实现蓄电池组电压均衡的充电方法

重新充电与维持合适的液面高度可以确保蓄电池长时间具有最好的性能。然而，为了从蓄电池中获得最多的电能，我们需要定期对蓄电池进行均衡充电。

均衡充电是仔细地控制并有意地对蓄电池进行过充电，从而清除蓄电池铅板上的硫酸铅，延长蓄电池的寿命。可以有几种方法对蓄电池进行均衡充电。在某些系统中，尽管实施困难，但可以用光伏阵列对蓄电池进行均衡充电。混合发电系统中的风力发电机也可以用于对蓄电池进行均衡充电。例如，风力发电机长时间的强电流可以为蓄电池均衡充电提供足够的电能。最常用的情况是，均衡充电采用一台备用发电机来完成。定期实行均衡充电是基于三个理由：第一个理由是将蓄电池铅板上的硫酸铅晶体清除，防止形成更大的晶体。硫酸铅晶体降低了蓄电池的容量，难以清除而且可能会永久损坏铅板。

硫酸盐与硫酸盐化，什么是正常的？什么是有害的？

在铅酸蓄电池放电过程中，在正极板和负极板上生成硫酸铅（PbSO₄）。在开始产生时，硫酸铅在极板上形成柔软的沉淀物。如果蓄电池快速且重新充满电，硫酸铅会重新转化为极板材料（负极板材料为铅，正极板材料为氧化铅）和硫酸（电解液）。然而，如果蓄电池放着不充电，甚至部分地不充电一段时间，硫酸铅会慢慢地形成大的晶体。这些晶体硬且在接下来的充电过程中不容易转化为极板材料。这些硬晶体的累积称为硫酸盐化。

因为几个原因，硫酸盐化是有害的。首先，硫酸铅是一种绝缘体，它会降低极板的化学活性。因此硫酸铅晶体会有效地减少极板的面积。这样，蓄电池变得更小且其储能容量减小。其次，硬的硫酸铅晶体最终会脱落并掉到蓄电池单元的底部，使极板材料减少。这样，不仅有用的极板材料永久地丢失了，而且硫酸铅晶体在蓄电池单元底部的累积最终会到达极板的底部。这样会阻止电解液与极板表面的接触。在这个阶段，蓄电池性能退化严重，必须进行更换。

蓄电池必须定期均衡充电的第二个理由是均衡充电可以激活电解液（消除电解液的分层）。在充满液体的铅酸蓄电池中，硫酸在电池单元的底部附近易于沉淀从而形成酸液层。然而，在均衡充电过程中，水分解（电解）产生泡沫生成氢气和氧气，并使蓄电池“沸腾”。这种现象称为沸腾是因为泡沫的快速形成类似于沸腾的水，这不是由高温引起的。这些泡沫中混合有液体，这样在每只蓄电池的每个电池单元中酸液的分层被消除，可以确保蓄电池有更好的性能。

均衡充电的第三个理由是它有助于蓄电池组中的所有电池单元输出相同的电压。这就是说，均衡充电可以均衡蓄电池组中各单元的电压。这点对蓄电池是非常重要的，因为某些电池单元处理的硫酸盐可能比其他电池单元多，结果它们输出的电压就可能比其他电池单元的输出电压低。蓄电池中有一个低电压的单元就会降低整串电池的输出电压。在许多方面，蓄电池组像骆驼组成的驼队，它按照最慢骆驼的速度前进。

既然均衡充电能够恢复蓄电池的性能，为什么蓄电池不能永远保持其功能呢？尽管均衡充电能够将硫酸铅晶体从极板上清除掉，恢复极板的功能，但有些铅会在均衡充电时移动，剥落掉到蓄电池的底部。结果，时间一长蓄电池的铅少了，蓄电池就再也不能达到满容量了。

均衡充电是个简单的过程。在那些有发电机设备作为备用的系统中，只需要简单地将逆变器设定到均衡充电的模式然后发动发电机即可。逆变器或充电控制器从启动点控制充电过程。在风光互补的混合发电系统中，在风暴或大风时段运行人员将风力风电机充电控制器设为均衡充电模式，控制器从那里接受指令。

在均衡充电期间，充电电流（充入到蓄电池组的电流安培数）保持相对恒定并在某一时间维持大电流，通常持续时间为4～6h。在这个过程中，蓄电池电压允许比正常电压水平更高。通常情况下，一旦蓄电池电压达到某一电压值，充电控制器就关闭充电或将充电速度减慢。随着充电时间的增加，蓄电池组内所有蓄电池中电池单元的电压将升高到同一水平（对蓄电池均衡充电）。这个过程通常持续4～6h。时间一到，均衡充电就自动结束。

在均衡充电期间，电压可能升得很高。对于一个12V的系统，电压可能升到高达15～16V。在一个24V的系统中，电压可能升到高达30～32V。在均衡充电期间，应该断开对电压敏感的直流负载。在只有交流的系统中，逆变器会保护系统（逆变器会调节其交流输出电压以保护负载）。

应该多长时间对蓄电池进行均衡充电与你咨询的人有关。有些安装者建议每3个月均衡充电一次。如果你的蓄电池频繁地深度放电，或如果你的蓄电池组由多个串联的蓄电池串并联，则可能需要更频繁地均衡充电，也许要一个月一次。如果蓄电池保持不工作状态，即很少深度放电，那么就可以减少均衡充电的次数。例如，蓄电池保持满电荷并且很少或没有放电到50%以下，那么只需要每6个月均衡充电一次。(www.xing528.com)

均衡充电的频率也与正常充电设定点有关。某些户主使其蓄电池组运行得“热”（设定电压比标准电压更高）。这样蓄电池就很少需要均衡充电，而只需要补充更多的水分。

每月或每两个月用电压表检查每一个蓄电池的电压是确定蓄电池是否需要均衡充电的好办法，而不必猜测你的蓄电池是否需要均衡充电。如果你发现蓄电池组中蓄电池电压有明显差异，即有一两只蓄电池的电压明显低于其他蓄电池电压，那么就是对蓄电池组进行均衡充电的时候了。检查电压需要如图7-11所示的小型电压表。Dan使用一块电工常用的标准便携式电表。数字电压表读数比模拟表容易得多。

另一种检查蓄电池的方法是采用比重计测量蓄电池酸液的比重，如图7-12所示。比重是表示液体密度的一个科学术语。密度与蓄电池酸液的浓度有关，硫酸的浓度越高，比重就越大。如果检测到蓄电池组中电池单元的酸液比重有明显的差别，蓄电池就需要均衡充电。

检查蓄电池的电压以及电池单元的比重可能会增加更多的工作，如果你注意天气与蓄电池的电压或坚持定期均衡充电的制度，就可能不需要这么做。在科罗拉多州明媚的夏天Dan很少给蓄电池均衡充电，因为他的太阳能电池板频繁地产生数量充足的电能，而且他的蓄电池常常处于充满了电的状态。而在冬天，他每2～3个月对蓄电池均衡充电一次。当蓄电池电荷低时，他可能运行发电机1～2h给蓄电池充电以防止蓄电池深度循环。这不是均衡充电，只是试图阻止蓄电池深度放电。

小型风力系统专家Mick Sagrillo推荐，如果可能，在离网系统中采用风力发电机为蓄电池均衡充电。你可能会对蓄电池怎么能工作这么好感到惊奇，就像科罗拉多太阳能国际公司的太阳能发电专家Johnny Weiss一样。当Johnny观察到在一个光伏/风力发电混合系统中一台新建的风力发电机给蓄电池组充电时，他很惊讶。业主希望不依赖汽油发电机，因此增加了由Mick指导的工作组安装的风力发电机。在使用风力/光伏混合发电系统一年后，因为不再需要汽油发电机，所以业主卖掉了它。这就是采用合适容量的光伏/风力混合发电系统的效果。然而这种解决方案并不一定适合所有的人。情况必须正好合适才能采用这种方案，即你需要好的阳光与风资源，而当这两种资源不足时，你必须愿意减少用电。

图7-11 类似的电压表可以用于检测蓄电池组中单个电池的电压。数字电压表比模拟电压表用起来更方便。

图7-12 这种液体比重计可以用于检测蓄电池的状况，每次可检测一个电池单元。这种设备可以测量电解液的比重。

作为均衡充电最后要注意的事项是确定只对充满液体的铅酸蓄电池均衡充电（蓄电池顶上的孔作为释放氢气与氧气的通风口）。对于密封的蓄电池，无论是胶状的电解液或是毛玻璃吸附的密封蓄电池，都不能均衡充电。如果均衡充电，蓄电池就会毁坏。而且，盖着水化盖（Hydrocaps）的蓄电池不能均衡充电，关于水化盖将在后面讨论。要均衡充电必须先取下水化盖，否则水化盖会过热并熔化。