电动车用铅酸蓄电池及相关知识

一．概述
    电池分为原电池和蓄电池，都是将化学能转变为电能的装置。原电池又称为一次性电池，如：干电池。蓄电池不仅能将化学能转变成电能（放电），而且能在电池放电完毕后，通过充电器输入直流电能，把损耗的活性物质复活，重新利用，又称为二次电池，如：铅酸蓄电池。
   铅酸蓄电池是一种化学直流电源产品，该产品面世近一个半世纪，广泛应用于工业、农业、交通运输、通信、电力国防科研等领域，近年来该产品在电动车能源领域又有长足的发展，而且也不存在被新兴能源替代的可能，有很强的生命力。
   近年来，电动车正处于高速发展时期，已经进入千家万户，成为一种不可忽视的交通代步工具，同时，部分电动汽车载货三轮车也问鼎市场，做为动力型电源的主力，铅酸蓄电池有着巨大的市场潜力，同时也给铅酸蓄电池提出了更高的要求。
    动力用铅酸蓄电池（电动车用），不同于启动型汽车电池，也不同于ups电源电池。动力型电池放电不规则，时断时续，而且电流忽大忽小，以中等电流放电为主，间有部分大电流启动放电，对重量比能量和放电循环寿命等技术指标要求很高。它要求该型电池必须具有高倍率启动能力，中倍率的持久供电能力，还要有长寿命的深循环能力。
   现阶段，在电动自行车市场上浒的铅酸蓄电池规格以单只12v为主，望合成36v，48v，也有60v出现，电池容量大体上为10ah系列和20a系列，其它大容量的电池以管式90ah、100ah、120ah，主要应用于电动汽车、载货三轮以及其它大功率电动车辆上。
二、结构、原理、生产流程
铅酸蓄电池由电池槽、极板、隔板、稀硫酸电解液组成。极板分为正、负两种，单体电池电压为2v，放电路上电压为1.75v，铅酸蓄电池有多个单体电池串联组合而成。常用的12v系列，由6只羊体电池组合。
铅酸蓄电池的放电过程是负极海绵状金属铅，正极多孔状二氧化铅与稀硫酸反应，生成两极性产物硫酸、铅和水，理想条件下，通过充电过程，把硫酸铅和水恢复为原来物质，依据双硫酸化理论，铅电极(-)二氧化铅电（+）
可得出电池平衡状态的电池反应成为：
   在开路状态，正负极分别与电解液作用，处于电极平衡状态。当电池内有电流通过时，电极失去平衡，发生能量转换，与原电池不同的是可用外来电源恢复损耗的化学物质，使铅酸蓄电池具有多次使用的功能。
铅酸蓄电池是以金属铅和稀硫酸为基本材料组成的化学电源，其生产流程大致如下：
三、铅酸蓄电池型号识别
国内铅酸蓄电池型号命名由4部分组成，蓄电池用途，正极板结构，蓄电池特性，蓄电池额定容量，常见符号的命见下表：
 铅酸蓄电池型号的命名与识别
符号 含义
   g 固定式或管式
   a 干荷电池 负极板无氧状态干燥，勿需补充电
   x 消氢电池 电池盖装有催化拴，氢氧气体催化和成水
   f 防酸或阀控 电池盖装有防酸帽
   m 密闭 半密闭式盖上装单向阀
   q 启动型 汽车启动电源
   n 内燃机车 内燃机车操作动力电源
   t 铁路客车 铁路客车操作动力电源
   d 电瓶车 托运车操作动力电源
   b 航标 航标用电源
举例说明：
gfm-----500：固定型阀控密封式容量为500ah。
   6—qa—180 ：6只串联，干荷式启动电池组容量为180ah。
   6---dga-120 ：6只串联，正极管式干荷动力电池组120ah。
   6---dg---120 ：6只串联，正极管式动力电池组容量为120ah。
      dm—170 ：动力型阀控式电池容量170ah。
   6---d2m---10 ：6只串联，电动自行车用阀控密闭式容量10ah。
四、电动助力自行车铅酸蓄电池行业标准（以6---d2m----10为例）
   1、2h率容量：5a放电到1.60/单体，时间大于等于120min。
   2、荷电保持特性：存放28天，剩余容量不低于8.5ah。
   3、大电流放电特性：以15a电流放电5min，端电压不应低于平均1.4v/单体。
   4、过放电特性：放电初期电流为12正负1.2a定阻值连续放电21d，容量不应低于7.5ah。
   5、-10c低温容量：在-10c+1c的环境下放置10小时，实际容量不应低于7ah。
   6、过充电特性：以102a电流连续充电48小时，实际容量不应低于9.5 ah，外观不得出现异常。
   7、密封反应效率：以1.0a电流充电48小时后，再以0.5a充电2小时，从改变电流的第25小时开始收集气体，计算符令效率不应低于90%。
   8、循环寿命7%深度放电，循环寿命大于350次。
五、铅酸蓄电池在电动车上所处的地位
铅酸蓄电池在电动车上的使用，极大地方便了用户，同时也确定了它自身的地位，电动车工作的根本----能源供给者。没有它，车辆将无法工作，也决定了铅酸蓄电池在电动车行业中的弱势地位。不论电动车的任何部位出现异常，长期下来表现出来的就是电池的问题。这里就不谈运转部分的问题，影响电池的使用。就谈谈电动车主体、电池、充电器、控制器、电机这四大件之间的三部分与电池的关系。
电机充电器与控制器结构想对简单，生产投入少，及致生产厂家众多，产品质量差别大，如果充电器，控制器出现质量问题，就可能损坏电池，表现出来的也就是电池的问题：
1、充电器与电池
充电器输出值偏高或转换值偏低（指电压）会对电池过度充电，导致失水过快，造成膨胀。
充电器输出值偏低或转换值偏高（指电压）会对电池造成欠充电，长期结果造成容量衰减。
充电器输出电流值偏大，会导致电池升温，对电池造成损坏。
电池与控制器，电动车用控制器主要有三大功能1.调节速度 2.过电流控制 3.欠电压保护。
过电流控制有2个方面：1.限制电机的最大输入功率，防止损坏电机。2.控制电池的最大输出功率，保护电池。部分厂家为了提高启动能力和行驶速度，选用大功率电机，提高控制器峰值电流，造成电池频繁大电流放电甚至长时间大电流放电，对电池造成严重损坏损伤，缩短电池使用寿命。
控制器的欠压保护功能：控制器欠压保护值偏低，使电池过放电，增加电池组的离散性，缩短电池的使用寿命；控制器欠压保护值偏高提前终止放电，续航里程不足，又影响顾客使用，表现出来还是电池问题。
电动机与电池：电动机的工作效率低，永磁体退磁，可以使电动机的输入电流严重增大，电池放电时间缩短，续航里程不足，长时间使用影响电池使用寿命。   
电池在电动车行业中肃然处于弱势地位，但它的功能又决定了它在电动车行业中的主导地位，而且价格相对于其它部件是相当高，消费成本相对于其它部件高，在购买整车要选择正规的，技术条件好，配置合理的厂商。选择配件要购买合乎技术要求的正规产品外，还应遵守使用操作规范。
六、电动车电池的使用规范
    1、 电池组的安装
    1）接到新电池后，检查确认电池外观良好，无破损、裂纹、漏夜和腐蚀现象。
    2） 检查同组蓄电池的编组标号是否一致，再将编组标号填写在出厂的蓄电池质保卡上。
    3） 新电池出厂，在2个月内首次安装使用，可以不进行补充电，超过两个月的蓄电池，安装前或安装后，用配套的充电器作补充电处理。
    4） 安装新电池要检查端子极性，一般端子标定红色为正极，蓝色为负极，有的端子处于打有“+”“-”极性号，以免连接错误。
    5） 更换新电池时，应选择开路电压，容量、升值、压降相近的蓄电池进行配组。这个工作一般由厂家完成，一箱一组不得调用。
    6） 要选择符令要求的导作连接线。
    2、 安装拆卸注意事项
    1） 不熟悉电池使用方法的人员，不要进行安装和拆卸工作。
    2）  安装和拆卸电池箱时，要先关闭电源，拔出钥匙。
    3） 安装和拆卸时，不要把金属工具放在正负极上，端子要与连接线焊实，连接牢固以免造成电池短路打火损坏或者断路。
    4）安装时，电池应正确放置，尽量做到电池槽盖在上方，端子在电池上方。 
    3、充电方法及注意事项
    1） 使用正规专用，合乎技术要求，配套的充电器进行充电，充电器的各项指示应符合蓄电池的技术要求。
    2） 充电时，应确认电池与整车电路处于断开状态，即关闭整车电源。先连接充电器与电池箱，后接通充电电源。
    3） 充电器输出正极应于电池组正极正常连接，负极与负极相连防止接反。
   4） 充电器指示灯转换后，应延长2~3小时（夏天）3~4小时（冬天）充电时间，使电池得到充分充电。
   5） 夏日充电，应避免在高温环境下充电，超过40c应暂停充电，等温度下降后再充电，冬季充电应注意保温。
   6）再充电过程中或充电结束后，应检查电池箱（电池）温度，如果感觉电池温度超过环境温度，应停止充电及时与售后部门联系，进行处理。
   4、电池在使用中的维护
   1）应保持电池处于足电状态，当天行驶一定路程后，应给电池正常充电，不能等电池放电过后，再给电池充电。
   2） 电动车长期不骑行，电池应充足电后存放，适用前应补充电。
   3） 电池存放，应放置在远离高温、火源、与水渗不到、儿童不宜接触到的阴凉干燥的地方，每月最好给电池不充电一次。
   4） 骑车时应避免载过多重物品尽量减少大电流放电如：用脚踏助力起步，上坡用脚踏助力等。
   5） 定期作用量检查，即作深放电处理，一般每三个月进行一次，了解电池的工作性能，禁止过放电。
   6） 铅酸蓄电池在使用过程中，严禁过充电，过放电现象。
   7） 铅酸蓄电池充电尽量做到一次给电池充足。避免充到半途便使用，回来再充。过频充电对电池的寿命也有影响，连续不停充电对电池损伤更大。
   8） 铅酸蓄电池在冬天环境温度比较低的情况下电池容量受到影响，但随着温度回升，容量会逐步的恢复，对电池的性能没有影响，这是铅酸电池的特性。
   9） 冬季寒冷地已使用铅酸蓄电池，应做到及时给电池充电，避免电解液结冰损害电池。
   10） 建议使用电池现有容量的70%左右给电池充电，但不能影响您的工作。三天以内必须给电池充足一次电。
七、铅酸蓄电池在使用过程中常见故障及分析
铅酸蓄电池常见故障，容量下降，电池发热膨胀等现象，表现为充电时间不长，电压迅速上升到终止电压，放电时电压很快下降到终止电压，出现这些现象的原因大体可分为电池本身问题，劣质充电器，功能不全的控制器，以及人为因素等原因造成的。
1) 电池本身原因：质量问题，耐充放能力差，内在极板活性物质不良自放电快，以及电池离散性大，电池电化特性不良等原因。
2) 充电器原因：劣质充电器是电池最大的危害者，充电器不能按电池技术要求进行充电，造成过充或欠充，导致电池性能迅速下降，充电电流过大，电池内部升温过高，容量膨胀，破坏电池结构。
3) 控制器原因：劣质控制器不能控制放电电流峰值，峰流值过大，严重超过电池的性能参数以及技术要求；缺乏欠压保护或保护值过低，导致电流过放电，损害电池。
4) 人为原因：过度使用（过放电）过度充电（过充电）维护不细心亏电存放，都能影响电池的使用性能，缩短电池的使用寿命。亏电存放，对电池的损害最大。
   要想使电池寿命长，行驶里程远，一定要按电池的技术要求进行合理配置，选择生产技术高，产品性能好的厂商进行合作，同时也要求用户合理规范地使用电池，以及与电池相关的产品.