精確測量蓄電池內(nèi)阻方法

　　UPS應(yīng)用隨著21世紀(jì)我國電信、電力及大量信息系統(tǒng)投資高峰期所建系統(tǒng)的蓄電池逐漸進(jìn)入不穩(wěn)定期，有效監(jiān)控的意義和影響將更強(qiáng)烈地顯現(xiàn)出來。蓄電池監(jiān)測設(shè)備在國內(nèi)即將形成數(shù)十億元的龐大市場，可見，未來幾年，我國備用電電池監(jiān)控行業(yè)市場前景較為樂觀。

　　備用電電池監(jiān)控生產(chǎn)企業(yè)的主要客戶為電力行業(yè)、通訊行業(yè)、金融行業(yè)、政府和公共部門、公共設(shè)施、航空航天、大型加工企業(yè)和各類數(shù)據(jù)中心等，提供電力分配、配電回路保護(hù)、計(jì)量、管理與計(jì)算機(jī)接地等服務(wù)，用于供電可靠性要求高的不間斷供電領(lǐng)域。

　　國外蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)較成熟，其高新技術(shù)及研究成果對(duì)我國進(jìn)行有關(guān)蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)的研究，起到了借鑒作用。美國Alber公司開發(fā)了自動(dòng)電池容量測試儀，蓄電池內(nèi)阻測試儀、全功能蓄電池監(jiān)控系統(tǒng);瑞士Lem公司開發(fā)了電池管理模塊;韓國有人研究了光伏系統(tǒng)中蓄電池狀態(tài)的監(jiān)測。另外，有人研究了VMS(VRLA Battery Management System)閥控密封鉛酸蓄電池管理系統(tǒng)，對(duì)蓄電池進(jìn)行分析、管理和控制，以利于蓄電池的維護(hù)，延長蓄電池的使用壽命。

　　國內(nèi)的蓄電池在線監(jiān)測技術(shù)尚處在摸索發(fā)展階段。目前，國內(nèi)的蓄電池在線監(jiān)測技術(shù)主要用于監(jiān)測蓄電池的電壓、內(nèi)阻。國內(nèi)已開發(fā)出在線電池檢測儀，如武漢凱迪生產(chǎn)的KDZD820、凱迪正大的KDZD826、武漢凱迪電力的KDZD825等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品可對(duì)整組電池進(jìn)行放電檢測，檢測精度較高，但在進(jìn)行電池容量測試時(shí)須將電池組與電源分離，這消弱了電池組的后備完好性。

　　隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)、人民生活越來越多地依賴于電力系統(tǒng)、電信網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施和以各類信息系統(tǒng)為核心的支撐體系。在這些龐大的系統(tǒng)背后，有著為數(shù)眾多的各類電源系統(tǒng)的支持，為之提供持續(xù)、穩(wěn)定、干凈的電力供應(yīng)。電源系統(tǒng)中配備的蓄電池作為儲(chǔ)備電能、應(yīng)付電網(wǎng)異常和特殊工作情況、維持系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，占有極其重要的位置。

　　然而長期以來，難以計(jì)數(shù)的蓄電池工作在無監(jiān)管狀態(tài)，即使一些配備了自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備的地方，也因受監(jiān)測技術(shù)水平所限，管理者無法真實(shí)有效地掌握電池的健康狀況。 在通信、金融等行業(yè)中，如果電池失效或容量不足，就有可能造成重大事故，所以須對(duì)蓄電池的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行全面的在線監(jiān)測。蓄電池狀態(tài)的重要標(biāo)志之一就是它的內(nèi)阻。無論是蓄電池即將失效、容量不足或是充放電不當(dāng)，都能從它的內(nèi)阻變化中體現(xiàn)出來。因此可以通過測量蓄電池內(nèi)阻，對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。

　　目前測量蓄電池內(nèi)阻的常見方法有：

　　1、密度法

　　密度法主要通過測量蓄電池電解液的密度來估算蓄電池的內(nèi)阻，常用于開口式鉛酸電池的內(nèi)阻測量，不適合密封鉛酸蓄電池的內(nèi)阻測量。該方法的適用范圍窄。

　　2、開路電壓法

　　開路電壓法是通過測量蓄電池的端電壓來估計(jì)蓄電池內(nèi)阻，精度很差，甚至得出錯(cuò)誤結(jié)論。因?yàn)榧词挂粋€(gè)容量已經(jīng)變得很小的蓄電池，再浮充狀態(tài)下其端電壓仍可能表現(xiàn)得很正常。

智能蓄電池內(nèi)阻測試儀

3、直流放電法(推薦KDZD801，武漢凱迪正大電氣有限公司)

　　直流放電法就是通過對(duì)電池進(jìn)行瞬間大電流放電，測量電池上的瞬間電壓降，通過歐姆定律計(jì)算出電池內(nèi)阻。雖然這種方法在實(shí)踐中也得到了廣泛的應(yīng)用，但是它也存在一些缺點(diǎn)。如用該方法對(duì)蓄電池內(nèi)阻進(jìn)行檢測須是在靜態(tài)或是脫機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行，無法實(shí)現(xiàn)在線測量。而且大電流放電會(huì)對(duì)蓄電池造成較大的損害，從而影響蓄電池的容量及壽命。

蓄電池內(nèi)阻容量測試儀

4、交流注入法(推薦KDZD815，武漢凱迪正大電氣有限公司)

　　交流法通過對(duì)蓄電池注入一個(gè)恒定的交流電流信號(hào)IS，測量出蓄電池兩端的電壓響應(yīng)信號(hào)Vo，以及兩者的相位差由阻抗公式來確定蓄電池的內(nèi)阻R。該方法不需對(duì)蓄電池進(jìn)行放電，可以實(shí)現(xiàn)安全在線檢測電池內(nèi)阻，故不會(huì)對(duì)蓄電池的性能造成影響。但該方法需要測量交流電流信號(hào)Is,電壓響應(yīng)信號(hào)Vo，以及電壓和電流之間的相位差，由此可見這種方法不但干擾因素多，而且增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，同時(shí)也影響了測量精度。為了解決上述各方法的缺陷，本文采用了四端子測量方式，將蓄電池兩端上的電壓響應(yīng)信號(hào)通過交流差分電路與產(chǎn)生恒定交流源的正弦信號(hào)經(jīng)過模擬乘法器相乘，再將模擬乘法器的輸出電壓信號(hào)通過濾波電路，使交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘?hào)，直流信號(hào)經(jīng)直流放大器放大后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的值送入單片機(jī)進(jìn)行簡單處理。

　　5、內(nèi)阻測試儀(推薦KDZD818智能蓄電池內(nèi)阻測試儀，武漢凱迪正大電氣有限公司)

　　內(nèi)阻測試儀是用于測量電池內(nèi)部阻抗和電池酸化薄膜破損程度的儀器，以下簡稱儀器。它是對(duì)被測對(duì)象施加1KHz交流信號(hào)，通過測量其交流壓降而獲得其內(nèi)阻。(它不同于萬用表測量電阻的原理，它所測量的值是毫歐級(jí)，而多用表測量的值是歐姆級(jí);且萬用表只能測無電源對(duì)象的阻值，而內(nèi)阻儀既可測無電源對(duì)象的阻值，也可測有電源對(duì)象的阻值，所以兩者不得等同)利用內(nèi)阻阻值的大小來判斷電池的劣化狀態(tài)，(一般來說)其阻值越小電池的性能越好。因此，采用測量內(nèi)阻進(jìn)行檢測電池的方法是速度快且可靠性高的一種好方法。