蓄电池串并联

蓄电池是在串联和并联的条件下使用，串联使用是最常见的一种方法。

但在许多条件下，电池组常常需要用并联的方法扩展容量和可靠性。

电池在并联使用时，有许多串联状态下不存在的特殊问题，这些问题往往被忽视了，造成一些非使用性损坏的情况发生。

1电池并联使用故障多
在一些场合下，经常可以看到将电池组并联使用的情况。

这主要是由于设计和使用人员
不了解铅电池性能所采用的错误做法，有时也是由于特殊工作条件的要求，不得已而采取的
方法。

现在分析并联电池在使用中的特殊问题。

图1蓄电池的并联工作分析
在图1中，两组电池在并联状态下工作。

在放电时：
i=iA+iB
在充电时：I=IA+IB
I=IA+IB
如能保障：iA=iB、IA=IB，这个非联电池组工作状态是正常的。

但这只是理想状态，在
实际工作中：iA≠iB、IA≠IB
A、B两个电池组串联的单节数越多，A、B之间充放电的电流差值就越大。

假设两个汽车电池，都是6个单格，虽然标称电压都是12V，实际电压值却不一样。

这是由于电池中电液密度不一致和连接的电阻不一致造成的。

即使新电池启用时注入的酸是同密度的，在后来的使用中因种种原因也会造成差异。

当把两节电池并联之后，电压高的电池会向另一个电池“充电”。

其电流大小可用电流表测得。

这种充电有时竟长达24小时之久。

在电压相差较多时，并联瞬间会看到明显的火花。

这样的电池配合使用，起动发动机时看不出有什么问题，转入充电工况时，两个电池各自得到的充电电流是不一样的。

由于铅电池内阻很小，所以两组电池内部性能略有差异，会使整个电池组的充电结果表现出明显不同。

电压较高的电池得到的充电电流小，电压较低的电池得到的电流大;得到电流大的电池温升高，
温升高导致电解液密度下降，密度降低又导致电池组端电压低，这是一个恶性循环。

这种破
坏是以加速度方式进行的。

如果电池内部没有损坏，调节两节电池中电液的密度使其一致，可减缓这种恶性循环。

如果两电池中有某个单格损坏，由于端电压偏低太多，充电电流全部从该级电池中流过，不但该组12V电池报废，另一组也会因长期得不到补充电而加速硫化。

当新旧程度不同的电池并联使用时，这种损坏尤为明显。

因此，将电池的并联工况改为
串联工况，电池的使用寿命至少会延长三分之一。

在汽车上，通常有12V和24V两种工作电压。

12V用于汽油发动机，24V用于柴油发
动机，这是由于柴油发动机的压缩比都在14以上，起动时要求电机能输出较大功率。

如
果保持同12V时一样的工作电流，改用24V电压，起动功率就增大一倍。

一般情况下，机
动车上的起动电机和发电机都是同电压档次的。

国产的某型柴油汽车，其起动电机是24V，发电机却是12V。

发动机起动时，转换开关将两节12V电池串联起来;发动机起动后，再用转换开关将两节12V电池串联起来。

汽车几小时使用回来后，不需要仪表测量，用手触摸并联使用的汽车电池，常可明显感到两个电池温度不一样，冷的电池不工作，热的电池超负荷。

这种车型上的电池，其寿命比其他车短。

铁路部门使用的东方红型机车，起初电池组采用两组96V电池，用8个12V的6Q—180 电池串联后并联构成。

电池使用几个月后，就会由于内阻的差异引发充电不均衡，常使电池单组发热。

常常打开电池仓门，就能感到一股热浪，电池外壳变软，电池故障多，损坏率高。

后改为48个N300电池串联工作，电池故障率，消耗量均锐减。

2合理的并联方式
有时，没有合适的大容量电池供使用，或由于安装尺寸所限，只能采用小容量电池并联使用。

这时应按图2所示方式并联，这种方式能使并联副作用降到最低程度。

图2蓄电池的合理并联结构
在通信蓄电池使用中，由于考虑到可靠性的需要，大量采用电池组并联的结构。

由于每组电池中没有电流表，所以用户不能发现电池组在充电状态的不均衡程度。

在一组电池中，一旦有1～2个落后电池，该组电池的充入电量就会减少，甚至就得不到充电。

这种不均衡状态是绝对的，而且不均衡程度是加速度发展的。

电池的扩容应采用先并联、再串联的结构，
不能采用现在流行的先串联、再并联的结构。

这个问题曾经在 2006 年蓄电池年会上提出后， 有的电池厂已经采用这种配组结构。

原来的结构是把两组蓄电池分开安装，上下两层串联后 分别引入控制柜，如图 3 上部所示。

现在是把两组蓄电池并列安装，如图 3 下部所示。

在相 同电位处并联几条均压线，大幅度压缩不均衡性带来的负面影响。

图 3 基站电池组的并联结构
并联结构带来的结构性故障，长期没有表现出来，是由于通信电源使用的电池，99%以
上的时间是处于“待用状态”，而不是处于充放电循环的使用状态。

加之每个支路没有电流 表检测实际电流，不合理状态就被隐藏起来了。

大于 1000Ah 的电池，实际通常是由 4 个电池并联组合的。

为了避免连带损失，建议直
接采用 1000Ah 的单体并联，也更为直观。

支路电流表不能采用现有的电流表，因为电池的供电电流值大小和浮充电流值相差会有
100 倍，如果按大电流选用分流器，在小电流状态下精度就难以保障。

现在基站控制柜上使 用的分流器规格是 600A ，显然，当浮充电流是 1A 左右时，显示值就难以保障精度。

3 电池互换的技术标准
在现行的技术标准中，规定不同厂家、不同批次、不同使用年度的电池，不能互换。

由 于没有互换的技术要求，所以不同厂家的相同容量电池，外部几何尺寸不同，极柱位置和联 接方式也不同，现在不能互换。

在串联组合中，电池组的有效容量是受最低单节容量电池制约的。

电池的损坏不会出现 整组一齐失效的情况，总是处于损坏有先有后的不均衡状态，维护工作中用合格电池替换失 效电池是一项必须的工作。

这就要求电池的备品替换要有标准。

如果按照现行的标准，电池 实际操作中是没有互换性的，因为要找到同一厂家、同一规格、同一批次的备品电池，实际 具体操作是做不到的。

电池组的结构容量相同的电池即就是组合时的保有容量不同，使用中也会逐步趋于一 致。

所以互换的原则是结构容量相同，这是充分且必要的唯一条件。

蓄电池组充放电工作时， 相同结构容量的电池保有容量基本相同，这个特性不会因不同电池厂家的产品而异。

过于严
格的规定互换条件，不但无益且且有害。

也加大了备品的数量，给管理和维护增加了许多无
效劳动，增加了电池的报废率。

通信电源蓄电池的标准应对这类与电池容量和内在质量无关的工艺尺寸进行简化和统一，并强制执行，这不但会给用户带来许多效益，同时为国家节约许多资源。

图4是500AH
密封蓄电池一种外部尺寸，许多电池厂都有制作的整套模具。

如果订货时要求按这种尺寸供货，在不增加制造成本的前提下，用户将会得到许多便利。

图4一种可互换的500AH电池外部尺寸
4排除“甩鞭电压”的干扰
在蓄电池实际工作中，往往是用电池组的总电压的跌落值来判断蓄电池的容量是否达标。

当控制电路检测到电池组总电压低于一个设定电压时，计算机便发出中断供电的指令。

蓄电池放电时，有时会出现一个短暂时间的电压跌落，随后电压逐步回升，稳定在一个
确定值上。

一次实测得到的甩鞭电压如图5所示。

图5电池组可能出现的甩鞭电压
放电时出现的这个短暂的电压峰值跌落，现在被蓄电池行业称为“甩鞭电压”。

这个电压值出现的时间和最低电压值，与蓄电池的结构容量、保有容量、放电率这几个参数有关。

这个短暂的电压跌落过程，是电池极板内电解液和隔板间电解液建立动平衡的过程。

对相同容量规格的蓄电池，实际是个不确定值。

不能根据这个不确定值对蓄电池做出有价值的判断。

如果依据短时间电压的跌落下限来判断蓄电池的供电能力和容量状态，就会发生把合格电池误判断为不合格电池，这是不合理的。

河南网通张国敏提出计算机检测值要避开这个跌落峰值，是符合蓄电池放电规律的建议。

解决这个问题的方法是修订控制软件。