对蓄电池容量认识的困惑

0 引言

　　目前，蓄电池的应用已渗透到了人们生产、生活的各个方面，特别是世界性石油危机多次爆发后，人们在未来能源应用的多元化开发与高效率利用中，蓄电池相对于提升水位蓄能，电解水制氢储氢蓄能等方法，有着独特的电能存储效率高的特点，可方便地组成各种不同电压和容量的电源应用系统；同时还兼有电能取出使用方便的特点，非常适合用作各种移动设备的工作电源与应急备用电源。该产品的诸多优良特性，是今后社会发展中，其它的电能储存产品与方法难以替代的，是今后最有发展前途的电源应用产品之一。

　　然而，由于人们对蓄电池一些最基本问题的认识，至今仍有许多原因并未完全弄明白。使得蓄电池在使用中维护过于困难，使用安全难以获得有效的保障，使用过程中的寿命更是难以捉摸，导致蓄电池的使用成本太高，影响着今天一些需要大规模应用蓄电池的产品，如电动汽车、可再生能源发电系统和各种后备式应急电源等产业的真正高效率、低成本、高可靠产业化开发的进程。

这些问题中，蓄电池的容量--安时(A._h)，又是最关键的问题之一。本文重点讨论如何进一步研究、认识、把握与运用好蓄电池容量这一重要的参数。

1 蓄电池容量定义的问题

　　蓄电池容量，是蓄电池充足电后放出电能大小的数值，单位为安时(A·h)，用方程描述，即

式中：C为蓄电池容量安时(A·h)；
I为蓄电池放电电流(A)；
t为蓄电池放电时间(h)。

　　式(1)描述了蓄电池储存电能能力的大小。如果作进一步的查询，许多经典的蓄电池著作和教材都有指出，在蓄电池容量有限的情况下，式(1)中测量负载的大小与测量时截止电压取值的高低，都将影响容量安时值(A·h)测量的大小。因此，容量安时不是一个单值数。它的大小，依从于测量与使用的条件和环境。在严格规定的条件下，按式(1)实验获得的容量值，是可以方便地用来比较蓄电池储存电能能力的。但离开严格规定条件下的滥用，却是造成今天蓄电池日常使用中众多问题无法取得突破和进展的根源。

2 蓄电池容量测量的需要与困难

　　特定实验条件下的蓄电池容量，是评价蓄电池性能优劣的重要参数,也是蓄电池在定值负载下工作时间长短的依据；更是该条件下蓄电池所谓完全放电后的充电标准。之所以强调完全放电，就是人们想在蓄电池每次放电实验后，有一个统一的充电接受的起始点，以利于蓄电池充电过程最大充电电流的确定,和蓄电池充电的安全；更便于充电器的没计选用，与充电过程控制的统一和简单化。为使蓄电池在一般使用情况下的充电，也能具有实验室条件下所具有的安全件。人们一直希望能寻找到一种在日常应用条件下，快速测量蓄电池容量的方法。主要目的有以下两方面：

　　(1)用来及时准确判断不同使用环境和条件下，蓄电池放电过程的终止点，也就是同一蓄电池放电后统一的充电起始点；
　(2)用来判断不同环境下，蓄电池充满电的情况，以便于及时关断蓄电池的充电电流，避免出现过充电给被充电蓄电池造成的失控损害。

　　例如现实应用中广泛采用的蓄电池电压变化测量法、蓄电池内阻变化测量法、以及现在提出来的SOC测量法等，都是人们想要实现这一想法的具体做法。蓄电池的电压和内阻与蓄电池容量并不存在必然的线性关系，只有蓄电池放电电流在时间轴上的积分，才是蓄电池的真实容量。蓄电池电压、内阻、与蓄电池容量的关系，即使有那么一点想象空间，由于非线性特性的客观存在，人们也是很难准确把握和利用的。至于SOC测量法：通俗说来，就是蓄电池的荷电状态判断法。推导的原始方程为：

　式中：SOC为蓄电池实时容量与出厂额定容量的百分比：
　Cr为负载上测量到的已用去的容量(A.h)；
　C为蓄电池出厂给出的额定容量(A·h)。

　　现在对蓄电池负载上用去的容量值Cr是否能准确代表蓄电池使用中容量的下降值暂且不论。就SOC测量法中当作基准的C来说，人们公认的蓄电池容量方程中已表明它不是一个单值数，它的大小要依从于测量和使用的条件。把它当作蓄电池使用中不变的标准，显然是某些人为主观因素的作用，因此，不可能用蓄电池单一的电压变化值与内阻变化值的测量和SOC测量法，直接求得蓄电池在日常使用中实时的实际容量。因此，蓄电池放电后的充电是很难落在同一起始点上的。同样的原因，蓄电池充满电的状态也是很难准确判断的。这就是造成今天蓄电池使用中的充电过程经常产生问题的根本原因。

如果蓄电池的电压、内阻和容量间复杂的非线性关系，有人一时还难以理解和接受，不妨用更直观和更简单的逻辑推理的疗式，对用蓄电池的端电压变化值和内阻变