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電池測試儀蓄電池的在線監(jiān)測
2016-02-06
蓄電池在線監(jiān)測管理是針對測量電池的運(yùn)行條件和檢測電池本身的狀況而設(shè)計的，其發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：①整組電壓監(jiān)測、②單電池電壓監(jiān)測、③單電池內(nèi)阻巡檢
1) 整組電壓監(jiān)測
整組電池監(jiān)測功能一般設(shè)計在整流電源內(nèi)，測量電池組的電壓，電流和溫度，進(jìn)行充電和放電管理，尤其是根據(jù)環(huán)境溫度變化調(diào)整電池的浮充電壓，在電池放電時電池組電壓低至某下限時報警，現(xiàn)在的UPS仍然采用該方法。
但是整組監(jiān)測存在較大的不足, 如在蓄電池組放電時, 放電的截止電壓是N×1.8V/只(N為蓄電池數(shù)量), 但是由于蓄電池組中蓄電池的一致性無法嚴(yán)格保證，因此在放電中當(dāng)個別電池已經(jīng)達(dá)到放電截止電壓，但電池組并沒有達(dá)到N×1.8V/只，這樣就會出現(xiàn)個別電池過放電。
2) 單電池電壓監(jiān)測
全電子式的監(jiān)測，對蓄電池的運(yùn)行情況可以作到較為全面的監(jiān)測與管理，如單電池電壓、電池組電壓、充放電電流、蓄電池的環(huán)境溫度等。通過蓄電池運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測，可以保證蓄電池在正常條件下的運(yùn)行與工作。但當(dāng)蓄電池運(yùn)行條件無法保障的前提下，蓄電池運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測是無法反映其性能參數(shù)的。
3) 單電池測試儀
電池總內(nèi)阻是電荷轉(zhuǎn)移電阻與各部件歐姆電阻的總和，實(shí)驗(yàn)表明：歐姆阻抗是電池早期失效的最大隱患。
以下是最通常的影響內(nèi)阻變化的因素：
腐蝕 隨柵板和匯流排的腐蝕，金屬導(dǎo)電回路變化，使內(nèi)阻增大。
柵板 腐蝕和長年使用會導(dǎo)致活性物質(zhì)從柵板上脫落，使內(nèi)阻增大。
硫化 隨一部分活性物質(zhì)硫化，涂膏的電阻亦增加。
電池干涸 由于VRLA電池?zé)o法加水，失水可能使電池報廢。
制造 制造缺限，如鑄鉛和涂膏，都能導(dǎo)致高的金屬電阻和容量問題。
充電狀態(tài) 從浮充狀態(tài)到20%容量的放電，幾乎不影響內(nèi)阻。實(shí)驗(yàn)表明20%的放電對內(nèi)阻的影響小于3%。
溫度 39℃以內(nèi)的高溫對電池內(nèi)阻影響甚微，低溫有些影響，但需到18℃以下。
實(shí)驗(yàn)表明，內(nèi)阻比基準(zhǔn)值高出50%的電池，不能通過標(biāo)準(zhǔn)的容量測試，VRLA電池是一個接一個地失效。使用3~4年的電池組，各個內(nèi)阻值分布高于基線值的0~100%也是常事。高放電速率下的使用時間似乎對這些因素更為敏感，一般電池內(nèi)阻增加20~25%時就到了壽命期限。在低放電速率下，電池內(nèi)阻一般增加20~35%后壽命才結(jié)束。
現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)表明，個別電池的內(nèi)阻偏離平均值的25%時，就應(yīng)該做一次放電容量測試了。將溫度傳感器置于電池表面可以發(fā)現(xiàn)電池過熱，從而及時發(fā)現(xiàn)電池運(yùn)行過程的異常。
4)內(nèi)阻測試方法
電池監(jiān)測設(shè)備廠商近幾年陸續(xù)推出了對單電池進(jìn)行內(nèi)阻監(jiān)測的產(chǎn)品，由此帶來電池監(jiān)測技術(shù)的質(zhì)變，即由被動監(jiān)測電壓到主動測試電池內(nèi)部狀態(tài)。內(nèi)阻巡檢一方面可以監(jiān)測蓄電池的電壓、電流、溫度等運(yùn)行參數(shù)，另一方面可以通過內(nèi)阻的監(jiān)測及時發(fā)現(xiàn)蓄電池的健康程度。
在線內(nèi)阻測試技術(shù)難度大，各廠家的具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)各有特點(diǎn)，其內(nèi)阻準(zhǔn)確度和抗干擾能力差別也很大。內(nèi)阻實(shí)時在線監(jiān)測的方法歸為兩類：直流放電法、交流法。
a.直流放電法
直流法是以在瞬間大電流放電(70A)測量電池電壓降，由此得到蓄電池的內(nèi)阻，并通過蓄電池內(nèi)阻變化的情況分析蓄電池落后情況或失效趨勢，同時并輔以電壓、電流等運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測，是目前比較領(lǐng)先的監(jiān)測技術(shù)。
直流法存在的不足之處：
a) 采用大電流的放電，對蓄電池性能會帶來一定的損害;如果測量頻度較大，則這種損害又會累積;
b) 直流法只能測量蓄電池內(nèi)阻中的歐姆阻抗，對極化阻抗則無法測量。判斷蓄電池的失效、落后是不充分的;
c) 同蓄電池的連線需10平方毫米以上，連線方式要求較高。放電器及連線的可靠性要求要高。
b.交流法
近幾年隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，使有效地消除其他電磁信號干擾成為可能，突破性解決交流法在實(shí)際應(yīng)用中的難題，從而使該方法在實(shí)際工作得以應(yīng)用。
交流法就是向蓄電池注入一定頻率的交流信號，由于蓄電池內(nèi)部存在阻抗，然后測量其反饋的電流信號，進(jìn)行信號處理，比較注入信號與反饋信號的差異，從而測得蓄電池內(nèi)阻。
交流法特點(diǎn)：
a)由于無需放電，避免了大電流放電對蓄電池性能的損害。
b)由于無需使蓄電池脫機(jī)或靜態(tài)，避免了系統(tǒng)安全性的隱患，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時在線測量。
c)交流法同時測量蓄電池的歐姆阻抗和極化阻抗，使對蓄電池健康度的分析更加真實(shí)、可靠。
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