蓄電池人工檢測與在線監(jiān)測技術比較
2016-03-22
1.人工檢測
目前大部分都采用人工檢查的方法，來實現(xiàn)蓄電池的維護。該方法除了放電測試外，人工測量主要是測量電池組電壓、單電池電壓、溫度和單電池內阻。
電池組電壓測量可以發(fā)現(xiàn)充電機的參數(shù)設置是否正確。由于蓄電池是串聯(lián)運行，整組電池的電壓由充電機的輸出來決定。
單電池電壓監(jiān)測可以發(fā)現(xiàn)單電池浮充電壓不正確，單電池是否被過充電、過放電等情況。
溫度測量可以發(fā)現(xiàn)電池的工作環(huán)境是否通風不良、溫度過高。
電池內阻能夠反映電池的容量下降和電池老化。不同廠家的內阻測試儀的準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)值也會有差別;尤其是測量夾具很難與電池端子直接接觸，測量值往往包括連接電阻。
人工測量存在眾多不足：
a、人工測量的準確度會受到諸多因素的影響;
b、由于人工測試大都為定期進行，無法及時發(fā)現(xiàn)落后、失效蓄電池;
c、放電測試對蓄電池會造成無法恢復的傷害隱患;
d、大量的人工測量費時費力，安全性差，周期長。
2.蓄電池的在線監(jiān)測
蓄電池在線監(jiān)測管理是針對測量電池的運行條件和檢測電池本身的狀況而設計的，其發(fā)展大致經歷了三個階段：①整組電壓監(jiān)測、②單電池電壓監(jiān)測、③單電池內阻巡檢
1) 整組電壓監(jiān)測
整組電池監(jiān)測功能一般設計在整流電源內，測量電池組的電壓，電流和溫度，進行充電和放電管理，尤其是根據(jù)環(huán)境溫度變化調整電池的浮充電壓，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格保證，因此在放電中當個別電池已經達到放電截止電壓，但電池組并沒有達到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。通過蓄電池運行參數(shù)的監(jiān)測，可以保證蓄電池在正常條件下的運行與工作。但當蓄電池運行條件無法保障的前提下，蓄電池運行參數(shù)的監(jiān)測是無法反映其性能參數(shù)的。
3) 單電池內阻監(jiān)測
電池總內阻是電荷轉移電阻與各部件歐姆電阻的總和，實驗表明：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阻變化的因素：
腐蝕 隨柵板和匯流排的腐蝕，金屬導電回路變化，使內阻增大。
柵板 腐蝕和長年使用會導致活性物質從柵板上脫落，使內阻增大。
硫化 隨一部分活性物質硫化，涂膏的電阻亦增加。
電池干涸 由于VRLA電池無法加水，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，幾乎不影響內阻。實驗表明20%的放電對內阻的影響小于3%。
溫度 39℃以內的高溫對電池內阻影響甚微，低溫有些影響，但需到18℃以下。
實驗表明，內阻比基準值高出50%的電池，不能通過標準的容量測試，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，一般電池內阻增加20~25%時就到了壽命期限。在低放電速率下，電池內阻一般增加20~35%后壽命才結束。
現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)表明，個別電池的內阻偏離平均值的25%時，就應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)電池運行過程的異常。
4)內阻測試方法
電池監(jiān)測設備廠商近幾年陸續(xù)推出了對單電池進行內阻監(jiān)測的產品，由此帶來電池監(jiān)測技術的質變，即由被動監(jiān)測電壓到主動測試電池內部狀態(tài)。內阻巡檢一方面可以監(jiān)測蓄電池的電壓、電流、溫度等運行參數(shù)，另一方面可以通過內阻的監(jiān)測及時發(fā)現(xiàn)蓄電池的健康程度。
在線內阻測試技術難度大，各廠家的具體實現(xiàn)技術各有特點，其內阻準確度和抗干擾能力差別也很大。內阻實時在線監(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阻，并通過蓄電池內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、電流等運行參數(shù)的監(jiān)測，是目前比較領先的監(jiān)測技術。
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際應用中的難題，從而使該方法在實際工作得以應用。
交流法就是向蓄電池注入一定頻率的交流信號，由于蓄電池內部存在阻抗，然后測量其反饋的電流信號，進行信號處理，比較注入信號與反饋信號的差異，從而測得蓄電池內阻。
