探究蓄電池組中單換專用電池的應(yīng)用

/超威電源有限公司　丁元軍　馬永泉　王亮　謝爽/

?

探究蓄電池組中單換專用電池的應(yīng)用

/超威電源有限公司丁元軍馬永泉王亮謝爽/

摘要：?jiǎn)沃宦浜箅姵卦谑酆蠓祷氐男铍姵亟M中占有很高的比例，本文通過(guò)對(duì)售后4～8個(gè)月返回的電池組進(jìn)行了檢測(cè)分析，制造了用于更換單只落后電池的專用電池——單換專用電池，探究其更換后對(duì)蓄電池組性能的影響，并從容量、開(kāi)路電壓、充電接受能力和均衡充電電壓等方面進(jìn)行了探究和實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)其循環(huán)壽命的檢測(cè)結(jié)果表明，單換專用電池在更換后完全可以滿足電池組的整體性能要求，同時(shí)還能節(jié)約大量的運(yùn)輸、維護(hù)費(fèi)用。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)螕Q專用電池；單只落后電池；均衡電路板

0　引言

電動(dòng)助力車用密封鉛酸蓄電池由于是串聯(lián)成組使用，隨著循環(huán)壽命的放電深度和次數(shù)的增加，必然會(huì)出現(xiàn)單只電池落后的現(xiàn)象，即在電池組中出現(xiàn)了單只落后電池，進(jìn)而影響了整組電池的使用性能。為此，多數(shù)廠家的售后部門采取了整組退回的措施，這樣做返回的運(yùn)輸、維護(hù)費(fèi)用較高。更改售后整組更換模式為單只更換模式已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。為此，要求作為單換專用電池應(yīng)具有與未更換電池接近的容量、良好的充電接受能力和保護(hù)未更換電池不過(guò)放的特點(diǎn)等。

1　單換專用電池設(shè)計(jì)方案

根據(jù)單換專用電池的特點(diǎn)和要求，從容量、開(kāi)路電壓、充電接受能力和均衡充電電壓四個(gè)方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

1）容量設(shè)計(jì)。6-DZM-12：正極板涂膏量從原來(lái)的31.5g/片（7片/只）減少到28.0g/片；負(fù)極板涂膏量從原來(lái)的22.0g/片（8片/只）減少到19.5g/片；6-DZM-20：正極板涂膏量從原來(lái)的91.9g/片（4片/只）減少到80.0g/片；負(fù)極板涂膏量從原來(lái)的58.7g/片（5片/只）減少到51.5g/片；通過(guò)控制涂膏量使單換專用電池的容量為常規(guī)電池容量的85%～92%。因?yàn)?～8月返回電池組中未更換電池的容量基本維持在115～120min（2hr）范圍內(nèi)，將單換專用電池的容量控制在與其接近或稍低，能夠防止未更換電池過(guò)放。

2）開(kāi)路電壓設(shè)計(jì)：內(nèi)化成電解液密度從1.255g/cm3調(diào)整到1.240g/cm3；通過(guò)控制內(nèi)化成電解液密度使單換專用電池的開(kāi)路電壓控制在13.0～13.2V之間，較常規(guī)電池的開(kāi)路電壓13.4～13.6V低0.4V左右，保證單換專用電池在充電時(shí)能夠率先達(dá)到恒壓階段。

3）充電接受能力設(shè)計(jì)：考慮常規(guī)電池的充電接受能力大約在2.8左右（GB/T 22199—2008）且受限于負(fù)極（特別是低于0℃時(shí)），通過(guò)在負(fù)極鉛膏中加入0.5%～0.8%的PBX51卡博特高性能碳，使單換專用電池充電接受能力提高20%～25%，從而提高充電轉(zhuǎn)換效率，保證單換專用電池在充電時(shí)能夠率先達(dá)到恒壓階段。

4）充電均衡電壓設(shè)計(jì)：在每只電池的上蓋內(nèi)部、正負(fù)端子間并聯(lián)加裝一只均衡電路板，采用IC控制，具有在溫度超標(biāo)時(shí)臨時(shí)“溶斷”、在溫度正常時(shí)恢復(fù)導(dǎo)通的保護(hù)功能，采用導(dǎo)電硅橡膠進(jìn)行密封和導(dǎo)熱。當(dāng)單換專用電池的充電電壓逐漸升高并達(dá)到14.7±0.1V時(shí)，均衡電路板的旁路開(kāi)關(guān)自動(dòng)打開(kāi)并恒定此均衡電壓，使絕大部分充電電流從單換專用電池外（均衡電路板中）流過(guò)，保證單換專用電池不過(guò)充，對(duì)其他電池還能夠繼續(xù)充電，實(shí)現(xiàn)了充電電壓均衡。

2　單換專用電池制造及性能檢測(cè)

1）涂板固化：采用常規(guī)電池板柵，常規(guī)正極鉛膏，設(shè)計(jì)后負(fù)膏，設(shè)計(jì)后涂膏量，常規(guī)固化工藝，分別生產(chǎn)6-DZM-12及6-DZM-20正負(fù)極板各1020套。

2）電池組裝：采用常規(guī)鑄焊、封蓋工藝，按設(shè)計(jì)在蓋內(nèi)部加裝1只均衡電路板，分別生產(chǎn)6-DZM-12及6-DZM-20電池各1020只。

3）電池化成：采用1.240g/cm3電解液密度，常規(guī)添加劑，常規(guī)內(nèi)化成工藝，分別生產(chǎn)6-DZM-12及6-DZM-20單換專用電池各1000只，另20只用于解剖分析。

4）隨機(jī)抽取6-DZM-12及6-DZM-20單換專用電池各10只進(jìn)行了檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果為：容量為常規(guī)容量的85.6%～92.4%、開(kāi)路電壓為13.01～13.25V、充電接受能力比常規(guī)提高22.2%～38.2%、均衡充電電壓（即旁路開(kāi)啟電壓）為14.63～14.73V，基本上符合設(shè)計(jì)要求。

3　單換專用電池的應(yīng)用

單換專用電池的應(yīng)用包括兩個(gè)部分：一部分是在實(shí)驗(yàn)室更換后的應(yīng)用及檢測(cè)；另一部分是在市場(chǎng)上更換后的應(yīng)用及反饋。

1）6-DZM-12電池組在實(shí)驗(yàn)室更換后的應(yīng)用及檢測(cè)：選取11組6-DZM-12售后返回電池組，先進(jìn)行1～3個(gè)充放電循環(huán)檢測(cè)，挑出各組放電終止電壓最低的電池，并將前10組分別更換上10只前面經(jīng)過(guò)檢測(cè)的單換專用電池，編號(hào)1201#～1210#，如圖1和圖2所示，做100%DOD檢測(cè)，至150循環(huán)時(shí)容量衰減至原來(lái)的80.0%～90.1%；第11組換上一只新的常規(guī)電池，模擬單換專用電池作平行對(duì)比檢測(cè)，編號(hào)1211#，如圖3所示。通過(guò)圖1可知，在第100次循環(huán)時(shí)，容量為原來(lái)的98.4%，之后緩慢衰減至10Ah左右，有繼續(xù)衰減的趨勢(shì)。放電終止電壓在第80次循環(huán)之前，作為1#單換專用電池，開(kāi)始放電終止電壓最低，表示被過(guò)放，之后放電終止電壓逐漸提高，證明單換專用電池抗過(guò)放能力強(qiáng)，具有自我恢復(fù)能力；80次循環(huán)之后，由于4#未更換電池放電終止電壓的不斷下降，造成整組容量的緩慢衰減和其余三只電池放電終止電壓的小幅提升。隨著4#電池放電終止電壓的繼續(xù)下降，其將會(huì)成為第二只被更換的單換專用電池。通過(guò)圖2可知，容量衰減非常緩慢，至150次衰減為原來(lái)的90.1%，其中3#未更換電池明顯是在原電池組中被過(guò)放嚴(yán)重，經(jīng)過(guò)30次的循環(huán)，被逐漸修復(fù)。30次循環(huán)之后，三只未更換電池的放電終止電壓就非常平穩(wěn)且都高于1#單換專用電池的放電終止電壓，證明1#單換專用電池一直在被過(guò)放，也就是表明對(duì)三只未更換電池的保護(hù)效果明顯，應(yīng)是一種比較期望的最佳狀態(tài)。通過(guò)圖3可知，電池組在更換了單只常規(guī)電池后，由于更換的常規(guī)電池容量高等原因，不具備單換專用電池的特點(diǎn)，使得在放電過(guò)程中4#未更換電池在經(jīng)過(guò)7個(gè)循環(huán)后就始終處于過(guò)放狀態(tài)，無(wú)法得到很好的恢復(fù)，進(jìn)而使得電池組容量迅速下降，循環(huán)至32次時(shí)，壽命就終止下線，新更換的單只常規(guī)電池未得到有效地利用。

圖1

圖2

圖3

2）6-DZM-20電池組在實(shí)驗(yàn)室更換后的應(yīng)用及檢測(cè)：選取10 組6-DZM-20售后返回電池組，先進(jìn)行1～3個(gè)充放電循環(huán)檢測(cè)，挑出各組放電終止電壓最低的電池，并分別更換上10只前面經(jīng)過(guò)檢測(cè)的單換專用電池，編號(hào)2001#～2010#，做100%DOD檢測(cè)。其實(shí)驗(yàn)過(guò)程與6-DZM-12基本相同，具體如圖4 ～6所示。

圖4

圖5

圖6

3）除去實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)和解剖，其余單換專用電池1900余只通過(guò)市場(chǎng)運(yùn)作，在長(zhǎng)江某區(qū)域集中試點(diǎn)銷售，進(jìn)行單只更換，在2個(gè)月內(nèi)更換完畢。在此后的8個(gè)月內(nèi)，更換過(guò)的電池?zé)o一再次返回，市場(chǎng)反饋良好。

4　結(jié)束語(yǔ)

電池組中各電池的一致性，由于制造原因還存在著一定的差別，在使用過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)單只落后的電池。根據(jù)單換專用電池在電池組中的作用，制造專用單換專用電池，并對(duì)落后電池進(jìn)行單只更換，可以解決整組更換的弊端，節(jié)約售后返回成本。

單換專用電池模式是售后服務(wù)模式的創(chuàng)新，在合理讓利給經(jīng)銷商和顧客后，必然會(huì)成為一種新的售后服務(wù)模式。

參考文獻(xiàn)：

［1］朱松然，張勃然.鉛蓄電池技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.

［2］（澳）D.A.J. Rand，等.閥控式鉛酸蓄電池［M］.郭永榔，等譯. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［3］超威電源有限公司.蓄電池平衡電路 ［P］.中國(guó)專利：CN200910156903.8，2010-07-28.