通过电池均衡提高铅酸蓄电池组寿命

林永山

广东汤浅蓄电池有限公司广东省佛山市528300

摘要：本文总结了通过电池均衡提高铅酸蓄电池组寿命的具体的方法，思考了通过电池均衡提高铅酸蓄电池组寿命的内容和措施，希望可以为今后的应用提供参考。

关键词：电池，均衡，铅酸蓄电池，寿命

前言

通过电池均衡提高铅酸蓄电池组寿命是一种比较可行的方法，所以，在使用电池的过程中，在适当的情况下，我们应该针对提高通过电池均衡提高铅酸蓄电池组寿命进行总结。

1、不同环境对铅酸蓄电池使用性能与寿命的影响

1.1不同环境对铅酸电池性能及寿命的影响机理。在一般温度条件下，如果电网供应条件好，供电比较稳定，采用空调压缩机是比较成熟的技术。而对于供电能力较差的高温地区，由于环境温度过高，空调压缩机运行受到限制，断电的情况下就无法运行。在这种情况下，采用TEC半导体直流电制冷，在断电的情况下，制冷设备依然可以正常工作。

1.2不同环境对铅酸蓄电池性能及寿命的影响结果。实践证明，过高的温度，会降低铅酸蓄电池的使用寿命。在通常条件下，按照铅酸蓄电池的设计寿命来算，它最适宜的温度是25℃。温度每在25℃基础上上升10℃，铅酸蓄电池的使用性能与寿命减半。电网的供电能力也决定铅酸电池的使用性能与寿命。电网频繁停电，就会提高铅酸蓄电池的放电次数。放电次数越多，铅酸蓄电池的使用性能与寿命越低。实践证明，电网停电时间越长，铅酸蓄电池放电越充分，铅酸蓄电池的使用性能就越差，使用寿命就越短。

2、电池均衡的方法

可充电电池的均衡方法可分为以下几类：电阻放电法：每只电池通过一个开关并联一个电阻，当充电电压大于电池的最高限压时，使开关闭合，通过电阻将充电电流旁路，而其他电池继续充电，直到所有电池都充满。此电路的优点是简单，缺点是要将多余的能量消耗掉，转变成热量，效率低，对电池组又带来了散热的新问题。本方法只适用于小容量电池，因为放电电流不可能太大，一般限制在100～200mA之间。

“开关电容”法：在每两只电池间或多只电池间通过双向开关并联一个电容，在两只电池间频繁切换电容，使电压高的电池电量流向电压低的电池。

“变压器”法：变压器原边接电池组电压，副边为多个相同绕组，每个电池对应一个绕组。原边接控制开关控制均衡过程。均衡时，副边输出电压相同，SOC低的电池会接受更多电流，从而使电池组达到均衡。缺点是线圈存在漏感和互感，做到各绕组输出电压完全一致较困难。

DC-DC转换法：通过DC-DC转换将SOC高的电池能量向SOC低的电池转移能量。有多种拓扑结构。

综合分析各种均衡方案的优劣后，我们采用如下均衡思路，每个均衡器是一个双向DC/DC变换器，通过比较两电池的电压，启动相应控制电路做电压均衡，最终达到相邻两电池的电压均衡，从而达到各单体之间的均衡。12V电池的均衡误差在60mV之内。每个均衡器同时可检测单只电池电压和温度，与设定的报警电压、温度比较后可发出过压报警、低压报警、温度过高报警。通过与充电和放电设备通讯，有效防止电池过充、过放、热失控等，保护电池并充分利用电池容量。此方案有如下优点：

（1）模块式设计、分散式结构、方便灵活：每只均衡器只负责相邻两只电池的均衡，电池组中电池个数可任意增减，均衡器个数等于电池个数减1，可适应各类场合，有很强的通用性，且与电池之间的连接规范、简单，适合批量生产；

（2）动态均衡，无论电池处于静止、充电、放电的哪种状态，均衡器均可工作，使整组电池的荷电态趋于一致；

（3）能量回馈型、效率高，均衡器通过双向DC/DC变换将高荷电态电池能量向低荷电态转移，整个电池组的能量几乎没有损耗。

铅酸蓄电池组的均衡对延长电池组的寿命、提高性能具有非常重要的意义，电池之间的不均衡电压应控制在10mV之内（2V电池）。对固定式应用的电池组，如UPS电源、电力操作电源、通讯电源等，采用主动均衡方式，可以取消传统的周期过充电的均衡方式，减少电池失水，大大降低热失控的可能性，延长电池使用寿命；同时，由于每只电池的电压趋于一致，不存在长期欠充的电池，从而避免了电池的硫化；如电池组中有电池损坏，只需更换该只电池，节省大量费用。

3、提高阀控式铅酸蓄电池使用寿命的措施

3.1严把蓄电池的定货质量

在蓄电池选型和采购的过程中，要充分了解厂家的生产工艺、制造流程和质量控制手段，以及技术特点等，必要时可要求在厂家进行首次容量实验，以筛选差异较小的蓄电池。

合理选择充电设备。由于开关电源具有实时监控和智能化管理功能，能使密封电池时刻工作在最佳状态下，所以要选用高质量的开关电源作为充电设备。高频开关电源系统，要采用模块化设计，当模块出现故障时，应能够立即退出运行，不影响其他模块的正常运行，备用模块应能够自动切入，保证蓄电池不因模块故障而造成过放电。

3.2注重安装质量

安装质量包括储存、安装、容量实验等多个方面，因此在运输、储存的过程中应注意不要发生碰撞，在安装过程中要注意汇接条与电池极桩之间的吻合，小心将不平的极桩整平。在紧固极桩时，用力既不能太大也不能太小。力量太大会使极桩内的铜套溢扣，太小又会造成汇流条与极桩接触不良，因此安装中最好采用厂家提供的有过力脱扣的扳手，或按照厂家提供的参考公斤力，使用相应的公斤的扳手。安装中还应该注意要使蓄电池与直流屏之间各组蓄电池正极与正极、负极与负极的长短尽量一致，以在大电流放电时保持电池组间的运行平衡。

在投入使用前一定要进行补充电。一般密封电池的安装日期距出厂日期时间较长，密封电池经过长期的自放电，容量必然大量损失，靠单纯的浮充难以恢复其初始容量。此外，由于单体电池自放电大小的差异，致使电池的比重、端电压等出现不均衡，投入使用前不进行补充，个别电池会进一步扩展成落后电池甚至出现反极现象。

3.3提高维护质量

3.3.1环境温度对蓄电池的放电容量、寿命、自放电、内阻等方面都有较大影响，虽然开关电源有温度补偿功能，但其灵敏度和调整幅度毕竟有限。因此，蓄电池室应安装空调设备并将温度控制在22℃～25℃之间。这不仅可延长蓄电池的寿命，还能使蓄电池有最佳的容量。

3.3.2每月应检查一次充电设备运行参数是否在合格范围之内，有无故障告警信号。不论在任何情况下，蓄电池的浮充电压不应超过厂家给定的浮充值，并且要根据环境温度变化，随时利用电压调节系数±3mV/℃来调整浮充电压的数值。

3.3.3鉴于不均衡性对阀控铅酸蓄电池的影响，应采用浮充电压的下限值进行浮充供电。

3.3.4在蓄电池不均衡性比较大、较深度地放电以后，以及在蓄电池运行一个季度时，应采用均衡的方式对电池进行补充充电。在均衡充电时要注意环境温度的变化，并随环境温度的升高而将均衡电压设定的值降低。例如，如环境温度升高1℃，那么均衡充电的电压值就要降低3mV。

3.3.5尝试用脉冲充电的方式对“落后电池”进行充电，促使蓄电池的活化和恢复。

4、结束语

综上所述，对于如何提升通过电池均衡提高铅酸蓄电池组寿命，本文进行了思考和分析，总结了通过电池均衡提高铅酸蓄电池组寿命的方法，可供今后的研究参考。

参考文献：

[1]李书旗，沈金荣.蓄电池组均衡电路的设计与试验[J].科学技术与工程，2017，9（13）：3801-3805.