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阀控式密封铅酸蓄电池的均衡充电原理

阀控式密封铅酸电池（以下简称阀控式电池）由于具有节省投资、安装简便、安全可靠、使用方便等特性，在实际应用中被大量使用。但由于对其使用要求缺乏了解，并沿用旧的均衡充电制度，对电池造成较大的危害。

1．取消均衡充电的理由

（1）何谓均衡充电

所谓均衡充电，就是均衡电池特性的充电，是指在电池的使用过程中，由于电池的个体差异、温度差异等原因造成电池端电压不平衡，为了避免这种不平衡趋势的恶化，需要进步电池组的充电电压，对电池进行活化充电。

（2）无须均衡充电的理由

首先，均衡充电的概念的概念是在老式铅酸电池使用中提出的目前大的多数的阀控式电池都明确提出“电压均衡、化成彻底”。而“电池内不形成酸层，无需进行均衡充电”。对于2.4V单体电池的充电电压的定义是加速充电，即“FASTCHARGE”，而非“EQUATION”。

其次，均衡充电会对阀控式电池造成损害。均衡充电电压对于大多数电池来说，都是较高的浮充电压。此时，大多数正常电池都处于过充电状态。不能复合的气体在电池内部形成一定的压力，压力超过安全控制阀阀值时，阀门打开，气体从控制阀中排出。

在以前的电池维护中，伴随着均衡充电的过程是进行电池比重的调整，也就是说采用添加蒸馏水的办法补充水量，以保持电池的均衡性。但在免维护电池中，在现有的维护制度下是不加水的，这样一来，将不可避免造成电池的失水、电池干枯。

2．取消均衡充电后，如何保证电池端电压的一致性

（1）电池端电压的决定性因素

首先，主要起决于电解液的浓度和极板材料。电池失水，电解液浓度必然增大，使电池的端电压升高。其次，与安全阀的开启有关。如安全阀的压力过低，必将造成电池过早失水、端电压上升。此外，串联电池之间的连接状态是不同的，浮充时，会出现充电不足。当电池碰到深放电再进行恢复性充电时，难以恢复，这将造成电池端电压偏低。

（2）电池端电压的保证手段

既然电池会存在端电压不一致的情况，又不答应电池进行均衡充电，那么应如何确保电池端电压的一致性？首先应从电池的原材料、生产环节保证电池电压的一致性。比如电池材料的选择，特别是电解液、极板、压力控制阀等关键材料的选择。其次要确保电池安装的质量，保证电池安装状态的一致性。如，电池的连接方法、扭力的均衡性等。另外还要在维护中予以关注。对于某些落后的电池要进行恢复性充电，同时还要适当调节电池的电解液；应定期检查压力阀的工作状态。

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技术参数

电动势

外电路断开，即没有电流通过电池时在正负极间量得的电位差，叫做电池的电动势。

端电压

电路闭合后电池正负极间的电位差叫做电池的电压或端电压。

电池容量

通常电源设备的容量用kV·A或kW来表示。然而，作为电源的VRLA电池，选用安时（A·h）表示其容量则更为准确，蓄电池容量定义为∫t0tdt，理论上t可以趋于无穷，但实际上当电池放电低于终止电压后仍继续放电，这可能损坏电池，故t值有限制，电池行业中，以小时（h）表示电池的可持续放电时间，觉的有C24、C20、C10、C8、C3、C1等标称容量值。

小电池的标称容量以毫安时（mA·h）计，大电池的标称容量则以安时（A·h）、千安时（kA·h）计，电信工业常取C10、C8等标称容量值。例如，常见的Deka电池12AVR100SH为12V单体，100 A·h容量，即可持续放电10h，电流为10A,共放出安时数为10*10=100 A·h（实际测试中，为使电流值保持恒稳，当电压变化时，应调整外电路负载，以便计量）。

电动车用蓄电池的容量以下列条件表示之：

电解液比值　1．280/20℃

放电电流　5小时的电流

放电终止电压　1．70V/Cell

放电中的电解液温度　30±2℃

1．放电中电压下降 放电中端子电压比放电前之无负载电压（开路电压）低，理由如下：

1．V=E-I.R

V：端子电压（V）　I：放电电流（A）

E：开路电压（V）　R：内部阻抗（Ω）

2．放电时，电解液比重下降，电压也降低。

3．放电时，电池内部阻抗即随之增强，完全充电时若为1倍，则当完全放电时，即会增强2～3倍。

用于起重时电瓶电压之所以比用于行走时的电压低，乃是由于起重用之油压马达比行走用之驱动马达功率大，因此放电流大，则上式的I.R亦变大。

2．蓄电池之容量表示

在容量试验中，放电率与容量的关系如下：

5HR....1.7V/cell

3HR....1.65V/cell

1HR....1.55V/cell

严禁到达上述电压时还继续放电，放电愈深，电瓶内温会升高，则活性物质劣化愈严重，进而缩短蓄电池寿命。

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因此，堆高机无负重扬升时的电池电压若已达1.75v/cell（24cell的42v,12cell的21v))，则应停止使用，马上充电。

3．蓄电池温度与容量

当蓄电池温度降低，则其容量亦会因以下理由而显著减少。

（A）电解液不易扩散，两极活性物质的化学反应速率变慢。

（B）电解液之阻抗增加，电瓶电压下降，蓄电池的5HR容量会随蓄电池温度下降而减少。

因此：

1．冬季比夏季的使用时间短。

2．特别是使用于冷冻库的蓄电池由于放电量大，而使一天的实际使用时间显著减短。

若欲延长使用时间，则在冬季或是进入冷冻库前，应先提高其温度。

4．放电量与寿命

每日反复充放电以供使用时，则电池寿命将会因放电量的深浅，而受到影响。

5．放电量与比重

蓄电池之电解液比重几乎与放电量成比例。因此，根据蓄电池完全放电时的比重及10%放电时的比重，即可推算出蓄电池的放电量。

测定铅蓄电池之电解液比重为得知放电量的最佳方式。因此，定期性的测定使用后的比重，以避免过度放电，测比重的同时，亦测电解液的温度，以20℃ 所换算出的比重，切勿使其降到80%放电量的数值以下。

6．放电状态与内部阻抗

内部阻抗会因放电量增加而加大，尤其放电终点时，阻抗最大，主因为放电的进行使得极板内产生电流的不良导体—硫酸铅及电解液比重的下降，都导致内部阻抗增强，故放电后，务必马上充电，若任其持续放电状态，则硫酸铅形成安定的白色结晶后（此即文献上所说的硫化现象），即使充电，极板的活性物质亦无法恢复原状，而将缩短电瓶的使用年限。

白色硫酸铅化

蓄电池放电，则阴、阳极板同时产生硫酸铅（PbS04），若任其持续放电，不予充电，则最后会形成安定的白色硫酸铅结晶（即使再充电，亦难再恢复原来的活性物质）此状态称为白色硫化现象。

7．放电中的温度

当电池过度放电，内部阻抗即显著增加，因此蓄电池温度也会上升。放电时的温度高，会提高充电完成时温度，因此，将放电终了时的温度控制在40℃以下为最理想。

理论容量

理论容量也称计算容量由电池极板所含活性物质的量决定，铅酸蓄电池的电化当量对于Pb，4价为0.517 A·h/g，2价为0.259 A·h/g，对于Pb02，4价为0.488 A·h/g，2价为0.224 A·h/g，根据电化当量与活性物质的量计算出来的容量叫做蓄电池的理论容量。

实际容量

实际容量是指蓄电池放电时所测得的容量，取决于活性物质的量及利用率，活性物质与铅板相关，但并不等同于铅重量，与利用蓄与蓄电池极板的结构形式、放电电流的大小、温度、终止电压、原材料质量及制造工艺、技术和使用方法有关，而且是变化的，当今，已知单块极板最大容量为100 A·h/2V。

额定容量

额定容量又称为标称容量，即在制造厂规定的条件下，蓄电池能放出的最低工作容量，例如，97 A·h电池标称100 A·h，有些厂家的电池则是在使用几个循环之后，实际容量达到或超出标称容量。

10.电量效率（安时效率）

输出电量与输入电量之间的比叫做电池的电量效率，也叫做安时效率。

自由放电率

由于电池的局部作用造成的电池容量的消耗，容量损失与搁置之前的容量之比，叫做蓄电池的自由放电率。

放电率

放电率表示蓄电池放电电流大小，分为时间率和电流率，放电时间率指在一定放电量上蓄电池放电至放电终止电压的时间长短，例如在25℃环境下如果蓄电池以电流It放电至放电终止电压的时间为t这一放电过程称为t小时率，放电It称为t小时率放电电流，IEC标准，放电时间率有20、10、5、3、1、0.5小时率及分钟率，放电电流率是为了比较额定容量不同的蓄电池电流大小而设立的，t小时率放电电流以It表示，通常以10小时率电流为标准I10表示。

放电终止电压

在25℃环境温度下以一定的放电率放电至能再反复充电使用的最低电压称为放电终止电压，一般10小时率蓄电池单体放电终止电压为1.8V/Cell,3小时率蓄电池单体放电终止电压为1.8V/Cell，1小时率放电池单体放电终止电压为1.75V/Cell。