当数块蓄电池串接使用时,每块电池的电容量不可能绝对一致.充电时电容量少的电池, 其端电压较高.而容量多的电池端电压则低.可想而知,电量少的电池最先充满,待到整组电池全部充满,电量少的电池已造成过充,过充的结果是电池大量析气而失水,同时负极板产生硫化结晶,从而使电池容量减少.每充一次电,其电容量就减少一次.如此恶性循环使整组电池的容量差别越来越大,结果电池提前报废.为了防止这种恶性循环发生,于是蓄电池均衡器应运而生.
目前均衡器有几种,一种是通过高频转换技术,将端电压高的电能转换给电压低的电池.达到限高补低的效果.此法优点是效率高发热少,但线路复杂体积大成本高.谨适合大容量电池组的场合,而数量众多的小容量电池组(如20A/小时以下)则采用电阻分流法.
目前市场上销售的电阻分流的均衡器,其原理如下:(见图一) 每块电池两端,都并有一个均衡器,充电时电压逐渐上升,当电压升至14V时稳压营开始导通,并使三级管导通,于是部分充电电流经电阻和三级管分流掉,没有充入电池内.可想而知电容量少的电池充电时端电压高,最先分流,分流时间长充电量少.而电容量多的电池端电压低.分流时间较慢,充电时间长,充的电量多,达到了均衡目的.然而这种均衡器虽然简单但只在充电结束时的很短一段时间内起作用.作用实在有限.如要加大作用,只有大幅加大分流电流,但这样一来由于发热量过大,散热片,三极管,电阻功率都需加大,成本将成倍增加.
新型的比较式均衡器的设计思路与上述均衡器不同.上述市售的均衡器是每块电池上各装一个,互不关连电量少的电池有分流电流.电量多的电池也有分流电流(只不过比前者分流量少.)加之作用时间很短,作用实在有限,而新型比较式均衡器整组串联的电池只有一块均衡器.(见图二) 在均衡器中有数个分流电路各并联在每个电池的正负两端.另有比较电路对串联的各电池的端电压进行比较,电压高者,比较器开通其三级管,使之分流.当充电时容量少的电池端电压高,比较电路使其并联在电池两端的分流电路进行分流,减少了充电量.而电量多的电池,因无分流全部电量充入其中.当整组电池充满时,各电池电压都达到同一电平.从而使得电量少的电池不过充,而电量多的电池不欠充.达到了均衡的目的.当放电时,电量多的电池电压高多余的电能经分流电阻发热散去,而电量少的电池,因无分流电流全部电能都加于负戴,至放电终了各电池都降到同一水平.因此整个充放电过程都有均衡作用.
蓄电池生产时,由于同一批膏浆,同一种工艺,在正常情况下,同一批电池中,即使不进行配组工序,其电容量差异很少有超过百分之五者.在设计均衡器时只要将分流电阻所消耗的能量大于百分之五,就可使用电池达到均衡.其差异电压不会再扩大永远限制在出厂时的水平.
目前市场出售的均衡器广告多有不实之词,实际上均衡器对于蓄电池的作用,既不能延长电池寿命,也不会缩短其寿命,它只能使电池之间的差异不再扩大,仅此而已.但如果不使用均衡器,即使电池出厂时的质量上乘,所用充电器也是最好的,放电时电流不过大,放电深度不过低,总之一切都按符合延长电池寿命的规定行事,即使如此,电池之间的微小差异,将在使用中越来越扩大.形成恶性循环,最后电池寿命仍会大大缩短.很多厂家生产的电池在厂内测试,充放电能达到400—500次有的能达到600次的寿命,而发放到用户只能达到200—300次电池就完了.其中重要原因就是电池的均衡问题.如果在每组电池箱中都装上一块均衡器,使其寿命达到400—500次这将是电动自行车技术的一大飞跃!
06年全国电动自行车年产量均2千万辆二年后的今天可能近3千万辆并且增势未减.如果每辆车上都装一只均衡器.这是多大的市场!另一方面均衡器成本不能太高.否则厂家装上均衡器就不合算了.然而只有大批量生产才能降低成本.所以比较式均衡器一出世,命里就注定只能采用薄利多销的经营方式.具体的计划是成本控制在电池成本的百分之二至三以内.月产量在五万只以上.这个指标看似容易实际实行起来非常困难,首先从技术方面来说均衡器必须将电池差异控制在100mv以内.若要达到此值,比较电路输入端的准确性必须在50mv以内,然而输入端元件的老化,温度的变化,空间杂波的干扰,都能造成标准度超标要达到50mv的指标必须采用高质量的元件和仔细的调试.但这是不允许的.因为高质量的元件意味着成本的提高,仔细的调试,必将增加工时,不适合大批量生产.花了一年多的时间经过无数次的改进终于研发出适合大批量生产,质量可靠,价格便宜的均衡器来.目前已形成月产量2千只的小批量生产的能力.但是要形成大批量生产规模,更是困难重重.首先是资金问题,有了钱才能买设备,租厂房,招职工,买原材料,周转资金,凡此等等都缺钱不可,目前我们正四处筹集资金以求扩大生产.实际上所需启动资金并不多,有20—30万九够了.目前小批量生产的均衡器主要是手工操作比预计的大批量生产的成本贵了约1倍.目前四节的均衡器买12.8元,三节的买11.6元,以后形成批量价格将大幅度降低.
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