下面教你如何让船上的电池健康且长久地使用。
你船上的铅酸电池能用至少五年，最好是十年吗？很少有电池能达到这个时长，但它们本应如此。虽然常被忽视，但电池故障却是船上最常见的电气系统问题。这些电池故障表明，要么是系统设计存在问题，要么是电池安装不当，最有可能的是两者皆有。
优质电池价格不菲。在许多巡航船上，更换一组船用生活电池要花费数千美元。大量的钱都花在了本可避免的故障上。让我们一起来探索延长电池寿命、减少经济损失的方法。
吸收电压和浮充电压
我本应先全面回顾一下船舶电气系统的设计，但这对于一篇杂志文章来说太过复杂。所以，我打算深入讲讲吸收电压和浮充电压。如果你对这些概念不太清楚，是时候了解一下了。
要给电池充电，就必须将电池电压提升到充电前的电压之上。充电时，电压差就像一种压力，推动充电电流流入电池。
当一个处于部分放电或深度放电状态的电池开始充电时，你会看到它的电压上升。在某个时刻，电压会趋于稳定，并在一段时间内保持不变，这就是吸收电压。之后，几乎所有的现代充电设备（内置电压调节器的汽车式交流发电机除外）会“判定”电池已充满，并将电压切换到低于吸收电压的水平，这就是浮充电压。
我们需要精确测量这两种电压。
测量电池电压
测量吸收电压和浮充电压的唯一有效位置是电池的接线柱。你的船用直流配电板上可能安装了电压表或系统监测器。如果它没有连接到电池接线柱（很可能没连），那它的测量结果对我们来说可能不够准确。在这种情况下，你需要一个数字万用表，最好是价格超过20美元的那种。
万用表是监测电池的关键工具。作者在电池接线柱处检测电压，这是获取该信息最准确的方法。
为了测试吸收电压和浮充电压，要先将电池进行部分放电。把万用表调至直流电压档，红色表笔接电池正极，黑色表笔接负极。在充电前，12伏的电池电压通常低于12.8伏（24伏电池的电压是这个的两倍，48伏电池则是四倍）。开始充电后，电压会上升。如果电压没有上升，那就说明充电设备有问题。
当电压停止上升时，此时的电压就是吸收电压。根据电池或电池组的大小、充电状态以及充电设备的输出功率，达到吸收电压的时间从几分钟到几个小时不等。如果充电设备有浮充设置，受多种因素影响，从吸收电压转换到浮充电压的时间同样可能是几分钟到几个小时。
这些测试要针对船上的每一个充电设备，以及每一块电池或电池组单独进行。这肯定需要花费一些时间，尤其是对于那些有多个电池组和多个充电设备的船，但这项工作绝不能忽视：正确的吸收电压和浮充电压对于几乎任何直流系统的正常运行都至关重要。
万用表
对于不常使用万用表的人来说，万用表最基本的功能就是测量电压。使用万用表进行故障排查很方便，而且基本不用担心会伤到自己、损坏船只或万用表。但使用万用表的其他功能时，可就没这么安全了。
为确保万用表具备内置保护功能，它至少要标有CAT II，以及UL、CE和（或）CSA等标识中的一个或多个。这意味着它经过了权威实验室的测试，符合特定的安全标准。CAT III和CAT IV级别的万用表安全性更高，但价格往往较贵。
许多万用表在同一个开关位置集成了直流和交流电压测量功能，通过按钮在直流和交流模式间切换。这样很容易误操作，导致测量结果毫无意义。我更喜欢那种直流和交流测量有独立开关位置的万用表，这样就不会混淆。
理想电压
那么，怎样的电压才是正确的呢？不同类型的铅酸电池，比如富液式（“湿电池”）、胶体电池和玻璃纤维隔膜吸附式（AGM）电池，推荐的吸收电压和浮充电压各不相同。你必须向电池制造商咨询，确定适合的电压值。如果这两种电压中的任何一个偏差超过十分之一到二十分之一伏特，电池寿命就会受到影响，你就得想办法调整电压。有些情况下，可以通过调节电压调节器来实现；如果不行，就需要重新审视整个系统的设计。
如果船停靠在码头并连接岸电，或者在停航期间，你要特别留意电池充电器的浮充电压。时间一长，浮充电压只要高出零点几伏，就会损坏电池，尤其是密封电池（胶体电池和AGM电池）。除了对电池造成损害，电池还有可能因过热引发火灾。欧洲大型船舶保险公司Pantaenius将这种情况列为船舶火灾理赔的主要原因之一。
前面提到，汽车式的内置电压调节器的交流发电机通常不会切换到浮充电压。这在大多数帆船上不是问题，因为帆船发动机的使用频率不高。但在动力艇上，如果发动机长时间运转，交流发电机持续给充满电的电池充电，尤其是当电池位于机舱这种环境温度较高的地方时，就可能会出问题。
热失控
一般来说，热量是个大问题。公布的电池寿命数据是在环境温度为77°F（25°C）的条件下得出的。环境温度每升高17°F（10°C），电池的预期寿命就会缩短近一半。为了延长电池寿命，应将电池安装在船上尽可能凉爽的地方。需要注意的是，充满电的铅酸电池即使在冬季停航期间，温度低至-40°F（-40°C）也不会结冰。但如果电池处于放电状态，在这样的低温下就会结冰甚至爆裂。
如今，很多船上的电池使用强度比过去大得多。在放电方面，比如通过直流-交流逆变器为空调供电，以及使用任何形式的电力推进系统；在充电方面，最新一代的高输出交流发电机充电功率很强。富液式铅酸电池将化学能转化为电能的效率只有60%左右。在放电或充电（主要是充电）过程中，另外40%的充电能量会转化为热量。胶体电池的效率约为75%，AGM电池为85%，产生的热量相对较少，但仍然不可忽视。锂离子电池的效率约为95%，产生的热量少很多，但在许多安装环境中，热量依然是个问题。
铅酸电池在充电过程中温度升高时，其充电接受率（即在给定电压下能够吸收的充电电流量）会增加。充电电流的增加会进一步使温度上升，即使电池已经充满，也会导致充电接受率再次提高。这样就形成了一个恶性循环：充满电的电池让充电设备满负荷运转，热量迅速上升，电池像水壶一样沸腾，释放出氢气。这就是所谓的热失控。
热失控导致这些电池爆炸了
有一种常见的误解，认为密封电池不会发生热失控，也不会释放氢气。实际上，所有类型的铅酸电池都可能发生热失控，并且在充电的最后阶段都会产生氢气。富液式电池会直接将氢气排放到大气中。密封电池装有弹簧式排气阀，通常能阻止氢气泄漏，但并非总是如此，有时也会释放氢气。
热失控产生的热量足以熔化电池外壳，在极端情况下，电池内部或外部的火花可能会引发氢气爆炸。
控制热量
解决这个问题的方法很简单。如果电池在充电过程中温度升高，我们就需要通过降低充电电压来减小充电速率。要实现这一功能，就需要在电池处安装温度传感器。越来越多的电池充电器和交流发电机电压调节器都配备了电池温度感应功能。但遗憾的是，这些装置经常安装错误。
大多数温度传感器是粘贴或绑扎在电池外壳上的（少数安装在接线柱上）。我经常看到这些温度传感器被贴在电池顶部，这根本起不到任何作用，因为每块铅酸电池的顶部都有一层隔热空气层。这样一来，电池寿命又被不必要地缩短了。这些温度传感器应该贴在电池侧面，大约中间的位置。
任何使用频繁的电池，如果安装时能保证周围空气流通，将热量散发到大气中，都会受益匪浅。电池底部要安装支脚，电池与电池箱之间要安装垫片，同时电池上方要有通风口，让热空气能从电池箱排出。在商业应用中，会给电池安装风扇，但休闲船只上很少这样做。如果安装风扇，必须具备防爆功能，以防点燃泄漏的氢气。
电池通风对于排出释放的氢气也至关重要。氢气极其轻盈，分子结构微小。只要有向上的通道，氢气就能从船上安全排出。所有铅酸电池箱和电池安装区域，无论是富液式还是密封式电池，都需要一个通向船外且向上的通风口。
电解液补充
富液式电池排出的氢气和相关氧气会导致电解液中的水分流失。如果不及时补充水分，极板迟早会干涸损坏；维护不当是这类电池的主要“杀手”之一。注意，千万不能用自来水给电池补水，因为自来水中可能含有杂质，会缩短电池寿命。要始终使用蒸馏水，或者用造水机制造的水。
让铅酸电池始终保持电解液水位充足，这对其性能良好和使用寿命长久至关重要。在安装电池时，确保能方便地对其进行这项常规维护工作是很重要的一个环节
对于大多数远洋巡航船来说，电池使用频繁，理想情况下每月都要补充水分。如果一块电池使用一个月后都不需要补水，那就说明充电有问题。可能是吸收电压过低，电池会因“硫化”现象而过早损坏。这是船用电池的另一个主要“杀手”。
维护工作常被忽视的一个原因是，电池通常安装在难以查看电解液液位和添加蒸馏水的地方。有一种带阀门的加水系统，可以取代电池的单体排气帽，让加水变得轻松。这种系统配有一个小型泵，类似于舷外发动机的挤压式燃油泵，能依次给每个单体电池加水。当某个单体电池的液位达到要求时，阀门会自动关闭，然后给下一个单体电池加水。当所有单体电池都加好水后，泵的挤压球会变硬，表明加水工作完成。
稳固固定
无论何种类型的电池，都必须牢固固定。各种造船标准规定，在任何倾斜角度（包括船只倾覆）下，电池在各个方向的最大位移不得超过1英寸。但很多电池的安装都不符合这一要求，而且1英寸的位移限度其实太过宽松。如果两块或更多电池串联（负极接正极）或并联（正极接正极、负极接负极），电池接线柱之间要么连接着又重又硬的导体，要么是实心铜排。这两种情况下，尤其是使用铜排时，电池的任何移动（包括因振动引起的移动）都会对接线柱周围的密封造成压力。一旦密封失效，电池也会过早损坏。
并联连接
电池并联时，几乎总是存在连接错误的情况，这会导致电池之间的能量流动不均衡，所有电池的预期寿命都会缩短。正确的安装方法是，在电池附近设置正负极接线柱或母线排，然后确保从每个电池正极到正极接线柱或母线排的连接导体，在尺寸和长度上都相同。系统负极也是如此，不过负极连接导体的长度可以与正极的不同，只要所有负极连接导体的长度和尺寸一致就行。
不正确的电池并联连接必定会导致所有电池过早损坏
给船上负载供电的正负极线路要从正负极接线柱或母线排引出。按照这种方式连接，如果电池的类型、使用年限和大小相同，它们的工作周期也会相似，从而延长预期寿命。
需要注意的是，这些并联的电池必须处于相似的环境中，以确保电池温度保持平衡。不能把电池分散安装在船上不同位置，然后直接进行硬并联。不过，为了充电方便，我们可以通过各种电压敏感切换装置，将不同位置的电池并联起来，但以往大多数这类装置都比较“笨拙”——它们在电压上升时进行并联，电压下降时则断开连接，这可能会对并联的电池造成损害。现在，我们有了一系列“智能”电池并联装置，尤其是电池对电池充电器，能够确保所有并联电池都能获得优化的充电方案。
可用十年的电池
如果能保证正确的吸收电压和浮充电压、良好的热量控制、正确的并联连接，并做好必要的维护工作，我们就有望实现电池使用十年的目标。当然，前提是除了刚刚安装的接线柱或母线排之外，船上其余的电气设备也都符合标准。我们将在《SAIL》杂志的后续刊物中探讨这一问题。
编译来源：Sail Magazine
原文作者：Nigel Calder