電動叉車蓄電池的性能研究

電動叉車屬于環保新能源車輛，自中國加入WTO后，國內企業逐步對電動叉車有更深的了解，電動叉車依靠叉車蓄電池作 為能源動力，是叉車的主要成本核算，其性能的好壞直接影響車輛的動力特性和續駛里程。因此，分析研究蓄電池的充放電特性對于提高電動汽車性能具有重要意 義。可供叉車使用的蓄電池有多種，具有不同的充放電特性。通常我們關心的特性主要有：充電時間、充電模式、充電電流、充電電壓、充電溫升、不同放電電流下 的放電時間、放電溫升、循環次數等；當叉車電瓶布置在叉車后橋上時，叉車的重心提高了，整機穩定性受到影響，由于叉車的高度增加，司機的座位提高，因而司 機在操作時視野更開闊，特別是搬運體積大的貨物時就更適用了。當電瓶安置在后橋上，電機和液壓泵的維修更方便，因為拆走電瓶和腳踏板后，電機和液壓泵便一 目了然。 目前，國內企業生產的電動叉車，大多采用的是第二種技術，而國外企業則兩種情況都有；以下我們簡單研究下電動叉車蓄電池的性能結構：
　　1、國內外通常采用的蓄電池充電裝置模式
　　1.1自耦變壓器模式：該充電裝置不具備恒流功能，充電電流隨電網電壓變化，必須人工不斷調整才能進行充電作業。該充電裝置質量不易保證，處于淘汰狀態。
　　1.2可控硅整流型充電模式：該充電裝置采用可控硅的導通角進行電流調整和穩定，實現恒流充電。但在實際應用中，出現輸出電流的脈動成分較大，易使蓄電池電解液發熱而蒸發。
　　1.3功率晶體管模式：該充電裝置采用大功率晶體管作為恒流器件，通過調整功率晶體管C-E極壓降來穩定輸出電流，輸出的電流波形較好，對電網的干擾小。對于放電裝置，大多還采用相控式有源逆變蓄電池放電裝置或電阻放電裝置。
　　2、叉車蓄電池及充放電方案的設計
　　2.1　鉛酸蓄電池的參數分析
　 　1）電池容量與放電率的關系：蓄電池的容量是指它的蓄電能力。它是以充足了電的蓄電池，放電至規定的終止電壓的電量。標準YD／T799-2002規定 2V、6V、12V密封蓄電池的額定容量均為標準溫度下（25℃）10小時放電率（I=0.1C10A）的容量。該標準明確指出6V、12V蓄電池的容量 以lOh放電率為基準。
　　2）放電率與容量的關系：蓄電池放出的容量隨放電電流的增大而減少。高放電過程是極板表面的有效物質發生強制性的變化，生成的硫酸鉛很容易堵塞極板上的小孔，極板深層的有效物質就沒有參加化學反應。這樣蓄電池的內阻增大，電壓下降就快，使電池不能放出全部的容量。
　　3）溫度與容量的關系：
24V/48V/80V電動叉車蓄電池組

環境溫度對電池的容量影響較大，隨著環境溫度的降低容量減小。環境溫度變化1℃時的電池容量變化稱為容量的溫度系數。根據國家標準，如環境溫度不是25"C，則需將實測容量按以下公式換算成25。C基準溫度時的實際容量Ce，其值應符合標準。
　　4）放電率與終止電壓的關系：蓄電池放電時電壓不能低于終止電壓，否則會損害電池壽命。
　　3、系統功能及特點
　 　3.1集充放電試驗于一體。由于蓄電池采用二次電池，在應用中用戶需要頻繁充電以補充能量，所以，將充放電試驗集于～體，可以在室內方便地了解電池的實 際性能。用戶在使用時，需要比較頻繁地行駛（放電）和住車（充電）。因此，試驗臺必須同時具有充電和放電功能，才能逼真地模擬電池的實際工況。我們的系統 集充電和放電于一體，從而可以在實驗室環境下更有效地進行蓄電池性能試驗與分析。
　　3.2具有高、低壓兩套試驗系統
　　3.3具有智能充放電功能
　　系統不但能夠根據不同電池的特性，按事先編制好的方案進行充放電試驗，還可以根據實驗過程中電池的具體狀態隨時調整實驗方案。
　　4、系統容錯方案設計
　　考慮到在以后實際充電、放電操作中可能會出現種種不可預知的突發故障，一旦系統因硬件故障或操作不當，造成人員的傷亡和設備的損毀。為了避免這一現象的發生，在設計時充分考慮系統的特點，通過軟硬件相結合的辦法，提出了一套經濟、實用的容錯方案。
　　4.1硬件故障容錯
　 　1）工控機故障的容錯：工控機故障主要是軟件系統的突然崩潰和病毒的感染；因此，工控機的接口均在實驗柜的內部，并用鎖鎖上，這樣就可以杜絕一些病毒的 入侵的可能。另外，系統裝載正版殺毒軟件，并及時更新。如果，由于病毒或其它什么原因系統軟件在運行過程中產生崩潰，我們在硬件電路中設置了“急停”按 鈕，可以手動關斷系統，終止設備運行。
　　2）單片機故障的容錯：單片機是用來產生PiN信號以控制放電電流大小的，當單片機程序產生“跑飛"時，可以利用看門狗自動復位。
　　3）電子器件故障的容錯
　　在硬件電路上設置了速熔器，這樣可以在意外信號、誤動作的情況下，迅速斷開設備的連接，從而對電子器件起到一定的保護作用。在IGBT等主要功能器件上設計了保護電路，可以起到有效地保護IGBT的作用。
　　4.2　操作錯誤容錯
　 　為了避免因操作錯誤而可能對系統的安全運行造成的嚴重影響，在系統設計時對可能因操作而引起的錯誤也采取了相應的容錯措施。系統在設計時，考慮到操作人 員可能會進行誤操作，因此，在關鍵的充放電動作開始的同時，同時關閉了可能的任何與控制有關的操作，使之無法操作，直至充電或者放電過程結束。保留了“使 用幫助的按鈕，以備操作人員隨時查閱有關操作規程等。
　　5、結論
　　本文的電動叉車蓄電池性能研究，對維護蓄電池及提高電動叉車的續航 里程的研究有重要意義，依靠現場實踐經驗結果作為判據，在目前階段的功能可以較好確認蓄電池的性能，提供蓄電池的運行狀況的準確數據，為蓄電池組的正確使 用和維護提供了科學依據。本論文對以后其它的電池性能分析具有一定的參考價值。要深入研究整個電池性能問題，里面所涉及的工作量和研究內容是相當豐富的。 由于作者的研究時間和研究水平的限制，會有許多考慮不到的地方。這項研究需要更多的人來參與和完善，希望以后的研究者可以結合實際多做些這方面的工作。