對(duì)時(shí)高蓄電池容量認(rèn)識(shí)的困惑
摘要：討論了蓄電池容量定義的問題和蓄電池應(yīng)用中容量測(cè)量的需要與困難，分析了不確定因素的來源，重點(diǎn)論述了過分依賴蓄電池出廠標(biāo)注容量值——安時(shí)(A·h)，作為蓄電池日常使用中充電標(biāo)準(zhǔn)存在的問題。
關(guān)鍵詞：蓄電池；容量；不確定性；充電；標(biāo)準(zhǔn)
0 引言
目前，蓄電池的應(yīng)用已滲透到了人們生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面，特別是世界性石油危機(jī)多次爆發(fā)后，人們?cè)谖磥砟茉磻?yīng)用的多元化開發(fā)與高效率利用中，蓄電池相對(duì)于提升水位蓄能，電解水制氫儲(chǔ)氫蓄能等方法，有著獨(dú)特的電能存儲(chǔ)效率高的特點(diǎn)，可方便地組成各種不同電壓和容量的電源應(yīng)用系統(tǒng)；同時(shí)還兼有電能取出使用方便的特點(diǎn)，非常適合用作各種移動(dòng)設(shè)備的工作電源與應(yīng)急備用電源。該產(chǎn)品的諸多優(yōu)良特性，是今后社會(huì)發(fā)展中，其它的電能儲(chǔ)存產(chǎn)品與方法難以替代的，是今后最有發(fā)展前途的電源應(yīng)用產(chǎn)品之一。
然而，由于人們對(duì)蓄電池一些最基本問題的認(rèn)識(shí)，至今仍有許多原因并未完全弄明白。使得蓄電池在使用中維護(hù)過于困難，使用安全難以獲得有效的保障，使用過程中的壽命更是難以捉摸，導(dǎo)致蓄電池的使用成本太高，影響著今天一些需要大規(guī)模應(yīng)用蓄電池的產(chǎn)品，如電動(dòng)汽車、可再生能源發(fā)電系統(tǒng)和各種后備式應(yīng)急電源等產(chǎn)業(yè)的真正高效率、低成本、高可靠產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的進(jìn)程。
這些問題中，蓄電池的容量——安時(shí)(A._h)，又是最關(guān)鍵的問題之一。本文重點(diǎn)討論如何進(jìn)一步研究、認(rèn)識(shí)、把握與運(yùn)用好蓄電池容量這一重要的參數(shù)。
1 蓄電池容量定義的問題
蓄電池容量，是蓄電池充足電后放出電能大小的數(shù)值，單位為安時(shí)(A·h)，用方程描述，即式中：C為蓄電池容量安時(shí)(A·h)；
I為蓄電池放電電流(A)；
t為蓄電池放電時(shí)間(h)。
式(1)描述了蓄電池儲(chǔ)存電能能力的大小。如果作進(jìn)一步的查詢，許多經(jīng)典的蓄電池著作和教材都有指出，在蓄電池容量有限的情況下，式(1)中測(cè)量負(fù)載的大小與測(cè)量時(shí)截止電壓取值的高低，都將影響容量安時(shí)值(A·h)測(cè)量的大小。因此，容量安時(shí)不是一個(gè)單值數(shù)。它的大小，依從于測(cè)量與使用的條件和環(huán)境。在嚴(yán)格規(guī)定的條件下，按式(1)實(shí)驗(yàn)獲得的容量值，是可以方便地用來比較蓄電池儲(chǔ)存電能能力的。但離開嚴(yán)格規(guī)定條件下的濫用，卻是造成今天蓄電池日常使用中眾多問題無(wú)法取得突破和進(jìn)展的根源。
2 蓄電池容量測(cè)量的需要與困難
特定實(shí)驗(yàn)條件下的蓄電池容量，是評(píng)價(jià)蓄電池性能優(yōu)劣的重要參數(shù),也是蓄電池在定值負(fù)載下工作時(shí)間長(zhǎng)短的依據(jù)；更是該條件下蓄電池所謂完全放電后的充電標(biāo)準(zhǔn)。之所以強(qiáng)調(diào)完全放電，就是人們想在蓄電池每次放電實(shí)驗(yàn)后，有一個(gè)統(tǒng)一的充電接受的起始點(diǎn)，以利于蓄電池充電過程最大充電電流的確定,和蓄電池充電的安全；更便于充電器的沒計(jì)選用，與充電過程控制的統(tǒng)一和簡(jiǎn)單化。為使蓄電池在一般使用情況下的充電，也能具有實(shí)驗(yàn)室條件下所具有的安全件。人們一直希望能尋找到一種在日常應(yīng)用條件下，快速測(cè)量蓄電池容量的方法。主要目的有以下兩方面：
(1)用來及時(shí)準(zhǔn)確判斷不同使用環(huán)境和條件下，蓄電池放電過程的終止點(diǎn)，也就是同一蓄電池放電后統(tǒng)一的充電起始點(diǎn)；
(2)用來判斷不同環(huán)境下，蓄電池充滿電的情況，以便于及時(shí)關(guān)斷蓄電池的充電電流，避免出現(xiàn)過充電給被充電蓄電池造成的失控?fù)p害。
例如現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中廣泛采用的蓄電池電壓變化測(cè)量法、蓄電池內(nèi)阻變化測(cè)量法、以及現(xiàn)在提出來的SOC測(cè)量法等，都是人們想要實(shí)現(xiàn)這一想法的具體做法。蓄電池的電壓和內(nèi)阻與蓄電池容量并不存在必然的線性關(guān)系，只有蓄電池放電電流在時(shí)間軸上的積分，才是蓄電池的真實(shí)容量。蓄電池電壓、內(nèi)阻、與蓄電池容量的關(guān)系，即使有那么一點(diǎn)想象空間，由于非線性特性的客觀存在，人們也是很難準(zhǔn)確把握和利用的。至于SOC測(cè)量法：通俗說來，就是蓄電池的荷電狀態(tài)判斷法。
