本文所称电池除特别说明外，均指电动车用动力型铅酸蓄电池。文中涉及的技术标准、参数等为电动车行业专用，不适用于其他类型的电池，也不适用于其他领域的铅酸蓄电池。
电动车已经成为老百姓最常用的代步工具，电动车主要由电池、电机、控制器三大部件组成动力系统，其中电池为可循环充放电的蓄电池，220V市电经充电器转换成电能储存到电池里面，为电动车骑行提供动力。
下面介绍电动车电池的基本知识：
一、电动车电池属性简介（铅酸蓄电池的一种）
车辆使用的电池主要有两种：
一种是启动型电池，顾名思义，这种电池主要用于汽车、摩托车点火启动，以及维持全车的电路、控制系统工作。这种电池一般为富液型电池，即能看到流动的电解液，这样的设计主要有四个特点：
1.瞬间及短时放电电流大--点火启动车辆；
2.桩头（接线柱）大、极板大--承载大电流；
3.适应随时在线充电---车子启动后一直充电；
4.体积大--有利于容纳电解液和散热。启动型电池虽然放电电流可以很大，但容量设计并不大，不能为电动车提供持续动力，而且体积过大，因此不适用于电动车。
另一种是动力型电池，顾名思义，这种电池主要为电动车电机提供动力以及为维持全车电路、控制系统工作。这种电池一般为贫液型电池，即看不到流动的电解液。其主要特点也有三：
1.容量较大，且能以一定的电流持续放电--根据型号不同，常规为15-45A电流放电；
2.体积和重量要适中，以控制空间以及整车重量；
3.桩头不大，因此无法承载很大的电流，否则会缩短电池寿命甚至损坏电池，因此不适用于用来作为车辆的启动电池。
电动车电池既然属于铅酸蓄电池，那么充电过程中就会有失水，失水是决定电池寿命的关键因素，虽然目前都是免维护电池，但有一定基础和经验，还是可以对电池进行维护保养的，这个暂不讨论，以后再详细介绍。
二、电动车电池的基本规格参数简介
铅酸蓄电池的规格参数有很多，常规参数有四个：
1.格数，即单格的数量；
2.额定电压：单位为伏，英文符号为V；
3.额定容量：单位为安培小时，英语符号为AH（Ampere-Hour）；
4.倍率：小时倍率（英文为hour,简称hr），容量倍率（英文为Capacity,简称C）。
充电时涉及的参数有：最高充电电压，最大充电电流，转灯电流（转折电流），浮充电压等。
放电时涉及的参数有：空载电压、负载电压、放电电流、放电截止电压、放出电量、放电时间等。
另外还有体积、功能用途、重量等参数。
每只铅酸蓄电池内部都由数个单格串联组成，每个单格额定电压为2V，目前各个领域常用的铅酸蓄电池以6V（3个单格×2V=6V）、12V（6个单格×2V=12V）两种规格居多，电动车用电池主要有12V、16V（8个单格×2V=16V）两种规格。容量则有多种规格，容量越大，体积越大，重量也越大。
电动车基于体积、速度、功率、性能、功能以及安全性、稳定性等考量，需要使用多只电池串联成较高电压的电池组才能正常工作。
三、电动车电池型号规格参数及命名简介
电动车电池型号规格较多，业界主要有两种命名方式，电动车充电器采用通俗命名（如48V20AH充电器），而电池生产厂家则采用学名（如6-DZF-20电池），电池上面的丝印以及外包装均采用学名。
1.通俗命名（根据额定电压、额定容量命名）
电动车单只电池额定电压主要有12V、16V两种，额定容量有12AH，20AH，32AH，45AH等多种规格，多只电池串联成电池组后则有36V、48V、60V、64V、72V、80V等多种规格。同规格电池串联后，电压叠加，容量不变，同规格电池并联后容量叠加，电压不变。
因此由额定电压、额定容量、串联电池只数组合衍生出来的电池组规格就更多了。如最经典最常见的48V20AH电池组，由4只12V20AH电池串联而成（同规格电池串联后，电压叠加：12VX4=48V，容量不变：20AH）。
2.学名（即厂家命名，根据格数、用途、额定容量命名）
电动车电池主要有6格（电池额定电压为12V）、8格（电池额定电压为16V）两种，额定容量跟通俗命名一样。电动车使用的电池全称应为电动助力车用阀控式铅酸蓄电池（或者叫动力型免维护铅酸蓄电池）。目前最新的规格型号有两大类：6-DZF-xx，8-DZF-xx，其中xx为容量，单位AH。如6-DZF-20电池，6表示6格，即额定电压为12V，DZF代表电动(D)助力车(Z)用阀控式(F)铅酸蓄电池，20为额定容量20AH。
电池厂家只给单只电池命名，包装箱再标明电池只数。因此电动车整车厂、电池批发零售、充电器、销售修理行业等均采用通俗命名。
四、电池厂家生产检测标准简介
生产的电池容量是否达标，实际使用的电池容量是否有衰减，目前我国主要采用恒流放电测量法。即通过专门的仪器，给电池加上负载，让电池以设定的恒定电流持续放电，直至电池容量放尽时统计放出电量的多少来判断电池的真实容量。
额定电压为12V的电池，正负极两端电压并非恒定在12V不变，电量越足电压越高，电量越不足电压越低。单只12V电池充满电静置数小时后，空载电压一般有13.3V左右，电池如果存放，则由于自放电，电压会逐渐下降，长时间存放电池会硫化失效，无法充电。电池如果负载工作，则电压会从13.3V左右持续下降，当电压下降到10.5V（负载电压）时，行业标准定义为电池电量用尽，此时电池不能继续负载工作，应及时充电，否则过放电可能导致电池损坏。
1.放电检测标准简介
第二大部分已经介绍了额定电压和额定容量，现在介绍小时倍率和容量倍率。目前电动车电池主要采用2小时倍率（2hr）和3小时倍率(3hr)两种标准,电池额定容量12-20AH的采用2hr，32-45AH及以上的采用3hr。小时倍率决定放电电流设定值，这个值主要关系到电池的放电容量检测数据结果，放电电流设定值越大，放出电量（容量）会比额定容量小（放电时间会缩短），反之会比额度容量大（放电时间会延长）。
其实电池厂家应该在标明电池型号的同时，标上小时倍率，有些小厂存在将45AH电池标成60AH（10hr）的情况，也就是说，电池的标准容量应为45AH（3hr）,厂家故意标成60AH，后面加上10hr，存在忽悠消费者的行为。
如12V20AH电池，检测它的实际容量，行业标准是这样的：充满电的12V20AH电池，以恒定10A电流持续放电，放到截止电压10.5V时停止放电，放出的总电量（容量）达到20AH以上，用小时倍率来描述，即放电时间达到2小时（120分钟）以上为容量达标。
因此检测电池容量主要有三个参数：放电电流、放电时间和放出电量。
（1）放电电流的计算方法--放电电流=额定容量除以小时倍率（电池容量乘以1/小时倍率）
电动车12V20AH电池，为2小时倍率标准（其他行业用途的电池一般为10或20小时倍率），表示容量为20AH的电池，电量要在2小时放完，那么每小时（H）就要放掉10AH的电量，因此放电电流应恒定在10A（10A=20AH/2H=1/2×20AH，又称为0.5C）。
同理，12V45AH电池，为3小时倍率，因此放电电流应为15A（45AH/3H=15A），放电到10.5V时停止放电，放电时间应为3小时/180分钟以上，放出电量应为45AH以上，为容量达标。
（2）放电截止电压的计算方法
电池单格额定电压为2V，当负载电压下降到1.75V时，表示电量用尽，因此12V电池的放电截止为1.75V×6格=10.5V。同理，16V电池的放电截止电压应为1.75V×8格=14V。
2.电池充电检测标准简介
判断电池电量用尽比较简单，要判断电池电量充满则比较复杂。因为无论是电池生产检测，还是电动车实际骑行过程中，要判断电池电量的消耗，只需要监测实时电压值即可，而充电则至少要监测实时电压值和实时电流值。
目前铅酸电池均采用三阶段充电法，即恒流段、恒压段、浮充段（又称涓流段），主要涉及参数有：最大充电电流、最高充电电压（又称高恒压）、转灯电流（又称转折电流）、浮充电压（又称低恒压）等。
（1）相关参数的计算方法
额定电压为2V的电池单格的最高充电电压应限制在2.45V以下，则12V电池的最高充电电压为14.7V左右（2.45V×6格=14.7V），同理，16V电池的最高充电电压为19.6V（2.45VX8格=19.6V）。
最大充电电流I=(0.12~0.15)乘以容量倍率,简称0.12~0.15C，12V20AH电池的最大充电电流=0.12×20至0.15×20之间，即2.4A-3A，常规一般为2.5A-3A电流。
转灯电流=0.24I，即最大充电电流的0.24倍，0.5A7-0.72A，常规一般为0.55A-0.65A
单格的浮充电压为2.3V左右，则12V电池的浮充电压为13.8V左右（2.3V×6格=13.8V），同理，16V电池的浮充电压为18.4V左右（2.3VX8格=18.4V）。
（2）三阶段充电器充电过程简介（以12V20AH电池为例）
单只12V电池在电量用尽之后，电压会从10.5V回升到11V以上，一般不超过12V，此时使用配套充电器给电池充电，充电器红灯点亮，风扇转动，开始恒流段充电。由于电池处于欠电状态，充电器会以最大充电电流3A（恒定3A不变）对电池进行充电，电压会逐步上升，当充电电压上升到14.7V时，恒流段结束，进入恒压段（恒定14.7V不变），随着电量不断饱和，此时电流会逐步下降，当电流下降到转灯电流设定值（约0.65A）以下时，充电器进入浮充段，红灯转绿灯，风扇停止转动，充电电压自动下降到13.8V左右，以小电流浮充，一般为0.2-0.4A。此时可以认为电池已经充满电，充电器已经结束充电了。
浮充，是用略高于电池的端电压，由少量电流来补偿充电，如果电池没有完全充满，则可以在浮充段补充，如果已经充满了，则浮充段的电流接近0，浮充段能达到不欠充不过充的目的。
市面上所售的电池充放修一体机，大部分都没有浮充段，通常在结束恒压段转灯后不再输出小电流补充电，因此笔者推断电池厂很可能也采用相同的做法省略了浮充段，如果推断属实，其转灯电流值的设定应该会偏低，以确保电池在恒压段即完全充满电，不需要依靠浮充段补充电，其目的在于节省时间。
因此笔者认为整车配套的充电器在设计上应该保留一定余量，不能照搬电池厂的参数，因为电池装车后充电有足够的时间用来浮充，没必要在恒压段就把电池充满，这样容易造成过充缩短电池寿命。后续我们会有专门文章作详细介绍。
五、电池装车后的工作原理简介
多只电池串联后组成较高电压的电池组，其充放电的检测参数仍然以单只电池为基准。这里以48V20AH电池组为例。
1.电流输出大小（相当于放电过程）、欠压（即放电截止电压）均由控制器负责。
电动车骑行工作（相当于电池放电），电池输出电流的大小由控制器决定，控制器实时监测电压电流的大小及变化。48V20AH对应的常规电机为48V 500-800W，控制器为48V12管（限流30-33A），也就是说电池最大输出电流可达到30A左右，远比容量检测放电电流要大，欠压值一般为41-42V（单只电池截止电压10.5V×4只电池=42V），当骑行时电压低于42V，控制器认为电池电量已用尽，会停止输出电流（或以小电流输出），以防止电池过放电损坏。需要充电后才能继续使用。
2.剩余电量估算。
仪表上面的电量表，实际上是一个电压表，电量不断消耗电压就会不断下降，以此来估算显示剩余电量。48V电池组充满电静置数小时后，电压约为53.5V，工作过程中电压将会由53.5V逐渐下降到截止电压（欠压）42V左右，电量表通过监测这个范围的电压值粗略判断剩余电量，因此有一定误差，用户还需根据实际使用经验才能较为准确地判断剩余电量。
由于电动车存在静止和骑行两种状态，所以有空载和负载两个电压值，常规电量表不对车辆的工作状况作判断，显示的都是实时电压；刚开始电量较足时，骑行时仍显示满电状态，当用掉一些电量后，静止时（空载电压）可能仍显示满电，而骑行时（负载电压）电量指示会下降，此时才是真实的剩余电量，因此剩余电量应以骑行时的电量指示为准。
3.电池组充电简介
电池组充电跟单只电池充电都是采用三阶段充电器，基本参数仍然是以单只电池的参数为基准。
基于成本、使用等因素考量，目前电动车采取的是电池串联成电池组后整组充电方式进行充电，并非对每只电池单独进行充电，没有针对单只电池的监测、均衡系统，这个是影响电池寿命的重要因素。
48V20AH电池组要使用配套的48V20AH充电器，串联电池组的最大充电电流跟单只12V20AH电池的最大充电电流一致（因为串联后电压叠加，容量不变），约2.5A-3A，电池组的最高充电电压为单只电池的最高充电电压X电池只数，即14.7V×4，约为58.5-59V，常规充电器设计的转灯电流跟单只电池的转灯电流一致，约为0.55A-0.65A。因此，判断电动车电池组是否充满的参数只有一个——转灯电流。
同理，60V12AH的充电器基本参数为：最大充电电流=0.12`0.15乘以容量=1.44`1.8A，常规约为1.5A-1.8A，最高充电电压=14.7VX5=73.5V，常规约为73V，转灯电流约为0.36A-0-43A，常规约为0.45A。其他规格的电池组依规格计算即可。
六、电动车电池寿命及充电安全事故元凶简介
用户一般用年来描述电池的使用寿命，这个比较笼统，不能作为判断电池质量好坏以及电池寿命的标准。
一次充电加一次放电，称为一个循环，单只电池的寿命应该在500个循环以上，而串联成电池组后，约为300-500个循环，也就说电池组经过300-500个充放电后，会逐渐老化，充满电后行驶里程会逐渐缩短，当容量衰减达到一定值时，就要更换新电池组了。
从理论上计算，如果用户充一次电仅能骑行一天，那么每天都要充一次电，按300-500个循环计算，一组电池的寿命，大致是一年多，如果两天充一次或者三天充一次，用年份来计算，则电池的寿命有2-3年，依此类推。
根据我们多年的经验积累，在用户正常使用的情况下，电动车电池失效主要有两种类型：一种是呈抛物线式的容量衰减（失水），表现为里程逐渐缩短，从新电池的几十公里到只能骑行几公里，另一种是前期呈现抛物线式、后期呈断崖式的损坏（热失控），从容量逐渐衰减到突然失效无法使用。后者所占的比例有逐年上升的趋势。
1.电池失水简介
电动车电池虽然为贫液型蓄电池，但其内部是有电解液的，这其中有一部分是水。蓄电池在充电过程中，随着电化学反应的进行，会产生一部分气体（这其中有水份、酸雾等物质），这样就会导致电池内部的压力增大，当压力大到一定程度时，就需要排放出来，否则电池可能会被撑破。因此每个电池单格都设计有一个橡胶阀（12V电池有6个），当电池内压增加时，就会顶起橡胶阀，排放气体。其专业名称，阀控式蓄电池，就是这样来的，也可以理解成安全阀。因此每次充电都会微量的失水，这个失水对电池寿命影响很大。正常的电池老化，容量衰减直到失效报废，可以理解成电解液逐渐干涸。因此，虽然电动车电池是免维护的，但如果有专业级的补水维护保养，要延长寿命也是可以的，只不过这个涉及到的问题太多，非专业人士切勿自己动手。基于成本等原因，电池厂家也很难针对用户提供电池维护保养服务，其他领域如通信基站UPS电池维护保养则比较常见。因此，电动车电池属于易耗品。
2.电池单只落后、热失控简介
电池属于产品，排除产品质量及非正常使用外，影响产品寿命的因素很多--电动车整车设计、充电器、充电使用环境、季节气候、用户使用习惯等。铅酸电池受环境温度影响较大，跟用户使用习惯也有一定影响，例如快递车、送货车每天频繁充电，再加上串联充电比单只电池充电要考虑的因素更多。
在正常使用的情况下，对电池寿命起着很大决定作用的主要是充电器，这是业界所公认的，也是电动车从生产、使用到修理各个环节最容易忽视的。
串联充电无法兼顾每一个电池的状况，整车设计也没有针对单只电池采取任何有效的保护措施，连最基本的过热保护都没有。
我们知道单只12V电池的最高充电电压是14.7V，虽然电动车充电器设计的最高充电电压平均到每只电池上面的都不会超过14.7V的，但这只是绝对理想条件下的状态。随着电池电量的饱和，个别电池电压超过15V是不可避免的，
出现这种情况的原因，是由串联充电的特性所决定的，串联充电，每只电池的电流是一样的，但电压肯定有偏差的，这个电压的偏差，在充电的后期更加明显。每个电池出厂时虽然都是达标的，但个体总是存在差异的，例如容量可能有极少的差异的，随着充放电循环次数的增加，这个差异会逐渐变大，业界称为“单只落后”。
简单来说，同一组电池当中，肯定有些电池先充满，有些电池后充满，哪怕相差只有几分钟，先充满的电池继续充电，电压升高就会比较快，因此先充满的电池，每次都被过充，失水自然就更多，初期电池水份充足，因此即使过充，发热量也不高，短时间内不会损坏。
随时时间的推移，单只落后的电池因失水比其他电池多，容量衰减也比其他电池快，因为每次充电它都先充满（超过15V），而其他电池可能刚刚才达到14V，持续过充，发热量就会上升，当温度超过40-50度时（我们粗略得到的数据，未必精确），电池就会出现热失控的现象。
热失控是指铅酸电池在充电时，电流和温度均升高且互相促进的现象。
3.充电安全事故元凶简介
我们知道，三阶段充电器，判断电池充满的唯一标准是在恒压段充电电流持续下降到转灯电流值以下，充电器才会转绿灯，进入浮充阶段，只有进入了浮充阶段，电池才算结束充满，才是安全的。电池出现热失控，轻则电流无法下降或下降极慢，重则不降反升。单只电池发热，会牵连整组电池发热，单只电池电流不下降，甚至不升反降，会导致整组电池充电电流无法下降，结果就是充电器永远不会停止充电。其表现是往往充一夜电，第二天使用时发现充电器没有转绿灯，仍然在继续充电，出现这种情况，必须对整车特别是电池和充电器进行检测，不能继续充电使用了，否则极易发生意外。
由于整组电池持续过充，橡胶阀会排出大量气体甚至流出电解液，电池内部极板不堪重负，会膨胀，加上外壳为塑料，会软化变形，导致整只、整组电池鼓包变形，此时如果没有人为强制停止充电，电池可能就会炸裂，混合排放出来的气体，可能瞬间起火，引燃车辆，后果不堪设想。
因此单凭一个转灯电流参数来判断电池是否充满显然不够，要避免过充更加力不从心。目前业界和政府相关部门，对于电池充电安全隐患的管理和整治，都主要集中在充电器身上，而忽视或者不重视整车设计制造层面没有给电池安装过热保护措施的事实。
充电器设计应保留一定余量，不能照搬电池厂的参数，增加电池过热保护措施，双管齐下，必定能让电动车更安全。希望业界及政府相关主管部门尽快重视起来。
电动车作为广大人民群众环保出行的重要工具，本身存着一些缺陷和问题，政府也在不断加大管理力度。如何保证电池正常寿命、延长电池寿命，节约资源，造福老百姓，增加安全保护机制，减少意外的发生，至关重要。科研工作者们，应该在优化充电控制技术以及提高整车安全性方面多下功夫。
后续会有更多文章介绍我们的研究实践经验，敬请期待。
（限于篇幅及作者水平有限，文中错误在所难免，敬请读者批评指正。）
广东初哥大老世科技有限公司 钟伟初
原载于《电子报》2021年第38、39期
电动车已经成为老百姓最常用的代步工具，电动车主要由电池、电机、控制器三大部件组成动力系统，其中电池为可循环充放电的蓄电池，220V市电经充电器转换成电能储存到电池里面，为电动车骑行提供动力。
下面介绍电动车电池的基本知识：
一、电动车电池属性简介（铅酸蓄电池的一种）
车辆使用的电池主要有两种：
一种是启动型电池，顾名思义，这种电池主要用于汽车、摩托车点火启动，以及维持全车的电路、控制系统工作。这种电池一般为富液型电池，即能看到流动的电解液，这样的设计主要有四个特点：
1.瞬间及短时放电电流大--点火启动车辆；
2.桩头（接线柱）大、极板大--承载大电流；
3.适应随时在线充电---车子启动后一直充电；
4.体积大--有利于容纳电解液和散热。启动型电池虽然放电电流可以很大，但容量设计并不大，不能为电动车提供持续动力，而且体积过大，因此不适用于电动车。
另一种是动力型电池，顾名思义，这种电池主要为电动车电机提供动力以及为维持全车电路、控制系统工作。这种电池一般为贫液型电池，即看不到流动的电解液。其主要特点也有三：
1.容量较大，且能以一定的电流持续放电--根据型号不同，常规为15-45A电流放电；
2.体积和重量要适中，以控制空间以及整车重量；
3.桩头不大，因此无法承载很大的电流，否则会缩短电池寿命甚至损坏电池，因此不适用于用来作为车辆的启动电池。
电动车电池既然属于铅酸蓄电池，那么充电过程中就会有失水，失水是决定电池寿命的关键因素，虽然目前都是免维护电池，但有一定基础和经验，还是可以对电池进行维护保养的，这个暂不讨论，以后再详细介绍。
二、电动车电池的基本规格参数简介
铅酸蓄电池的规格参数有很多，常规参数有四个：
1.格数，即单格的数量；
2.额定电压：单位为伏，英文符号为V；
3.额定容量：单位为安培小时，英语符号为AH（Ampere-Hour）；
4.倍率：小时倍率（英文为hour,简称hr），容量倍率（英文为Capacity,简称C）。
充电时涉及的参数有：最高充电电压，最大充电电流，转灯电流（转折电流），浮充电压等。
放电时涉及的参数有：空载电压、负载电压、放电电流、放电截止电压、放出电量、放电时间等。
另外还有体积、功能用途、重量等参数。
每只铅酸蓄电池内部都由数个单格串联组成，每个单格额定电压为2V，目前各个领域常用的铅酸蓄电池以6V（3个单格×2V=6V）、12V（6个单格×2V=12V）两种规格居多，电动车用电池主要有12V、16V（8个单格×2V=16V）两种规格。容量则有多种规格，容量越大，体积越大，重量也越大。
电动车基于体积、速度、功率、性能、功能以及安全性、稳定性等考量，需要使用多只电池串联成较高电压的电池组才能正常工作。
三、电动车电池型号规格参数及命名简介
电动车电池型号规格较多，业界主要有两种命名方式，电动车充电器采用通俗命名（如48V20AH充电器），而电池生产厂家则采用学名（如6-DZF-20电池），电池上面的丝印以及外包装均采用学名。
1.通俗命名（根据额定电压、额定容量命名）
电动车单只电池额定电压主要有12V、16V两种，额定容量有12AH，20AH，32AH，45AH等多种规格，多只电池串联成电池组后则有36V、48V、60V、64V、72V、80V等多种规格。同规格电池串联后，电压叠加，容量不变，同规格电池并联后容量叠加，电压不变。
因此由额定电压、额定容量、串联电池只数组合衍生出来的电池组规格就更多了。如最经典最常见的48V20AH电池组，由4只12V20AH电池串联而成（同规格电池串联后，电压叠加：12VX4=48V，容量不变：20AH）。
2.学名（即厂家命名，根据格数、用途、额定容量命名）
电动车电池主要有6格（电池额定电压为12V）、8格（电池额定电压为16V）两种，额定容量跟通俗命名一样。电动车使用的电池全称应为电动助力车用阀控式铅酸蓄电池（或者叫动力型免维护铅酸蓄电池）。目前最新的规格型号有两大类：6-DZF-xx，8-DZF-xx，其中xx为容量，单位AH。如6-DZF-20电池，6表示6格，即额定电压为12V，DZF代表电动(D)助力车(Z)用阀控式(F)铅酸蓄电池，20为额定容量20AH。
电池厂家只给单只电池命名，包装箱再标明电池只数。因此电动车整车厂、电池批发零售、充电器、销售修理行业等均采用通俗命名。
四、电池厂家生产检测标准简介
生产的电池容量是否达标，实际使用的电池容量是否有衰减，目前我国主要采用恒流放电测量法。即通过专门的仪器，给电池加上负载，让电池以设定的恒定电流持续放电，直至电池容量放尽时统计放出电量的多少来判断电池的真实容量。
额定电压为12V的电池，正负极两端电压并非恒定在12V不变，电量越足电压越高，电量越不足电压越低。单只12V电池充满电静置数小时后，空载电压一般有13.3V左右，电池如果存放，则由于自放电，电压会逐渐下降，长时间存放电池会硫化失效，无法充电。电池如果负载工作，则电压会从13.3V左右持续下降，当电压下降到10.5V（负载电压）时，行业标准定义为电池电量用尽，此时电池不能继续负载工作，应及时充电，否则过放电可能导致电池损坏。
1.放电检测标准简介
第二大部分已经介绍了额定电压和额定容量，现在介绍小时倍率和容量倍率。目前电动车电池主要采用2小时倍率（2hr）和3小时倍率(3hr)两种标准,电池额定容量12-20AH的采用2hr，32-45AH及以上的采用3hr。小时倍率决定放电电流设定值，这个值主要关系到电池的放电容量检测数据结果，放电电流设定值越大，放出电量（容量）会比额定容量小（放电时间会缩短），反之会比额度容量大（放电时间会延长）。
其实电池厂家应该在标明电池型号的同时，标上小时倍率，有些小厂存在将45AH电池标成60AH（10hr）的情况，也就是说，电池的标准容量应为45AH（3hr）,厂家故意标成60AH，后面加上10hr，存在忽悠消费者的行为。
如12V20AH电池，检测它的实际容量，行业标准是这样的：充满电的12V20AH电池，以恒定10A电流持续放电，放到截止电压10.5V时停止放电，放出的总电量（容量）达到20AH以上，用小时倍率来描述，即放电时间达到2小时（120分钟）以上为容量达标。
因此检测电池容量主要有三个参数：放电电流、放电时间和放出电量。
（1）放电电流的计算方法--放电电流=额定容量除以小时倍率（电池容量乘以1/小时倍率）
电动车12V20AH电池，为2小时倍率标准（其他行业用途的电池一般为10或20小时倍率），表示容量为20AH的电池，电量要在2小时放完，那么每小时（H）就要放掉10AH的电量，因此放电电流应恒定在10A（10A=20AH/2H=1/2×20AH，又称为0.5C）。
同理，12V45AH电池，为3小时倍率，因此放电电流应为15A（45AH/3H=15A），放电到10.5V时停止放电，放电时间应为3小时/180分钟以上，放出电量应为45AH以上，为容量达标。
（2）放电截止电压的计算方法
电池单格额定电压为2V，当负载电压下降到1.75V时，表示电量用尽，因此12V电池的放电截止为1.75V×6格=10.5V。同理，16V电池的放电截止电压应为1.75V×8格=14V。
2.电池充电检测标准简介
判断电池电量用尽比较简单，要判断电池电量充满则比较复杂。因为无论是电池生产检测，还是电动车实际骑行过程中，要判断电池电量的消耗，只需要监测实时电压值即可，而充电则至少要监测实时电压值和实时电流值。
目前铅酸电池均采用三阶段充电法，即恒流段、恒压段、浮充段（又称涓流段），主要涉及参数有：最大充电电流、最高充电电压（又称高恒压）、转灯电流（又称转折电流）、浮充电压（又称低恒压）等。
（1）相关参数的计算方法
额定电压为2V的电池单格的最高充电电压应限制在2.45V以下，则12V电池的最高充电电压为14.7V左右（2.45V×6格=14.7V），同理，16V电池的最高充电电压为19.6V（2.45VX8格=19.6V）。
最大充电电流I=(0.12~0.15)乘以容量倍率,简称0.12~0.15C，12V20AH电池的最大充电电流=0.12×20至0.15×20之间，即2.4A-3A，常规一般为2.5A-3A电流。
转灯电流=0.24I，即最大充电电流的0.24倍，0.5A7-0.72A，常规一般为0.55A-0.65A
单格的浮充电压为2.3V左右，则12V电池的浮充电压为13.8V左右（2.3V×6格=13.8V），同理，16V电池的浮充电压为18.4V左右（2.3VX8格=18.4V）。
（2）三阶段充电器充电过程简介（以12V20AH电池为例）
单只12V电池在电量用尽之后，电压会从10.5V回升到11V以上，一般不超过12V，此时使用配套充电器给电池充电，充电器红灯点亮，风扇转动，开始恒流段充电。由于电池处于欠电状态，充电器会以最大充电电流3A（恒定3A不变）对电池进行充电，电压会逐步上升，当充电电压上升到14.7V时，恒流段结束，进入恒压段（恒定14.7V不变），随着电量不断饱和，此时电流会逐步下降，当电流下降到转灯电流设定值（约0.65A）以下时，充电器进入浮充段，红灯转绿灯，风扇停止转动，充电电压自动下降到13.8V左右，以小电流浮充，一般为0.2-0.4A。此时可以认为电池已经充满电，充电器已经结束充电了。
浮充，是用略高于电池的端电压，由少量电流来补偿充电，如果电池没有完全充满，则可以在浮充段补充，如果已经充满了，则浮充段的电流接近0，浮充段能达到不欠充不过充的目的。
市面上所售的电池充放修一体机，大部分都没有浮充段，通常在结束恒压段转灯后不再输出小电流补充电，因此笔者推断电池厂很可能也采用相同的做法省略了浮充段，如果推断属实，其转灯电流值的设定应该会偏低，以确保电池在恒压段即完全充满电，不需要依靠浮充段补充电，其目的在于节省时间。
因此笔者认为整车配套的充电器在设计上应该保留一定余量，不能照搬电池厂的参数，因为电池装车后充电有足够的时间用来浮充，没必要在恒压段就把电池充满，这样容易造成过充缩短电池寿命。后续我们会有专门文章作详细介绍。
五、电池装车后的工作原理简介
多只电池串联后组成较高电压的电池组，其充放电的检测参数仍然以单只电池为基准。这里以48V20AH电池组为例。
1.电流输出大小（相当于放电过程）、欠压（即放电截止电压）均由控制器负责。
电动车骑行工作（相当于电池放电），电池输出电流的大小由控制器决定，控制器实时监测电压电流的大小及变化。48V20AH对应的常规电机为48V 500-800W，控制器为48V12管（限流30-33A），也就是说电池最大输出电流可达到30A左右，远比容量检测放电电流要大，欠压值一般为41-42V（单只电池截止电压10.5V×4只电池=42V），当骑行时电压低于42V，控制器认为电池电量已用尽，会停止输出电流（或以小电流输出），以防止电池过放电损坏。需要充电后才能继续使用。
2.剩余电量估算。
仪表上面的电量表，实际上是一个电压表，电量不断消耗电压就会不断下降，以此来估算显示剩余电量。48V电池组充满电静置数小时后，电压约为53.5V，工作过程中电压将会由53.5V逐渐下降到截止电压（欠压）42V左右，电量表通过监测这个范围的电压值粗略判断剩余电量，因此有一定误差，用户还需根据实际使用经验才能较为准确地判断剩余电量。
由于电动车存在静止和骑行两种状态，所以有空载和负载两个电压值，常规电量表不对车辆的工作状况作判断，显示的都是实时电压；刚开始电量较足时，骑行时仍显示满电状态，当用掉一些电量后，静止时（空载电压）可能仍显示满电，而骑行时（负载电压）电量指示会下降，此时才是真实的剩余电量，因此剩余电量应以骑行时的电量指示为准。
3.电池组充电简介
电池组充电跟单只电池充电都是采用三阶段充电器，基本参数仍然是以单只电池的参数为基准。
基于成本、使用等因素考量，目前电动车采取的是电池串联成电池组后整组充电方式进行充电，并非对每只电池单独进行充电，没有针对单只电池的监测、均衡系统，这个是影响电池寿命的重要因素。
48V20AH电池组要使用配套的48V20AH充电器，串联电池组的最大充电电流跟单只12V20AH电池的最大充电电流一致（因为串联后电压叠加，容量不变），约2.5A-3A，电池组的最高充电电压为单只电池的最高充电电压X电池只数，即14.7V×4，约为58.5-59V，常规充电器设计的转灯电流跟单只电池的转灯电流一致，约为0.55A-0.65A。因此，判断电动车电池组是否充满的参数只有一个——转灯电流。
同理，60V12AH的充电器基本参数为：最大充电电流=0.12`0.15乘以容量=1.44`1.8A，常规约为1.5A-1.8A，最高充电电压=14.7VX5=73.5V，常规约为73V，转灯电流约为0.36A-0-43A，常规约为0.45A。其他规格的电池组依规格计算即可。
六、电动车电池寿命及充电安全事故元凶简介
用户一般用年来描述电池的使用寿命，这个比较笼统，不能作为判断电池质量好坏以及电池寿命的标准。
一次充电加一次放电，称为一个循环，单只电池的寿命应该在500个循环以上，而串联成电池组后，约为300-500个循环，也就说电池组经过300-500个充放电后，会逐渐老化，充满电后行驶里程会逐渐缩短，当容量衰减达到一定值时，就要更换新电池组了。
从理论上计算，如果用户充一次电仅能骑行一天，那么每天都要充一次电，按300-500个循环计算，一组电池的寿命，大致是一年多，如果两天充一次或者三天充一次，用年份来计算，则电池的寿命有2-3年，依此类推。
根据我们多年的经验积累，在用户正常使用的情况下，电动车电池失效主要有两种类型：一种是呈抛物线式的容量衰减（失水），表现为里程逐渐缩短，从新电池的几十公里到只能骑行几公里，另一种是前期呈现抛物线式、后期呈断崖式的损坏（热失控），从容量逐渐衰减到突然失效无法使用。后者所占的比例有逐年上升的趋势。
1.电池失水简介
电动车电池虽然为贫液型蓄电池，但其内部是有电解液的，这其中有一部分是水。蓄电池在充电过程中，随着电化学反应的进行，会产生一部分气体（这其中有水份、酸雾等物质），这样就会导致电池内部的压力增大，当压力大到一定程度时，就需要排放出来，否则电池可能会被撑破。因此每个电池单格都设计有一个橡胶阀（12V电池有6个），当电池内压增加时，就会顶起橡胶阀，排放气体。其专业名称，阀控式蓄电池，就是这样来的，也可以理解成安全阀。因此每次充电都会微量的失水，这个失水对电池寿命影响很大。正常的电池老化，容量衰减直到失效报废，可以理解成电解液逐渐干涸。因此，虽然电动车电池是免维护的，但如果有专业级的补水维护保养，要延长寿命也是可以的，只不过这个涉及到的问题太多，非专业人士切勿自己动手。基于成本等原因，电池厂家也很难针对用户提供电池维护保养服务，其他领域如通信基站UPS电池维护保养则比较常见。因此，电动车电池属于易耗品。
2.电池单只落后、热失控简介
电池属于产品，排除产品质量及非正常使用外，影响产品寿命的因素很多--电动车整车设计、充电器、充电使用环境、季节气候、用户使用习惯等。铅酸电池受环境温度影响较大，跟用户使用习惯也有一定影响，例如快递车、送货车每天频繁充电，再加上串联充电比单只电池充电要考虑的因素更多。
在正常使用的情况下，对电池寿命起着很大决定作用的主要是充电器，这是业界所公认的，也是电动车从生产、使用到修理各个环节最容易忽视的。
串联充电无法兼顾每一个电池的状况，整车设计也没有针对单只电池采取任何有效的保护措施，连最基本的过热保护都没有。
我们知道单只12V电池的最高充电电压是14.7V，虽然电动车充电器设计的最高充电电压平均到每只电池上面的都不会超过14.7V的，但这只是绝对理想条件下的状态。随着电池电量的饱和，个别电池电压超过15V是不可避免的，
出现这种情况的原因，是由串联充电的特性所决定的，串联充电，每只电池的电流是一样的，但电压肯定有偏差的，这个电压的偏差，在充电的后期更加明显。每个电池出厂时虽然都是达标的，但个体总是存在差异的，例如容量可能有极少的差异的，随着充放电循环次数的增加，这个差异会逐渐变大，业界称为“单只落后”。
简单来说，同一组电池当中，肯定有些电池先充满，有些电池后充满，哪怕相差只有几分钟，先充满的电池继续充电，电压升高就会比较快，因此先充满的电池，每次都被过充，失水自然就更多，初期电池水份充足，因此即使过充，发热量也不高，短时间内不会损坏。
随时时间的推移，单只落后的电池因失水比其他电池多，容量衰减也比其他电池快，因为每次充电它都先充满（超过15V），而其他电池可能刚刚才达到14V，持续过充，发热量就会上升，当温度超过40-50度时（我们粗略得到的数据，未必精确），电池就会出现热失控的现象。
热失控是指铅酸电池在充电时，电流和温度均升高且互相促进的现象。
3.充电安全事故元凶简介
我们知道，三阶段充电器，判断电池充满的唯一标准是在恒压段充电电流持续下降到转灯电流值以下，充电器才会转绿灯，进入浮充阶段，只有进入了浮充阶段，电池才算结束充满，才是安全的。电池出现热失控，轻则电流无法下降或下降极慢，重则不降反升。单只电池发热，会牵连整组电池发热，单只电池电流不下降，甚至不升反降，会导致整组电池充电电流无法下降，结果就是充电器永远不会停止充电。其表现是往往充一夜电，第二天使用时发现充电器没有转绿灯，仍然在继续充电，出现这种情况，必须对整车特别是电池和充电器进行检测，不能继续充电使用了，否则极易发生意外。
由于整组电池持续过充，橡胶阀会排出大量气体甚至流出电解液，电池内部极板不堪重负，会膨胀，加上外壳为塑料，会软化变形，导致整只、整组电池鼓包变形，此时如果没有人为强制停止充电，电池可能就会炸裂，混合排放出来的气体，可能瞬间起火，引燃车辆，后果不堪设想。
因此单凭一个转灯电流参数来判断电池是否充满显然不够，要避免过充更加力不从心。目前业界和政府相关部门，对于电池充电安全隐患的管理和整治，都主要集中在充电器身上，而忽视或者不重视整车设计制造层面没有给电池安装过热保护措施的事实。
充电器设计应保留一定余量，不能照搬电池厂的参数，增加电池过热保护措施，双管齐下，必定能让电动车更安全。希望业界及政府相关主管部门尽快重视起来。
电动车作为广大人民群众环保出行的重要工具，本身存着一些缺陷和问题，政府也在不断加大管理力度。如何保证电池正常寿命、延长电池寿命，节约资源，造福老百姓，增加安全保护机制，减少意外的发生，至关重要。科研工作者们，应该在优化充电控制技术以及提高整车安全性方面多下功夫。
后续会有更多文章介绍我们的研究实践经验，敬请期待。
（限于篇幅及作者水平有限，文中错误在所难免，敬请读者批评指正。）
广东初哥大老世科技有限公司 钟伟初
原载于《电子报》2021年第38、39期
