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測量電池內阻預測閥控鉛酸蓄電池故障

發布時間:2021-09-29

? ? ? ?閥控鉛酸蓄電池通常采用的電池容量試驗和通過監測電池電壓預測單體電池故障的方法不是理想的方法。而利用電池內阻預測單體電池故障是非常有效的,該方法可以替代電池容量試驗方法。

? ? ? ?( 1 )電池內阻測量方法
? ? ? ?電池內阻可以采用交流法或直流法測量。用交流法測量電池內阻時,將-一個交流測試信號加在電池上,然后測量流過電池的電流( I )和該電流在電池兩端產生的交流電壓降( V ),由此可以導出阻抗R,(V /I)。由于交流信號頻率-般都選擇得可以忽略電容的影響,測得的數據實際上就是電阻。

? ? ? ?交流法的缺點是易受充電器紋波和其他噪聲源的影響。但是如果選擇適當的測試頻率,并采用有效的濾波器,還是可以避免電源紋波和其他噪聲的影響。交流法的優點是不需要電池放電,可以方便地進行反復測量。用直流法測量電池內阻時,電池需瞬時放電,然后測量電池端電壓在放電過程中的瞬時變化和放電電流值,據此導出阻抗值。圖2-30為電池進行幾秒鐘放電時端電壓變化的情況,負載加上時產生的電壓變化OV = V-V2 ,負載撤除時產生的電壓變化OV2=V3-V4 ,這是由電池內阻引起的,OV和OV在數值上基本上是相等的。電池內阻測試儀一般檢測負載撤除前后的電池端電壓( V:和V4)和放電電流(I2) ,由此可以求出電池內部阻抗R1=OV2/I2= (V3-V4) /I2。 直流法的優點是,電池在線時可以精確地測量電池內阻,測量結果不會受到充電器紋波和其他噪聲的影響。直流法的缺,點是每次測量都需要電池放電,電池組恢復后才能轉到下一個電池的測試,因此測量周期較長。

? ? ? ?( 2 )電池內阻和電池故障機理

? ? ? ?閥控鉛酸蓄電池的主要故障機理與電池內阻的關系有以下5個方面。

? ? ? ?①腐蝕。正極板柵和負極連接條的腐蝕都會使電池的金屬通道減少,金屬電阻R增大,因此,電池內阻增大。

? ? ? ?②板柵增長。板柵增長與腐蝕和電池的老化有關,板柵增長會使有效物質(涂膏)與板柵松動,同樣導致金屬電阻R,增大,因此,電池內阻增大。

? ? ? ?③硫(酸鹽)化。由于一部分有效物質轉化為硫酸鉛,涂膏的電阻增大,因此電池內阻增大。

? ? ? ?④干枯。干枯是閥控鉛酸蓄電池所特有最嚴重的故障,干枯將使相鄰板柵間的導電通道電阻增大,最終將完全斷開。

? ? ? ?⑤生產制造的缺陷。電池制造方面的缺陷,例如焊接和涂膏等方面的問題也會引|起較高的金屬電阻和電池容量的下降。

? ? ? ?以上分析表明,閥控鉛酸蓄電池的各類故障都會引起電池內阻的增加。因此,根據電池內阻的變化可以檢測出影響電池性能的所有問題。這些問題可以分為金屬電阻和電化學電阻兩類問題。金屬電阻問題不但可能引起電池容量的減少,還會造成電池端電壓迅速下降,甚至造 成供電中斷,對電池性能的影響最嚴重。電化學電阻問題也會使電池容量減少,但由于電化學電阻只占電池內阻的一小部分,當電化學電阻變得很大時才會顯著地影響電池性能。圖2-31為金屬電阻問題和電化學電阻問題對電池容量的影響。曲線1是具有100%容量的”健康”電池的放電曲線,放電開始時,由于放電電流在電池內阻.上產生壓降,電池端電壓從開路電壓突然降低到較低的數值,接著經歷了電壓衰減和恢復過程,穩定后電壓緩慢下降。當電壓下降到終止電壓時,放出了100%的容量。曲線2是金屬電阻較高的同型號電池以相同放電率放電的放電曲線,曲線2從放電開始就比曲線1低并一直持續到放電終止,圖中清楚地表明由于金屬電阻引起的電池容量的下降。曲線3是具有電化學電阻問題的電池的放電曲線,在放電初期,由于電化學電阻引起的容量下降不那么明顯,隨著放電的繼續,容量的下降就顯著增加。從圖中可以看出,無論存在金屬電阻問題或電化學電阻問題電池,當其端電壓下降到終止電壓時,放出的容量都沒有達到100% ,電池內阻和或放電電流越大,電池的額定容量與實際容量的差值越大。

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