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R E S E A R C H  F O R U M  研究论坛
铅酸电池充电器安全保护与
有效使用的方法
摘要：我国电动两轮车的社会保有量已经突破2亿辆，并且以每年3 000万辆生产规模的速度在递增。在如此多的社会保有量中，电动两轮车却出现了一个不可忽视的现象：每年因充电器质量和性能问题导致的火灾事故率在上升。据国家权威部门对电动两轮车发生火灾进行调查显示：电动两轮车发生的火灾事故率为0.01%，其中75%是由充电过程中引发的。由此可以推断出全国每年发生的电动两轮车火灾数量高达2 000起以上，经济损失巨大。文章研究了如何确保电动两轮车的充电安全、最大限度降低火灾事故，如何对充电器的关键性材料加强管控。
关键词：铅酸电池；充电器；安全保护
1.充电器外壳须选择铝合金材料
目前，在整个电动两轮车行业内，48 V20 Ah 或以上容量的电池（见图1-4），普遍采用丙烯腈-丁二烯-苯
乙烯（Acrylonitrile Butadiene Styren ，ABS）该材料具有较好的化学与物理性能，适于制作一般机械零件、减磨耐磨零件、传动零件和电讯零件，但ABS 阻燃效果较差。为了起到阻燃效果，生产厂家在ABS 原料中添加高比例的阻燃剂，这样才能保证充电过程中遇到充电器起火时，确保充电器的外壳具有阻燃效果。实验证明，让充电器外壳能阻燃，必须要在ABS 材料中按照1：1比例添加阻燃剂材料。但是，这样比例制造出来的充电器外壳却遇到两个问题：一个是成本增加一倍；另一个
陈红力
（中山市技师学院，广东    中山    528403）
是充电器外壳变得脆弱，经不起摔跌和撞击。据国家权威检测部门对部分地区电动两轮车的二级批发市场销售的充电器进行抽查检测，得到的结果是约70%以上的充电器外壳不仅没有阻燃，反而变成了助燃物品，成为了大火燃烧的 “帮凶”。
在市场监控难以做到全覆盖、消费者难以对是否具有阻燃特性的充电器进行有效识别的情况之下，必须对充电器的外壳强制性采取使用铝合金外壳的办法来杜绝充电起火的问题。一是铝合金外壳增加的费用在整个充电器中所占的比例不算太高，消费者普遍能接受。二是铝合金散热性能好。充电器在为电池充电过程中，因为有了铝合金外壳，可以有效散热，确保充电器的元器件寿命得到延长。三是可以将充电器做成封闭式进行防水功能，防止消费者在雨中充电时因进水而引发元器件的短路。
2.充电器电压输出应该为零
充电器如同变压器，它将家用的220 V 交流电转变为42 V 左右的直流电再给蓄电池补充电能。说得更具体些，充电器实际上有两部分组成：一部分是将高电压的交流电变成低电压的直流电；另一部分是将低电压的直流电输送到电池里面去。
图1  电池内部结构图2  电池充电器
48  不同材料的电池对输送电压要求是不尽相同的。
本文在此只介绍铅酸电池的充电方式。按照充电器的工作原理，铅酸电池接受电压宽幅较大，48 V20 Ah 的电池可以接受电压42 V 以上的直流电。根据目前电动自行车行业（这里主要提的是36 V12 Ah 电池容量）标准要求，充电器在给电池充电时，输出电压应该控制在42 V 以内。
事实上，由于制造充电器厂家为了满足整车企业和消费者的充电时间缩短、充电效率高的要求，往往把充电器的输出电压设计得较高。尤其这些年来，大容量的铅酸电池出现之后，与之配套的充电器设计进行了不断的创新，主要采取的是，根据电池容量大小而对充电器的输出电压进行调整。电池容量越大，充电器的输出电压也就越高。但是，随着充电器的输出电压越高，对元器件的要求也就随之提高。目前，充电器的充电方式无论是充电器的输出电压高低多少，主要通过3段式进行充电：即恒流、恒压及浮充3种方式。至于目前诸如脉冲式和变频式充电等模式基本上都是大同小异。但是，为了确保充电的有效性和安全性，要在设计上做到输出电压在通电的情况之下必须为零。也就是充电器在没有给电池充电的情况之下不能有电出现，这是保证充电器输出（直流电）接头一旦遇到儿童将金属导线擅自插入而造成儿童的伤害事故，同时也避免接头接触雨水之类的导电之后形成短路而起火。一旦充电器输出接头接入电池，必须要有浮充设计，做到电池充满之后，处于待机，电池自放电之后不断给电池补充电源，一般待机的时间为1 h 左右。这样才能让电池真正充满，让电动车骑行得更远。
3.铅酸电池充电安全最重要
铅酸电池内放置保护板，这是杜绝电池失火的有效手段。现在铅酸电池的失火概率在增加，原因是铅酸电池的使用基数在迅速增大；企业为了提高竞争优势降低产品质量。
铅酸电池的充电应该把安全放在第一位，其次为高效。现在企业为了急功近利，往往以高效为提前而不顾安全，这是目前电动车在充电器中发生起火的主要因素。因此，本文认为，提高充电安全与提高充电效率应该可以并行，但前提有几个因素不能缺少：充电器的熔断器性能与质量不能降低。目前，在整个充电器过充保护系统中，不仅只有一道熔断即增加保险丝手段，而且有的厂家设计者为了降低成本，将熔断器（保险丝）换成铜箔，这样设计的目的就是防止保险丝自动熔断，造成消费者退货；由此厂家把充电过充带来的风险由使用者（消费者来）自己来承担。一旦电池充满之后，消费者没有及时断掉电源线就会发生电池过充导致火灾。
为此，电池自身上携带保护板以防止过充。铅酸电池保护系统完全可以借鉴锂电池保护板设计思路，这样就可以避免电池被过充的问题。铅酸电池的保护板设计，主要的功能在于一旦电池充满之后，充电器不能有效处于关闭候机状态，那么，
电池的保护板就再次发挥作用，将电压电流切断从而保护电池。这套电池自带保护板的费用较低，消费者完全能接受的。
汽车电瓶如何充电
参考文献
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（编辑：姚鑫）
图3  电池充电器
图4  电池集成电路