《初哥電動(dòng)車(chē)充電技術(shù)研究之一：電動(dòng)車(chē)用鉛酸電池簡(jiǎn)介》全文共分兩期分別發(fā)表于《電子報》2021年38、39期，全文大約7200字，圖片版如上，PDF電子版請聯(lián)系《電子報》社購買(mǎi)，進(jìn)入報社公眾號，找到第38、39期導讀，文中有電子版購買(mǎi)方式。
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初哥電動(dòng)車(chē)充電技術(shù)研究之一：電動(dòng)車(chē)用鉛酸蓄電池簡(jiǎn)介
作者：鐘偉初
作者簡(jiǎn)介：鐘偉初，2007年計算機科學(xué)與技術(shù)本科畢業(yè)， 2017-2020年專(zhuān)職從事電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)三輪車(chē)修理研究工作，期間積累了豐富的一線(xiàn)經(jīng)驗，2020年11月創(chuàng )辦廣東初哥大老世科技有限公司，繼續從事電動(dòng)車(chē)相關(guān)技術(shù)研究工作。
本文所稱(chēng)電動(dòng)車(chē)包括電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)和電動(dòng)三輪車(chē)，所稱(chēng)電池除特別說(shuō)明外，均指電動(dòng)車(chē)用鉛酸蓄電池。文中涉及的電池技術(shù)標準、參數等均為電動(dòng)車(chē)行業(yè)專(zhuān)用，不適用于其他類(lèi)型的電池，也不適用于其他領(lǐng)域所用的鉛酸蓄電池。
電動(dòng)車(chē)已經(jīng)成為老百姓最常用的代步工具，電動(dòng)車(chē)主要由電機、控制器、電池、充電器四大部件組成動(dòng)力系統。電池為可循環(huán)充放電的鉛酸蓄電池，電機、控制器、電池均為直流電（英文簡(jiǎn)稱(chēng)DC），充電器將220V交流電轉換成直流電，把電能儲存到電池里面，為電動(dòng)車(chē)騎行工作提供動(dòng)力。
鉛酸蓄電池，生產(chǎn)維護成本都比較合理，安全性、實(shí)用性經(jīng)得起時(shí)間考驗，性?xún)r(jià)比高，回收再利用價(jià)值高，因此，其主流地位不會(huì )輕易被鋰電池取代。研究利用好電動(dòng)車(chē)用鉛酸蓄電池，具有很高的經(jīng)濟效益、社會(huì )效益和生態(tài)效益。
下面介紹電動(dòng)車(chē)電池的基本知識：
一、電動(dòng)車(chē)電池屬性簡(jiǎn)介（鉛酸蓄電池的一種）
車(chē)輛使用的鉛酸蓄電池主要有兩種：
一種是啟動(dòng)型電池，顧名思義，這種電池主要用于汽車(chē)、摩托車(chē)點(diǎn)火啟動(dòng)，以及維持全車(chē)的電路、控制系統工作。這種電池一般為富液型電池，即能看到流動(dòng)的電解液，這樣的設計主要有四個(gè)特點(diǎn)：1.瞬間及短時(shí)放電電流特別大——點(diǎn)火啟動(dòng)車(chē)輛。2.樁頭（接線(xiàn)柱）大、極板大——承載大電流。3.適應隨時(shí)在線(xiàn)充電——車(chē)子啟動(dòng)后一直充電。4.體積大——有利于容納電解液和滿(mǎn)足散熱要求。啟動(dòng)型電池雖然放電電流可以很大，但容量設計并不大，不能持續為電動(dòng)車(chē)提供動(dòng)力，而且體積過(guò)大，因此不適用于電動(dòng)車(chē)。
另一種是動(dòng)力型電池，顧名思義，這種電池主要為電動(dòng)車(chē)提供動(dòng)力以及維持全車(chē)電路、控制系統工作。這種電池一般為貧液型電池，即看不到流動(dòng)的電解液。其主要特點(diǎn)有三：1.容量較大，且能以較大電流持續放電，根據型號不同，常規的最大放電電流為15A～45A。2.體積和重量要適中，以控制空間以及整車(chē)重量。3.樁頭較小，因此無(wú)法承載很大的電流，否則會(huì )縮短電池壽命甚至損壞電池，因此不能用來(lái)作為車(chē)輛的啟動(dòng)電池。
電動(dòng)車(chē)電池既然屬于鉛酸蓄電池，其特點(diǎn)和特性跟普通鉛酸電池是一樣的，例如充放電均會(huì )受到環(huán)境溫度影響，充電過(guò)程中會(huì )失水，而失水是決定電池壽命的關(guān)鍵因素，雖然目前都是免維護電池，但有一定基礎和經(jīng)驗，還是可以對電池進(jìn)行維護保養的，這個(gè)暫不討論，以后再詳細介紹。
二、電動(dòng)車(chē)電池的基本規格參數簡(jiǎn)介
每只電池有正負兩個(gè)極（又稱(chēng)樁頭、接線(xiàn)柱），電動(dòng)車(chē)電池的樁頭有兩種：螺栓式（擰螺絲）和焊線(xiàn)式（烙鐵焊接）。焊線(xiàn)式一般只在額定容量為12AH的電池上面使用，由于焊線(xiàn)式的樁頭容易斷裂，給安裝和售后造成很多困擾，目前12AH電池也廣泛使用螺栓式了。從技術(shù)角度來(lái)看，焊線(xiàn)式連接牢固可靠，螺栓式可能出現螺絲沒(méi)擰緊的情況。從操作角度來(lái)看，螺栓式更方便易用，樁頭更耐用。
鉛酸蓄電池的規格參數有很多，常規參數有四個(gè)：1.格數，即單格的數量。2.額定電壓：?jiǎn)挝粸榉?，英文符號為V。3.額定容量：?jiǎn)挝粸榘才嘈r(shí)，簡(jiǎn)稱(chēng)安時(shí)，英語(yǔ)符號為AH（Ampere-Hour）。4.倍率：小時(shí)倍率（英文為hour,簡(jiǎn)稱(chēng)hr），容量倍率（英文為Capacity,簡(jiǎn)稱(chēng)C）。
充電時(shí)涉及的參數有：最高充電電壓，最大充電電流，轉燈電流（又稱(chēng)轉折電流），浮充電壓等。
放電時(shí)涉及的參數有：空載電壓、負載電壓、放電電流、放電截止電壓、放出電量、放電時(shí)間等。
另外還有環(huán)境溫度（常規參數為環(huán)境溫度25℃時(shí)得出的數據）、體積、功能用途、重量等參數。
每只鉛酸蓄電池內部都由數個(gè)單格串聯(lián)組成，同規格電池串聯(lián)后，電壓疊加，容量不變，同規格電池并聯(lián)后容量疊加，電壓不變。每個(gè)單格額定電壓為2V，目前各個(gè)領(lǐng)域常用的鉛酸蓄電池以6V（3個(gè)單格乘以2V=6V，一只6V電池可以理解成由3個(gè)2V蓄電池串聯(lián)而成）、12V（6個(gè)單格乘以2V=12V）兩種規格居多，電動(dòng)車(chē)用電池主要有12V、16V（8個(gè)單格乘以2V=16V）兩種規格，而更高電壓級別的電池，實(shí)際上是由數只同規格（同廠(chǎng)家同批準，額定電壓、額定容量相同）的電池串聯(lián)而成的。容量則有多種規格，容量越大，體積越大，重量也越大。
電動(dòng)車(chē)基于體積、重量、速度、功率、性能、功能以及安全性、穩定性等考量，需要使用多只電池串聯(lián)成較高電壓的電池組才能正常工作，且必須為同規格的原裝原組電池。新舊電池不能混用，不同規格的電池不能混用，不同廠(chǎng)家、不同批次的電池也不能混用，以確保安全。
三、電動(dòng)車(chē)電池型號規格參數及命名簡(jiǎn)介
電動(dòng)車(chē)電池型號規格較多，業(yè)界主要有兩種命名方式：整車(chē)廠(chǎng)和電動(dòng)車(chē)充電器采用通俗命名（如48V20AH電動(dòng)車(chē)，裝配48V20AH電池，配套48V20AH充電器），而電池生產(chǎn)廠(chǎng)家則采用學(xué)名（如6-DZF-20電池），電池上面的絲印以及外包裝均采用學(xué)名。
1.通俗命名（根據額定電壓、額定容量命名）
電動(dòng)車(chē)單只電池額定電壓主要有12V、16V兩種，額定容量有12AH，20AH，32AH，45AH等多種規格，多只同規格的電池串聯(lián)成電池組后則有36V、48V、60V、64V、72V、80V等多種規格。
因此由額定電壓、額定容量、串聯(lián)電池只數組合衍生出來(lái)的電池組規格就更多了。如最經(jīng)典最常見(jiàn)的48V20AH電池組，由4只12V20AH電池串聯(lián)而成（同規格電池串聯(lián)后，電壓疊加：12V乘以4只=48V，容量不變：20AH）。
2.學(xué)名（即廠(chǎng)家命名，根據電池格數、用途、額定容量命名）
電動(dòng)車(chē)電池主要有6格（電池額定電壓為12V）、8格（電池額定電壓為16V）兩種，額定容量跟通俗命名一樣。電動(dòng)車(chē)電池全稱(chēng)應為電動(dòng)助力車(chē)用閥控式鉛酸蓄電池（或者叫動(dòng)力型免維護鉛酸蓄電池）。目前最新的規格型號主要有兩大類(lèi)：6-DZF-xx，8-DZF-xx，其中xx為容量，單位AH。如6-DZF-20電池，6表示6格，即額定電壓為12V，DZF代表電動(dòng)(D)助力車(chē)(Z)用閥控式(F)鉛酸蓄電池，20為額定容量20AH。一只12V20AH電池為一個(gè)獨立的整體，其內部有6個(gè)2V20AH單格，因此，一只12V20AH電池，其內部結構可以理解成由6只2V20AH電池串聯(lián)成一個(gè)整體。
蓄電池在充電過(guò)程中，隨著(zhù)電化學(xué)反應的進(jìn)行，會(huì )產(chǎn)生一部分氣體（這其中有水份、酸霧等物質(zhì)） ，這樣就會(huì )導致電池內部的壓力增大，當壓力大到一定程度時(shí)，就需要排放出來(lái)，否則電池可能會(huì )被撐破。因此每個(gè)單格都設計有一個(gè)橡膠閥（12V電池有6個(gè)閥），當電池內壓增加時(shí)，就會(huì )頂起橡膠閥，排放氣體，因此叫做閥控式蓄電池，也可以理解成安全閥。
電池廠(chǎng)家只給單只電池命名，包裝箱再標明電池數量（單位：只）。因此電動(dòng)車(chē)整車(chē)廠(chǎng)、電池批發(fā)零售、充電器、銷(xiāo)售修理等行業(yè)均采用通俗命名。
四、電池廠(chǎng)家生產(chǎn)檢測標準簡(jiǎn)介
生產(chǎn)的電池容量是否達標，裝車(chē)使用后的電池容量是否有衰減，目前業(yè)界主要采用恒流放電測量法。即通過(guò)專(zhuān)門(mén)的儀器，給電池加上負載，讓電池以設定的恒定電流持續放電，直至電池容量放盡時(shí)統計放電時(shí)間和放出電量的多少來(lái)判斷電池的真實(shí)容量。除此以外的其他方法都只能作為參考，無(wú)法準確真實(shí)檢測出電池的真實(shí)容量。
額定電壓為12V的電池，正負極兩端電壓并非恒定在12V不變，電量越足電壓越高，電量越少電壓越低。單只12V電池充滿(mǎn)電靜置數小時(shí)后，空載電壓一般在13.3V左右。電池如果存放，則由于自放電，電壓會(huì )逐漸下降，長(cháng)時(shí)間存放電池會(huì )硫化失效，無(wú)法充電。電池如果負載工作，則電壓會(huì )從13.3V左右持續下降，當電壓下降到10.5V（負載電壓）時(shí)，行業(yè)標準定義為電池電量用盡，此時(shí)電池不能繼續負載工作，應及時(shí)充電，否則過(guò)放電可能導致電池損壞。根據我們的實(shí)踐經(jīng)驗，當電池空載電壓約等于額定電壓時(shí)，電池剩余電量約為50%左右。
1.電池放電檢測標準簡(jiǎn)介
第二大部分已經(jīng)介紹了額定電壓和額定容量，現在介紹小時(shí)倍率和容量倍率。目前電動(dòng)車(chē)電池主要采用2小時(shí)倍率（2hr）和3小時(shí)倍率(3hr)兩種標準,額定容量12AH～20AH的電池采用2hr，32AH～45AH及以上的采用3hr。小時(shí)倍率決定放電電流設定值，這個(gè)值主要關(guān)系到電池的放電容量檢測結果數據，放電電流設定值越大，放出電量（容量）會(huì )比額定容量?。ǚ烹姇r(shí)間會(huì )縮短），反之會(huì )比額定容量大（放電時(shí)間會(huì )延長(cháng)）。
其實(shí)電池廠(chǎng)家應該在標明電池型號的同時(shí)，標上小時(shí)倍率，有些小廠(chǎng)會(huì )將45AH電池標成60AH（10hr）的情況，也就是說(shuō)，電池的標準容量應為45AH（3hr）,廠(chǎng)家故意標成60AH，后面加上10hr，存在虛標的嫌疑。
如12V20AH（2hr）電池，檢測它的實(shí)際容量，行業(yè)標準是這樣的：充滿(mǎn)電的12V20AH電池，以恒定10A電流持續放電，放到截止電壓10.5V時(shí)停止放電，放出的總電量（容量）達到20AH以上，小時(shí)倍率可以理解成放電時(shí)間，即放電時(shí)間達到2小時(shí)（120分鐘）以上為容量達標。
因此檢測電池容量主要有三個(gè)參數：放電電流、放電時(shí)間和放出電量。
（1）放電電流的計算方法：放電電流=額定容量除以小時(shí)倍率=額定容量乘以
電動(dòng)車(chē)12V20AH（2hr）電池，為2小時(shí)倍率標準（其他行業(yè)用途的電池一般為5～20小時(shí)倍率），表示額定容量為20AH的電池，電量要在2小時(shí)放完，那么每小時(shí)（H）就要放掉10AH的電量，因此放電電流應恒定在10A（10A=20AH除以2hr=20AH乘以 ,又稱(chēng)為0.5C,即0.5容量倍率）。
同理，12V45AH(3hr)電池，為3小時(shí)倍率，因此放電電流應為15A（45AH除以3hr=15A），放電到10.5V時(shí)停止放電，放電時(shí)間應為3小時(shí)（180分鐘）以上，放出電量應在45AH以上，方為容量達標。
（2）放電截止電壓的計算方法
電池單格額定電壓為2V，當負載電壓下降到1.75V時(shí)，表示電量用盡，因此12V電池的放電截止為1.75V乘以6格=10.5V。同理，16V電池的放電截止電壓應為1.75V乘以8格=14V。
2.電池充電檢測標準簡(jiǎn)介
判斷電池電量用盡比較簡(jiǎn)單，要判斷電池電量充滿(mǎn)則比較復雜。因為無(wú)論是電池生產(chǎn)檢測，還是電動(dòng)車(chē)實(shí)際騎行過(guò)程中，要判斷電池電量的消耗，只需要監測實(shí)時(shí)電壓值即可，而充電則至少要監測實(shí)時(shí)電壓值和實(shí)時(shí)電流值。
目前鉛酸電池均采用三階段充電法，即恒流段、恒壓段和浮充段（又稱(chēng)涓流段），主要涉及參數有：最大充電電流、最高充電電壓（又稱(chēng)高恒壓）、轉燈電流（又稱(chēng)轉折電流）、浮充電壓（又稱(chēng)低恒壓）等。
（1）相關(guān)參數的計算方法
額定電壓為2V的電池單格的最高充電電壓應限制在2.45V以下，則12V電池的最高充電電壓為14.7V左右（2.45V乘以6格=14.7V），同理，16V電池的最高充電電壓為19.6V左右（2.45V乘以8格=19.6V）。
最大充電電流I=(0.12～0.15)乘以容量,簡(jiǎn)稱(chēng)0.12～0.15C（0.12～0.15倍容量），12V20AH電池的最大充電電流=0.12乘以20至0.15乘以20之間，即2.4A～3A，常規一般為2.5A～3A電流。
鉛酸蓄電池的充電和放電是兩個(gè)不同的電化學(xué)反應，其特性決定了充電電流不能像放電電流那么大，因此電池的充電時(shí)間為8-10小時(shí)左右。
轉燈電流，是電池充電過(guò)程中，充電器從恒壓段進(jìn)入浮充段的唯一判斷依據（轉折點(diǎn)，故此稱(chēng)轉折電流），當充電電流下降到轉燈電流值以下，充電器從紅燈轉為綠燈（形象的說(shuō)法叫轉燈電流）。
轉燈電流≈0.24乘以最大充電電流I，即最大充電電流的0.24倍，因此，容量為20AH的電池，轉燈電流約為0.57A-0.72A，常規一般為0.55A～0.65A。
單格的浮充電壓為2.3V左右，則12V電池的浮充電壓為13.8V左右（2.3V乘以6格=13.8V），同理，16V電池的浮充電壓為18.4V左右（2.3V乘以8格=18.4V）
（2）三階段充電器充電過(guò)程簡(jiǎn)介（以12V20AH電池為例）
12V鉛酸電池三階段充電曲線(xiàn)圖
單只12V20AH電池在電量用盡之后，電壓會(huì )從10.5V回升到11V以上，一般不超過(guò)12V，此時(shí)使用配套充電器給電池充電，充電器紅燈點(diǎn)亮，風(fēng)扇轉動(dòng)，開(kāi)始恒流段充電。由于電池處于虧電狀態(tài)，充電器會(huì )以最大充電電流3A對電池進(jìn)行充電，電壓會(huì )逐漸上升，當充電電壓上升到14.7V時(shí)，恒流段結束，進(jìn)入恒壓段（鎖定14.7V不能再上升，否則會(huì )損壞電池），隨著(zhù)電量不斷飽和，電流會(huì )逐步下降，當電流下降到轉燈電流設定值（約0.65A）以下時(shí)，充電器進(jìn)入浮充段，紅燈轉綠燈，風(fēng)扇停止轉動(dòng)（浮充段功率較小，因此被動(dòng)散熱即可），充電電壓自動(dòng)下降到13.8V左右，并以小電流浮充，一般為0.2-0.4A。由于浮充段補充的電量非常有限，可以忽略不計，所以此時(shí)可以認為電池已經(jīng)充滿(mǎn)電，充電器已經(jīng)結束充電了。
浮充，是用略高于電池的端電壓，由少量電流來(lái)補償充電，會(huì )根據電池的充電飽和度動(dòng)態(tài)調節，如果電池沒(méi)有完全充滿(mǎn)，則可以在浮充段補充，如果已經(jīng)充滿(mǎn)了，則浮充段的電流接近0，不會(huì )對電池進(jìn)行強充猛灌，浮充段能安全有效地達到不欠充不過(guò)充的目的。
市面上所售的電池充放修一體機（電池容量測試儀），通常在結束恒壓段轉燈后不再輸出小電流補充電，并沒(méi)有浮充段，因此筆者推斷電池廠(chǎng)很可能也采用相同的做法省略了浮充段，如果推斷屬實(shí)，其轉燈電流值的設定必定會(huì )偏低，以確保電池在恒壓段即完全充滿(mǎn)電，不需要依靠浮充段補充電，其目的在于節省時(shí)間。
因此筆者認為整車(chē)配套的充電器在設計上應該保留一定余量，不能照搬電池廠(chǎng)生產(chǎn)檢測的參數，因為電池裝車(chē)后有足夠的時(shí)間用來(lái)浮充，沒(méi)必要在恒壓段就把電量充滿(mǎn)，照搬電池廠(chǎng)參數容易造成電池過(guò)充縮短壽命。以后我們會(huì )有專(zhuān)門(mén)文章作詳細介紹。
五、電池裝車(chē)后的工作過(guò)程簡(jiǎn)介
多只電池串聯(lián)后組成較高電壓的電池組（必須為原裝原組電池），其充放電的參數仍以單只電池的參數為基準。這里以48V20AH電池組為例。
1.電流輸出大?。ㄏ喈斢诜烹娺^(guò)程）、欠壓（即放電截止電壓）均由控制器負責。
電動(dòng)車(chē)騎行工作（相當于電池放電），電池輸出電流的大小由控制器決定，控制器實(shí)時(shí)監測電壓電流的大小及變化。裝配48V20AH電池組的電動(dòng)車(chē)，對應的電機規格常規為48V 500W～800W，控制器為48V12管（限流30A～33A左右），也就是說(shuō)電池最大輸出電流可達到30A左右，遠比容量檢測放電電流要大，欠壓值一般為41V～42V（單只電池截止電壓10.5V乘以4只電池=42V），當騎行負載電壓低于42V時(shí)，控制器認為電池電量已用盡，會(huì )停止輸出電流（或以小電流輸出），以防止電池過(guò)放電損壞。需要充電后才能繼續使用。
2.剩余電量估算。
儀表上面的電量表，實(shí)際上是一個(gè)電壓表，電量不斷消耗電壓就會(huì )不斷下降，以此來(lái)估算顯示剩余電量。48V電池組充滿(mǎn)電靜置數小時(shí)后，空載電壓約為53.5V，工作過(guò)程中負載電壓將會(huì )由53.5V逐漸下降到截止電壓（欠壓）42V左右，電量表通過(guò)監測這個(gè)范圍的電壓值粗略判斷剩余電量，因此有一定誤差，用戶(hù)還需根據實(shí)際使用經(jīng)驗才能較為準確地判斷剩余電量。
由于電動(dòng)車(chē)存在靜止和騎行兩種狀態(tài)，所以有空載和負載兩個(gè)電壓值，常規電量表不對車(chē)輛的工作狀況作檢測判斷，顯示的都是實(shí)時(shí)電壓；剛開(kāi)始電量較足時(shí)，騎行時(shí)仍顯示滿(mǎn)電狀態(tài)，當用掉一些電量后，靜止時(shí)（空載電壓）可能仍顯示滿(mǎn)電，而騎行時(shí)（負載電壓）電量指示會(huì )下降，此時(shí)才是真實(shí)的剩余電量，因此剩余電量應以騎行時(shí)的電量指示為準。
3.電池組充電簡(jiǎn)介
電池組充電跟單只電池充電都是采用三階段充電器，基本參數仍然是以單只電池的參數為基準。
基于成本、使用難易等因素考量，目前電動(dòng)車(chē)采取的是電池串聯(lián)成電池組后整組充電方式進(jìn)行充電，并非對每只電池單獨進(jìn)行充電，也沒(méi)有針對單只電池的監測、均衡系統，這個(gè)是影響電池壽命以及充電安全的重要因素。不同規格的充電器，不能通用，因此電動(dòng)車(chē)必須使用配套的充電器，否則會(huì )損壞電池甚至引發(fā)意外。
以48V20AH電池組為例，48V20AH電池組要使用配套的48V20AH充電器，串聯(lián)電池組的最大充電電流跟單只12V20AH電池的最大充電電流一致（因為串聯(lián)后電壓疊加，容量不變），約2.5A～3A，電池組的最高充電電壓為單只電池的最高充電電壓乘以電池只數，即14.7V乘以4，約為58.5V～59V，常規充電器設計的轉燈電流跟單只電池的轉燈電流一致，約為0.55A～0.65A。因此，判斷電動(dòng)車(chē)電池組是否充滿(mǎn)的參數只有一個(gè)——轉燈電流。
同理，60V12AH的充電器基本參數為：最大充電電流=0.12～0.15乘以容量12AH=1.44A～1.8A，常規約為1.5A～1.8A，最高充電電壓=14.7V乘以5只=73.5V，常規約為73V～73.5V，轉燈電流約為0.36A～0-43A，常規約為0.45A。其他規格的電池組依相應參數計算即可。
充電器是根據新電池的理想狀態(tài)設計的，常規充電器其所有參數一經(jīng)設定出廠(chǎng)后保持變態(tài)，而電池會(huì )受季節溫度影響，容量會(huì )逐漸衰減，不可能一直保持新電池的狀態(tài)，因此對于電池來(lái)說(shuō)，充電器就顯得霸道不夠智能了。相當于一刀切，所以問(wèn)題多多。
六、電動(dòng)車(chē)電池壽命、失效及充電安全事故簡(jiǎn)介
1.電動(dòng)車(chē)電池壽命簡(jiǎn)介
用戶(hù)一般用年來(lái)描述電池的使用壽命，這個(gè)比較籠統，不能作為判斷電池質(zhì)量好壞以及電池壽命的依據，應以充放電循環(huán)次數來(lái)計算。
一次充電加一次放電，稱(chēng)為一個(gè)循環(huán)，單只電池的設計使用壽命可達500個(gè)循環(huán)以上，而串聯(lián)成電池組后，約為300～500個(gè)循環(huán)，也就說(shuō)電池組經(jīng)過(guò)300～500次充放電后，會(huì )逐漸老化，充滿(mǎn)電后行駛里程會(huì )逐漸縮短，當容量衰減到一定程度時(shí)，就要更換新電池組了。為了安全起見(jiàn)，不論多少只電池失效，哪怕只壞了一只電池，也必須整組更換，以確保安全，畢竟生命財產(chǎn)安全應時(shí)刻放在第一位。
從理論上計算，假設用戶(hù)充一次電能騎行40公里，該用戶(hù)每天都騎行40公里左右，那么每天都要充一次電，按300～500個(gè)循環(huán)計算，一組電池的壽命，大致是一年多，如果騎行里程沒(méi)那么多，兩天或者三天充一次，用年份來(lái)計算，則電池的壽命有2～3年，依此類(lèi)推。因此，按循環(huán)來(lái)計算，就大概知道電池的質(zhì)量和壽命了，如果電動(dòng)車(chē)裝有較為準確的里程表，行駛總里程來(lái)也可作為衡量電池質(zhì)量和壽命的參數。
2. 電動(dòng)車(chē)電池失效簡(jiǎn)介
根據我們多年的經(jīng)驗總結，在用戶(hù)正常使用的情況下，電動(dòng)車(chē)電池失效主要有兩種類(lèi)型：一種是呈拋物線(xiàn)式的容量衰減（失水），表現為里程逐漸縮短，從新電池的幾十公里到只能騎行幾公里，另一種是前期呈現拋物線(xiàn)式容量衰減、后期呈斷崖式的損壞（熱失控），從容量逐漸衰減到突然失效無(wú)法使用。后者所占的比例有逐年上升的趨勢。
(1)電池失水簡(jiǎn)介
電動(dòng)車(chē)電池雖然為貧液型蓄電池，但其內部是有電解液的，這其中有一部分是水。每次充電都會(huì )有微量的失水，這個(gè)失水對電池壽命影響很大。正常的電池老化，容量衰減直到失效報廢，可以理解成電解液逐漸干涸。雖然電動(dòng)車(chē)電池是免維護的，基于安全因素考慮，其生命周期是不允許普通用戶(hù)補水的，但如果有專(zhuān)業(yè)級的補水維護保養，要延長(cháng)電池壽命也是可以的，只不過(guò)這個(gè)涉及到的問(wèn)題太多，非專(zhuān)業(yè)人士切勿自己動(dòng)手?；诔杀镜仍?，電池廠(chǎng)家也很難針對用戶(hù)提供電池維護保養服務(wù)，其他領(lǐng)域如通信基站UPS電池維護保養則比較常見(jiàn)。因此，電動(dòng)車(chē)電池屬于易耗品。
(2)電池一致性、單只落后、熱失控簡(jiǎn)介
電池屬于產(chǎn)品，排除產(chǎn)品質(zhì)量及非正常使用外，影響產(chǎn)品壽命的因素很多――電動(dòng)車(chē)整車(chē)設計制造、充電器、充電使用環(huán)境、季節氣候、用戶(hù)使用習慣等。鉛酸電池受環(huán)境溫度影響較大，夏天溫度太高，冬天溫度太低，對電池都是嚴峻的考驗，跟用戶(hù)使用習慣也有一定影響，例如快遞車(chē)、送貨車(chē)每天頻繁充電使用，電池基本上全天候24小時(shí)不休息，再加上串聯(lián)充電比單只電池充電要考慮的因素更多。這些都是非理想狀態(tài)下的情況，是必須被重視的情況。
在正常使用的情況下，對電池壽命起著(zhù)很大決定作用的主要是充電器，這是業(yè)界所公認的，也是電動(dòng)車(chē)從設計、生產(chǎn)、銷(xiāo)售、使用到修理各個(gè)環(huán)節最容易忽視的。
串聯(lián)充電無(wú)法兼顧每一個(gè)電池的狀況，整車(chē)設計也沒(méi)有針對單只電池采取任何有效的保護措施，連最基本的過(guò)熱保護都沒(méi)有。這個(gè)固然有電動(dòng)車(chē)的先天不足，但后天可調的，我們并沒(méi)有去調，值得深思。
我們知道單只12V電池的最高充電電壓是14.7V，雖然電動(dòng)車(chē)充電器設計的最高充電電壓平均到每只電池上面的都不會(huì )超過(guò)14.7V的，但這只是絕對理想條件下的狀態(tài)。隨著(zhù)電池電量的飽和，個(gè)別電池電壓超過(guò)15V是不可避免的。
出現這種情況的原因，是由串聯(lián)充電的特性所決定的，串聯(lián)充電，每只電池的電流是一樣的，但電壓肯定有偏差的，這個(gè)電壓的偏差，在充電的后期更加明顯。每個(gè)電池出廠(chǎng)時(shí)雖然都是達標的，但個(gè)體總是存在差異的，例如電壓、容量肯定有些許的差異，這個(gè)差異稱(chēng)為一致性，差異越小，則一致性越好，反之，一致性越差。
隨著(zhù)充放電循環(huán)次數的增加，這個(gè)差異會(huì )逐漸變大，個(gè)別電池容量衰減明顯大于其他電池，業(yè)界稱(chēng)為單只落后。比方說(shuō)48V20AH電池組，有一只電池的容量已經(jīng)衰減到17AH左右，其他三只電池的容量仍在20AH左右，那么容量只有17AH的電池，被稱(chēng)為單只落后電池。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，同一組電池當中，肯定有些電池先充滿(mǎn)，有些電池后充滿(mǎn)，哪怕相差只有幾分鐘，先充滿(mǎn)的電池繼續充電，電壓升高就會(huì )比較快，因此先充滿(mǎn)的電池，每次都被過(guò)充，失水自然就更多，初期電池水份充足，即使過(guò)充，發(fā)熱量也不高，短時(shí)間內不會(huì )損壞。
隨時(shí)時(shí)間的推移，單只落后的電池因失水比其他電池多，容量衰減也比其他電池快，因此每次充電它都先充滿(mǎn)，當其他電池電壓可能剛剛才達到14V左右時(shí)，單只落后的電池電壓已經(jīng)超過(guò)15V甚至更高了，電壓過(guò)高加上持續過(guò)充，電池就會(huì )開(kāi)始明顯發(fā)熱，當電池表面溫度超過(guò)50度時(shí)（我們粗略得到的數據，未必精確），電池就會(huì )出現熱失控現象。
熱失控是指鉛酸電池在充電時(shí)，電流和溫度均升高且互相促進(jìn)的現象，熱失控一般發(fā)生在恒壓段的后期。正常情況下，電池在充電過(guò)程中發(fā)熱并不明顯，產(chǎn)生的熱量可以忽略不計，而電壓過(guò)高、過(guò)充都會(huì )導致電池發(fā)熱，電解液溫度也會(huì )隨之升高，電解液活性隨之增強，相當于給電池吃了興奮劑，進(jìn)入失控狀態(tài)。
我們知道，進(jìn)入恒壓段后，電池的充電電流應該是持續下降的。而電池熱失控，會(huì )導致充電電流下降變慢、無(wú)法下降、甚至不降反升。電流不降反升，又會(huì )導致電池發(fā)熱量增加，溫度和電流互相促進(jìn)，溫度持續升高，進(jìn)入可怕的死循環(huán)，充電器會(huì )認為電池一直處于未充滿(mǎn)的狀態(tài)，不但不會(huì )主動(dòng)結束充電，還會(huì )持續為電池提供源源不斷的電能，最終引發(fā)意外。
一致性差，出現單只落后，業(yè)界普遍認為這是電池壽命不盡如人意的主要原因，大眾都在埋怨電池質(zhì)量大不如前。根據我們的研究，隨著(zhù)電池生產(chǎn)制造工藝的不斷改進(jìn)，電池的質(zhì)量以及一致性應該越來(lái)越好才對，一致性差只是現象，并非本質(zhì)。隨著(zhù)電池輕量化以及環(huán)保工藝等的改變，電池的抗過(guò)充能力大不如前，這才是導致一致性差的根本原因，以后我們將會(huì )有相關(guān)文章作詳細介紹。
3.充電安全事故簡(jiǎn)介
（1）電池熱失控引發(fā)的事故
我們知道，三階段充電器，判斷電池充滿(mǎn)的唯一標準是恒壓段充電電流持續下降到轉燈電流值以下，充電器才會(huì )轉綠燈，進(jìn)入浮充階段，只有進(jìn)入了浮充階段，充電器才會(huì )結束充電，才是安全的。電池出現熱失控，單只電池發(fā)熱，會(huì )牽連到整組電池發(fā)熱，單只電池電流不下降，甚至不降反升，會(huì )導致整組電池充電電流無(wú)法下降，結果就是充電器永遠不會(huì )停止充電。其早期表現是往往充了一夜電，第二天使用時(shí)發(fā)現充電器并沒(méi)有轉綠燈，仍然在繼續充電，出現這種情況，必須對整車(chē)特別是電池和充電器進(jìn)行檢測，安全隱患排除前不能繼續使用，否則極易發(fā)生意外。
由于整組電池持續過(guò)充，橡膠閥會(huì )排出大量氣體甚至流出電解液，電池內部極板不堪重負，會(huì )膨脹變形，加上外殼為塑料，會(huì )軟化變形，導致單只、整組電池鼓包變形，此時(shí)如果沒(méi)有人為強制停止充電，電池可能就會(huì )炸裂，再混合排放出來(lái)的氣體，可能瞬間起火，后果不堪設想。
（2）電線(xiàn)短路引發(fā)的事故
即使電池沒(méi)有出現熱失控等異常情況，如果電動(dòng)車(chē)在設計制造方面有缺陷，例如布線(xiàn)設計保護不合理，在實(shí)際使用中電線(xiàn)被碰撞磨損，或者安裝不當，散熱不佳導致線(xiàn)皮熔化，或者使用的線(xiàn)材質(zhì)量不過(guò)關(guān)，電池在充放電過(guò)程中，會(huì )使電線(xiàn)老化甚至掉皮；或者在維修過(guò)程中有安全隱患，如電線(xiàn)的連接僅使用膠布，沒(méi)有按安全標準使用插件件或采用焊接并加熱縮管絕緣保護等可靠措施；或者人為去掉過(guò)流保險裝置、去掉過(guò)載保護空氣開(kāi)關(guān)等；或者被老鼠撕咬線(xiàn)束等，一旦電線(xiàn)掉皮，膠布脫落，出現碰線(xiàn)短路時(shí)，可能就會(huì )瞬間起火，引燃車(chē)輛，引起火災事故。這個(gè)就是電動(dòng)車(chē)起火安全事故不一定發(fā)生在充電過(guò)程中，也可能出現在騎行過(guò)程中的原因。
因此單憑一個(gè)轉燈電流參數來(lái)判斷電池是否充滿(mǎn)顯然不夠，要避免過(guò)充更加力不從心。目前業(yè)界和政府相關(guān)部門(mén)，對于電池充電安全隱患的管理和整治，都主要集中在充電器身上，而忽視或者不重視整車(chē)設計制造層面沒(méi)有給電池安裝過(guò)熱保護措施的事實(shí)。
充電器設計應保留一定余量，不能照搬電池廠(chǎng)的參數，增加電池過(guò)熱保護措施，雙管齊下，必定能讓電動(dòng)車(chē)更加安全。希望業(yè)界及政府相關(guān)部門(mén)盡快重視起來(lái)。
電動(dòng)車(chē)作為廣大人民群眾環(huán)保出行的重要工具，本身存著(zhù)一些缺陷和問(wèn)題，政府也在不斷加大管理力度。如何保證電池正常壽命、延長(cháng)電池壽命，節約資源，造福老百姓，增加安全保護機制，減少意外事故的發(fā)生，至關(guān)重要?？蒲泄ぷ髡邆?，應當在優(yōu)化充電控制技術(shù)以及提高整車(chē)安全性方面多下功夫。
后續會(huì )有更多文章介紹我們的研究實(shí)踐經(jīng)驗，敬請期待。
（限于篇幅及作者水平有限，文中錯誤在所難免，敬請讀者批評指正。）