串联蓄电池组抽头供电问题的研究

    摘要：本文以一个错误的设计方案为例，深入分析铅酸蓄电池的充放电、极化以及极化电
压的动态变化，推导出对不均衡电量的串联蓄电池组充电是无效的，并给出正确的设计方
案。
　　

1.引言

　　应急指挥通信车装载多种类的通信设备，如短波、超短波、集群车台，这些负载多为
12V 电源供电。为了满足这类设备动中通的要求，设计人员有时会直接使用汽车的蓄电池给
设备供电。如果原车蓄电池为单节

12V 电压，可直接取电；若原车由两节 24V 电池组提供

启动电压，在工程实施过程中，一般采用中间抽头，取后节电池提供设备电源。
　　

2.实例简述

　　某机动指挥通信系统装载有常规的集群电台，机动车发动机启动电池为两节电池串联，
电压为直流

24V,设计人员为了实现车辆行进中的集群通信，对两节电池组中间抽头，采用

了后节电池给集群电台提供电源。系统供电拓扑图如图

1 所示。

　　

　　该机动车使
用了一段时间后，
汽车不能点火启
动，经检查，前
节电池开路电压
12.6V,后节电池
电压只有

11V,

使用过程中，汽
车发动机是一直
运转的，原车发
电机对两节电池
一直充电，为什
么后节电池电压
过低？为了查出
原因，下面对铅酸蓄电池的充放电和极化过程进行深入分析。
　　

3.铅酸蓄电池的结构简单介绍

　　铅酸蓄电池一般由六个单元格组成，每个单元格由阳极板、阴极板、隔板和稀硫酸电解
液组成；单元格串联输出

12.6V 电压，耐酸、耐热、耐震的硬橡胶或塑料壳体作为电池的外

结构。
　　极板以铅锑合金为骨架，涂一层松软的铅膏，化学处理后，阳极外层生成活性物质过
氧化铅（

PbO2），阴极外层生成活性物质铅（Pb）。隔板有玻璃纤维隔板、微孔橡胶隔板以

及塑料维隔板，其作用使正负极板绝缘，而电解液中的带电离子可以自由通过。
　　

4.铅酸蓄电池的放电过程

　　铅酸蓄电池放电是一个比较复杂的电化学反应过程。
　　阴极反应：阴极板外层的活性物质铅在稀硫酸中发生氧化作用。反应方程式如下：