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汤浅电压、电流巡检与数据分析

汤浅电压、电流巡检与数据分析
汤浅电压、电流巡检与数据分析
对铅酸汤浅蓄电池而言,内部温度对其性能有很大影响,因为在充放电过程中其内部存在“氧循环”,产生的额外热量会使温度上升,因而影响更大,因此在判断山特蓄电池的性能时,要充分考虑温度的影响。当温度上升时,电解液的运动速度增大,获得动能增加,因此渗透力加强,电解液电阻减小,电化学反应增强,这些都使蓄电池容量增大。当温度降低时,电解液的粘度增大,使离子运动受到较大阻力,扩散能力降低,渗入极板内部困难,活性物质深处由于酸的缺乏而得不到充分利用,导致容量下降。其次是电解液电阻随温度下降而增加,结果电池内阻增加,电压降增大,从而容量下降。温度变化1℃时汤浅蓄电池容量的变化量称为容量的温度系数。在一般情况下,容量与温度的关系如下式所示其中Ct1为温度在t1℃时的容量(A·h),Ct2为温度在t2℃时的容量(A·h),K为容量的温度系数,t1、t2为电解液的温度(℃)。
蓄电池内部电阻测量包含了若干因素,包括的内容不仅限于物理连接电阻,电解质的离子导电性,和发生在极板的表面的电化学过程。对于6伏以上的多格的电池。格与格之间的连接还会对测试值产生额外的影响。可以通过以下技术来测试蓄电池的内阻:  
  a)阻抗测量可通过给电池施加一个已知频率和振幅的电流信号,然后测量在单节或整组电池上的产生的交流压降。交流电压是由单节电池的正极和负极端子或者最小单元格测得。再用欧姆定律计算由此产生的阻抗,计算是由仪表自动完成的。  
  b)电导率可以通过给某节电池上施加一个的已知频率和振幅的电压,测试流过该电池上电流的变化值,电导便是在同一相位的交流分量和电压幅值的比值。  
  c)电阻测量是给汤浅蓄电池施加一个负载,然后测量流经电池上的各个阶段的电压和电流。欧姆值便是靠用电压的变化率除以电流的变化率得到。  
  内阻测试设备的可用性和标准化  
  至今为止,电池维护技术员有很多品牌的欧姆电阻测量设备可供选择,然而这对于整个产业来说并不是一个利好消息。不幸的是,随着市场的成长和竞争地加剧,并没有针对此测试方法形成一个标准或者法规。有些厂商使用高频,有些使用低频,而还有一些使用多频。由于这一原因,不仅同一节电池的阻抗和电导读数不相兼容,而且不同厂家设备的阻抗读数和电导读数分别都不相兼容。使用较短时间放电数值和使用电压和电流注入法测试数据也不相容。可以说,从标准化数据的角度上讲,该行业的状况是如此混乱。  
  内阻测量的测试实施 
  在确定汤浅蓄电池容量的百分比或安时数时,欧姆电阻测量到底在什么地方不能取代长时间的深度放电?尽管许多人之前已经做了大量了工作,也发表了很多相关主题的文章,但是目前还并没有结论性的依据,关于判断电池容量的方法也没有得到业界一致认可和肯定。
汤浅电压、电流巡检与数据分析
蓄电池监测系统的研制  
  为了给汤浅蓄电池提供良好的运行环境,在线监测电池的工作状况,电池管理系统(BMS-BatteryManagementSystem)应运而生,成为高可靠电源系统的关键一部分。  
  1、电池单体的内阻测量  
  内阻R反比于传输电流的横截面积A。活性物质的脱落、极板板栅和汇流排的硫酸化和腐蚀、干涸都可降低有效的横截面积A,所以可通过测量内阻来检测电池的失效。  
  内阻和电池状态的相关程度可变性很大。从报导的相关性来看,变化范围从0%到100%。英国电子协会(ERA)对用阻抗监测的实验室设计和商用设计两种产品进行了大量的电池调查,发现二者的准确性在50%以上。一个基本的困难是测量小变化数值的精度问题。正常的300安时备用电流的电阻仅在0.25×10-3欧姆的数量级。因此,很小而且有意义的电阻变化可能观察不到。在下面的操作环境下,问题更加严重。  
  1)在线测量期间存在的变压器的“噪音”和浮充电压波动引起的*。  
  2)腐蚀裂纹对内阻的影响是有高度方向性的,内阻数值对平行于电流方向的裂隙是相对不敏感的。  
  3)电解质浓度的变化,继而电池的变化使得结果很难解释。  
  虽然内阻测量法很难准确测量电池的容量,内阻/容量的对应关系很难复现,但对于BMS来说,内阻测试只是用于汤浅蓄电池单体之间的比较,而且计算机可以对内阻的变化进行记录和数据处理来预告电池容量衰减和失效,因此,内阻测试对于BMS而言是关键技术之一。  
  对于离线或电池开路情况下测量内阻而言,测量时可方便地将激励电流回路与电压测量回路以4端子方式与电池组中的单体相连接,但对于在线测量,很难解决激励和测量的问题。  
  目前大多采用在汤浅蓄电池组两端并联放电器,因为有充电器和电池组并联,需要将充电器停止工作,而且要实时同步测量电池的电流变化和电压变化,很难处理采样*。  
  采用中点抽头的激励装置,与目前采用的在电池组正负极两端施加激励的内阻测试装置相比,由于连接了中点抽头,激励装置的电流通过中点抽头后经上部电池组和下部电池组到达电池组的正极和负极,消除了电池组外部充电器和用电负载的并联影响,在电池上产生了稳定的电流激励,能够准确测试汤浅蓄电池的内阻。

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