电动叉车蓄电池的性能研究

电动叉车属于环保新能源车辆，自中国加入WTO后，国内企业逐步对电动叉车有更深的了解，电动叉车依靠叉车蓄电池作 为能源动力，是叉车的主要成本核算，其性能的好坏直接影响车辆的动力特性和续驶里程。因此，分析研究蓄电池的充放电特性对于提高电动汽车性能具有重要意 义。可供叉车使用的蓄电池有多种，具有不同的充放电特性。通常我们关心的特性主要有：充电时间、充电模式、充电电流、充电电压、充电温升、不同放电电流下 的放电时间、放电温升、循环次数等；当叉车电瓶布置在叉车后桥上时，叉车的重心提高了，整机稳定性受到影响，由于叉车的高度增加，司机的座位提高，因而司 机在操作时视野更开阔，特别是搬运体积大的货物时就更适用了。当电瓶安置在后桥上，电机和液压泵的维修更方便，因为拆走电瓶和脚踏板后，电机和液压泵便一 目了然。 目前，国内企业生产的电动叉车，大多采用的是第二种技术，而国外企业则两种情况都有；以下我们简单研究下电动叉车蓄电池的性能结构：
　　1、国内外通常采用的蓄电池充电装置模式
　　1.1自耦变压器模式：该充电装置不具备恒流功能，充电电流随电网电压变化，必须人工不断调整才能进行充电作业。该充电装置质量不易保证，处于淘汰状态。
　　1.2可控硅整流型充电模式：该充电装置采用可控硅的导通角进行电流调整和稳定，实现恒流充电。但在实际应用中，出现输出电流的脉动成分较大，易使蓄电池电解液发热而蒸发。
　　1.3功率晶体管模式：该充电装置采用大功率晶体管作为恒流器件，通过调整功率晶体管C-E极压降来稳定输出电流，输出的电流波形较好，对电网的干扰小。对于放电装置，大多还采用相控式有源逆变蓄电池放电装置或电阻放电装置。
　　2、叉车蓄电池及充放电方案的设计
　　2.1　铅酸蓄电池的参数分析
　 　1）电池容量与放电率的关系：蓄电池的容量是指它的蓄电能力。它是以充足了电的蓄电池，放电至规定的终止电压的电量。标准YD／T799-2002规定 2V、6V、12V密封蓄电池的额定容量均为标准温度下（25℃）10小时放电率（I=0.1C10A）的容量。该标准明确指出6V、12V蓄电池的容量 以lOh放电率为基准。
　　2）放电率与容量的关系：蓄电池放出的容量随放电电流的增大而减少。高放电过程是极板表面的有效物质发生强制性的变化，生成的硫酸铅很容易堵塞极板上的小孔，极板深层的有效物质就没有参加化学反应。这样蓄电池的内阻增大，电压下降就快，使电池不能放出全部的容量。
　　3）温度与容量的关系：
24V/48V/80V电动叉车蓄电池组

环境温度对电池的容量影响较大，随着环境温度的降低容量减小。环境温度变化1℃时的电池容量变化称为容量的温度系数。根据国家标准，如环境温度不是25"C，则需将实测容量按以下公式换算成25。C基准温度时的实际容量Ce，其值应符合标准。
　　4）放电率与终止电压的关系：蓄电池放电时电压不能低于终止电压，否则会损害电池寿命。
　　3、系统功能及特点
　 　3.1集充放电试验于一体。由于蓄电池采用二次电池，在应用中用户需要频繁充电以补充能量，所以，将充放电试验集于～体，可以在室内方便地了解电池的实 际性能。用户在使用时，需要比较频繁地行驶（放电）和住车（充电）。因此，试验台必须同时具有充电和放电功能，才能逼真地模拟电池的实际工况。我们的系统 集充电和放电于一体，从而可以在实验室环境下更有效地进行蓄电池性能试验与分析。
　　3.2具有高、低压两套试验系统
　　3.3具有智能充放电功能
　　系统不但能够根据不同电池的特性，按事先编制好的方案进行充放电试验，还可以根据实验过程中电池的具体状态随时调整实验方案。
　　4、系统容错方案设计
　　考虑到在以后实际充电、放电操作中可能会出现种种不可预知的突发故障，一旦系统因硬件故障或操作不当，造成人员的伤亡和设备的损毁。为了避免这一现象的发生，在设计时充分考虑系统的特点，通过软硬件相结合的办法，提出了一套经济、实用的容错方案。
　　4.1硬件故障容错
　 　1）工控机故障的容错：工控机故障主要是软件系统的突然崩溃和病毒的感染；因此，工控机的接口均在实验柜的内部，并用锁锁上，这样就可以杜绝一些病毒的 入侵的可能。另外，系统装载正版杀毒软件，并及时更新。如果，由于病毒或其它什么原因系统软件在运行过程中产生崩溃，我们在硬件电路中设置了“急停”按 钮，可以手动关断系统，终止设备运行。
　　2）单片机故障的容错：单片机是用来产生PiN信号以控制放电电流大小的，当单片机程序产生“跑飞"时，可以利用看门狗自动复位。
　　3）电子器件故障的容错
　　在硬件电路上设置了速熔器，这样可以在意外信号、误动作的情况下，迅速断开设备的连接，从而对电子器件起到一定的保护作用。在IGBT等主要功能器件上设计了保护电路，可以起到有效地保护IGBT的作用。
　　4.2　操作错误容错
　 　为了避免因操作错误而可能对系统的安全运行造成的严重影响，在系统设计时对可能因操作而引起的错误也采取了相应的容错措施。系统在设计时，考虑到操作人 员可能会进行误操作，因此，在关键的充放电动作开始的同时，同时关闭了可能的任何与控制有关的操作，使之无法操作，直至充电或者放电过程结束。保留了“使 用帮助的按钮，以备操作人员随时查阅有关操作规程等。
　　5、结论
　　本文的电动叉车蓄电池性能研究，对维护蓄电池及提高电动叉车的续航 里程的研究有重要意义，依靠现场实践经验结果作为判据，在目前阶段的功能可以较好确认蓄电池的性能，提供蓄电池的运行状况的准确数据，为蓄电池组的正确使 用和维护提供了科学依据。本论文对以后其它的电池性能分析具有一定的参考价值。要深入研究整个电池性能问题，里面所涉及的工作量和研究内容是相当丰富的。 由于作者的研究时间和研究水平的限制，会有许多考虑不到的地方。这项研究需要更多的人来参与和完善，希望以后的研究者可以结合实际多做些这方面的工作。