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蓄電池人工檢測(cè)與在線監(jiān)測(cè)技術(shù)比較
2016-03-22
1.人工檢測(cè)
目前大部分都采用人工檢查的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)蓄電池的維護(hù)。該方法除了放電測(cè)試外，人工測(cè)量主要是測(cè)量電池組電壓、單電池電壓、溫度和單電池內(nèi)阻。
電池組電壓測(cè)量可以發(fā)現(xiàn)充電機(jī)的參數(shù)設(shè)置是否正確。由于蓄電池是串聯(lián)運(yùn)行，整組電池的電壓由充電機(jī)的輸出來(lái)決定。
單電池電壓監(jiān)測(cè)可以發(fā)現(xiàn)單電池浮充電壓不正確，單電池是否被過(guò)充電、過(guò)放電等情況。
溫度測(cè)量可以發(fā)現(xiàn)電池的工作環(huán)境是否通風(fēng)不良、溫度過(guò)高。
電池內(nèi)阻能夠反映電池的容量下降和電池老化。不同廠家的內(nèi)阻測(cè)試儀的準(zhǔn)確度和抗干擾能力差別很大;由于采用的工作頻率不同，其讀數(shù)值也會(huì)有差別;尤其是測(cè)量夾具很難與電池端子直接接觸，測(cè)量值往往包括連接電阻。
人工測(cè)量存在眾多不足：
a、人工測(cè)量的準(zhǔn)確度會(huì)受到諸多因素的影響;
b、由于人工測(cè)試大都為定期進(jìn)行，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)落后、失效蓄電池;
c、放電測(cè)試對(duì)蓄電池會(huì)造成無(wú)法恢復(fù)的傷害隱患;
d、大量的人工測(cè)量費(fèi)時(shí)費(fèi)力，安全性差，周期長(zhǎng)。
2.蓄電池的在線監(jiān)測(cè)
蓄電池在線監(jiān)測(cè)管理是針對(duì)測(cè)量電池的運(yùn)行條件和檢測(cè)電池本身的狀況而設(shè)計(jì)的，其發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：①整組電壓監(jiān)測(cè)、②單電池電壓監(jiān)測(cè)、③單電池內(nèi)阻巡檢
1) 整組電壓監(jiān)測(cè)
整組電池監(jiān)測(cè)功能一般設(shè)計(jì)在整流電源內(nèi)，測(cè)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(shí)電池組電壓低至某下限時(shí)報(bào)警，現(xiàn)在的UPS仍然采用該方法。
但是整組監(jiān)測(cè)存在較大的不足, 如在蓄電池組放電時(shí), 放電的截止電壓是N×1.8V/只(N為蓄電池?cái)?shù)量), 但是由于蓄電池組中蓄電池的一致性無(wú)法嚴(yán)格保證，因此在放電中當(dāng)個(gè)別電池已經(jīng)達(dá)到放電截止電壓，但電池組并沒(méi)有達(dá)到N×1.8V/只，這樣就會(huì)出現(xiàn)個(gè)別電池過(guò)放電。
2) 單電池電壓監(jiān)測(cè)
全電子式的監(jiān)測(cè)，對(duì)蓄電池的運(yùn)行情況可以作到較為全面的監(jiān)測(cè)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(guò)蓄電池運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)，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(wú)法保障的前提下，蓄電池運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)是無(wú)法反映其性能參數(shù)的。
3) 單電池內(nèi)阻監(jiān)測(cè)
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(zhǎng)年使用會(huì)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(bào)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(wèn)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(duì)內(nèi)阻的影響小于3%。
溫度 39℃以內(nèi)的高溫對(duì)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(guò)標(biāo)準(zhǔn)的容量測(cè)試，VRLA電池是一個(gè)接一個(gè)地失效。使用3~4年的電池組，各個(gè)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(shí)間似乎對(duì)這些因素更為敏感，一般電池內(nèi)阻增加20~25%時(shí)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(chǎng)測(cè)試的數(shù)據(jù)表明，個(gè)別電池的內(nèi)阻偏離平均值的25%時(shí)，就應(yīng)該做一次放電容量測(cè)試了。將溫度傳感器置于電池表面可以發(fā)現(xiàn)電池過(guò)熱，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池運(yùn)行過(guò)程的異常。
4)內(nèi)阻測(cè)試方法
電池監(jiān)測(cè)設(shè)備廠商近幾年陸續(xù)推出了對(duì)單電池進(jìn)行內(nèi)阻監(jiān)測(cè)的產(chǎn)品，由此帶來(lái)電池監(jiān)測(cè)技術(shù)的質(zhì)變，即由被動(dòng)監(jiān)測(cè)電壓到主動(dòng)測(cè)試電池內(nèi)部狀態(tài)。內(nèi)阻巡檢一方面可以監(jiān)測(cè)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(guò)內(nèi)阻的監(jiān)測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)蓄電池的健康程度。
在線內(nèi)阻測(cè)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(shí)在線監(jiān)測(cè)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(cè)量電池電壓降，由此得到蓄電池的內(nèi)阻，并通過(guò)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(shì)，同時(shí)并輔以電壓、電流等運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)，是目前比較領(lǐng)先的監(jiān)測(cè)技術(shù)。
直流法存在的不足之處：
a) 采用大電流的放電，對(duì)蓄電池性能會(huì)帶來(lái)一定的損害;如果測(cè)量頻度較大，則這種損害又會(huì)累積;
b) 直流法只能測(cè)量蓄電池內(nèi)阻中的歐姆阻抗，對(duì)極化阻抗則無(wú)法測(cè)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(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，使有效地消除其他電磁信號(hào)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(hào)，由于蓄電池內(nèi)部存在阻抗，然后測(cè)量其反饋的電流信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)處理，比較注入信號(hào)與反饋信號(hào)的差異，從而測(cè)得蓄電池內(nèi)阻。
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