蓄电池均衡维护系统.doc

PAGE  PAGE 6 蓄电池均衡维护系统 王创社 深圳市强能电气有限公司 内容提要： 蓄电池一般成组使用，由于制造和使用因素，蓄电池组中各个单体电池性能存在不一致性，而现有电池使用和维护是对整组蓄电池进行的，由于不一致性的存在，导致蓄电池组中单体蓄电池在充电、放电过程中存在过充电、欠充电和过放电现象，从而影响蓄电池组的使用寿命。本文针对电池组中各个单体电池电压不一致问题，介绍了一种蓄电池均衡维护电路方案及设备，并介绍了由此设备组成的蓄电池均衡维护系统，设备通过一种双向功率变换电路，使电池组中各个单体电池电压时刻保持均衡一致，防止蓄电池组中单体出现过充电、欠充电和过放电，从而减缓电池极板腐蚀，预防蓄电池硫化，延长电池组的使用寿命。 关键词：蓄电池 均衡 双向变换器 前言 随着信息、能源、交通、电子技术的快速发展,蓄电池目前已被广泛地应用于邮电、通信、电力、电动汽车、交通、船舶、航空航天、应急照明等诸多领域。 我国是全球蓄电池的产销大国，废旧电池所带来的环境污染问题非常突出，国内每年报废的蓄电池达1.2亿只以上，一般中小城市达10万只以上，大中型城市则达几十万乃至数百万只，而废旧蓄电池的回收工作基本处于无序状态，大量的硫酸被任意倒置，废铅酸电池也常常因为处理不当或保管不当而随意遗弃。蓄电池的过早报废不仅严重浪费能源资源，而且严重污染了生态环境，危害人们的身体健康。 蓄电池实际上是一个“活”的物体，有一定的寿命，从一诞生就时刻需要人们的维护照料，否则就会性能下降，寿命说短。蓄电池使用过程中经过精心的维护保养，就能充分发挥蓄电池的性能，使其寿命达到或接近理论寿命。蓄电池组的使用寿命受多种因素影响，如果电池组寿命低于单体平均寿命的一半以下，可以推断都是由于使用技术不当造成的，首要原因当推过充电、欠充电和过放电导致单体电池提前失效。过充电会使铅酸电池极板腐蚀加速，脱落、变形，使蓄电池失水甚至干枯，并使蓄电池发热甚至出现热失控，从而降低电池性能和寿命。过放电或充电不足，会??致电池内部有大量的硫酸铅被吸附到蓄电池的阴极表面，使蓄电池的内阻变大，充放电性能变差，甚至个别电池因深度放电引起极性颠倒，导致了电池组的使用寿命严重下降。 蓄电池的实际使用往往需要多个单节蓄电池串连起来才能达到所需的电压值。从技术上讲现有蓄电池组使用维护存在一些缺陷，都是用充电机对一组串联的蓄电池进行整组充电，放电是整组一起放电，并不是对每个单节电池单独控制充放电的，这样，在浮充状态下，即使电池组浮充电压严格按照要求电压设定，并根据温度对浮充电压进行补偿，由于单节蓄电池的内阻容量等性能不一致，导致各个单节蓄电池的实际承受电压与要求的浮充电压发生偏离，造成部分电池充电电压过高处于过充状态，部分电池充电电压过低处于欠充状态。多次充放电后，单体电池的差异进一步放大，单体差异造成电池组中的任何一节电池不是处于过充就是欠充，进一步导致单体电池性能恶化，形成恶性循环，降低电池组使用寿命，而且单体电池恶化造成整组电池在“充满”时的充电电量低于标称值，降低电池组的有效存储电量。 ? 铅酸蓄电池组充电管理的定期（720h）均衡充电，目的是对蓄电池组中的性能落后蓄电池进行补偿性充电，但这种充电方式往往把蓄电池组中好的蓄电池过充电了。并不能有效解决蓄电池组均衡为题。 ? 在电池组放电时，虽然可以精确设置电池组总的放电截止电压，但由于电池组中各个单节电池的不一致，造成放电后期，有的单节电池被过放电，而有的电池的电量并没有放完，使电池组的有效使用电量降低。 过充电会加速蓄电池极板的腐蚀速度等，降低蓄电池的使用寿命；充电不足和过放电会造成蓄电池硫化，降低蓄电池性能。为了能够最大限度的使用蓄电池组的容量，延长电池组的使用寿命,就必须对蓄电池组进行有效的均衡管理，必须使电池组中的所有电池在充电时能够充满电而不过充电，浮充时每节电池的电压精确等于设计浮充电压，放电时能够放完电而不过放电，并且电池组在充放电使用过程中一旦某节电池出现过充电和过放电现象，能够及时纠正，防止电池浮充时因充电不足出现硫化现象，一旦电池组中某节电池出现硫化内阻增大能够及时修复。 电池组的均衡方案分析 　　已经有许多对于电池组均衡管理技术的相关研究，其中有的通过电阻放电将高电压电池的电能损耗掉，有的则是采用电能的多路输出方式，将高电压电池多余的能量传送给电池组或者传递给相邻的电池，有的方案其电路组成和控制结构非常复杂，不易实现并且维护不方便，因而使用面较窄。 要实现电池组的有效均衡维护，均衡器是电池管理系统的核心部件，离开均衡器，管理系统即使得到了电池组测量数据，也无所作为，也就无所谓管理。 均衡管理方案主要有以下几种： 串联型与并联型，串联型是指在监控单体电压变化的基础上，通过串联在电池组中的