,与过度依赖燃烧化石原料获取能量,给人类自己的生存环境造成了巨大的破坏与污染后,人们才清楚地认识到这种发展的不良后果。纷纷提出,要在能源消耗最大的机动车产品上,进行技术革命。首先是减少机动车每百公里的耗油量,提高燃油利用率,间接减少污染环境的废气排放量;进一步的研究发展是寻找新的能源和系统。即要求能够在机动车上广泛利用,得来方便廉价又不污染或较少污染环境的能源和系统。如上世纪90年代初,美国通用汽车公司率先开发的纯蓄电池电动汽车EVl,该车的最高时速可达128 km/h,从静止加速到96 km/h只需9s,一次充电可行驶144km。1991年日本东京电力公司研制的1ZA依萨蓄电池4座电动车,最高时速可达176km/h,充一次电按 40km/h匀速行驶,可行驶548km。1993年我国香港地区的香港大学也研制成功了 U2001蓄电池电动轿车,最高时速为1lOkm/h,充一次电可行驶176km。还有许多先进的西方国家,如德国、法国、意大利等.20世纪末都开发过性能达到甚至超过以上水平,利用蓄电池储能作动力的电动汽车。如此看来,依靠纯蓄电池储能、行驶过程完全没有废气排放的电动汽车,在上世纪90年代它的技术性能,就已达到了一般的可用水平。那么,为什么时至今日,电动汽车仍未得到普及,其中的问题出在哪里?下面我们就自己的研究,来谈谈对这些问题的看法。

  l 蓄电池容量的认识与探讨

  作为电动车辆动力之源的蓄电池,其使用技术的进步与发展,是这种节能环保车辆赖以发展和普及的核心技术。我们在另一篇题为“蓄电池与蓄电池应用研究的新思路”的文章里,对源自西方发达国家的传统的蓄电池研究与使用中存在的一些问题,系统地提出了不同看法,如:蓄电池最关键的一个性能表征参数“容量”,它是由式(1)推导出来的。

容量

  式中:C为蓄电池容量(A·h);

  ??? I为蓄电池放电电流(A);

  ??? t为蓄电池放电时间(h);

  由式(1)发现,隐藏在式(1)后面的测量时负载的大小、测量时截止电压的取值高低,都将影响C的大小,因此蓄电池的容量C并不是一个单值数,其大小依赖于测量的条件。这一点在文献[2]的第三章:“蓄电池的参数和定义”中有非常详细的讨论与介绍。由此不难推断,使用中的蓄电池容量与不同的使用条件密切相关,它并不是一个定值。人们平常使用的蓄电池上标注的容量值,只是某蓄电池在特定环境、特定负载、特定时间段上的一个特定值。不同的负载、不同的环境、不同的时间,蓄电池的容量值并不和出厂的原始值一致。我们认为式(1)的描述并未错,但它只能用来证明某蓄电池历史上某一特定条件下的值。错就错在人们在使用中,总是将蓄电池出厂时提供的特定条件下的容量值,当作一成不变的常数,作为蓄电池日常使用中长期不变的标准。这是蓄电池在今天应用中众多问题产生的根源。

  蓄电池这种化学储能装置,研究和使用过的人都知道,它最令人担心的是使用过程中的过充电与过放电。过充电和过放电,对蓄电池来说,损害都是致命的。

  保障蓄电池在使用过程中不出现过充电和过放电是保障整个系统安全工作的关键。要做到这一点勿容置疑的是:人们要在蓄电池的使用中,能随时准确知道蓄电池的真实容量,采取及时的控制手段。我们从人们公认的蓄电池容量求证方程的说明中,谈到蓄电池出厂提供的容量值,并不是一个任何时候都能当作标准用的值,它随着使用条件的不同而变化。为了能随时掌握蓄电池的实时容量,人们从蓄电池的投入应用开始,就仔细研究了蓄电池端电压变化与容量的关系,企图用测量蓄电池端电压的变化来判断蓄电池的实时容量。当效果不明显后,又想用测量蓄电池内阻的变化来达到上述目的。长期的实践证明,这些方法都无法有效解决蓄电池容量的实时测量。

  没有方便快速和准确的容量测量方法,怎么会有实时准确的蓄电池容量值?没有准确的蓄电池容量值,又怎么去判断蓄电池的过充电与过放电?怎么去保障蓄电池的使用安全?这一问题成了蓄电池使用中,长期困扰人们的最大难题。有多少专家学者,为解决此问题,付出了长期艰巨的劳动,一直没有停止探索。像现在,在以水为蓄电池电解液溶剂的电池系统里,人们普遍采用的氧循环和阀控式机制,就是人们想通过氧循环和阀控技术,来吸收和减少蓄电池在使用过程中,由于无法准确把握蓄电池的真实容量值,造成蓄电池的过充电,而采取的一项保障蓄电池充电安全的措施。不过,目前的现实是,这一问题并没有真正获得解决。


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电动车? 蓄电池? 容量? 循环次数?

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