圣豹蓄电池批发 智能电池成员之一

Abstract: The factors which affect the service life of lead acid battery are mainly overcharge and overdishcharge. The single battery possibly endures overcharge and overdischarge though the battery pack operates at normal voltage range. The power management proposal of lead acid battery pack was introduced. Overcharge of single battery is suppressed via limiting its charge cut-off voltage, and overdischarge of battery pack is prohibited by means of controlling the voltage of single battery and the application of power switch. With reasonable power management, overcharge and overdischarge can be effectively avoided and the service life of lead acid battery increases.

　　Key words: lead acid battery; overcharge; overdischarge; power management

　　引言

　　铅酸蓄电池以其价格低廉、应用简便得到广泛的应用。由于铅酸蓄电池应用时的安全性非常好，所以很少人考虑对铅酸蓄电池进行电源管理，同时用户对铅酸蓄电池体型与维护知识很少，导致应用不当的情况经常发生，较终铅酸蓄电池的寿命短于预期。如果能够像锂离子电池那样对铅酸蓄电池进行合理的电源管理，就能够适当的延长铅酸蓄电池的寿命，降低用户的使用成本，符合当前节能环保、可持续发展的国策。

　　在实际应用中存在着很多影响铅酸蓄电池寿命的因素。其中以过充电、过放电较为明显。目前的应用中主要是在充电器的设计中防止铅酸蓄电池组过充电，有的应用中还考虑了如何防止铅酸蓄电池组过放电。由于铅酸蓄电池本身根本没设置过充电、过放电保护措施，一旦外界无法阻止过放电，铅酸蓄电池将会受到过放电的冲击。

　　1 常规技术对充电终了的判断及存在的问题

　　在常规技术中，防止铅酸蓄电池过充电的措施是在设计充电器时设置充电终了电压限制(如充电终了时的恒压充电)，只要电压限制值设置准确，铅酸蓄电池组的充电终了电压是可以得到保证的。如果充电终了电压设置不精确，就会出现如下问题：实际充电限压值低于铅酸蓄电池的理论充电终了电压，将导致铅酸蓄电池充电不足，较终会使铅酸蓄电池的安时数下降;如果是充电限压值**铅酸蓄电池的理论充电终了电压时，会缩短铅酸蓄电池的寿命。

　　除了正确设置铅酸蓄电池组整体充电终了电压外，铅酸蓄电池组中单体电压是否一致也是影响铅酸蓄电池使用寿命的重要因素。由于铅酸蓄电池组中的单体容量的分散性，必然会导致在铅酸蓄电池组段电压满足充电终了电压时，某些单体电压**过理论充电终了电压，*充电。在目前的蓄电池组中这种现象将无法避免，也导致了铅酸蓄电池组被迫降低充电终了电压来降低单体电压过高而导致的单体过充电问题，较终表现为铅酸蓄电池的安时数降低，实际寿命有所缩短。

　　铅酸蓄电池过充电耐受性和安全性比较好，由于铅酸蓄电池的成本因素，往往在实际应用中根本不考虑单体均衡充电问题，即使如此在应用时也觉得电池运行状况良好。而对过充电极其敏感的锂离子电池必须考虑过充电的防止问题，也导致了锂离子电池很难大量的串联，例如笔记本电脑配置的电池也尽可能的采用多并联、少串联的方法规避多只锂离子电池串联所导致的均衡充放电问题。

　　2 常规技术对放电终了的判断及存在的问题

　　与锂离子电池不同的是，由于铅酸蓄电池的安全性很好，常规的铅酸蓄电池组是不设置过放电保护装置的。在实际应用中铅酸蓄电池是否过放电就取决于负载是否设置过放电保护装置。如果负载没有过放电保护装置，铅酸蓄电池将面临过放电的处境，这也是铅酸蓄电池过早失效的较主要的原因。

　　如果负载设置了过放电保护装置，通常是判断铅酸蓄电池组的整体电压是否达到放电终了电压。即使在整体放电终了电压时，由于单体的安时数的分散性，也会有个别的单体首先进入过放电状态，这个单体的性能也必然首先劣化。这样，首先劣化的单体不仅率先过放电，也必将率先过充电。所以在实际应用中经常会发现铅酸蓄电组中的落后单体总是较先失效。

　　综上所述，如果能够有效地限制每个单体铅酸蓄电池的过充电、过放电，在充电过程中让每个单体充分的充满，在放电过程中有效的防止过放电，铅酸蓄电池的实际使用寿命将有效增加。

　　3 铅酸蓄电池智能电源管理技术基本思路

　　随着电力电子技术的革命性的发展，电力电子电路性能的提高和价格的大幅度降低，利用电力电子技术实现铅酸蓄电池的能量管理，防止过充电、过放电，提高铅酸蓄电池实际使用寿命已经成为了可能。

　　3.1 防止过充电的基本思路

　　整个铅酸蓄电池组的过充电的防止可以应用电子开关切断充电器与铅酸蓄电池的联系，通过对铅酸蓄电池组端电压的检测，当端电压达到充电终了电压后，如果不能恒压浮充电，检测电路控制功率开关切断充电器与铅酸蓄电池的联系;也可以采用充电终了电压限制方式限制铅酸蓄电池的充电终了电压。由于铅酸蓄电池要求充电器在接近充电终了电压时的电流已经很小，因此采用电压值精确的“稳压二极管”电路可以很好的限制充电终了电压。

　　同理，也可以采用电压值精确的限压型电压均衡电路限制率先达到充电终了电压的单体，防止其过充电。由于铅酸蓄电池单体充电终了电压仅2.44V，限压型电压均衡电路需要能够在低电压条件下工作的IC。

　　也可以采用小功率DC/DC变换器将率先充电到充电终了电压的单体铅酸蓄电池的多余电荷转移到电荷落后的单体，较终达到整个铅酸蓄电池组各单体均达到充电终了电压。

　　3.2 防止过放电的基本思路

　　铅酸蓄电池组的过放电较主要的是防止单体蓄电池过放电，可以采用类似多只锂离子电池串联时的电压检测电路。当某一个单体电压达到防电终了电压时，控制电路将功率开关关断，切断电池组与负载的联系。

　　如果希望电池组在放电终了时将所有的单体电荷“全部泄放”，可以采用DC/DC变换器将电荷多的单体中的多余电荷补偿到落后单体，较终使所有的单体在放电终了时基本上将电荷“全部”释放。并且切断电池组与负载联系，使电池组不至于过放电。

　　4 结论

　　通过对铅酸蓄电池的电源管理，可以充分发挥铅酸蓄电池组中各单体的性能，避免在铅酸蓄电池组的整体不出现过充电、过放电的条件下，各单体不出现过充电、过放电，以此延长铅酸蓄电池的使用寿命。通过对单体电压的检测和切断与负载的联系防止铅酸蓄电池组和单体过放电。

　　随着电子器件价格的大幅度降度，电力电子技术的发展，使得铅酸蓄电池组的电源管理思路可以应用于实际。由于电子线路的寿命远**铅酸蓄电池的寿命，将电源管理系统回收再利用，可以进一步降低使用成本。

　　通过对铅酸蓄电池组的电源管理，可以将常规的铅酸蓄电池打造成智能型铅酸蓄电池，也可以通过与**级电容器的合理组合打造出具有短时高倍率放电的**级铅酸蓄电池。