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测量电池内阻预测阀控铅酸蓄电池故障

发布时间:2021-09-29

       阀控铅酸蓄电池通常采用的电池容量试验和通过监测电池电压预测单体电池故障的方法不是理想的方法。而利用电池内阻预测单体电池故障是非常有效的,该方法可以替代电池容量试验方法。

       ( 1 )电池内阻测量方法
       电池内阻可以采用交流法或直流法测量。用交流法测量电池内阻时,将-一个交流测试信号加在电池上,然后测量流过电池的电流( I )和该电流在电池两端产生的交流电压降( V ),由此可以导出阻抗R,(V /I)。由于交流信号频率-般都选择得可以忽略电容的影响,测得的数据实际上就是电阻。

       交流法的缺点是易受充电器纹波和其他噪声源的影响。但是如果选择适当的测试频率,并采用有效的滤波器,还是可以避免电源纹波和其他噪声的影响。交流法的优点是不需要电池放电,可以方便地进行反复测量。用直流法测量电池内阻时,电池需瞬时放电,然后测量电池端电压在放电过程中的瞬时变化和放电电流值,据此导出阻抗值。图2-30为电池进行几秒钟放电时端电压变化的情况,负载加上时产生的电压变化OV = V-V2 ,负载撤除时产生的电压变化OV2=V3-V4 ,这是由电池内阻引起的,OV和OV在数值上基本上是相等的。电池内阻测试仪一般检测负载撤除前后的电池端电压( V:和V4)和放电电流(I2) ,由此可以求出电池内部阻抗R1=OV2/I2= (V3-V4) /I2。 直流法的优点是,电池在线时可以精确地测量电池内阻,测量结果不会受到充电器纹波和其他噪声的影响。直流法的缺,点是每次测量都需要电池放电,电池组恢复后才能转到下一个电池的测试,因此测量周期较长。

       ( 2 )电池内阻和电池故障机理

       阀控铅酸蓄电池的主要故障机理与电池内阻的关系有以下5个方面。

       ①腐蚀。正极板栅和负极连接条的腐蚀都会使电池的金属通道减少,金属电阻R增大,因此,电池内阻增大。

       ②板栅增长。板栅增长与腐蚀和电池的老化有关,板栅增长会使有效物质(涂膏)与板栅松动,同样导致金属电阻R,增大,因此,电池内阻增大。

       ③硫(酸盐)化。由于一部分有效物质转化为硫酸铅,涂膏的电阻增大,因此电池内阻增大。

       ④干枯。干枯是阀控铅酸蓄电池所特有最严重的故障,干枯将使相邻板栅间的导电通道电阻增大,最终将完全断开。

       ⑤生产制造的缺陷。电池制造方面的缺陷,例如焊接和涂膏等方面的问题也会引|起较高的金属电阻和电池容量的下降。

       以上分析表明,阀控铅酸蓄电池的各类故障都会引起电池内阻的增加。因此,根据电池内阻的变化可以检测出影响电池性能的所有问题。这些问题可以分为金属电阻和电化学电阻两类问题。金属电阻问题不但可能引起电池容量的减少,还会造成电池端电压迅速下降,甚至造 成供电中断,对电池性能的影响最严重。电化学电阻问题也会使电池容量减少,但由于电化学电阻只占电池内阻的一小部分,当电化学电阻变得很大时才会显著地影响电池性能。图2-31为金属电阻问题和电化学电阻问题对电池容量的影响。曲线1是具有100%容量的”健康”电池的放电曲线,放电开始时,由于放电电流在电池内阻.上产生压降,电池端电压从开路电压突然降低到较低的数值,接着经历了电压衰减和恢复过程,稳定后电压缓慢下降。当电压下降到终止电压时,放出了100%的容量。曲线2是金属电阻较高的同型号电池以相同放电率放电的放电曲线,曲线2从放电开始就比曲线1低并一直持续到放电终止,图中清楚地表明由于金属电阻引起的电池容量的下降。曲线3是具有电化学电阻问题的电池的放电曲线,在放电初期,由于电化学电阻引起的容量下降不那么明显,随着放电的继续,容量的下降就显著增加。从图中可以看出,无论存在金属电阻问题或电化学电阻问题电池,当其端电压下降到终止电压时,放出的容量都没有达到100% ,电池内阻和或放电电流越大,电池的额定容量与实际容量的差值越大。

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