［1999年《蓄电池》第3期］

1  概述

　　电动自行车是近来又一次兴起的一个热点产品，1998年全国各主要企业生产销售已超过5万辆，1999年预计突破10万辆。随着社会环保意识的提高和人民对交通工具现代化的追求，在新世纪到来之际，我国再一次形成电动自行车产业高潮是完全可能的。我国是自行车王国，根据中国自行车协会的调查，如果电动自行车的性能、价格达到消费者满意的水平，则可能有10％的自行车用户转向使用电动自行车，这将形成近百亿元的国民生产总值。蓄电池作为电动自行车的主要部件和消耗品也将受到极大的市场激励，面临重大机遇。然而，机遇和挑战往往是并存的，目前，消费者对蓄电池产品的质量疑虑，以及许多蓄电池企业对其产品作为电动自行车的能源部件在技术上的恐惧心理，共同构成了阻碍电动自行车推广普及的重大障碍。我们认为电动车整车生产企业应与蓄电池生产者全面携手，采用系统工程的办法逐步解决困扰电动自行车产业发展的蓄电池的问题。

2  目前的使用状态和存在的问题

　　目前国内大多数电动车品牌配用的蓄电池均为12V，10Ah或称12从蓄电池，其实际容量一般要求以5A放电，设定单格电压1.75V／只为终止电压，放电时间要求大于130min，外形尺寸150mm×98mm×98mm，质量大约在4kg左右。内部极板设置一般为8＋9或7＋8，以满足大容量为第一需要。在此前提下，尽量兼顾深循环、长寿命的设计要求，尤其是正极板与普通小密电池应有较大的差别，蓄电池用于电动自行车时的使用状态一般为：最大工作电流限制：12～15A，平均上路电流4～7A，组合电池电压一般为24V(两只串联)或36 V(3只串联)，欠电压保护为10.5V／节。充电方式一般有两种，一种为恒压限流充电方式，恒压值为2.35～2.45V／只，限流值为2.5～3.5A；另一种为分阶段充电方式，(1)恒流充电；恒流值一般为0.1～0.15C A(例如1.35～1.5 A)，(2)恒压阶段，当电压值高于某一设定值后，转为恒压充电。某些企业则又将此阶段分成两个阶段：(A)高电压恒压，(B)低电压恒压(浮充状态)，全过程充电时间一般大于8h。

　　蓄电池寿命是消费者十分关心的问题。目前大多数电动车制造企业对蓄电池寿命的试验可分为两种：一种是“全容量试验法”，即以5 A放至终止电压(1.75V／只)，记录放电时间，当放电时间小于某规定值时判为寿命终结，合格电池的循环次数一般要求大于200次；另一种为“定容量放电法”，即每次均以一固定电流放电一个固定时间，放电深度一般大于70％，当末端电压连续两次小于10.5 V时判为寿命终结，合格电池的循环次数一般应大于350次，蓄电池若能达到12个月以上，已基本可满足消费者对蓄电池的心理预期要求。其费用也是可以被接受的。

　　国内大多数电动车企业均生产两种不同容量配置的电动自行车。以绿源为例，一是288 Wh配置的电动车，电压一般为24V，充电一次续行里程为25～40km，电机额定功率为150 W，最大功率输出为250W，电池组质量为8 kg，蓄电池额定工作电流区间为8—10A，限流15 A爬坡能力大于5°，电动车时速为20km／h，这种车辆适合于日均固定交通距离小于15 km的顾客使用，每1～2 d充电一次，市场售价为2000～2400元；二是432 Wh配置的电动车，一般为36 V(也有采用20 V／18 Ah的)，充电一次行驶里程为40～55 km，电机标称的额定输出功率为180 W或150 W，最大输出功率可达400W，蓄电池质为12ke，蓄电池额定工作电流区间为4～6.5A，最大工作电流为15 A，电动时速亦为20km／h，爬坡能力大于6°，这种车辆适合于日均固定交通距离大于15km的顾客使用，每2～3d充电一次，市场售价一般为2300～2900元。

　　目前，电动车用蓄电池存在的主要问题包括以下几个方面：(1)蓄电池单节差异较大，制造厂在各工艺环节过程中的质量控制不够严格，在串联成组使用时容易导致异常失效；(2)仍然存在一定比例的制造质量问题，例如，我公司去年采用浙江某电池厂的电池出现质量问题的比例(出现容量不正常的早期失效的比例)高达30％，给我公司造成了重大经济损失和信誉损失。可喜的是，这种情况目前已有大幅度改进，今年我公司采用上海某蓄电池厂的蓄电池6个月内的失效率已下降至0.3％，用户投诉几乎为零，电动车销售也呈稳步上升的态势。

3  解决蓄电池问题的系统工程方法

　　如果将解决电动自行车蓄电池问题，破除消费者心日中的蓄电池品质障碍看成一个核心问题，则围绕这个核心问题有诸多因素，相互关联，相互促动，我们经过近3年的市场实践，已经逐步探索出一种解决这个核心问题的系统工程方法。

　　(1)制造质量因素  选择与整车厂有共同意识，并且技术作风严谨的蓄电池生产企业作为主要供应商，定期反馈市场情况，失效电池立即返回制造商解剖，分析原因，整改工艺，求得新的提高。

　　(2)售前服务因素  严格售前服务程序，编写如何用好电动车蓄电池的知识问答，严禁促销人员夸大宣传，误导消费者。我们编写的售前指导书共计2.4万字，其中有关蓄电池维护保养的部分占了近三分之一篇幅。据统计，凡是认真阅读这份材料的顾客，都能很好地使用电动车，对蓄电池的满意程度大大提高。

　　(3)电动轮毂因素  电动轮毂是电动自行车的动力驱动部件，其效率特性直接影响蓄电池的使用状态，载重50～75kg在平坦路面行驶的输出功率一般在100—160 W左右，目前国内大多数电动轮毂制造企业生产的电动轮毂在这个功率区间的效率可以达到65％以上，若配用36 V电池组，则工作电流一般为：4～6.5 A以上，配用24 V电池组，则工作电流一般为：6～10 A。但是，当输出功率增加，例如遇到爬坡、逆风或车胎气不足时许多电动轮毂效率特性严重恶化，根据我们测试的数据，个别电动轮毂高功率区间的效率下降至50％甚至更低。这时，电池输出电流急剧增大，表现为耗电严重，续行里程不能达标，用户以为是蓄电池质量差，会引起质量恐慌，因此，全面改善电动轮毂在全功率范围内的效率特性是至关重要的，也是解决电动车的关键技术难题，最近我们制造的电动轮毂在全工作(100～350 W)范围内总效率均能保持在76％以上，最大效率点为220W，最大效率高达80％以上，投放市场后，用户反映极好，大多数顾客认为是蓄电池质量提高!其实这完全是由于电机的技术进步带来的正面效益。

　　(4)充电器因素  现行小型密封蓄电池容量衰退的主要模式是“失水”和“硫酸盐化”，这两种情况都与充电器有直接的关系，过充电则易导致“失水”，欠充电则易形成“硫酸盐化”，如何确定一种合理的充电方式，同时又能较好地控制充电器成本，不使已经“过高”的电动车价格雪上加霜，各主要电动车企业都十分关心这个问题。本文前面介绍了两种充电方式的充电器都已投放商业化生产，相比而言较为理想的是“先恒流，后恒压，再浮充”，这种多阶段充电方式，”失水”较少，而且也不易出现“欠充”或“假充电”情况，其主要缺点是充电时间偏长，充电器制作成本稍高，但我们认为在现阶段采用这种充电器是比较现实的。也有许多企业在开发快速充电器和带有负脉冲功能的充电器，但尚未有成熟商品大量面市。

　　(5)控制器因素  电动自行车的控制器一般必须具备三大功能，一是速度调节，二是过电流控制，三是欠电压保护。其中，欠压保护是纯粹为保护蓄电池而设置的。欠压保护的下限一般为1.75 V／只，过滤保护或限流功能则有双重作用，一方面是限制电动轮毂的最大输人功率，防止在意外情况下出现电机烧毁，各企业最大功率的限制值一般为432～540 W；另一方面也兼顾蓄电池的最大输出电流限制，一般为(1～1.25)C，蓄电池输出特性如果能在1.25C范围内保持较好的电压平台，控制蓄电池内阻，则已可以完全满足电动自行车的需求。

　　(6)蓄电池维护因素  目前，国内各主要电动车企业采用的蓄电池都是密封型免维护铅酸蓄电池，然而，对用户而言，“密封”则是必要的，否则酸液溢出的后果不堪设想，但“免维护”则意味着一种社会资源的浪费，由于电动车的电池处于循环工作状态，容量就表征着续行里程。当容量开始衰退时，用户的固定距离交通得不到保证，蓄电池又无法进行维护恢复其容量，这样，一个物质消耗尚少的蓄电池不能不进入废弃状态，这是一种变相的社会资源浪费，而事实上，大多数蓄电池失效的主要原因仅仅是“失水”，只要在合适的时期内补充水则部分活性物质就可以恢复其容量，重新投入使用。我们认为在电动车领域过份地推广“免维护”的概念是不合适的，为此，我们专门进行了一种实验，出售电动车时，规定用户定期(一般为3～4个月)到特约服务部进行一次检护，补充电解液并进行特殊的充放电循环，恢复其容量。效果十分理想，广大用户对这种节约费用的技术服务十分欢迎，目前，跟踪服务已进行了500多例，我们预计，这项服务措施的实施可使电动白行车用蓄电池总服役时间扩大了两倍以上，对推动电动车市场会起到十分重要的作用，因此，我们认为强化密封电池的可维护因素是十分重要的。

4  结束语