车载铅酸蓄电池修复方案

【摘 要】文章介绍某车型铅酸蓄电池的修复方案设计，将电池修复的逻辑集成到车辆控制器中，定期定量对电池进行修复充电，防止电池硫化。

【关键词】铅酸蓄电池；硫酸盐化；修复

中图分类号：U463.633 文献标识码：A 文章编号：1003-8639（ 2024 ）10-0039-02

Refresh Design of Lead-acid Battery

LIN Pingping，CHEN Wenfei，YU Peng，LU Yun

（Geely Automoblie Research Institute Ningbo Co.，Ltd.，Ningbo 315315，China）

【Abstract】This paper introduces the refresh design of lead-acid battery. The logic of battery refresh is integrated into the vehicle controller to refresh and charge the battery regularly and quantitatively to prevent the battery vulcanization.

【Key words】lead-acid battery；sulfation；refresh

作者简介

林萍萍，女，工程师，主要从事低压能源管理工作。

1 引言

随着全球汽车行业汽车电子化、智能化的迅猛发展，人们对汽车电子电气功能的要求不断提高，12V蓄电池使用场景大大增加，过度使用或者其他原因导致电池深度亏电后，会导致车辆安抛，深度亏电后的电池到服务站修复充电时间长，抱怨较大。所以，如何提升电池性能，减少电池衰减变得格外重要。

2 铅酸电池基本原理

铅酸蓄电池利用铅的氧化反应和二氧化铅的还原反应，当铅电极和二氧化铅电极进入到硫酸溶液中，两电极上都会生成PbSO4。铅酸蓄电池的化学反应原理如图1所示。

电池长期充电不足、过量放电或放电后不及时充电等都可能导致极板硫酸盐化。硫酸铅结晶导电性差，会妨碍电解液的渗透作用，在充电时不易恢复，成为不可逆硫酸铅，使极板中参加电化学反应的活性物质减少，导致容量大大降低。铅酸蓄电池的硫化现象如图2所示。

电池发生硫化之后，如果较为轻微，可以通过修复充电得以恢复大部分性能，严重的硫化会引起电极失去活性，无法充电，电池功能失效。

3 铅酸蓄电池修复方案设计目标

铅酸电池修复方案是将电池老化算法与系统逻辑相结合，将电池修复的逻辑集成到车辆控制器中，定期定量对电池进行修复充电，改善因整车异常放电导致的铅酸电池过早硫化，在硫化早期进行修复，避免恶性循环，缓解市场上蓄电池亏电问题。铅酸蓄电池的老化算法如图3所示。

4 铅酸蓄电池修复方案介绍

4.1 铅酸蓄电池修复逻辑

电池传感器布置在蓄电池负极，通过LIN通信与主节点车身控制模块进行交互，主节点通过电池传感器信号累计车辆使用时间和车辆总放电量进行修复模式条件判断。铅酸蓄电池修复逻辑框图如图4所示。

4.2 铅酸蓄电池修复方案周期的设定

1）电池处于60%SOC以下荷电状态下放置时，蓄电池易出现轻度硫酸盐化。约40%的正负极活性物质处于硫酸铅的化学状态，高活性小颗粒的硫酸盐存在向大颗粒低活性的硫酸铅的状态变化的趋势，车辆按照每使用30天的周期进行修复，可以有效提高车辆蓄电池的SOC，电池启动能力与SOC及使用温度相关，保持在较高的SOC下循环使用，也可以缓解电池的失效，提升使用寿命。

2）电池亏电后易导致电池硫化，当车辆蓄电池总放电量超过5倍的蓄电池容量，说明车辆有异常耗电，电池持续亏电，需要及时进行修复，避免硫酸盐化至不可恢复。图5为严重亏电电池正负极板照片。

4.3 铅酸蓄电池修复方案充电MAP的设定

通过大量的试验数据及测试验证，结合电池单体数据及整车数据分析，建立修复模式充电MAP。电池充电数据见表1，充电曲线如图6所示。

4.4 铅酸蓄电池修复方案流程

车身控制器获取电池传感器信号，检测到电池使用超过30天或者总放电量超过5倍蓄电池容量Cn时，在满足电池温度正常和低压系统没有故障的情况下使整车进入修复充电模式，流程如图7所示。

进入修复模式后，电池电流处于0～3A持续了3h时，说明此电池已经不能修复了，针对此类电池，电池电量持续降低且充电缓慢甚至充不进去的，会触发后台报警，通知客户去服务站维护电池。

5 总结

蓄电池修复方案将电池老化算法与系统逻辑相结合，让车辆定期进入修复模式，改善因整车异常放电导致的电池过早硫化，是行业首创的车载电池修复方案，是低压电源系统设计的前瞻性研究。对于长期短途行车的用户场景，电池电量持续降低得不到满充，会导致车辆功能受限。通过在电流硫化早期进行修复，可以使电池定期满充，提高蓄电池的性能，给用户更好的体验。

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（编辑 杨凯麟）