當數(shù)塊蓄電池串接使用時,每塊電池的電容量不可能絕對一致.充電時電容量少的電池, 其端電壓較高.而容量多的電池端電壓則低.可想而知,電量少的電池最先充滿,待到整組電池全部充滿,電量少的電池已造成過充,過充的結(jié)果是電池大量析氣而失水,同時負極板產(chǎn)生硫化結(jié)晶,從而使電池容量減少.每充一次電,其電容量就減少一次.如此惡性循環(huán)使整組電池的容量差別越來越大,結(jié)果電池提前報廢.為了防止這種惡性循環(huán)發(fā)生,于是蓄電池均衡器應運而生.
目前均衡器有幾種,一種是通過高頻轉(zhuǎn)換技術(shù),將端電壓高的電能轉(zhuǎn)換給電壓低的電池.達到限高補低的效果.此法優(yōu)點是效率高發(fā)熱少,但線路復雜體積大成本高.謹適合大容量電池組的場合,而數(shù)量眾多的小容量電池組(如20A/小時以下)則采用電阻分流法.
目前市場上銷售的電阻分流的均衡器,其原理如下:(見圖一) 每塊電池兩端,都并有一個均衡器,充電時電壓逐漸上升,當電壓升至14V時穩(wěn)壓營開始導通,并使三級管導通,于是部分充電電流經(jīng)電阻和三級管分流掉,沒有充入電池內(nèi).可想而知電容量少的電池充電時端電壓高,最先分流,分流時間長充電量少.而電容量多的電池端電壓低.分流時間較慢,充電時間長,充的電量多,達到了均衡目的.然而這種均衡器雖然簡單但只在充電結(jié)束時的很短一段時間內(nèi)起作用.作用實在有限.如要加大作用,只有大幅加大分流電流,但這樣一來由于發(fā)熱量過大,散熱片,三極管,電阻功率都需加大,成本將成倍增加.
新型的比較式均衡器的設(shè)計思路與上述均衡器不同.上述市售的均衡器是每塊電池上各裝一個,互不關(guān)連電量少的電池有分流電流.電量多的電池也有分流電流(只不過比前者分流量少.)加之作用時間很短,作用實在有限,而新型比較式均衡器整組串聯(lián)的電池只有一塊均衡器.(見圖二) 在均衡器中有數(shù)個分流電路各并聯(lián)在每個電池的正負兩端.另有比較電路對串聯(lián)的各電池的端電壓進行比較,電壓高者,比較器開通其三級管,使之分流.當充電時容量少的電池端電壓高,比較電路使其并聯(lián)在電池兩端的分流電路進行分流,減少了充電量.而電量多的電池,因無分流全部電量充入其中.當整組電池充滿時,各電池電壓都達到同一電平.從而使得電量少的電池不過充,而電量多的電池不欠充.達到了均衡的目的.當放電時,電量多的電池電壓高多余的電能經(jīng)分流電阻發(fā)熱散去,而電量少的電池,因無分流電流全部電能都加于負戴,至放電終了各電池都降到同一水平.因此整個充放電過程都有均衡作用.
蓄電池生產(chǎn)時,由于同一批膏漿,同一種工藝,在正常情況下,同一批電池中,即使不進行配組工序,其電容量差異很少有超過百分之五者.在設(shè)計均衡器時只要將分流電阻所消耗的能量大于百分之五,就可使用電池達到均衡.其差異電壓不會再擴大永遠限制在出廠時的水平.
目前市場出售的均衡器廣告多有不實之詞,實際上均衡器對于蓄電池的作用,既不能延長電池壽命,也不會縮短其壽命,它只能使電池之間的差異不再擴大,僅此而已.但如果不使用均衡器,即使電池出廠時的質(zhì)量上乘,所用充電器也是最好的,放電時電流不過大,放電深度不過低,總之一切都按符合延長電池壽命的規(guī)定行事,即使如此,電池之間的微小差異,將在使用中越來越擴大.形成惡性循環(huán),最后電池壽命仍會大大縮短.很多廠家生產(chǎn)的電池在廠內(nèi)測試,充放電能達到400—500次有的能達到600次的壽命,而發(fā)放到用戶只能達到200—300次電池就完了.其中重要原因就是電池的均衡問題.如果在每組電池箱中都裝上一塊均衡器,使其壽命達到400—500次這將是電動自行車技術(shù)的一大飛躍!
06年全國電動自行車年產(chǎn)量均2千萬輛二年后的今天可能近3千萬輛并且增勢未減.如果每輛車上都裝一只均衡器.這是多大的市場!另一方面均衡器成本不能太高.否則廠家裝上均衡器就不合算了.然而只有大批量生產(chǎn)才能降低成本.所以比較式均衡器一出世,命里就注定只能采用薄利多銷的經(jīng)營方式.具體的計劃是成本控制在電池成本的百分之二至三以內(nèi).月產(chǎn)量在五萬只以上.這個指標看似容易實際實行起來非常困難,首先從技術(shù)方面來說均衡器必須將電池差異控制在100mv以內(nèi).若要達到此值,比較電路輸入端的準確性必須在50mv以內(nèi),然而輸入端元件的老化,溫度的變化,空間雜波的干擾,都能造成標準度超標要達到50mv的指標必須采用高質(zhì)量的元件和仔細的調(diào)試.但這是不允許的.因為高質(zhì)量的元件意味著成本的提高,仔細的調(diào)試,必將增加工時,不適合大批量生產(chǎn).花了一年多的時間經(jīng)過無數(shù)次的改進終于研發(fā)出適合大批量生產(chǎn),質(zhì)量可靠,價格便宜的均衡器來.目前已形成月產(chǎn)量2千只的小批量生產(chǎn)的能力.但是要形成大批量生產(chǎn)規(guī)模,更是困難重重.首先是資金問題,有了錢才能買設(shè)備,租廠房,招職工,買原材料,周轉(zhuǎn)資金,凡此等等都缺錢不可,目前我們正四處籌集資金以求擴大生產(chǎn).實際上所需啟動資金并不多,有20—30萬九夠了.目前小批量生產(chǎn)的均衡器主要是手工操作比預計的大批量生產(chǎn)的成本貴了約1倍.目前四節(jié)的均衡器買12.8元,三節(jié)的買11.6元,以后形成批量價格將大幅度降低.
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