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1、电动自行车用铅酸蓄电池组并联充放电的研究来源：全球电源网 2007-07-03 10:50 浏览 4191 次 【 字号： 大 中 小 】作者：桂长清摘要：对不同荷电态的电动自行车用铅酸蓄电池组进行了并联充放电过程的研究。结果表明：流经各组电池的电流是按照电池组的荷电态而自动调配的。在充放电过程中，原来荷电态较高的电池组充(放)电电流由小( 大)逐步增加(减小) ；原来荷电态较低的电池组充(放)电电流由大(小)逐步减小(增大) ，最终各个电池组的充(放)电电流趋于一致。实验同时还证实了恒电压并联充电可以改善蓄电池组的均匀性，有利于延长蓄电池组的使用寿命。关键词：铅酸蓄电池； 并联充放电； 均匀
2、性； 使用寿命 电动自行车普遍采用由 3 只 6DZMl0 阀控式密封铅酸蓄电池组成 36V 蓄电池组作为动力源。实车使用结果表明：3 只电池中总有 1 只过早失效，而不是同时失效。在严格控制工艺过程的同时，许多厂家还使用了配组机，根据新电池的开路电压、放电电压以及放电容量，选取数值相近的 3 只电池配成一组。这样仍避免不了某只电池过早失效。本文作者曾提出适当提高蓄电池组的放电终止电压 1和避免深度过放电 2的方法来解决此类问题；根据电动自行车用铅酸蓄电池组并联充电的实验结果，利用蓄电池并联充电会有“偏流” 的特性，采用并联充电方式进一步改善蓄电池组的均匀性，延长蓄电池组的使用寿命。 1 实验
3、 1.1 并联充电将自制的 2 组(每组 3 只)6DZMl0 电动自行车用阀控式密封铅酸蓄电池组(下文简称 6DZMl0 电池组)，预先用 5A 恒流放电至 31.5V；然后将第 2 组电池组先用电动自行车用充电器充电 4h，再将其和第 1 组电池组并联起来，按照电动自行车用充电器的充电模式进行充电。每组电池分别接有电流表，以测量流各支路的电流 Il 和 I2。在总线路中也接有电流表，测量流总线路的电流 Io。 1.2 并联放电实验前先将 2 组(每组 3 只)6DZMl0 电池组用电动车用充电器充足电，然后将第 2 组电池组预先用 5A 恒流放电 50min，再将其和第 1 组电池组并联接
4、入电路，进行恒流放电。 2 结果和讨论 2.1 并联充电过程中的电流分配表 1 是 2 组(每组 3 只)6DZMIO 电池组并联充电时的电流分配。流两个支电路的电流总和与流过总线路上的电流是一致的。这意味着并联充电过程中，虽然流两组电池组的充电电流不一致，即有“偏流 ”现象，但不会出现一些人认为 的 一 组 电 池 组 会 对 另 一 组 电 池 组 充 电 的 情 况 。 其 次 ， 流 各 电 池 组 的 充 电 电 流 是自 动 按 照 各 电 池 组 的 荷 电 态 来 分 配 的 。 第 2 组 电 池 组 先 已 充 电 4h， 其 荷 电 态 较 第1 组 的 高 ， 其 初
5、始 充 电 电 流 就 小 。 随 着 充 电 过 程 的 进 行 ， 各 组 电 池 的 容 量 相 差 变小 ， 则 充 电 电 流 的 差 别 就 逐 步 减 小 。 待 到 各 组 电 池 基 本 上 充 足 电 时 ， 各 组 电 池 的充 电 电 流 就 逐 步 趋 于 一 致 。Mass 定律指出：电池充电时的最大充电电流与电池先前放出的容量成正比。表 1 中的实验结果基本上符合这一规律。2.2 并联放电过程中的电流分配表 2 选 出 了 具 有 代 表 性 的 2 组 (每 组 3 只 )6DZMl0 电 池 组 并 联 放 电 时 的 电 流 分 配 。从表 2 可以看出：流
6、两个支路的电流总和也与流过总线路上的电流是一致的。这意味着并联放电过程中也不会出现一组电池对另一组电池放电的情况。同样，流各电池组的放电电流也是自动按照各电池组的荷电态来分配的。第 2组电池组 先已放电 50min，其初始放电电流小。随着放电过程的进行，各电池组的容量相差变小，放电电流的差别逐步减小。由此可知，蓄电池并联放电时，并联电池之间是“相互配合，能者多劳” 的；蓄电池串联放电时，流各串联电池的电流是相同的。显然，并联放电有利于延长蓄电池组寿命。 2.3 并联充电对电池均匀性的影响表 3 列出了 6 只 6DZMl0 电池平均分成 2 组，进行并联充电前后，5A 放电时间的变化情况。第
7、1 组电池(1，2，3 号) 来放电时间较短，这可能跟它们 先充电不足有关，在并联充电过程中这一组电池比另一组电池充入的电量多，其放电时间就会延长；第 2 组电池(4，5，6 号)来放电时间虽然较长，但各只电池之间的差别较大。在并联充电过程中，这一组电池充电电流较小(表 1)，因而过并联充电后，放电时间增加很少，但 3 只电池之间的差别减小了。并联充电可以改善蓄电池组的均匀性，是利用了蓄电池并联充电过程中出现的“偏流” 现象，即充电过程中流 各只电池的电流，是根据电池的本身荷电态自动调节的。先充电不足的电池会自动分配到较大的充电电流；先荷电态较高的电池会自动分配到较小的充电电流，最后使各只电池
8、的荷电态趋向一致。应当指出，每只 6DZMl0 电池是由 6 块单体电池串联而成的。在对每只电池进行并联充电时，电池内部的 6 块单体电池仍旧是串联充电。当某块单体电池出现内部微短路或严重失水，导致整只电池性能下降时，并联充电对它们之间的均匀性所起的作用就不太显著了。 2.4 均匀性对蓄电池组寿命的影响由许多只电池串联组成的蓄电池组在运行过程中，不论是充电还是放电，流过各只电池的电流是相同的。如果各只电池的性能比较均匀，那么它们在充放电过程中的电压值应相差不大，全组电池的电压平均值基本上可以代表各只电池的电压值。根据该平均值对蓄电池组的工作状态进行控制时，可以使各只电池基本上处于最佳工作状态。
9、电动自行车用电池组(3 只)的放电终止电压为31.5 V，就是认为每只电池的放电终止电压为 10.5V，单体电池的放电终止电压为 1.75V。事实上各只电池的电压不可能完全均匀 2，当有相同的电流在其中流过时，它们的电压值必然存在差别，整组电池的平均电压值就不能完全符合每只电池。用平均电压值作为监控参数，必然会使部分电池处于不利的工作状态。当蓄电池组处于充电状态时，其中电压较高的电池就会提前析气，温度升高，电解水反应加快，这些变化反过来又促使电池温升加大，失水量加剧，甚至出现热失控，加速电池的恶化进度，直到失效。电池组中电压较低的电池，其充电电压上升很慢，容易造成充电不足，长期如此，必然加剧极
10、板的硫酸盐化 3，使电池的容量下降，引起电池提前失效。当蓄电池处于放电状态时，容量较小的电池放电深度就加深。整组电池放电到 31.5V 时，就可能使某只电池的放电电压降至规定的终止电压以下，加深放电深度，缩短电池寿命；与此相反，来电压较高的电池还没有放到终止电压，即放电深度变浅，这就使各只电池之间的均匀性变差，最终必然进一步缩短整组电池的寿命。实践证明，电动自行车用阀控式密封铅酸蓄电池组不论是在使用过程中还是在寿命实验过程中，一旦出现 1 只落后的电池，它跟正常电池的差距就会很快增大，这是由上述恶性 环所致。 3 并联充电及其时机选择并 联 充 电 是 将 3 只 电 池 由 串 联 改 成
11、并 联 ， 然 后 采 用 恒 压 (14.1-14.4V)限 流 (6.0-7.2A)同 时 给 3 只 电 池 充 电 ， 接 着 保 持 电 压 不 变 ， 直 到 电 流 下 降 到 0.10.2A 为 止 。并联充电不能使用 来的车用充电器，应当使用低电压 (14.114.4V)大电流(6.07.0A)的充电器。目前已有厂家研制出供单只电动自行车用阀控式密封铅酸蓄电池充电用的充电器。利用这种充电器可以将 3 只电池用手工并联起来进行充电。铅酸蓄电池是一种渐变失效的产品 4，根据本文作者以前观察研究的结果 1，在铅酸蓄电池使用寿命的前 2/3 阶段，其均匀性是比较好的；在后 1/3 阶
12、段，其均匀性才开始迅速恶化。基于这一特点，应当这样选择并联充电时机：a 新 电 池 每 次 的 放 电 深 度 不 要 超 过 80 ， 在 使 用 约 3 个 月 之 后 ， 再 进 行 并 联充 电 ， 一 般 每 两 周 充 1 次 就 可 以 了 。b不论新电池还是旧电池，只要发生了过放电(电池电压已降到电压红线)，则当天就应进行并联充电。 4 小结a电动自行车用电池组恒压并联充电时，流各只电池的电流是根据电池的荷电态自动调节的，既不会有一只电池给另一只电池充电，也不会出现某只电池过充电的现象。b 在 电 池 寿 命 中 期 以 前 ， 每 两 周 将 同 一 组 3 只 电 池 进
13、行 恒 压 并 联 充 电 ， 有 利于 提 高 整 组 电 池 的 均 匀 性 ， 并 对 延 长 蓄 电 池 组 的 使 用 寿 命 有 利 。 当 寿 命 后 期 某 块单 体 电 池 严 重 失 效 时 ， 并 联 充 电 对 它 们 之 间 的 均 匀 性 所 起 的 作 用 不 太 显 著 。参考文献：1 GUI Chang-qing(桂长清)。电动自行车用 VRLA 电池的配组J。Battery Bimonthly(电池)，2005，35(3)：214215。 2 GUI Chang-qing(桂长清)，LIU Rui-hua(柳瑞华).电动助力车用 VRLA 电池组的均匀性JBattery Bimonthly(电池)，2006，36(3)：210211 3 Henry A C，Fred F F，Francisco T.Sulfation in l ead-acid batteries JJ Power Sources，2004，129(1)：113120 4 Moseley P T. The development of lead-acid batteries for hybrid and mild hybrid application JThe Battery Man，2005，47(9)：2631
