密封铅酸蓄电池容量快速测试技术难点分析

佛祖心中留

<table cellspacing="0" width="100%"><tbody><tr><td align="center" bgcolor="#fcfdfa" height="16"><div align="center"><b class="big">密封铅酸蓄电池容量快速测试技术难点分析</b></div></td></tr></tbody></table><table cellspacing="0" cellpadding="0" width="100%" border="0"><tbody><tr valign="top" width="69%"><td width="100%"><table cellspacing="0" cellpadding="0" width="100%" border="0" valign="top"><tbody><tr><td bgcolor="#ffffff"><table cellspacing="0" cellpadding="0" width="90%" align="center" border="0"><tbody><tr><td><div align="center">编辑:<font color="#ff0000">吴中明 吴昊</font>　日期:<font color="#ff0000">2006-02-24</font>　</div></td></tr></tbody></table><br/><table cellspacing="0" cellpadding="0" width="90%" align="center" border="0"><tbody><tr><td><div align="justify"><span class="style6">密封铅酸蓄电池容量快速测试技术难点分析<br/>吴中明&nbsp;&nbsp; 吴昊<br/>（中国海洋大学信息工程学院，山东 青岛 266003）<br/>摘要：论述了目前的铅酸蓄电池容量测试技术，如核对性放电法，不完全放电测试法，电导测量法，安时容量法等，对蓄电池容量快速测试难点进行了分析,并提出解决的方向 。<br/>关键词：铅酸蓄电池；内阻；剩余容量；快速检测技术 <br/>The&nbsp;&nbsp;difficult&nbsp;&nbsp;point&nbsp;&nbsp;analysis&nbsp;&nbsp;of&nbsp;&nbsp;SOC&nbsp;&nbsp;fast&nbsp;&nbsp; Measuring&nbsp;&nbsp;Technology&nbsp;&nbsp;on&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Sealing&nbsp;&nbsp;Lead-acid&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Battery&nbsp;&nbsp; <br/>Wu&nbsp;&nbsp;Zhong-ming&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; WU&nbsp;&nbsp; HAO <p></p><p>（INFORMATION TECHNOLOGY　INSTIIUTE&nbsp;&nbsp;of&nbsp;&nbsp; OCEAN&nbsp;&nbsp;university&nbsp;&nbsp;of china,&nbsp;&nbsp; shang Dong&nbsp;&nbsp;Qingdao ,266003）&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>Abstract：This paper introduces&nbsp;&nbsp;the&nbsp;&nbsp;states of&nbsp;&nbsp; SOC&nbsp;&nbsp; of&nbsp;&nbsp; battery&nbsp;&nbsp;measuring&nbsp;&nbsp;Technology&nbsp;&nbsp;in&nbsp;&nbsp; Sealing&nbsp;&nbsp;Lead-acid&nbsp;&nbsp; Battery,&nbsp;&nbsp;analysis&nbsp;&nbsp;the&nbsp;&nbsp;difficult&nbsp;&nbsp;point ,advance&nbsp;&nbsp;the&nbsp;&nbsp;direction&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; in&nbsp;&nbsp; measuring&nbsp;&nbsp; Technology<br/>Key words： Lead-acid Battery&nbsp;&nbsp; internal&nbsp;&nbsp;resistance&nbsp;&nbsp; state of charge(SOC)&nbsp;&nbsp;fast&nbsp;&nbsp;measuring&nbsp;&nbsp;technology&nbsp;&nbsp;<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<br/>1当前蓄电池容量测试技术现状 <br/>1.1核对放电法<br/>　　核对放电法即100%C的深度放电，它具有容量测试准确可靠的优点，因此，仍然是目前世界上检测电池性能的最可靠方法 。核对放电法即全放电的容量试验，是检测电池容量最直接、最可靠的方法，无论是在线还是离线进行检测，都必须设置备用电源作为防范措施，以保证系统的安全。<br/>　　传统的核对放电设备普遍采用电阻丝进行核对放电，并且是人工操作，程序繁琐，存在一定的人身危险，这种传统的核对放电试验方式正在逐步被淘汰。目前，国内外普遍采用了新型的等效的电子负载，以保证电池组恒流放电。经过数小时后，可以找出最落后的一到几节电池，以落后电池到达终止电压时的放电时间与放电电流来估算其容量，并以此容量作为整组电池的容量。不过它的缺点也很突出，主要表现为：<br/>　　（1） 放电时间长，风险大，电池组须脱离系统，蓄电池组所存储的化学能全部以热能形式消耗掉，既浪费了电能又费时费力，效率低；少数放电系统采用逆变技术可以将化学能予以回收利用。<br/>　　（2）进行核对性放电试验，必须具备一定条件，首先，尽可能在市电基本保障的条件下进行；其次 ,必须有备用电池组 。<br/>　　（3）目前，核对放电只能测试整组电池容量，不能测试每一节单体电池容量，以容量最低的一节作为整组容量，而其他部分电池由于放电深度不够，其劣化或落后程度还不能完全充分暴露出来。<br/>　　（4）有损蓄电池的容量。由于蓄电池的内部化学反应不是完全可逆的。全深度循环放电的次数是有限的，所以，不适宜对铅酸蓄电池频繁进行深放电。但是间隔时间过长，两次核对之间的蓄电池的状态是不确定的。大家会面临两难的选择。<br/>密封蓄电池的使用寿命是否终结的主要判据为，电池的剩余容量是否满足机房工作要求，或者满足有关维护规程的要求。 国家有关电源维护规程中的核对放电试验目前仍是唯一被公认的测试剩余容量的最有效方法，它是衡量蓄电池在关键时刻能否发挥作用，确保通信畅通与生产正常的重要手段。 <br/>1.2不完全放电测试法 <br/>　　对于电池组采用1%---5%C的浅度放电；机房可没有备用电池组。在放电状态下，对蓄电池组的各单体电池的端电压进行巡检，找出端电压下降最快的一只，将其确认为落后电池，再利用核对放电仪器，对该节电池进行核对放电，检测其容量，即代表该组电池的容量。<br/>　　目前，此法可以较快地判定电池组中部分或者个别落后或劣化电池，但还不足以准确测定电池的好坏程度，包括电池的容量等指标，仅适宜作为一个定性测试的参考。以前有厂家根据客户的需求特点，推出一系列在线测试电池容量的设备与仪器，即在线监测仪或在线巡检仪，但是除了少数情况外，一般都达不到一个很理想的效果。原因是多方面的，其中有蓄电池的生产制造工艺的原因，有蓄电池电化学特性的原因，即容量相同的蓄电池的负载电压本身具有离散性。大量研究实践证明，即便是浅度放电状态，单纯通过电压高低完全不足以判别电池性能的好坏<br/>　　这种方法的优点是操作简单，风险系数小，并可以快速查找落后电池。不过最大的缺点还是测试精度低，只能作为电池落后状态判定依据，不能准确测算电池的好坏程度及电池容量指标。同时测试要求较高，测试情况还不是很理想，尤其是容量测试准确度较低。<br/>2.3 电导（内阻）测量法<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;它是目前主要的日常维护仪器。从测试技术分为交流法和直流法，使用中95%以上的电导（内阻）测量仪属于交流法。<br/>交流法电导测量是向蓄电池两端加一个已知频率和振幅的交流电压信号，测量出与电压同相位的交流电流值，其交流电流分量与交流电压的比值即为电池的电导。电导是频率的函数，不同的测试频率下有不同的电导值， 电池的容量越小，电池电阻越大，电导值越小。电导法能准确查出完全失效的电池，根据大量的实验分析及研究结果证明，电池的容量只有降低到50％时，内阻或者电导会有所变化，降低到40％以后，会有明显变化，所以，根据电池电导值或者内阻值，可以在一定程度上确定电池的性能。采用电导法测试电池的内阻或电导是判定蓄电池好坏的一种有价值的参考思路，但是问题如下：<br/>（1）但对于电池的好坏程度，还不能提供准确的数据依据。不足以准确地测算出电池的实际性能指标，尤其是容量指标。不能判断（SOC）容量50％以上的蓄电池的好坏[2]。不能到达国标的要求。根据国家有关电源维护规程以及蓄电池维护效果要求，电池组荷电容量达不到80％便应整组淘汰。 <br/>（2）不同型号的仪表测量结果的差异性较大，由于各种交流法测量仪的测量频率（15HZ—1000Hz）、测量方法(相位差法、有效值法、调制解调法、比较法等等)和测量电流（1A---10A）相差较大，使得使用不同的测量仪对于同一块电池的测量结果相差较大，有时相差一倍[3]。造成用户选择仪表的困难,以及对于仪表测量结果的可信度的怀疑。<br/>目前基于直流法的电导（内阻）测量仪检测水平也未能超出交流法测量仪。<br/>　　电导测量技术虽然测试工作比较简单，但是，由于内阻与容量是非线性的，所以，测试结果不能很好地反映蓄电池的真实健康状况。 <br/>2．4&nbsp;&nbsp;安时AH容量法<br/>对于动力蓄电池，蓄电池需要频繁的充电、放电。往往采用AH容量法。使用AH容量法记录的电能量，需要知道蓄电池的初始状态SOC和终点SOC；但是初始状态SOC和终点SOC受到下述多种因素的影响，在一般情况下，并不是一个常数。所以安时AH容量法仅能纪录已经使用或通过电量计的电量，而不能较为准确地预测终点SOC。<br/>2&nbsp;&nbsp;快速容量测试技术的难点分析<br/>&nbsp;&nbsp;　针对目前的实际情况，蓄电池制造厂家、蓄电池测试技术研究机构，以及广大蓄电池维护人员而言，都在积极探索一种快速、准确、可靠、安全的蓄电池测试技术。特别对于广大现场维护工程师而言，这种需求更显迫切。遗憾的是，蓄电池是实现化学与电能之间转换的一种非常复杂的装置。蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程，蓄电池的充电过程是电能转化变为化学能的的过程。从电化学的角度，不能对于使用者提供更多的内部的信息。</p></span></div></td></tr></tbody></table><p align="center">　</p></td></tr></tbody></table></td></tr></tbody></table><p><span class="a1"><br/></span>&nbsp;&nbsp;《通信电源技术》杂志网络版 telecom power technologies </p>