提要：本文对蓄电池网络组合技术和蓄电池维护技术的由来和发展做了说明，并对这项技术的使用价值做了分析。

关键词：蓄电池维护

蓄电池维护技术，是蓄电池用户使用的技术。

通常用户拿到蓄电池时，会收到电池厂提供的产品使用说明书。这种说明书，是对用户的通用技术，不是针对用户专有条件的技术说明。由于使用条件的不同，同一批电池的实际效果会有很大的差别。

电池厂出厂的蓄电池，达到国家标准的指标要求，就是合格产品。合格产品并不能保障不同用户的安全性要求。用户特有的要求，电池厂并不知道，通常电池厂交货收款手续办完后，与用户就没有保障责任了。

用户由于缺乏蓄电池知识，不合理的使用造成大量事故和电池提前损坏合适普遍存在的。用户掌握了蓄电池知识，才可能提出适合专有条件的合理使用方法和维护工艺，这是一个连续多年调研、实践、再调研、再实践的过程。笔者提出的蓄电池合理使用和有效维护技术，就经历了这样一个过程。

1、初次接触

1964年，中国铁路开始使用内燃机车，少量进口车在北京使用，大量国产车在西南地区的多隧道地区使用。

最初直接采用汽车的起动型电池，用来起动机车柴油机，由于故障频发，无法保障安全，1968年根据沈阳蓄电池研究所的建议，铁道部采用牵引性的管式极板电池来启动柴油机，使可靠性成倍提高。维护工艺也是沈阳蓄电池研究所提供的，规定用电解液密度法测量蓄电池容量，用“三充两放”检查蓄电池容量。这是当时流行的工艺，已经推荐给邮电行业和铁路客车车辆段使用多年。机车蓄电池检修自然也采用这一工艺。

2、怀疑电池行业指导工艺

1983年，在北京机务段召开蓄电池维护会议，“沈蓄所”作为权威机构执笔制定蓄电池使用于维护工艺。参加者都是机务段蓄电池班组工长，由于知识结构的欠缺，铁路机务段人员只是听课，没有人能提出不同意见。4天的会议形成了铁道部机车蓄电池检修工艺。这是笔者第一次参加技术性会议。

回到机务段后，我们严格按工艺操作维护电池，仍然发生柴油机不能起动事故，为了避免发生行车事故，铁道部“行车规则”只好规定：机车一旦出库，在中间站柴油机不允许停机。

这时我就开始怀疑工艺中有不完善之处，有需要改进的问题。

当时遇到的难题就是：在检修作业时，如需要对一个电池组的实际容量状态进行判断时，无论电池的好坏，用万用表测量的电压都是2V左右，用密度法逐个测量蓄电池，也找不到失效电池。后来才知道，用电解液密度法测量蓄电池的容量，在新电池时是有效的，对故障电池许多情况是无效的。对电池实际容量的检测，按照“沈蓄所”工艺规定的方法，需要进行3次充电，两次放电，整个作业过程是3班连续作业，需要一周时间。当时没有一个即时、简便和可信的检测方法。

一组机车蓄电池，约2.5T重。电池的拆解，吊装，运输，就位连接，接充电机，接放电机，记录检测数据。找出失效电池后在装回机车，工作量很大。

这样的工艺方法，不能满足机务段检修工作的需要。

3、机务段CB检测仪问世

我到东北出差时，在沈蓄所的图书室里，看到蓄电池的放电特性，都符合图1所示的规律。后来才知道，在蓄电池使用说明书上，都有类似的表述。

既然在不同的放电率条件下容量与电压有这样的对应关系关系，那么制造一种放电率，就可以找到容量与电压的对应关系。

后来看到市场上有图2所示的“高效放电叉”这类检测仪，就买了几个使用。使用以后才知道，这类工具测量机车电池，放电电阻功率不够，容易烧损，烧损后阻值变化，放电电流也不稳，数据漂移严重，无法找到对应的线性关系。指针表是可以左右两边摆动的双向显示，精度只是红黄绿三种颜色，这种测工具无法在机车维护工艺中被采用。机车蓄电池维护，

检有重大的责任要求，一旦在行车中发生故障，就要分析事故，追究维护者责任。没有100%的可靠性，是不能被采用的。

于是自己做出400W大功率电阻，并展宽指针仪表显示。原有的0~3V刻度盘，只有16%的有效显示范围，改进后扩展到100%的范围。使1.5~2.0V的有效显示范围扩展到全部表盘，便于观察，制成了图3的检测仪。称为“蓄电池保有容量检测仪”，简称CB仪。这种检测仪可以即时、连续、无损和定量地对蓄电池负载能力做出检测。1991年在全国机务段蓄电池会议上介绍给全国内燃机务段工长。2004年在杭州形成正式的机务段蓄电池检修工艺。在蓄电池维护工艺中，把原有的测量电解液密度和空载电压的工艺方法废除，更新为直接测量蓄电池的负载能力。这是保障维护质量的核心技术。

这种检测仪在检测电池时，给被测电池施加200A的真实负载，锁定几秒末的负载电压，可以迅速查找出蓄电池组中失效电池，及时排除故障，终于消灭了机车运行中蓄电池造成的故障。这种检测技术，可以广泛的用在对各种蓄电池组的检测中。

随着使用范围的不断扩大，用户使用中的不断地反映需要改进的问题，现在控制电路采用计算机数码技术，采用电子负载取代电阻，这种检测仪的升级改进一直延续到现在。外观从从最初20Kg台式用小车拖动到现在的5Kg便携结构，控制和显示也不断更新，适用于不同条件的附件越来越多，使用也越来越方便，在不同年度的产品见图4.

用同一原理开发的连体电池检测仪，对6V、8V和12V电池都可以测量。

有了负载检测的手段，蓄电池维护质量得到切实的保障，机车蓄电池报废标准也从原有的80%降到50%。这是全国唯一的一个低于80%的行业蓄电池报废标准。

4、发现电池串并联结构的故障基因

铁路东方红21型机车，原设计起动蓄电池采用6Q180电池串联成96V，两串96V电池再并联成整组蓄电池。机车投入使用后，电池故障居高不下，正常情况下使用2年以上的电池，实车使用寿命只有2个月。后经调查、分析，找到电池损坏的原因不是电池质量问题，而是不合理的并联使用造成的。

根据笔者的建议，改变了原有的两个电池串并联结构，采用300Ah单只电池串联组成96V电池组，承担备用电源的作用。装车使用后，原有的故障一扫而光。铁道部据此把全国该型号机车电池结构全部更新。

这次改进，认识到电池串的简单并联会导致充电电流分配的不均衡，这种不均衡是以正反馈的方式发展的，用户无法采用弥补性措施，使得电池的使用寿命大幅度缩短。这就是并联电池串蓄电池故障的短寿命基因。

在云南省交通厅的安排下，笔者在云南省内的每个地区运输公司都举办过蓄电池维护技术培训。在培训中收集到东风型柴油车电池并联使用的信息，得知该型汽车由于采用12V电池并联充电结构，电池实车使用寿命下降到应有的50%。

又一次证实了蓄电池串不能简单并联使用。

5、通信电源的维护

2004年开始，河南联通和移动公司推广蓄电池除硫化工作，笔者开始介入通信基站的蓄电池维护。经过几年的维护实践，认识到基站电池故障主要不是电池厂的责任，而是不合理使用造成的。其中通信电源的行业标准中的错误引发了许多故障，整体分析有36个原因。这些原因的逻辑关系，如图5所示。

根据这个分析，提出基站蓄电池维护的工艺有5各环节：

（1）每年补加水。

（2）控制蓄电池负载能力的均衡性。

（3）对开关电源进行监控和调节。

（4）建立备品制度。

（5）并联改造。

这个工艺从2009年至今，在四川联通和四川铁塔公司的部分基站，已经实施多年，收到良好的经济效益和技术效益。

在通信基站一类的重要场所，必须采用并联电池串的结构，才能保障在更换蓄电池时，24小时内不间断供电。世界各国都采用这种电源结构，如何在并联电池串的条件下，避免电池工作的不均衡，于是便产生了在等电压点布置均压线的随机均衡技术。在四川联通遂宁分公司完成了一组蓄电池的均衡工艺布置。6个月后，放电检查改组蓄电池容量稳定性良好，证明了这项技术是先进的，可行的。

6、电动汽车动力电池网络组合方式

从2011年开始，介入电动汽车蓄电池的组合与维护的探索。电动汽车不能商品化的原因，就是磷酸铁锂电池的2000次循环，只发挥到200~300次循环左右，就损坏了。财政补贴掩盖了这一缺陷，使得本来没有商用价值的车辆，也能上路运行。电池提前损坏内在的原因并不是电池制造质量“不过关”，而是“使用技术不过关”。甚至整车设计人员不认为电池使用还有什么技术，把电池厂提出的维护要求删掉，在车辆使用说明书上就没有电池有效维护的内容，就是这种错误认识的表现。

针对电动汽车流行的蓄电池组合方案，笔者提出了完整的网络组合结构。用这种结构组合的蓄电池组，可靠性明显高于流行的“先并后串”的组合方式。

现在已经完成配套的BMSA开发，网络组合专用模具胎具设备的开发和维护设备中的负载试验台开发。一个完整的网络组合工艺技术链条已经在电动汽车上拉起来了。这是现在能看到也可采用的实用技术。批量生产长寿命蓄电池的电动汽车已经为时不远了。

【作者简介】

段万普，高级工程师。连续40年从事蓄电池合理使用与维护技术的研究。电邮：15969582562@163.com

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编辑：中国电源产业网