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LEOCH理士DJM1290铅酸蓄电池UPS不间断电源储能

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铅酸LEOCH理士蓄电池的充、放电管理

(一)充电时的管理

1LEOCH理士蓄电池的温度

LEOCH理士蓄电池充完电后,马上用手摸其外壳,有发烫的感觉说明充电时温度会上升。但是温度(电解液温度)升得过高,LEOCH理士蓄电池寿命会明显缩短,这是因为LEOCH理士蓄电池温度升高,正、负极板上的活性物质就会劣化,正极板受到腐蚀,电池寿命缩短;LEOCH理士蓄电池温度也不能太低,温度过低,会使LEOCH理士蓄电池容量减少,容易过度放电,电池寿命缩短。通常LEOCH理士蓄电池的电解液温度维持在1555℃为理想使用状态,特殊情况下,放电时不可超过-1555,充电时不可超过060℃。放电终了时,电解液温度维持在40℃以下。

2)充电量

LEOCH理士蓄电池的充电量与放电量之比不能过高,若是过高易使水分解产生气体,电解液明显减少,会使充电时温度上升,LEOCH理士蓄电池寿命缩短。假设充电量是放电量的120%时的电池,使用寿命有4;当电池的充电量是放电量的150%,该电池的寿命是4×120/150=3.2()

此外,充电不足又重复放电使用,则会影响电池寿命。

3)气体

充电场所必须通风良好,注意远离火源,避免触电。充电中产生的气体是氧气和,具有可燃性和性,若空气中的达到3.8%以上,又离火源近,就会发生。

(二)放电时的管理

放电时电池内部阻抗随之增强,完全充电时若为1,则当完全放电时,会增强到23倍。严禁达到额定电压时还继续放电,因为放电愈深,电瓶内温度会升高,则活性物质劣化愈严重,进而缩短LEOCH理士蓄电池寿命。因此,电压若已达到厂家规定的电压时,就应该停止使用,马上充电。每日反复充放电以供使用时,电池寿命将会因放电量的深浅而受到影响。LEOCH理士蓄电池的电解液密度几乎与放电量成正比。因此,根据LEOCH理士蓄电池完全放电时电解液的密度及10%放电时电解液的密度,即可推算出LEOCH理士蓄电池的放电量。应定期测定使用后电解液的密度,避免过度放电。测电解液密度的同时,也要测电解液的温度,20℃所换算出电解液的密度为准,切勿使其降到80%放电量的数值以下。LEOCH理士DJM1290铅酸蓄电池UPS不间断电源储能

1)放电状态与内部阻抗

内部阻抗会因放电量增加而加大,尤其放电终了时,阻抗,主要因为放电的进行使得极板内产生电流的不良导体硫酸铅及电解液密度下降,从而导致内部阻抗增强。因此,在放电结束后,务必马上充电,若让电池处于持续放电状态,则硫酸铅形成稳定的白色结晶后(即硫化现象),即使再对其进行充电,极板的活性物质也无法恢复原来的状态,进而缩短了LEOCH理士蓄电池的使用寿命。

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放电中的温度

当电池过度放电,内部阻抗就会***增加,内部温度也会上升。放电时的温度高,充电完成时的温度也会提高,因此将放电终了的温度控制在40℃以下。

摘要:纯电动汽车轻量化是现阶段电动汽车发展的重点关注对象之一,针对现今市场上绝大部分的电动汽车仍然采用较为笨重而且污染较大的铅酸电池作为低压LEOCH理士蓄电池的情况,本文探讨了使用锂电池作为纯电动汽车低压电源的可行性,在简单介绍了锂电池和铅酸电池的现状之后,针对性地指出了使用锂电池作为纯电动汽车低压电源的优缺点,此外,还探讨了纯电动汽车使用锂电池作为低压电源系统的管理策略,这对于纯电动汽车上使用锂电池作为低压电源系统具有一定的参考价值和指导意义。关键词:纯电动汽车;汽车LEOCH理士蓄电池;锂电池;铅酸电池;  铅酸电池在汽车LEOCH理士蓄电池上的应用历史已经超过了一个世纪,然而,铅酸电池有着笨重、能量密度低、生产和回收过程污染大等缺点,这些缺点***局限了铅酸电池未来在汽车上的应用,许多工程师已经开始探索可替代铅酸电池的绿色电池[1]。近年来,随着技术的发展和科学的进步,许多工程师发现在同等的环境下锂离子电池相比铅酸电池具有明显的优势,锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、高放电倍率、低自放电和低污染等优点,这些优点使得锂离子电池在电动汽车高压动力电池上得到了广泛的应用。由于系统供电原理与汽车启动方式的不同,电动汽车和传统燃油汽车的低压电源性能要求差别较大,因此我们要开发真正适合电动汽车使用的低压电源系统,其中方向之一就是使用锂离子LEOCH理士蓄电池替代传统铅酸LEOCH理士蓄电池[2]。然而,当前锂离子电池在纯电动汽车低压用电系统中的应用问题还鲜有研究,同样,当前对纯电动汽车低压用电需求也缺乏系统的研究和理论的指导,现阶段市场上所售的纯电动汽车大多沿用传统燃油车使用铅酸LEOCH理士蓄电池的设计,这种设计并非一定合理。  需要指出的是,电动汽车的续航里程已经成为当前电动汽车发展的痛点,为了延长电动汽车的续航里程,电动汽车的轻量化已经成为了电动汽车发展重点关注的对象,这也是未来电动汽车发展的趋势[3]。有研究表明,电动汽车的质量减轻之后,整车行驶里程几乎可以成比例地提高[4]

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使用锂离子LEOCH理士蓄电池替代铅酸LEOCH理士蓄电池,可以通过集成低压LEOCH理士蓄电池、DC-DC和高压动力电池从而提高电池系统的集成度,***降低汽车质量的同时提高汽车内的容积利用率。  下文将系统地对纯电动汽车使用锂离子电池作为低压电源这个问题进行探讨,这将对纯电动汽车的轻量化设计和电气系统的合理设计具有一定的参考价值和指导意义。1.  传统铅酸电池现状  近年来,铅酸电池技术不断发展,日渐成熟,我国已查明铅矿储量已达4270万吨[5]。随着生产厂商在华投资增多,铅酸LEOCH理士蓄电池产业发展迅速,也成为了的铅酸LEOCH理士蓄电池出口国之一。其中,免维护和密封性铅酸LEOCH理士蓄电池技术取得了巨大的突破,我国的汽车用铅酸LEOCH理士蓄电池技术已处于***水平,铅酸LEOCH理士蓄电池产业发展的年增长速度已经超过30%[6]。  在环保技术方面,目前我国在相关的处理方法和技术已基本成熟,国内各大中大型铅酸LEOCH理士蓄电池厂家不断加大环保投入力度,更新工艺设备,使得生产作业环境不断得到改善,多数大型企业做到了清洁生产[6]。即使如此,铅LEOCH理士蓄电池生产过程和回收过程中的污染问题还没得到完全解决,再加上某些企业管理不严,导致铅酸电池生产过程仍然不“绿色”,严重危害到生产人员的生命健康。广东省惠州市职业病院曾在2014年对本地多家铅酸电池厂接触铅工作人员进行体检,发现本地区铅酸电池厂职业病情况严重,许多铅酸电池厂员工患有不同程度的血铅。铅酸电池在生产、制造和回收的过程中的污染问题,仍然相当严峻[7]。  在性能方面,铅酸LEOCH理士蓄电池性能稳定、具有较高的可靠性、不容易发生热失控,即使在汽车发动机舱这种高温工作环境下,仍然能够良好的工作。铅酸电池还具有较强的短期大电流放电的能力,能够很好地满足传统燃油车发动机启动的需求[8]。同时,在汽车发电机启动时的浮充状态下铅酸LEOCH理士蓄电池表现良好,能够充当一个大电容过滤汽车发电机产生的各种电源毛刺干扰,给后续用电器提供一个良好的电源环境。铅酸LEOCH理士蓄电池抗过充过放能力也较强,当汽车长期放置,铅酸电池掉电的情况下,重新充电即可使用,也不会对电池本身造成过多的损害[9]。  即使铅酸LEOCH理士蓄电池有这么一些良好的使用性能,但由于其生产过程和回收过程污染严重以及对汽车来说体积和质量较大,一些人已经开始着手寻找一种可替代铅酸LEOCH理士蓄电池的“绿色电池”来作为汽车LEOCH理士蓄电池使用。2017年,韩国现代汽车的工程师在loniq混合动力汽车中去掉了12V铅酸LEOCH理士蓄电池,替换成锂离子LEOCH理士蓄电池,然后整合到混合动力一体化电池内,成功地减重11.8kg,载货容积提升了2.4%,取得了良好的效果[10]2.  纯电动汽车低压用电需求分析2.1  纯电动汽车和传统燃油汽车低压用电的异同  现阶段纯电动汽车的低压用电设备大多延续传统燃油汽车,车上的低压用电设备与传统燃油汽车大同小异,如车灯、车载音响、喇叭、雨刮等等。

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不相同的是,纯电动汽车没有传统燃油汽车的发动机起动机、高压点火模块等发动机相关的用电设备,因此也没有传统燃油汽车启动发动机的短时大电流需求。但是,纯电动汽车比传统燃油汽车多出了电机控制驱动器、电池管理系统、电池热管理系统、高压直流继电器等电动汽车***的用电设备,除了给动力电池上电的高压直流继电器在闭合瞬间会产生58安培的动作电流会对电源造成一定的冲击之外,这些用电设备大多只有持续的小电流供电需求。而且纯电动汽车的LEOCH理士蓄电池并不需要承受发动机带来的高温,因此纯电动汽车LEOCH理士蓄电池的工作环境要比传统燃油汽车LEOCH理士蓄电池的工作环境要良好[11]。  再看发电设备,传统的燃油汽车使用汽车发动机带动发电机产生低压电源所需要的电力。

这种发电机产生的电力具有纹波质量差、尖峰多且峰值大的特点,直接使用这种电力很容易导致电子系统发生故障,此时铅酸LEOCH理士蓄电池也起到吸收尖峰、保护后级用电器的作用[12]。而在电动汽车上,一般会使用开关式隔离DC-DC把动力电池的高压电转换为隔离的低压电,给低压用电器供电并且给LEOCH理士蓄电池充电。这种通过DC-DC产生的电力效率较高且具有良好的纹波特性,即电源比较“干净”,因此可以直接利用而不需要刻意地让LEOCH理士蓄电池吸收尖峰,这也是电动汽车的一个优势所在。  总体而言, 纯电动汽车的低压LEOCH理士蓄电池并不需要承受像传统燃油汽车LEOCH理士蓄电池那样的短时大电流,也不需要刻意吸收电源中的尖峰,其工作环境也比传统燃油汽车的好,因此可知,电动汽车对LEOCH理士蓄电池的要求并没有传统燃油汽车那么苛刻。2.2  纯电动汽车五种状态低压用电分析  根据纯电动汽车的工作状态,车辆的低压用电状态可分为五种情况:搁置状态、ACC状态、启动状态、行驶状态和充电状态[13]1) 搁置状态 纯电动汽车在搁置状态下,低压LEOCH理士蓄电池的供电机制和传统燃油汽车类似,这时低压LEOCH理士蓄电池的作用是维持汽车的搁置,让其拥有随时唤醒随时工作的能力。这时汽车上几乎所有用电设备都处于休眠甚至关闭的状态,而低压LEOCH理士蓄电池则需要为处于休眠状态或者处于低功耗工作状态的电子系统提供休眠所需要的静态电流,这个静态电流一般很小,为毫安级别。静态电流是评价车辆电气系统的指标之一,小的静态电流可以使车辆拥有***的搁置时间,而过大的静态电流容易导致车辆亏电以至于无法启动[14]2) ACC状态 纯电动汽车在ACC状态下,低压LEOCH理士蓄电池的供电机制依然和传统的燃油汽车类似。与搁置状态相比,这时几乎整车的用电器都处于正常工作的状态,因此,这时的LEOCH理士蓄电池需要提供较大的电流,以供车载用电器使用,比如车灯、制动助力器、空调和收音机等等[15]。一般这个时候电动汽车的高压直流继电器还没闭合,高压系统并没有上电,DC-DC不工作,所以此时仅有汽车的LEOCH理士蓄电池为整车提供电力。这个状态的可持续时间和LEOCH理士蓄电池的电容量有很大的关系,但是也可以通过一些特殊的控制策略来延长这个状态的可持续时间。这个状态的可持续时间会***影响汽车用户的用车体验,值得我们注意。 3) 启动状态 纯电动汽车的启动状态是ACC状态到行驶状态的过度状态,这个状态一般非常短暂。

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在启动状态下,需要通过驱动动力电池系统内的高压直流继电器来打开动力电池系统以释放出高压给动力驱动系统使用。一般来说,为了安全,动力电池系统内会有多个高压直流继电器用于分割高压电池包,每个高压直流继电器启动时需要57安的瞬态电流[16],所以多个高压直流继电器同时启动会给12V电源系统带来一个较大的电流冲击,当这个电流冲击过大时,就可能会影响低压LEOCH理士蓄电池的寿命。采用一定的控制策略可以缓解这个冲击,从而降低LEOCH理士蓄电池的负担,起到延长低压电源系统寿命的目的。 4) 行驶状态 当纯电动汽车处于行驶状态时,动力电池系统内的一些高压直流继电器会闭合,动力电池系统对动力系统输出高电压,以为车辆的运动提供能量。对于纯电动汽车来说,处于行驶状态时,车辆一般由DC-DC给整车低压系统供电,这时低压LEOCH理士蓄电池并不需要对外输出电流,相反,此时低压LEOCH理士蓄电池作为用电器会接受来自DC-DC的电流,DC-DC会给低压LEOCH理士蓄电池充电[17]。对于锂离子电池来说,这个时候需要执行一定的控制策略防止电池过充,过充将会带来灾难性后果。 5) 充电状态 当前电动汽车充电桩市场仍然比较混乱,不同的厂商会使用不同的标准,所以当纯电动汽车处于充电状态时,不同厂商对于低压供电的策略有所不同。一般来说这时车载充电机、BMS和充电相关的部件的低压供电可由充电桩完成,其他无关的用电器可处于休眠甚至关闭的状态,这种做法可以减少低压LEOCH理士蓄电池的工作时间,从而提高了低压电源系统的总体寿命。3.  电动汽车使用锂电池作为低压电源的优势3.1  锂资源与电极材料 LEOCH理士DJM1290铅酸蓄电池UPS不间断电源储能 锂资源十分丰富,主要有矿石锂资源和盐湖锂资源两种,作为制造电池的原材料,碳酸锂[18]。我国目前约80%的碳酸锂来自于矿物的提取,但是锂资源的75%以上存在于盐湖卤水中,盐湖提锂工艺一般比较繁琐且不具有通用性。相比铅资源,锂资源同样丰富,虽然锂资源的提取工艺比较复杂,但电池级锂的获得工艺比纯电铅的获得工艺耗能要少得多,更符合环保的要求[19]。  再看锂离子电池的电极材料,目前正极材料有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂以及一系列三元锂材料[20]。这些正极材料对性能指标的要求比较高,相比铅酸电池的正极材料,生产工艺比较复杂,需要较高的洁净度,但相比铅正极材料的生产,更符合环保的要求。虽然生产锂离子电池的成本要更高一些,但随着科学技术水平的不断提高和锂离子电池的产量越来越大,这些问题未来将会得到解决。

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电池性能 1) 锂离子电池具有较高的比功率和比能量,因此相比铅酸电池,锂离子电池可以做得质量更轻、体积更小,这样更符合纯电动汽车轻量化和部件小型化的要求。 2) 锂离子电池相比铅酸电池拥有***的循环寿命,自放电小且无记忆效应,假若设计合理,锂离子LEOCH理士蓄电池甚至可以做到和车辆同寿命。从这些方面来看,锂离子电池更具耐用性,更容易被消费者所接受。 3) 锂离子电池工作温度范围也较宽,虽然不如铅酸电池宽,但经过合适的布置以及良好的控制策略,可以使得它在汽车上一直处于良好的工作环境中。 4) 锂离子LEOCH理士蓄电池具有足够高的瞬时放电能力,虽然在这方面比不上铅酸电池,但用于纯电动汽车上,锂离子LEOCH理士蓄电池的放电能力已经足够了。 5) 相比铅酸电池,锂离子电池要更环保,而且锂离子电池的回收更方便,不易造成污染,更容易被***接受。锂离子LEOCH理士蓄电池的回收再利用技术也是近年来的研究热门。3.3  系统集成度提高  纯电动汽车使用锂离子电池作为低压LEOCH理士蓄电池时,锂离子电池可以集成到动力电池模块,成为电源一体化模块。此时,锂离子LEOCH理士蓄电池、DC-DC可以和动力电池安装在同一壳体内,从而减少了电池箱电连接器的数量,三者可以共用一套热管理系统,降低了整车成本,降低了整车重量,使得车辆的布置更加紧凑。同时重心也变低了,有利于提高车辆的操纵稳定性。现代的loniq混合动力汽车就是把锂离子电池集成到电源一体化模块内,取得了较好的效果[10]3.4  经济方面  锂资源要得以利用,需要经过提取得到工业级碳酸锂,此时碳酸锂的含量在98%***之间,再经过进一步提纯为99.5%的碳酸锂产品才能用于动力电池的生产。最终电池级碳酸锂的价格约为27000/[21]。锂电池的生产工艺比较复杂,特别是正极材料,电池生产工艺条件要求高,这也是锂电池价格高的另一个原因。  总体而言,相比工艺已经发展了一个多世纪、生产技术已经相当成熟的铅酸LEOCH理士蓄电池,锂离子电池的成本要高一些,但还是在能接受的范围之内。锂离子LEOCH理士蓄电池作为一种“年轻”的电池,将来必然会随着科学技术的发展,不断地优化生产和回收工艺,最终达到一个更环保更经济的技术状态。4.  使用锂离子电池作为低压电源的电动汽车低压电源控制策略探讨  由上文可知,纯电动汽车使用高压隔离的DC-DC替代了传统燃油汽车的发电机,同时纯电动汽车也没有短时大电流放电的工况,因此,其低压LEOCH理士蓄电池控制策略必然会和传统燃油汽车有一些不同,采用合理的控制策略,对延长锂离子电池和整套低压电源系统的寿命十分有帮助,甚至可以做到整套低压电源模块免维护,与整车同寿命。

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