2) 温度对蓄电池的影响
温度对蓄电池影响之一是蓄电池的容量, 主要原因是温度变化时电解液粘度发生变化, 影响了极板孔隙内的活性物质利用率。 二是对蓄电池内阻的影响, 因此间接影响了充放电时蓄电池的端电压。
图1是容量为100Ah的新蓄电池, 以0.1C倍率的标准恒定电流在不同环境温度下的充电特性曲线。温度在0~5 ℃时, 其充电端电压会上升约2%, 在10~25 ℃时充电端电压上升约1.5%, 而在35~40 ℃时充电端电压下降约1%, 当温度高于55 ℃时充电端电压下降5%。 由此可见, 在充电过程中, 温度的改变会对充电电压产生一定影响, 造成蓄电池在冬季充电可能不足, 而在夏季可能过充。
2.1.2 稳压限流的电路结构及充电方法
在混合动力汽车中, 由于发动机时常处于停机状态, 靠发动机带动的发电机无法正常给12V低压蓄电池充电, 因此给12V蓄电池充电的功能由DC/DC逆变装置实现, 该装置一般集成在动力电池BMS或是电机控制器PEU中。 图2是某款混合动力车型的DC/DC逆变装置, 该装置集成在电机控制器PEU中。
当动力电池电量SOC大于设定值时, 动力电池直接输出电流经DC/DC逆变器给12 V蓄电池充电;如果SOC值小于设定值, 则起动发动机带动发电机,经PEU逆变器给动力电池充电, 同时通过DC/DC逆变器对12 V蓄电池充电, 并与12 V蓄电池一并给整车低压电器供电。
由于DC/DC逆变装置电源输出端和12 V低压蓄电池正极电源输出端并接在一起, 作为整车用电器的电源输出, 因此整车用电器和蓄电池都受DC/DC输出电流的影响。 如果为了保护蓄电池而限制DC/DC的输出电流, 有可能会出现无法满足用电器出现大负荷电流的要求; 如果为了满足用电器大负荷电流的需求不限制DC/DC的电流, 又会对蓄电池造成损害。 因此这种充电电路必须能满足蓄电池小电流充电的要求, 同时又要能满足大负荷用电器对电源的要求, 图3就是按上述要求专门设计的电路。
在图3的电路结构中, ACC或ON档状态下使用DVD、 点烟器等车载用电器, DC/DC逆变装置不工作, 由12V蓄电池通过续流二极管沿相关电路给用电器提供电源。
在READY或行车状态, DC/DC逆变装置开始工作, 一是通过与车载用电器连接的电路给车载用电器提供电源, 所需的电流大小由用电器的实际负载大小决定, 但最大不能超过DC/DC逆变器的最大允许输出电流。 二是通过稳压限流装置给蓄电池充电, 稳压限流值与使用的蓄电池规格有关, 充电的电流大小取决于蓄电池实际电量。 当蓄电池电量不足出现亏电时, 这时的充电电流值最大, 但由于稳压限流装置限流的作用, 电流大小一般不会超出1C倍率充电, 确保蓄电池的活性物质不因电流过大造成脱落; 充电一段时间后, 蓄电池的端电压持续上升, 充电电流逐渐下降, 当蓄电池的端电压接近或达到稳压值时, 充电电流趋近于零并一直维持。 当出现用电器负载突增时, 蓄电池通过续流二极管辅助DC/DC逆变装置给整车提供电源。
在蓄电池充电过程中, 电流传感器检测蓄电池的实际需求电流, 通过触发器控制稳压限流装置输出蓄电池所需的电流值, 并限制最大充电电流。 温度传感器检测蓄电池实际温度, 稳压限流装置根据蓄电池的实际温度以及图1的充电曲线适当调整充电电流, 避免出现在冬季充电可能不足, 而在夏季蓄电池可能过充电的现象。 当蓄电池温度出现异常时 (超过设定的极限温度), 稳压限流装置可暂停给蓄电池充电, 并发出警示。
表1是某款车型12 V蓄电池稳压限流充电装置给65 Ah蓄电池充电的电流、 电压值, 最大充电电流限制在1C倍率范围内, 即电流最大不超过65 A。为了能明显区别限流的效果, 采用了亏电状态和不亏电状态的蓄电池进行充电对比。