【摘 要】文章介紹某車型鉛酸蓄電池的修復(fù)方案設(shè)計(jì)，將電池修復(fù)的邏輯集成到車輛控制器中，定期定量對電池進(jìn)行修復(fù)充電，防止電池硫化。

【關(guān)鍵詞】鉛酸蓄電池；硫酸鹽化；修復(fù)

中圖分類號：U463.633 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-8639（ 2024 ）10-0039-02

Refresh Design of Lead-acid Battery

LIN Pingping，CHEN Wenfei，YU Peng，LU Yun

（Geely Automoblie Research Institute Ningbo Co.，Ltd.，Ningbo 315315，China）

【Abstract】This paper introduces the refresh design of lead-acid battery. The logic of battery refresh is integrated into the vehicle controller to refresh and charge the battery regularly and quantitatively to prevent the battery vulcanization.

【Key words】lead-acid battery；sulfation；refresh

作者簡介

林萍萍，女，工程師，主要從事低壓能源管理工作。

1 引言

隨著全球汽車行業(yè)汽車電子化、智能化的迅猛發(fā)展，人們對汽車電子電氣功能的要求不斷提高，12V蓄電池使用場景大大增加，過度使用或者其他原因?qū)е码姵厣疃忍濍姾螅瑫?dǎo)致車輛安拋，深度虧電后的電池到服務(wù)站修復(fù)充電時間長，抱怨較大。所以，如何提升電池性能，減少電池衰減變得格外重要。

2 鉛酸電池基本原理

鉛酸蓄電池利用鉛的氧化反應(yīng)和二氧化鉛的還原反應(yīng)，當(dāng)鉛電極和二氧化鉛電極進(jìn)入到硫酸溶液中，兩電極上都會生成PbSO4。鉛酸蓄電池的化學(xué)反應(yīng)原理如圖1所示。

電池長期充電不足、過量放電或放電后不及時充電等都可能導(dǎo)致極板硫酸鹽化。硫酸鉛結(jié)晶導(dǎo)電性差，會妨礙電解液的滲透作用，在充電時不易恢復(fù)，成為不可逆硫酸鉛，使極板中參加電化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)減少，導(dǎo)致容量大大降低。鉛酸蓄電池的硫化現(xiàn)象如圖2所示。

電池發(fā)生硫化之后，如果較為輕微，可以通過修復(fù)充電得以恢復(fù)大部分性能，嚴(yán)重的硫化會引起電極失去活性，無法充電，電池功能失效。

3 鉛酸蓄電池修復(fù)方案設(shè)計(jì)目標(biāo)

鉛酸電池修復(fù)方案是將電池老化算法與系統(tǒng)邏輯相結(jié)合，將電池修復(fù)的邏輯集成到車輛控制器中，定期定量對電池進(jìn)行修復(fù)充電，改善因整車異常放電導(dǎo)致的鉛酸電池過早硫化，在硫化早期進(jìn)行修復(fù)，避免惡性循環(huán)，緩解市場上蓄電池虧電問題。鉛酸蓄電池的老化算法如圖3所示。

4 鉛酸蓄電池修復(fù)方案介紹

4.1 鉛酸蓄電池修復(fù)邏輯

電池傳感器布置在蓄電池負(fù)極，通過LIN通信與主節(jié)點(diǎn)車身控制模塊進(jìn)行交互，主節(jié)點(diǎn)通過電池傳感器信號累計(jì)車輛使用時間和車輛總放電量進(jìn)行修復(fù)模式條件判斷。鉛酸蓄電池修復(fù)邏輯框圖如圖4所示。

4.2 鉛酸蓄電池修復(fù)方案周期的設(shè)定

1）電池處于60%SOC以下荷電狀態(tài)下放置時，蓄電池易出現(xiàn)輕度硫酸鹽化。約40%的正負(fù)極活性物質(zhì)處于硫酸鉛的化學(xué)狀態(tài)，高活性小顆粒的硫酸鹽存在向大顆粒低活性的硫酸鉛的狀態(tài)變化的趨勢，車輛按照每使用30天的周期進(jìn)行修復(fù)，可以有效提高車輛蓄電池的SOC，電池啟動能力與SOC及使用溫度相關(guān)，保持在較高的SOC下循環(huán)使用，也可以緩解電池的失效，提升使用壽命。

2）電池虧電后易導(dǎo)致電池硫化，當(dāng)車輛蓄電池總放電量超過5倍的蓄電池容量，說明車輛有異常耗電，電池持續(xù)虧電，需要及時進(jìn)行修復(fù)，避免硫酸鹽化至不可恢復(fù)。圖5為嚴(yán)重虧電電池正負(fù)極板照片。

4.3 鉛酸蓄電池修復(fù)方案充電MAP的設(shè)定

通過大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及測試驗(yàn)證，結(jié)合電池單體數(shù)據(jù)及整車數(shù)據(jù)分析，建立修復(fù)模式充電MAP。電池充電數(shù)據(jù)見表1，充電曲線如圖6所示。

4.4 鉛酸蓄電池修復(fù)方案流程

車身控制器獲取電池傳感器信號，檢測到電池使用超過30天或者總放電量超過5倍蓄電池容量Cn時，在滿足電池溫度正常和低壓系統(tǒng)沒有故障的情況下使整車進(jìn)入修復(fù)充電模式，流程如圖7所示。

進(jìn)入修復(fù)模式后，電池電流處于0～3A持續(xù)了3h時，說明此電池已經(jīng)不能修復(fù)了，針對此類電池，電池電量持續(xù)降低且充電緩慢甚至充不進(jìn)去的，會觸發(fā)后臺報(bào)警，通知客戶去服務(wù)站維護(hù)電池。

5 總結(jié)

蓄電池修復(fù)方案將電池老化算法與系統(tǒng)邏輯相結(jié)合，讓車輛定期進(jìn)入修復(fù)模式，改善因整車異常放電導(dǎo)致的電池過早硫化，是行業(yè)首創(chuàng)的車載電池修復(fù)方案，是低壓電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前瞻性研究。對于長期短途行車的用戶場景，電池電量持續(xù)降低得不到滿充，會導(dǎo)致車輛功能受限。通過在電流硫化早期進(jìn)行修復(fù)，可以使電池定期滿充，提高蓄電池的性能，給用戶更好的體驗(yàn)。

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（編輯 楊凱麟）