本書系統(tǒng)介紹了合理使用和有效維護蓄電池的知識,同時對鉛酸蓄電池和鋰離子電池使用中的維護工藝以及專用設(shè)備做了詳細說明。實踐證明,蓄電池的合理使用與維護,與現(xiàn)在流行的“免維護狀態(tài)”相比,可以得到成倍延長蓄電池使用壽命的經(jīng)濟效益。
本書可供蓄電池設(shè)計、制造,新能源汽車動力電池使用和維護,以及相關(guān)控制電氣設(shè)計者參考。
段萬普,鄭州工程技術(shù)學院電動汽車實驗室,電動汽車專家、高級工程師,畢業(yè)于蘭州鐵道學院內(nèi)燃機車專業(yè)。畢業(yè)后一直在昆明鐵路局廣通機務(wù)段做技術(shù)工作。曾先后出版數(shù)本圖書,發(fā)表70篇論文。現(xiàn)在鄭州工程技術(shù)學院電動汽車實驗室任副主任,從事延長蓄電池使用壽命的技術(shù)開發(fā)及電動汽車研究工作。
第1 章 鉛酸蓄電池原理及基本概念 / 1
1.1 基本原理 / 1
1.1.1 充放電反應(yīng)過程 / 1
1.1.2 標稱電壓 / 2
1.1.3 充放電反應(yīng)的獨立性 / 2
1.1.4 鉛酸蓄電池的化學能存儲方式 / 3
1.1.5 鉛酸蓄電池的析氣 / 3
1.1.6 鉛酸蓄電池的電動勢 / 4
1.1.7 開路電壓和容量關(guān)系 / 4
1.1.8 單體電池都是并聯(lián)存在的 / 5
1.2 基本概念 / 5
1.2.1 鉛酸蓄電池放電下限標準 / 5
1.2.2 鉛酸蓄電池的荷電狀態(tài) / 6
1.2.3 鉛酸蓄電池中電極負荷分析 / 6
1.2.4 鉛酸蓄電池中正極板的腐蝕 / 7
1.2.5 電池的內(nèi)阻 / 7
1.2.6 電解液密度與容量的關(guān)系 / 8
1.2.7 電池的實際容量的控制因素 / 8
1.2.8 電解液的分層 / 9
1.3 常用須知 / 10
1.3.1 除硫化和容量復原技術(shù) / 10
1.3.2 充放電反應(yīng)的限制因素 / 11
1.3.3 電池非使用放電 / 12
1.3.4 電池水消耗 / 12
1.3.5 電池的容量衰減 / 13
1.3.6 電池的“反極” / 13
1.3.7 溫度對電池性能的影響 / 14
1.3.8 干荷電電池的啟用 / 15
1.3.9 充電的合理限度 / 15
1.4 輔助知識 / 16
1.4.1 合理使用添加劑 / 16
1.4.2 “免維護電池” 的誤區(qū) / 16
1.4.3 蓄電池用酸及蓄電池用水的標準 / 17
1.4.4 蓄電池水質(zhì)量控制及簡易檢驗法 / 17
1.4.5 配酸作業(yè) / 18
1.4.6 硫酸電解液對電池放電性能的影響 / 20
1.4.7 超級蓄電池和鉛碳電池 / 21
1.5 閥控電池的基本概念 / 22
1.5.1 鉛酸蓄電池發(fā)展的四個階段 / 22
1.5.2 閥控電池的優(yōu)缺點 / 23
1.5.3 閥控電池使用中的幾個問題 / 24
1.5.4 鉛酸蓄電池循環(huán)壽命的加速試驗 / 25
1.6 鉛酸蓄電池的基本類別 / 27
1.6.1 啟動型電池 / 28
1.6.2 儲能型電池 / 28
1.6.3 動力型電池 / 28
1.6.4 專用結(jié)構(gòu)電池的錯誤組合 / 28
本章小結(jié) / 29
第2 章 鉛酸蓄電池的幾種充電方式和組合性能 / 30
2.1 初充電 / 30
2.2 恒流充電 / 33
2.3 恒壓充電 / 34
2.4 浮充電 / 35
2.5 快速充電 / 36
2.6 均衡充電 / 38
2.7 低壓充電 / 38
2.8 補充電 / 40
2.9 電池容量串并聯(lián)計算 / 40
2.10 電池容量的測定 / 41
本章小結(jié) / 42
第3 章 鉛酸蓄電池通用保養(yǎng)及故障處理 / 43
3.1 電池并聯(lián)使用故障多 / 43
3.2 電池組中各單格的均衡性要求 / 45
3.3 減少腐蝕的措施 / 47
3.4 蓄電池連接狀態(tài) / 48
3.5 減少自放電的措施 / 49
3.6 蓄電池的絕緣狀態(tài) / 52
3.7 電池硫化和除硫化技術(shù) / 54
3.7.1 硫化產(chǎn)生的過程 / 54
3.7.2 化學除硫化方法 / 55
3.7.3 物理除硫化方法 / 56
3.8 電池防凍措施 / 58
3.8.1 外部保溫及加溫 / 58
3.8.2 采用涓流充電 / 58
3.8.3 控制電解液密度 / 58
3.9 定期進行人為充放電是有害的 / 59
3.10 延長電池使用壽命的方法 / 59
3.11 汽車蓄電池的失效方式 / 63
本章小結(jié) / 64
第4 章 通信電池的管理維護 / 65
4.1 通信電源蓄電池組的低成本運行措施 / 65
4.1.1 通信基站蓄電池組的技術(shù)現(xiàn)狀 / 65
4.1.2 對蓄電池組決策的幾點誤區(qū) / 65
4.1.3 低成本運行的措施 / 66
4.1.4 專業(yè)化容量維護設(shè)備 / 67
4.1.5 對電池容量性掉站的邏輯分析 / 68
4.1.6 通信電源蓄電池使用下限計算 / 69
4.1.7 UPS 電源蓄電池損壞分析和對策 / 70
4.1.8 通信車用閥控式鉛酸蓄電池維護 / 71
4.1.9 對閥控式鉛酸蓄電池補水的水位要求 / 73
4.2 在微波通信站的使用 / 74
4.2.1 供電方式 / 74
4.2.2 常見故障原因分析 / 74
4.2.3 處理方法 / 75
4.3 閥控式鉛酸蓄電池爆炸分析 / 76
4.4 對電池提前失效原因的綜合分析 / 77
4.4.1 極板的不可逆硫酸鹽化 / 78
4.4.2 現(xiàn)行標準規(guī)范的不足 / 81
4.4.3 電池的誤報廢 / 86
4.4.4 電池的不合理安裝 / 88
4.4.5 電池的人為過放電 / 89
4.4.6 電池原始質(zhì)量低或結(jié)構(gòu)不合理 / 90
4.5 閥控式鉛酸蓄電池在線容量維護 / 91
4.5.1 免維護的代價 / 91
4.5.2 建立備品制度 / 94
4.5.3 電池維護的三個階段 / 97
4.5.4 維護工藝 / 101
4.5.5 兩類維護工藝的比較 / 102
4.5.6 維護作業(yè)的頻次和經(jīng)濟效益分析 / 102
4.5.7 對維護效果的確認方式 / 103
4.5.8 一體化基站蓄電池的選型與改造 / 105
4.5.9 對蓄電池的全面質(zhì)量管理 / 107
4.5.10 基站蓄電池的合理安裝 / 108
4.5.11 在通信基站蓄電池組的輪換充電方法 / 108
4.6 開關(guān)電源對蓄電池的影響 / 109
4.6.1 現(xiàn)行開關(guān)電源充電方式的不合理之處 / 109
4.6.2 開關(guān)電源的充電管理 / 109
4.6.3 合理管理的效果 / 111
4.6.4 開關(guān)電源蓄電池參數(shù)設(shè)置的基本方法 / 113
4.6.5 頻繁停電地區(qū)充電方法 / 115
4.6.6 環(huán)境溫度維護方法 / 116
4.6.7 應(yīng)用實例 / 117
4.7 蓄電池集團采購中的技術(shù)要求 / 118
4.7.1 電池電解液的數(shù)量和密度 / 118
4.7.2 電池極板的數(shù)量 / 118
4.7.3 電池的連接方式 / 118
4.7.4 蓄電池的組合方式和構(gòu)架高度 / 119
4.7.5 電池的極柱防護 / 120
4.8 蓄電池維護的技術(shù)層次和效益 / 120
4.8.1 “免維護” 層次 / 120
4.8.2 采用除硫化進行容量復原層次 / 121
4.8.3 在線容量維護層次 / 122
4.8.4 維護的最高層次TQC / 122
4.8.5 維護效益分析 / 123
4.8.6 避免電池誤報廢的扼要說明 / 123
4.9 對相關(guān)標準和現(xiàn)行的修正建議 / 125
4.9.1 美國IEEE 1188 標準的不足和失誤 / 125
4.9.2 對一些現(xiàn)行做法的修正建議 / 126
4.10 提高管理者的認識是第一步 / 127
4.10.1 不合理并聯(lián) / 127
4.10.2 補加水 / 127
4.10.3 有效的檢測工藝 / 128
本章小結(jié) / 128
第5 章 鋰離子電池的原理、結(jié)構(gòu)和使用 / 129
5.1 鋰離子電池簡介 / 129
5.2 鋰離子電池工作原理 / 131
5.3 鋰離子電池的優(yōu)缺點 / 133
5.3.1 優(yōu)點 / 133
5.3.2 缺點 / 134
5.4 鋰離子電池失效機理 / 134
5.4.1 正常失效 / 134
5.4.2 過放電失效 / 134
5.4.3 過充電失效 / 135
5.4.4 高溫失效 / 135
5.4.5 備用失效 / 138
5.5 鋰離子電池內(nèi)部材料 / 138
5.5.1 正負極材料 / 138
5.5.2 隔膜 / 139
5.6 鋰離子電池兩種結(jié)構(gòu) / 140
5.6.1 軟包結(jié)構(gòu) / 140
5.6.2 圓柱結(jié)構(gòu) / 141
5.7 鋰離子電池組保護電路 / 141
5.8 鋰離子電池的安全使用 / 142
5.8.1 影響安全的機理 / 142
5.8.2 提高安全性的措施 / 142
5.8.3 個人鋰離子電池的安全使用 / 143
5.9 用鋰離子電池替換鉛酸蓄電池和鎳鎘電池的技術(shù)問題 / 144
5.10 鋰離子電池的充放電特點 / 144
5.11 鋰離子電池空載電壓技術(shù)含義 / 146
5.12 鋰離子電池組合中的點焊質(zhì)量 / 149
5.13 螺紋連接的圓柱鋰離子電池 / 150
5.14 卡座連接的圓柱鋰離子電池 / 151
本章小結(jié) / 152
第6 章 電動汽車蓄電池合理使用與維護 / 153
6.1 電動汽車電池的選型 / 153
6.1.1 鉛酸蓄電池 / 153
6.1.2 超級蓄電池的結(jié)構(gòu)及原理 / 154
6.1.3 鋰離子電池 / 156
6.1.4 鋰離子電池和鉛酸蓄電池的互換 / 157
6.2 蓄電池的成組效應(yīng) / 158
6.2.1 單體電池和電池組的概念 / 158
6.2.2 網(wǎng)絡(luò)組合的認識過程和電池構(gòu)架 / 161
6.3 網(wǎng)絡(luò)組合結(jié)構(gòu)配套的BMS / 167
6.3.1 基本說明 / 167
6.3.2 電流電壓采集技術(shù)要求 / 168
6.3.3 儀表及整車控制器的配套開發(fā) / 169
6.3.4 司機違章使用電池的記錄 / 170
6.3.5 數(shù)據(jù)存儲和通信 / 170
6.3.6 單串組合的BMS / 170
6.3.7 對能量轉(zhuǎn)移功能的分析 / 170
6.3.8 網(wǎng)絡(luò)組合的效能和實施 / 171
6.4 鋰離子電池組維護的必要性和意義 / 172
6.4.1 人工維護的必要性 / 172
6.4.2 均衡性維護設(shè)備 / 173
6.5 電動汽車鋰離子電池維護的基本工藝 / 175
6.6 電動汽車的12V 電池 / 177
6.6.1 采用26650 型錳鋰電池 / 177
6.6.2 采用26650 型磷酸鐵鋰電池 / 177
6.6.3 獨立12V 電池充電電壓調(diào)整 / 178
6.7 電動汽車的車載充電機充電 / 178
6.8 充電樁充電和快速充電概念 / 179
6.9 換電站充電 / 181
6.10 蓄電池組的熱管理和浸水實驗 / 182
6.10.1 蓄電池組的熱管理 / 182
6.10.2 浸水實驗 / 182
6.11 電池組的熔斷保險 / 183
6.12 無軌電車供電方式 / 183
6.12.1 經(jīng)濟分析 / 184
6.12.2 基礎(chǔ)技術(shù) / 184
6.12.3 實施實例 / 184
6.13 電動汽車商業(yè)化運行 / 185
6.13.1 與燃油汽車比成本是電動汽車的關(guān)口 / 185
6.13.2 汽車電池的梯級使用和轉(zhuǎn)行使用 / 185
6.13.3 電動汽車商業(yè)化之路 / 186
6.13.4 換電車的選用 / 188
6.13.5 電動汽車采購須知 / 190
6.13.6 電動汽車蓄電池使用成本分析 / 191
本章小結(jié) / 194
第7 章 蓄電池在車輛上的應(yīng)用 / 195
7.1 啟動電池的使用 / 195
7.1.1 工作狀態(tài)分析 / 195
7.1.2 汽車和幾種鐵路機車啟動電池的啟動過程分析 / 197
7.1.3 摩托車電池的電解液調(diào)節(jié) / 203
7.1.4 啟動電池的損壞原因 / 203
7.1.5 汽車電池的集中維護效益分析 / 205
7.2 電動自行車電池的使用 / 206
7.2.1 電池的選購與更換 / 206
7.2.2 電池的使用、保養(yǎng)和維修 / 206
7.2.3 電動自行車電池配組技術(shù) / 207
7.3 生產(chǎn)用蓄電池車用電池使用 / 208
7.3.1 牽引蓄電池的工作特點和結(jié)構(gòu) / 208
7.3.2 蓄電池叉車和平板車蓄電池組的絕緣分析 / 209
7.3.3 蓄電池車D 型電池的替代 / 212
7.3.4 礦山機車蓄電池維護工藝 / 213
7.3.5 延長礦山機車蓄電池壽命的幾項措施 / 214
7.3.6 電動車輛蓄電池循環(huán)耐久試驗/ 216
7.3.7 蓄電池組電壓抽頭問題 / 217
7.3.8 叉車蓄電池維護實例 / 217
7.4 電動游覽車蓄電池使用條件 / 218
7.4.1 電池啟用充電 / 218
7.4.2 存在問題 / 219
7.4.3 電動游覽車蓄電池工作分析 / 219
7.4.4 日常維護作業(yè) / 220
7.4.5 管理運行方式 / 221
7.4.6 維護管理實例 / 222
本章小結(jié) / 223
第8 章 蓄電池和蓄電池組可靠性檢測 / 224
8.1 術(shù)語說明 / 224
8.2 連接狀態(tài)的檢測 / 225
8.2.1 檢測原理 / 225
8.2.2 對同性極柱的測量 / 225
8.2.3 對異性極柱的測量 / 226
8.3 漏電電流的檢測 / 227
8.3.1 測漏電電流 / 227
8.3.2 查找電池組接地點 / 227
8.3.3 漏電電流表的校對 / 228
8.4 蓄電池對地絕緣的分析和檢測 / 228
8.5 蓄電池保有容量的檢測 / 229
8.5.1 檢測原理 / 229
8.5.2 保有容量檢測儀的使用方法 / 233
8.5.3 三種檢測方法的使用對比 / 236
8.5.4 對大容量電池的檢測 / 239
8.6 連體電池檢測儀 / 239
8.6.1 檢測原理 / 239
8.6.2 檢測方法 / 240
8.6.3 啟動功率NP 檢測數(shù)據(jù)的用途 / 241
8.6.4 連體電池檢測儀的使用方法 / 242
8.6.5 使用注意事項 / 243
8.6.6 檢測儀的校對 / 243
8.7 蓄電池內(nèi)阻的概念及測量 / 243
8.7.1 蓄電池內(nèi)阻的構(gòu)成 / 243
8.7.2 蓄電池動態(tài)內(nèi)阻的測量方法 / 244
8.7.3 不能用靜態(tài)內(nèi)阻的數(shù)值表達蓄電池保有容量 / 245
8.7.4 電導儀鑒定條件與使用條件的區(qū)別 / 246
8.7.5 電導儀的使用標準 / 247
本章小結(jié) / 248
附錄 / 249