在所有这些化学物质中,过度充电会造成损坏或安全风险。
在铅酸电池的情况下,过充电压是有限的,过量的电流会在水、氢和氧的分解以及热量的产生中消散。
增加电流不会增加电压,它会增加放气和失水率并引起温度升高。一些过度充电是可以容忍的,特别是当需要电池或电池组均衡时。
对于锂离子电池,由于电池中包含 BMS,因此很难过充电。一旦达到终止电压或温度变得过高,这将切断电流供应。
这是必要的预防措施,因为锂离子电池含有挥发性电解质,在较高温度下会释放出来。正是来自电解质的蒸汽在锂离子电池中着火,使过充电变得非常危险。
US系列蓄电池不应过度充电,因为它们会失去氧气并因此失去电解质,即使它们是密封版本。
电池的 SOC 有几个指标:在其端子处测得的静止电压、电解液的比重(充满开路的电池)或阻抗值。
每种电池的化学成分都不同,因此,最好分别查看每种类型:
1. 铅酸。
比重。
充电和放电时极板与硫酸的反应决定了电池中酸与水的比例。
充电时硫酸浓度高,放电时浓度低(等式 1)。由于酸的密度为1.84,水的比重为1,因此电解液的SG在充电时增加,在放电时减少。
该反应具有一阶关系,这意味着浓度变化是线性的,因此 SG 的测量可以直接指示电池的 SOC。
静止电压:这可以指示 SOC,并与电池的比重相关,关系如下:
例如,比重为 1.230 的 2V 电池的静止电压为 1.230 + 0.84 = 2.07 伏
使用此关系可以合理准确地指示电池 SOC,但是,不同的电池具有不同的 SG 工作范围,因此 VRLA SG 的充电顶部条件可能为 1.32,而 OPzS 的顶部 SG 为 1.28。
温度也会影响 SG,从而影响电池电压。表 2 给出了温度对开路电压的影响。
另一个因素是,由于充电时会形成硫酸,新充电的电池在极板附近具有高浓度的酸。
这就是为什么充电后的电压会在一段时间内保持高电压,可能长达 48 小时,然后才会稳定在一个稳定的值。
除非对电池进行短时间放电,否则必须在获取电压读数之前让电池休息以平衡酸浓度。
SOC 测量所需的工具
这些包括用于电压测量的直流电压表或万用表以及用于比重读数的比重计。
对于富液电池,除放电测试外,比重计是确定充电状态的最佳方法。
使用比重计确实需要一些练习,并且应该非常小心地进行。该过程是将电池放置在合适的位置,以便可以在视线高度读取比重计读数。
对于密封电池,不可能使用比重计,因此测量剩余电压是唯一的选择。此方法适用于密封和富液式铅酸电池。
为此,应将万用表设置在适当的最大电压,以确保其读数可超过 12 伏,但也能产生至少 2 位小数的精度。
2,温度调节后的电压可用于估算电池的 SG 和 SOC,前提是制造商的充满电电池的 SG 值已知。
在使用电压或比重计测量充电状态 SOC 的两种情况下,都需要应用温度补偿。
由 BCI 提供的给出了比重计和电压计读数的适当调整。
2. 锂离子、镍氢和镍镉。
对于所有这些化学物质,SOC 测量提出了严峻的挑战。
所有这些都具有非常平坦的放电曲线,充满电和放电状态之间的电压差非常小。
NiCd 和 NiMH 电池内的充放电反应不会明显改变电解质的 SG,并且所有锂离子化学物质都在完全密封的电池中运行。
这使得对使用中的电池进行静态或随机抽查几乎是不可能的,当然对于非专业用户来说。当前最先进的充电状态,这些化学物质的 SOC 测量基于其运行期间获取的动态读数。
它们可以基于安培小时计数、对放电电流的电压响应甚至恒流脉冲。
测量设备通常内置于昂贵或复杂的设备中,例如电动汽车或工业机器,需要知道可用的运行时间。
在手动电动工具等不太复杂的设备中,注意到工具停止或运行速度变慢是唯一可用的指示。
有市售的阻抗谱测试仪可以测量电池的内部阻抗以预测其充电状态。
这些设备依赖于一种算法,该算法基于测试数百个处于不同充电状态和不同使用年限的电池来预测 SOC。
结果特定于特定电池的化学成分和使用年限。为使算法进行的测试越多,算法就越准确。
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