电动自行车用阀控铅酸蓄电池

1引言

大气污染对人们的健康已造成危害，机动车燃油所排放的尾气是造成大气污染的主要原因之一，特别是在人口拥挤的大城市，加上日益严重的能源危机，迫使人们不能不认真对待未来交通的发展问题。所幸的是上述问题已经引起了国家有关部门的重视，以铅酸蓄电池为动力源的研究早在上世纪80年代已经开始，由于当时电机效率低、蓄电池寿命过短、充电器不配套、控制器不太可靠等原因，曾一度偃旗息鼓。到了上世纪90年代中期，电动自行车又一次面临机遇与挑战，成为一个热点产业，具有环保和高科技的特征。

2电动自行车及其配套电池标准

为了规范和引导电动自行车行业的健康发展，国家质量技术监督局于1999年5月28日发布了国家标准《电动自行车通用技术条件》，于1999年10月1日开始实施。其主要技术指标有：

——最高车速不大于20km/h；

——整车重量不大于40kg；

——电机功率不大于240W；

——蓄电池密封良好、标称电压不大于48V。

目前有些厂家的电动自行车时速已超过20km/h，还标榜其车速如何快，其实过快的车速反而带来不安全的因素，已超出电动自行车的范畴，属于电动摩托车的范畴了。

有关电动自行车电池标准，上海市技术监督局于1997年发布了地方标准《电力助动车专用蓄电池》，其主要技术指标有：

——5h率放电重量比能量不小于30Wh/kg；

——2h率放电(1.65I5A放到10.2V)时间不低于2h；

——－10℃放电容量（1.65I5A放到10.2V）不低于0.5C5；

——循环寿命（2.75I5放1h，0.75I5充5h）不低于350次。

机械行业标准《电动助力车专用密封铅酸蓄电池（草案）》于2000年发布，其主要技术指标有：

——2h率放电（I2放到10.5V）不低于2h；

——循环寿命(0.5C2A放电1.4h,0.15C2A充电5.5h)不低于350次；

——组合电压一致性小于40mV。

机械行业标准以2h率作为容量考核更接近实际使用情况，并提出了组合电压一致性这一要求，一致性是VRLA电池的技术难点，也是衡量电池厂家的制造水准的重要指标。

3电动自行车电池的使用要求及目前存在的问题

目前国内配套的电动自行车电池主要有6DZM6、6DZM10、6DZM14，分别对应小密电池6FM7、6FM12、6FM18的外形尺寸。驱动电机有24V150W（两只电池串联）、36V180W（三只电池串联）等，工作电流4～7A，零速度起动或爬坡时电流高达15A以上，电池盒装有保险丝，一般20A保险丝为佳，控制器有欠压保护自动断电功能，一般欠压值为10.5V/只，所配充电器具有恒压限流功能，恒压值为14～15V/只，限流值为（0.2～0.35）C2A。

目前存在的主要问题有：

——电池容量早期损失；

——电池寿命不够长；

——电池失水、极板硫酸盐化；

——电池一致性差；

——电池可靠性较差；

——部分充电器设计不合理。

4电池的设计原则

由于目前的小密电池（小型VRLA）容量不高，重量比能量较低，所以增大容量为第一设计原则，在满足C2容量达到或超过标准的前提下，才考虑如何提高电池的深放电循环性能，最后才考虑如何提高电池的一致性。

增大电池容量有如下几种途径：第一种是采用厚板设计，增大活性物质与板栅的比值，从而增加活性物质的绝对数量来达到增大容量的目的；第二种是通过减薄极板增加极板数量，提高活性物质利用率从而增加电池容量；第三种是提高酸比重增加酸量来提高容量；第四种是改进极板工艺配方、研究活性物质添加剂和电解液添加剂，提高活性物质利用率从而增加电池容量。

提高电池的深放电循环性能有如下一些途径：研究改进板栅合金材料，选择适合于深循环用途的合金作板栅材料；改进极板工艺配方、研究活性物质添加剂和电解液添加剂，从而改善正极活性物质的网络结构，提高放电性能，延缓正极活性物质的软化衰退；增加极组的装配压力。

电池一致性是个比较复杂的综合性问题，由电池制造过程各个环节的一致性组成，电池制造过程中只有加酸量较一致，池壳尺寸相对一致，板栅重量、厚度不一致，涂膏量不一致，极板化成充电量不一致，隔板厚度、孔率、结构不一致，极组松紧程度不一致，电池并联充电量不一致，最后造成电池内阻、容量、寿命不一致，所以说一致性的水平是衡量电池厂家产品质量的重要指标。

5恒达公司电池的设计原则和达到的指标

综合考虑各种因素，我们采用薄型极板紧装配的设计原则，正负板栅都采用PbCaSnAl合金，以增大容量为第一目的，正板栅合金通过提高含锡量来改善电池的深放电性能，并研究出一种电解液添加剂，可提高VRLA电池容量10％左右，电池具有耐过放电性能（恒阻放电21天后可恢复正常容量），电池自放电半年小于20％，充电接受能力比常规小密电池提高60％以上，并可延长电池深放电循环寿命，6DZM10电池达到了以下一些性能指标：

——C2达11.9Ah；

——重量比能量达35.8Wh/kg(2h)；

——循环寿命达400次。

6电池的使用与维护

恒达公司生产的电池经配套电动自行车厂家实车试用，证明电池已基本能满足使用要求，电池一次充电连续运行时间160min，工作电流4A～5A，最高时速达20km/h。

在使用过程中发现一些值得注意的问题，如过流保险丝较易烧断（15A），建议改为20A保险丝；有些充电器不能做到恒压，电压到了14.9V/只还继续往上升，电流不下降，长期这样势必造成电池失水严重，影响电池使用寿命；有些充电器电压刚到恒压值就跳档转浮充电压(13.5V/只)，长此以往势必造成电池长期充电不足，影响电池放电容量，造成负极板硫酸盐化。正确的做法是按电池厂家的要求来设计充电器，在电池完全放电的情况下，以恒压14.6V～14.9V限初充电流为(0.2～0.35)C2A充电8h应可充足电，初充电流大些对电池循环寿命有好处。平常使用尽量注意用过电动自行车后即充电，如能保持每次用车时间在1.5h以内，则电池使用寿命将会大大延长。如果在零速度时用电池起动自行车，则应注意缓慢加速，给电流和电机一个最佳配合，加速器用力过猛，起不到加速效果，反而容易对电池和电机造成损坏。