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蓄電池組壽命短問(wèn)題分析及解決方法
電動(dòng)自行車以其輕便、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，深受廣大用戶喜愛(ài)，近年來(lái)獲得了飛速發(fā)展。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)2006年產(chǎn)量已達(dá)2000萬(wàn)輛，國(guó)內(nèi)保有量約5000萬(wàn)輛，且市場(chǎng)廣闊，發(fā)展前景非常好。但在實(shí)際使用中，電池組壽命較短，行駛里程下降較快，其統(tǒng)計(jì)平均壽命僅為一年左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到其額定壽命，這是電動(dòng)車使用中長(zhǎng)期存在的一個(gè)大問(wèn)題。目前電動(dòng)車的四大電氣部件-——電機(jī)、電池、控制器、充電器的技術(shù)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)制造都是比較成熟的，因而電池組壽命短成為電動(dòng)車使用中最tu出的一個(gè)問(wèn)題，這不但影響了電動(dòng)車的使用性能，增加使用成本，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，也在一定程度上影響和制約了電動(dòng)車的進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。
目前電動(dòng)自行車所用的電池一般為鉛酸蓄電池，今后若干年內(nèi)也不會(huì)有根本性的改變。鉛酸蓄電池的制造技術(shù)已經(jīng)比較成熟，對(duì)于在使用中存在的壽命短，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其額定壽命的問(wèn)題，除提醒用戶注意使用得當(dāng)外，還必須從技術(shù)上加以解決。為此，我們針對(duì)電動(dòng)車使用工況各異，電池組頻繁充放電的特點(diǎn)，對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行具體分析，確定解決此問(wèn)題的方向和途徑，以求盡快研究出解決這一難題的方法，取得根本性的技術(shù)突破，從而*解決這一問(wèn)題。
對(duì)于電池性能的惡化以致?lián)p壞各種情況的分析表明，電池發(fā)生脫粉，失水，極板拱曲、斷裂，以至ji板短路等故障，其主要原因都是過(guò)充過(guò)放。充電末期，電池極化電壓增大，電解水現(xiàn)象產(chǎn)生氣泡，內(nèi)部損耗增大，溫升提高，過(guò)量充電會(huì)損傷電池;放電末期，有效化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)將盡，內(nèi)部微孔堵塞，電池內(nèi)阻增大，此時(shí)的過(guò)度放電也會(huì)損傷電池，因此，過(guò)充過(guò)放都是應(yīng)該盡量避免的。
電動(dòng)自行車采用串連蓄電池組，使用時(shí)要頻繁地反復(fù)進(jìn)行充放電循環(huán)，由于材料和制造工藝上的差異，在使用期間，電池組電池之間必然會(huì)產(chǎn)生容量和性能差異，即電池的不均衡。充電時(shí)，容量較小、性能較差的電池會(huì)產(chǎn)生過(guò)充電現(xiàn)象;而在放電時(shí)，容量較小，性能較差的電池又會(huì)產(chǎn)生過(guò)放電現(xiàn)象。不斷的過(guò)充過(guò)放使得差電池的容量愈來(lái)愈小，性能愈來(lái)愈差，這種頻繁的惡性循環(huán)過(guò)程，加速了差電池的損壞，從而使得整個(gè)蓄電池組性能惡化，這是影響電池組使用壽命的主要原因。在電池組維修更換的實(shí)踐中，絕大多數(shù)情況下，電池組的損壞實(shí)際上只有一只電池(極少數(shù)是2只)損壞，這也證明了上述分析是正確的。
木桶理論指出：木桶的最大水容量是由其最di的一塊木板高度決定的。與此類似，串聯(lián)蓄電池組的最大放電量(可用容量)是由電池組中性能最差的一只電池的容量決定的，最差一只電池的電量放完，電壓大幅度下降，電動(dòng)車即會(huì)停止運(yùn)行，此時(shí)電池組內(nèi)好電池中剩余的電量也無(wú)法利用，電動(dòng)車的行駛距離縮短，這是串聯(lián)電路的性質(zhì)決定的。
不論電池組在出廠時(shí)如何進(jìn)行精密配組，其在使用過(guò)程中，電池之間的不均衡是絕對(duì)的，是一定會(huì)發(fā)生的，由于不均衡引起的差電池的過(guò)充過(guò)放，惡性循環(huán)，加速損壞，以致使整個(gè)電池組可用容量大幅降低是影響電池組壽命的主要原因。因此如何從技術(shù)上解決電池間的不均衡問(wèn)題，對(duì)電池在使用過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)在線均衡調(diào)節(jié)，達(dá)到均衡的目的，從而有效地防止過(guò)充過(guò)放，是解決電池組壽命短這一問(wèn)題的關(guān)鍵。
電池的硫化也是影響其壽命的因素之一，蓄電池長(zhǎng)期充電不足，放電后長(zhǎng)期未充電，電動(dòng)車長(zhǎng)期不用，電池失水致使硫酸密度增大，過(guò)量放電都會(huì)使電池發(fā)生硫化，致使電池有效活性物質(zhì)減少，內(nèi)阻增大，電池容量降低，性能惡化，這一般是因?yàn)槭褂貌划?dāng)所引起。由于多數(shù)電動(dòng)車用戶專業(yè)知識(shí)不夠，使用中情況各異，以致使電池硫化現(xiàn)象不同程度地存在，影響電池組的使用壽命。針對(duì)這一情況，很多廠家生產(chǎn)電池修復(fù)儀、電池修復(fù)液，對(duì)已硫化的電池進(jìn)行事后處理和修復(fù)，近年來(lái)，這種維修技術(shù)發(fā)展很快，甚至成為一個(gè)產(chǎn)業(yè)，主要的就是解決電池硫化問(wèn)題。但費(fèi)工費(fèi)時(shí)也只能程度不同地解決這一問(wèn)題。根據(jù)這一情況，治標(biāo)不如治本，事后處理不如事前預(yù)防，治其未病才是上策，最hao的解決辦法是在電池的整個(gè)使用過(guò)程中(充電、放電全程)，對(duì)電池進(jìn)行在線實(shí)時(shí)處理，從根本上防止硫化現(xiàn)象的發(fā)生，即使對(duì)于特殊情況下(如長(zhǎng)期不用)發(fā)生的硫化亦具有修復(fù)功能，這樣就能很好地解決硫化問(wèn)題，同時(shí)也大大減少電池組的維修工作量，降低使用成本。
綜上所述，在實(shí)際使用中電池的不均衡引起差電池的過(guò)充過(guò)放，加速損壞是電池組壽命短的主要原因，電池的硫化也是影響電池組壽命的因素之一。運(yùn)用現(xiàn)代微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)電池組使用過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)在線動(dòng)態(tài)均衡調(diào)節(jié)，對(duì)電池的硫化進(jìn)行預(yù)防性的實(shí)時(shí)在線活化處理，就能很好地解決上述問(wèn)題，從而從根本上解決電池組壽命短的難題。