電動自行車用蓄電池的日常維護及保養

www.sail-shipping.com 來源：電動車商情網　　　電動車商情網作者：俠名類別：電動車維修時間：2005-11-10

一、概述作為電動自行車的動力源——蓄電池種類很多，如鉛酸蓄電池、鉛酸膠體蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鋅空氣電池和燃料電池等，其中鉛酸蓄電池和鉛酸膠體蓄電池均制造成閥控密封式免維護式，以其價格較低而被廣泛采用，但是因其重量、體積都很大，比容小、壽命短，成為電動自行車普及的瓶頸。鎳鎘電池的大電流放電特性和抗過充電特性都很好，但是由于鎳鎘電池的記憶效應和人們對鎘污染的擔心，在電動車的動力源家族(Familia)中，未能占據一席之地。鎳氫電池的比容比鉛酸電池大的多，壽命也較長，大電流放電特性也比鉛酸電池好，價格介于鉛酸電池和鋰離子電池之間，受到了大家的關注。鋰離子電池，聚合物鋰電池的比容壽命都比鎳氫電池好，但由于鋰電池的內阻大，放電電流不能很大，36V電池組一般持續放電的最大電流接近1C，瞬間脈沖最大電流接近1.5C。鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰電池的致命缺點是安全問題，在過充電和過放電時，易引起單體電池隔板熔化，導致電池組失效甚至引起爆炸和燃燒。目前各科研部門和生產廠家的技術人員已經研制了電池組管理模塊，較好的處理了串并聯電池組充放電的均衡管理，使鎳氫電池、鋰電池的安全性得到很大的改善，但是，這些管理模塊還不能對每個單體電池的運行狀態進行顯示，至少還不能夠對運行不良的單體電池進行告警顯示，顯然還存在著內在的安全隱患。也許這個問題很快就能得到解決。鎳氫電池、鋰電池的管理模塊的成本很高，幾乎接近電池成本，這就使得售價居高不下，一組36V的鋰電池的售價幾乎相當于一部簡易款的電動自行車的售價，這對工薪族來說是使人望而卻步。當然隨著銷售量的增大，生產成本會逐漸下降到一個可以接受的水平，那是不算太遙遠的將來的事了。鋅空氣電池和燃料電池的污染小，比容大，比較安全，但是它的推廣需要建立足夠的換電網點，每個網點需要有足夠換用的備用電池，運營成本會增大。二、鉛酸蓄電池的工作原理和維護（一）鉛酸蓄電池、鉛酸膠體蓄電池的工作原因。鉛酸蓄電池的負極是海綿狀的鉛制成，正極是二氧化鉛制成，海綿狀的鉛和二氧化鉛均為活性物質，在比重為1.28的硫酸水溶液（電解液）中進行電化學反應。放電反應： Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 充電反應： 2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 放電時，海綿狀鉛和二氧化鉛與硫酸反應生成硫酸鉛，這種硫酸鉛的結構疏松，晶體非常細小，電化學活性很高，充電時，在電流作用下能重新生成正極的二氧化鉛和負極的海綿狀鉛。可見，在正常狀態下，這種電化學反應是完全可逆的。放電時生成硫酸鉛的過程亦稱為“鹽化反應”、“硫化反應”，這種硫酸鹽生成后的一段時間內活性很強。如果這段時間內未充電，未能及時轉化為海綿狀鉛和二氧化鉛。隨溫度下降，活性的硫酸鉛會再結晶成為顆粒較大的晶體。這種白色粗晶粒硫酸鉛導電性能很差，難溶解，充電時也不能再還原成海綿狀鉛和二氧化鉛的，形成了不可逆的鹽化（硫化），嚴重時，這些結晶體附著在電板表面，阻擋了電解液與涂層活性物質的反應，造成內阻增大，電池容量下降，電解液溫度過高，O2、H溢出而失水，電極柵板變形，活性物質脫落，單格電池短路或斷路等惡性循環發生。（二）日常維護和保養 1、不要無初速度(Tempo)狀態下直接電啟動，上坡時，頂風騎行時，適當加上人力騎行，上述情況下，瞬間電流可達到十幾安培，長時間大電流放電會加重鹽化，會因電池溫度過高形成失水、極板變形、活性物質脫落……現象，使電池壽命縮短，騎行中應巧妙利用滑行，盡量減少強行剎車和反復啟動，可以節約能源和延長蓄電池的使用壽命。 2、不要追求過高的時速而剪掉控制器限速器的限速線，不要追求更大的扭矩而選用350W左右的大功率電機，放電電流與‘時速’‘阻力矩’大體上成正比關系，特別是加速階段，放電電流更會成倍增加，持續的大電流放電，電化學反應激烈，會引起極板變形，活性物質脫落，電解液析氧，析氫逸出造成失水，這些都會縮短電池的使用壽命，甚至造成不可修復的損壞。電摩用的電池，使用壽命一般在3-6個月；大功率電機用的電池，使用壽命一般在6-10個月。 3、要及時充電蓄電池放電時就開始了鹽化反應（硫化反應），及時充電可以將具有活性的硫酸鉛及時轉化為活性的海綿狀鉛和二氧化鉛，若放置12小時以上，活性的硫酸鉛就會再次結晶成為較大晶體顆粒，成為不可逆鹽化（硫化）。如果每次騎行都需要及時充電，使電池處于淺循環狀態，會延長電池的使用壽命。 4、要定期深放電每月進行1-2次深放電，所謂深放電是指在平坦路面上，正常負荷條件下騎行到第一次欠壓保護的完全放電，或者用放電儀進行完全放電，也就是使每個單個電壓下降到1.75V，然后再完全充電，會使電池容量略有提升。值得注意的兩個問題：①深放電和過度放電只是一步之遙，第一次欠壓保護時，是深放電的標志，（當然控制器的欠壓保護值應當準確定位在每單個電壓為1.75V時）欠壓保護后，蓄電池會有2-3V的回升電壓，切不可用回升電壓再驅動行使，對電池來講這是過渡放電，對電池的損害是致命的。用放電儀來完全放電應該不存在這樣的問題。②蓄電池廠家生產的蓄電池，很難保證內阻的一致性，特別是內化成的產品，影響內阻的變數更多，內阻的雜散分布更是多見，主要體現在深放電至33V（36V電池組）以下時，有可能出現其中一、二塊電池（每塊電池內裝有6個單格電池）的電壓迅速下降到10.5V以下，其余電池可能還維持11V以上放電，電池組的總電壓可能還未達到放電的下限31.5V，此時應立即停止放電，這樣的電池被稱為“落后電池”，繼續放電時，這個‘落后電池’就會過度放電而損壞，這樣現象在初裝時，并不明顯，所以用戶在使用電池一段時間后最好請有關部門用放電儀進行一次深放電，觀察每塊電池放電的一致性，如能維修更好，至少要記下其中落后電池放電至10.5V時的總電壓值，這是您這組電池的深放電下限。當然一組電池中出現‘落后電池’，肯定會使電池容量大打折扣，而且充電時，‘落后電池’會最先充滿，而隨其余電池繼續充電時就會過度充電，放電時，‘落后電池’會最先放電到下限，而隨其余電池繼續放電時就會過度放電，形成惡性循環，很快就出現容量迅速衰減的狀況。 5、不要隨意更換充電器，按說明書要求正確使用充電器。整車廠的電動自行車出廠時，充電器是與所配置的蓄電池相匹配的。其補充電流、充電最高電壓和轉換電流、浮充電壓、浮充電流是規定好的，其它充電器的參數都有一定的范圍的差異，很有可能與所配置的蓄電池不匹配，所以不可隨意更換充電器。充電器在強烈震動和顛簸中，會使參數漂移，通風不良環境中使用，充電器的溫度可達70℃左右，會使參數熱漂移，都會影響充電器的正常工作，會對蓄電池造成過充電、欠充電等損害。再有，充電器要有浮充的功能，充電器顯示充滿的指示燈亮時，只表示充入的電量達到總容量的97%-99%，應當繼續進行浮充（涓流）充電2小時，使其徹底充滿。這樣可以抑制電池的鹽化。充電器如果有正脈沖充電功能，可以有效地防止電池的鹽化積累。充電器若有負脈沖充電功能，則可以有效地消除電池的極化積累。 6、防止自放電引起自放電的因素很多，如電解液及極板材料有雜質，引起局部電池效應自放電，隔板破裂，活性物質脫落，蓄電池蓋(Guy)上有浸潤性灰塵，電解液或水形成回路自放電。我們能做到的是保持蓄電池蓋(Guy)上的干燥和清潔。冬天從屋外移到屋內的蓄電池其表現上會有冷凝水，可擦拭或靜置屋內待其蒸發后再充電。 7、不可欠電貯存長期停用的電池，要首先將電池充滿電再存放，并且至少每個月要重新完全充電一次。 8、一般的鹽化蓄電池可由專業商家用修復儀進行干式修復或補液修復。嚴重損壞的蓄電池應由生產廠家處理，這里不再多述其工作原因了。三、鉛酸蓄電池的性能指標 1、蓄電池的額定容量按國家標準規定的電池容量，單位是Ah，是放電電流與完全放電時間的乘積，表達電池儲存電量的多少。以6-DZM-10蓄電池為例：當蓄電池以2小時率放電時（即以5A放電），放電時間應在120分鐘以上，5A×（120/60）h=10Ah。這相當于在平坦路面上勻速行駛2小時，20km/h×2h=40km，是充電一次的續行里程。使用過程中，蓄電池的容量會逐漸衰減，續行里程自然會減少。 2、放電循環壽命蓄電池的初容量的大小，不代表蓄電池的壽命長短，各廠家蓄電池的鉛粉質量、鉛膏配制、板柵的材質、隔板的選用、電解液的配制，各有不同。有些電池初容量大，壽命短；有些電池初容量小，壽命長；有些電池則兼顧初容量和壽命。有些整車廠單憑幾次2小時率完全放電的結果，或只憑用電池跑幾次續行里程的結果來評價蓄電池的優劣是不妥當的。衡量蓄電池使用壽命的指標是：放電循環壽命。通常測量的方法是電池充滿電后，在放電至總容量的70%為一次循環。此循環次數多少，表示電池使用壽命的長短。電動自行車用的蓄電池循環壽命應不少于350次，低于此值的電池為不合格。 3、額定電壓：電動自行車用的蓄電池的單格額定電壓為2V，組成6V、12V、24V、36V、48V的電池組。 4、配組合理：配組不當，會在串聯電池組中出現‘落后電池’。其后果如前所述。■