蓄电池组寿命短问题分析及解决方法

日期:2011年1月6日 11:53

  电动自行车以其轻便、环保、经济实用,深受广大用户喜爱,近年来获得了飞速发展。据有关资料统计,国内2006年产量已达2000万辆,国内保有量约5000万辆,且市场广阔,发展前景非常好。但在实际使用中,电池组寿命较短,行驶里程下降较快,其统计平均寿命仅为一年左右,远远未达到其额定寿命,这是电动车使用中长期存在的一个大问题。目前电动车的四大电气部件­——电机、电池、控制器、充电器的技术开发和生产制造都是比较成熟的,因而电池组寿命短成为电动车使用中最突出的一个问题,这不但影响了电动车的使用性能,增加使用成本,从长远看,也在一定程度上影响和制约了电动车的进一步的发展和应用。

  目前电动自行车所用的电池一般为铅酸蓄电池,今后若干年内也不会有根本性的改变。铅酸蓄电池的制造技术已经比较成熟,对于在使用中存在的寿命短,远远低于其额定寿命的问题,除提醒用户注意使用得当外,还必须从技术上加以解决。为此,我们针对电动车使用工况各异,电池组频繁充放电的特点,对此问题进行具体分析,确定解决此问题的方向和途径,以求尽快研究出解决这一难题的方法,取得根本性的技术突破,从而彻底解决这一问题。

  对于电池性能的恶化以致损坏各种情况的分析表明,电池发生脱粉,失水,极板拱曲、断裂,以至极板短路等故障,其主要原因都是过充过放。充电末期,电池极化电压增大,电解水现象产生气泡,内部损耗增大,温升提高,过量充电会损伤电池;放电末期,有效化学物质反应将尽,内部微孔堵塞,电池内阻增大,此时的过度放电也会损伤电池,因此,过充过放都是应该尽量避免的。

  电动自行车采用串连蓄电池组,使用时要频繁地反复进行充放电循环,由于材料和制造工艺上的差异,在使用期间,电池组电池之间必然会产生容量和性能差异,即电池的不均衡。充电时,容量较小、性能较差的电池会产生过充电现象;而在放电时,容量较小,性能较差的电池又会产生过放电现象。不断的过充过放使得差电池的容量愈来愈小,性能愈来愈差,这种频繁的恶性循环过程,加速了差电池的损坏,从而使得整个蓄电池组性能恶化,这是影响电池组使用寿命的主要原因。在电池组维修更换的实践中,绝大多数情况下,电池组的损坏实际上只有一只电池(极少数是2只)损坏,这也证明了上述分析是正确的。

  木桶理论指出:木桶的最大水容量是由其最低的一块木板高度决定的。与此类似,串联蓄电池组的最大放电量(可用容量)是由电池组中性能最差的一只电池的容量决定的,最差一只电池的电量放完,电压大幅度下降,电动车即会停止运行,此时电池组内好电池中剩余的电量也无法利用,电动车的行驶距离缩短,这是串联电路的性质决定的。

  不论电池组在出厂时如何进行精密配组,其在使用过程中,电池之间的不均衡是绝对的,是一定会发生的,由于不均衡引起的差电池的过充过放,恶性循环,加速损坏,以致使整个电池组可用容量大幅降低是影响电池组寿命的主要原因。因此如何从技术上解决电池间的不均衡问题,对电池在使用过程中进行实时在线均衡调节,达到均衡的目的,从而有效地防止过充过放,是解决电池组寿命短这一问题的关键。

  电池的硫化也是影响其寿命的因素之一,蓄电池长期充电不足,放电后长期未充电,电动车长期不用,电池失水致使硫酸密度增大,过量放电都会使电池发生硫化,致使电池有效活性物质减少,内阻增大,电池容量降低,性能恶化,这一般是因为使用不当所引起。由于多数电动车用户专业知识不够,使用中情况各异,以致使电池硫化现象不同程度地存在,影响电池组的使用寿命。针对这一情况,很多厂家生产电池修复仪、电池修复液,对已硫化的电池进行事后处理和修复,近年来,这种维修技术发展很快,甚至成为一个产业,主要的就是解决电池硫化问题。但费工费时也只能程度不同地解决这一问题。根据这一情况,治标不如治本,事后处理不如事前预防,治其未病才是上策,最好的解决办法是在电池的整个使用过程中(充电、放电全程),对电池进行在线实时处理,从根本上防止硫化现象的发生,即使对于特殊情况下(如长期不用)发生的硫化亦具有修复功能,这样就能很好地解决硫化问题,同时也大大减少电池组的维修工作量,降低使用成本。

  综上所述,在实际使用中电池的不均衡引起差电池的过充过放,加速损坏是电池组寿命短的主要原因,电池的硫化也是影响电池组寿命的因素之一。运用现代微电子技术、自动控制技术对电池组使用过程进行实时在线动态均衡调节,对电池的硫化进行预防性的实时在线活化处理,就能很好地解决上述问题,从而从根本上解决电池组寿命短的难题。

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