探究蓄电池组中单换专用电池的应用

2016-08-09超威电源有限公司丁元军马永泉王亮谢爽

电器工业 2016年6期

/超威电源有限公司　丁元军　马永泉　王亮　谢爽/

探究蓄电池组中单换专用电池的应用

/超威电源有限公司丁元军马永泉王亮谢爽/

摘要：单只落后电池在售后返回的蓄电池组中占有很高的比例，本文通过对售后4～8个月返回的电池组进行了检测分析，制造了用于更换单只落后电池的专用电池——单换专用电池，探究其更换后对蓄电池组性能的影响，并从容量、开路电压、充电接受能力和均衡充电电压等方面进行了探究和实验。通过对其循环寿命的检测结果表明，单换专用电池在更换后完全可以满足电池组的整体性能要求，同时还能节约大量的运输、维护费用。

关键词：单换专用电池；单只落后电池；均衡电路板

0　引言

电动助力车用密封铅酸蓄电池由于是串联成组使用，随着循环寿命的放电深度和次数的增加，必然会出现单只电池落后的现象，即在电池组中出现了单只落后电池，进而影响了整组电池的使用性能。为此，多数厂家的售后部门采取了整组退回的措施，这样做返回的运输、维护费用较高。更改售后整组更换模式为单只更换模式已经成为当务之急。为此，要求作为单换专用电池应具有与未更换电池接近的容量、良好的充电接受能力和保护未更换电池不过放的特点等。

1　单换专用电池设计方案

根据单换专用电池的特点和要求，从容量、开路电压、充电接受能力和均衡充电电压四个方面进行了设计。

1）容量设计。6-DZM-12：正极板涂膏量从原来的31.5g/片（7片/只）减少到28.0g/片；负极板涂膏量从原来的22.0g/片（8片/只）减少到19.5g/片；6-DZM-20：正极板涂膏量从原来的91.9g/片（4片/只）减少到80.0g/片；负极板涂膏量从原来的58.7g/片（5片/只）减少到51.5g/片；通过控制涂膏量使单换专用电池的容量为常规电池容量的85%～92%。因为4～8月返回电池组中未更换电池的容量基本维持在115～120min（2hr）范围内，将单换专用电池的容量控制在与其接近或稍低，能够防止未更换电池过放。

2）开路电压设计：内化成电解液密度从1.255g/cm3调整到1.240g/cm3；通过控制内化成电解液密度使单换专用电池的开路电压控制在13.0～13.2V之间，较常规电池的开路电压13.4～13.6V低0.4V左右，保证单换专用电池在充电时能够率先达到恒压阶段。

3）充电接受能力设计：考虑常规电池的充电接受能力大约在2.8左右（GB/T 22199—2008）且受限于负极（特别是低于0℃时），通过在负极铅膏中加入0.5%～0.8%的PBX51卡博特高性能碳，使单换专用电池充电接受能力提高20%～25%，从而提高充电转换效率，保证单换专用电池在充电时能够率先达到恒压阶段。

4）充电均衡电压设计：在每只电池的上盖内部、正负端子间并联加装一只均衡电路板，采用IC控制，具有在温度超标时临时“溶断”、在温度正常时恢复导通的保护功能，采用导电硅橡胶进行密封和导热。当单换专用电池的充电电压逐渐升高并达到14.7±0.1V时，均衡电路板的旁路开关自动打开并恒定此均衡电压，使绝大部分充电电流从单换专用电池外（均衡电路板中）流过，保证单换专用电池不过充，对其他电池还能够继续充电，实现了充电电压均衡。

2　单换专用电池制造及性能检测

1）涂板固化：采用常规电池板栅，常规正极铅膏，设计后负膏，设计后涂膏量，常规固化工艺，分别生产6-DZM-12及6-DZM-20正负极板各1020套。

2）电池组装：采用常规铸焊、封盖工艺，按设计在盖内部加装1只均衡电路板，分别生产6-DZM-12及6-DZM-20电池各1020只。

3）电池化成：采用1.240g/cm3电解液密度，常规添加剂，常规内化成工艺，分别生产6-DZM-12及6-DZM-20单换专用电池各1000只，另20只用于解剖分析。

4）随机抽取6-DZM-12及6-DZM-20单换专用电池各10只进行了检测，其检测结果为：容量为常规容量的85.6%～92.4%、开路电压为13.01～13.25V、充电接受能力比常规提高22.2%～38.2%、均衡充电电压（即旁路开启电压）为14.63～14.73V，基本上符合设计要求。

3　单换专用电池的应用

单换专用电池的应用包括两个部分：一部分是在实验室更换后的应用及检测；另一部分是在市场上更换后的应用及反馈。

1）6-DZM-12电池组在实验室更换后的应用及检测：选取11组6-DZM-12售后返回电池组，先进行1～3个充放电循环检测，挑出各组放电终止电压最低的电池，并将前10组分别更换上10只前面经过检测的单换专用电池，编号1201#～1210#，如图1和图2所示，做100%DOD检测，至150循环时容量衰减至原来的80.0%～90.1%；第11组换上一只新的常规电池，模拟单换专用电池作平行对比检测，编号1211#，如图3所示。通过图1可知，在第100次循环时，容量为原来的98.4%，之后缓慢衰减至10Ah左右，有继续衰减的趋势。放电终止电压在第80次循环之前，作为1#单换专用电池，开始放电终止电压最低，表示被过放，之后放电终止电压逐渐提高，证明单换专用电池抗过放能力强，具有自我恢复能力；80次循环之后，由于4#未更换电池放电终止电压的不断下降，造成整组容量的缓慢衰减和其余三只电池放电终止电压的小幅提升。随着4#电池放电终止电压的继续下降，其将会成为第二只被更换的单换专用电池。通过图2可知，容量衰减非常缓慢，至150次衰减为原来的90.1%，其中3#未更换电池明显是在原电池组中被过放严重，经过30次的循环，被逐渐修复。30次循环之后，三只未更换电池的放电终止电压就非常平稳且都高于1#单换专用电池的放电终止电压，证明1#单换专用电池一直在被过放，也就是表明对三只未更换电池的保护效果明显，应是一种比较期望的最佳状态。通过图3可知，电池组在更换了单只常规电池后，由于更换的常规电池容量高等原因，不具备单换专用电池的特点，使得在放电过程中4#未更换电池在经过7个循环后就始终处于过放状态，无法得到很好的恢复，进而使得电池组容量迅速下降，循环至32次时，寿命就终止下线，新更换的单只常规电池未得到有效地利用。

图1

图2

图3

2）6-DZM-20电池组在实验室更换后的应用及检测：选取10 组6-DZM-20售后返回电池组，先进行1～3个充放电循环检测，挑出各组放电终止电压最低的电池，并分别更换上10只前面经过检测的单换专用电池，编号2001#～2010#，做100%DOD检测。其实验过程与6-DZM-12基本相同，具体如图4 ～6所示。