1.1.1 电动自行车蓄电池的功能和分类

1. 电动自行车蓄电池的功能

蓄电池是电动自行车的能源载体，承载着整车所有电气部件工作的电力供应，是实现电动自行车“电动行车”功能的首要条件，也是影响电动自行车性能的关键部件，如图1-1所示为蓄电池的功能示意图。

2. 电动自行车蓄电池的种类

蓄电池又俗称电瓶，它是一种可反复充电的电池。目前，根据蓄电池内化学元素的不同可分为铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢蓄电池和锂离子蓄电池四种。

（1） 铅酸蓄电池

铅酸蓄电池属于酸性蓄电池，是目前使用量最多的一类蓄电池，电动自行车常用3～4块铅酸蓄电池串联成36 V或48 V两种车用蓄电池，如图1-2所示为这两种蓄电池的实物外形。

其中，一组铅酸蓄电池电压为12 V（其内部由六个单体电池构成，每个单体电池电压为2 V）。铅酸蓄电池的制作工艺成熟，价格低廉，但其缺点是电池容量小，并且体积较大，重量较重，寿命短，容易造成环境污染。

另外，根据铅酸蓄电池的密封形式，可将其分为阀控式免维护铅酸蓄电池和胶体铅酸蓄电池两种。其中以阀控式免维护铅酸蓄电池居多，它属于液态电解质的普通铅酸蓄电池。而胶体铅酸蓄电池是对液态电解质的普通铅酸蓄电池的改进，它采用凝胶状电解质，内部无游离的液体存在，它的容量大，热消散能力强，能避免产生热失控现象；其电解质浓度低且均匀，对极板的腐蚀弱，不存在酸分层的现象。

（2） 镍镉蓄电池

镍镉蓄电池属于碱性蓄电池，已有很长的使用历程，镍镉蓄电池的正极材料为氢氧化亚镍和石墨粉的混合物，负极材料为海绵状镉粉和氧化镉粉，电解液通常为氢氧化钠或氢氧化钾溶液，如图1-3所示为典型镍镉蓄电池的实物外形。

镍镉蓄电池具有循环寿命长（约500次）、经济耐用、内阻小、可快速充电、放电电流大、电池结构紧凑、耐冲击、耐过充、过放电能力强等特点，但由于其具有记忆效应，在使用过程中，如果电量没有全部放完就开始充电，下次再放电时，就不能放出全部电量。比如，镍镉电池只放出80%的电量后就开始充电，充足电后，该电池也只能放出80%的电量。另外，由于其电解液中含有镉元素，易产生污染，未能在电动自行车领域中得到发展和应用。

（3） 镍氢蓄电池

镍氢蓄电池也属于碱性蓄电池，它是以氢结合水的形式存储在金属壳内，作为电解质使用。如图1-4所示为典型镍氢蓄电池实物外形。

一般一块镍氢蓄电池电压为12 V（其内部由10个单体电池构成，每个单体电池电压为1.2 V）。

镍氢蓄电池具有能量高（一次充电可行驶距离长）；在大电流工作时也能平稳放电（加速爬坡能力好）；低温放电性能好；循环寿命长；安全可靠，免维护；无记忆效应；对环境不存在任何污染，可再生利用，符合可持续发展的理念。但是，镍氢蓄电池成本高，价格昂贵。

（4） 锂离子蓄电池

锂离子蓄电池是继镍氢蓄电池之后，出现的又一种新型蓄电池。如图 1-5 所示为锂离子蓄电池的实物外形。

其中，单体锂离子蓄电池电压为3.6 V，是其他类蓄电池的3倍，因此锂离子蓄电池的重量、体积要比铅酸蓄电池小很多，这就为电动自行车的小型化提供了条件。

另外，锂离子蓄电池具有自放电小、无记忆效应、循环特性好、可快速放电、工作温度范围宽、无环境污染等优点，但由于目前其制作成本较高，价格较贵，市场占有率仍较小。

使用锂离子电池时应注意，当电池在过充电和过放电的状态下，电池可能会发生爆炸。目前，电动自行车上使用的锂电池多采用串连电池组，而串连电池组的保护电路的复杂程度远远超过单体电池的保护电路，因此其材料成本也大大增加。 cYGvxYrqKSxd8k+7GWfUS0uAaOBRU2g0d83XD4dE36sGdlH7IdVsSA4bJNl0vH9Y