蓄电池内阻测试 - 蓄电池的维护测试

Alber 1972 " " Alber " " Alber Alber CELLCORDER CELLCODER CELLCODER 7 X256 / 28 X64 / PC PC CELLCODER 70 . , RS232 CELLCORDER PC , WINDOWS " " .adf " " 2 公司自 年以来 一直是 和生产 蓄电池 测试仪器的先锋 作为 公认的 电池测试专家 她将不断地为修定 电池测试和内阻测量的标准而努力 在这高 技术特殊领域 通过我们的客户技术支持计 划 无论是通过咨询 个别培训或联合培 训 公司使电池维护和测试工作仪器化 公司的 是一种带数 据存储的多功能电池测试仪 它能在正常的 测试时段内提供快速 准确的数据 它是一 种智能型仪器 设计紧凑 轻便 能显示和 记录每节电池电压 内阻和电池间连接电 阻 可以手工输入电池组总电压 而象比 重 温度则可手工输入 也可用从 兼容的比重计自动载入 既可用于单体电池 亦可 用于多节电池模块 内置存储器可以存储 串 节串或 串 节 串电池读数 所有 读数在明亮 易读的显示屏上显示 本仪器 可与标准 机连接 通过软件下载数据到 机 并对数据作性能 生成报告 使 电池性能一目了然 由内置电池供电 它包含 微处理器 负载电阻 显示屏和一节可充电 的电池 随机配有两套测试探头 一套标准 的数字电压表笔 另一套是 用于多用表的 三个 夹 其中两个一 对的测试夹接在电 池两端 连接与电 池间连接器有关 从被测电池的正 极到下节电池的 正极 参看图 片 第三个夹 连接到被测电池的负极 一经接好 用户就已经启动了测试程序 首先 仪器会读取浮充电压 然后 仪器会在 被测电池 和与其相 连的电池 间跨接一 个固定电 阻 并强 制放电电 流在 安 左右 在 负载条件下 仪器读取电压和电流 然后计算出 电池间连接电阻和电池内阻 在完成上面所有测试后用户可通过 接口将 连 接 到 机然后运行基 于 的应用程序 提取数据 生 成测试报告和 对每一电池进 行性能趋势分析 所有这些数据 报告和分析结果都按易 读 易看的直方图或形式显示 用户可以 通过 标准 分析程序将生成的报告打印出来 或者生成通用格式文件 趋势和分析软件让用户对每一个电池站点 建立一个汇聚数据文件 每个站点每次 新的读数记录都会附加到该站点文件上去 该 软件还让用户设置分析 失效预警参数 性能 分析软件还能提示用户 超出范围 的读数 指 出该读数需作更深入地研究 并对该电池也应 作更特殊测试 一节电池的性能状况可以由内 阻随时间的变化趋势反映出来 看图示 仪器概述 测试过程 CELLCORDER- 1 红 黑 红 黑 软件概况 图示 性能趋势及分析 CELLCORDER " " " " " " " " " " " " .Adf ASCII Meta BitMap " " " " "preferences" 任何测试仪器都有一个非常重要的部 份 就 是 数 据 分 析 软 件 包 同样有这样的软件包 它 提供数据下载 报告生成和打印测量参 数 整个软件包能完成所有数据分析 包 括象电池内阻和浮充电压这样测量参数的 趋势分析 经验证明内阻测量值的趋势分析是非 常有益 尤其对那些能引起容量下降的内部 问题的判别更有益 诸如硫化 干枯 极板澎化和金属通道受损等 这些问题可 以用这种 非破坏性 分析进行判 别 通过 内阻 测量的趋势分析 用户可以正确判别是否要做更进一 步的测试 比如说负载测试 数据分析和趋势分析软件包让 用户对某个站点或某组电池建立 汇聚数据文件 一旦启 动程序 所有后来测试程序产生的 数据都会被修正到后面的结果中去 并被包含到汇聚数据文件中 本软件包让用户以表格或用户 定义的图形方式看测量参数 该程序还让 用户设定阈值 这个阈值可以判别测量参 数是否超出范围 另外 作为一个完整过 程 还要将分析报告通过打印机打印出 来 或存成文件 包括 码和无逗点 格式 图形可以按 或 文件 格式存储 图示分析包括每节电池电压 电池间 连接电阻和内阻的直方图显示 另外 用 户还可以看比重和温度 所有这些参数都 可以显示在同一张图上 用户只要定义好 阈值 分析程序能标识出失效的 参数 并以不同的颜色显示 图 的类型可由用户自定义 选择好参数作趋势分析 用 户可以观看或选择打印图示结 果 趋势分析选择 同样 已选择的 参数 那么可按 所读日期 显示趋 势曲线 结果按用户定义的条件 显示 图示选择项由用户在程序 里的 栏目上完成 2 系 统 优 点 一台仪器的价格 三台仪器数字电压表 微欧表和电池内阻仪表功能 每分钟可读取 组数据 通过 接口和随机提供的程序 自 动上载到 机 作性能分析并打印测试报告 可测量单体或多体模块电池 被设计成可以在高尖峰 高噪声环境下工作 它可以进 行在线 操作 不必使电池与服务设施断开 本仪器具有很强抗来自 于电源的频率信号干扰 而这些干扰对基于交流信号的电导仪和阻抗 测试仪的影响就非常大 自动存储 串 每串 节或 串 每串 节的数据 这个存储设备 不仅节省时间 而且还保证所有读数记录的易读性和持久性 的测试报告将有问题的电池用可接受标准标示出 来 即使对未受训的维护人员 也认为分析电池问题简单 其内置的电池充满电后 可完成 个小时的测试工作 避免带电源线 工作 这种完全独立操作使仪器很安全 并且易于在电池房走动 本仪器配备了一个尼龙背包 便利的背带使仪器可一个人单独携带和 操作 光亮设计的显示窗口使得操作指令和测量结果易于阅读 内置发声警 示器提醒用户注意超出误差范围的读数 仪器在电压表模式下 需使用标准数字电压表表笔 当表笔接到第一 节被测电池时 显示屏显示读数 并在两秒钟内 发出哔 哔声 表明数据已存储好 接着 仪器自动加序号 指示测下一节电池 用在这种模式下 测量浮充电压 电池内阻和电池间连 接电阻 一旦连接完毕 仪器开始测量并读取所有参数 同时将所有 读数存储在仪器的存储器中 在比重和温度模式下 显示屏提示用户手工输入比重和温度读数 或 者从数字比重计自动下载 另外 用户还可以手工输入每串电池的总 电压 所有这些数据都成为记录的一部分 一旦下载 也显示在每个 电池报告里 ( ) 10-12 RS232 PC AlberCorp CELLCORDER CELLCODER " " 7 256 28 64 CELLCODER 6 " " CELLCODER 测 试 模 式 3 浮充电压读数 电池内阻 电池间连接电阻 自动选取范围 内置诊断系统 数据提取和分析 标准的测试报告 系统显示 电源 CELLCODER 16V 4 CC-001 IEEE-1188 CELLCODER CELLCODER " " RS-232 CELLCODER PC ASCII CELLCODER 4 x 20 CELLCODER 能在电池整个浮充过程中测量每节电池的电压 电压 的测量范围包含了所有单体电池的电压范围或最高到 的多体模块 电池 读数精度为整 位数 电池内阻可以通过电池的瞬间负载反应取得 由 瞬间压降 和负载 电流计算出内阻 本仪器内置硬件和软件算法使得可以在线测量每节 电池的内阻 实践证明 使用 内阻 与基值比较的方法是找出弱性 能电池或潜在性能下降电池很有效的方法 具体参阅使用说明书的 和 测量并显示两节电气连接在一起电池的端口间的总电 气连接电阻 这个测量值包括连接电阻和在电池极柱端连接点的 触 点电阻 自动选取正确电压范围 负载电阻和测试时序 仪器能自动探头连接是否正确并指出潜在连接问题或失效的被测 电池 显示屏的信息提醒用户 潜在 的问题 并指出到那里找出不恰 当的连接 当测试完成时 通过随机提供 接口电缆将 连接 到 机 当运行数据提取程序时 测量结果就会被提取到程序里 去 这些数据被分析后 以易读的直方图或表格形式显示 用通常可以接受的分析格式 能打印和存成文件 文件按 码或 无逗点格式存储 以供其它程序或 趋势分析软件自定 义报告格式时使用 本仪器以易读的方式显示顺序测量的结果和正确操作指令 显示屏以 高亮度显示 行 个字符 由内置可充电的电池供电 随机提供可充电或直接使 用交流电的插头和整流器 4 一种新的测试手段 即通过测量电池的内 阻来确定电池的状态 被证明是非常可靠的方 法 同时也是负载测试的廉价补充或替代手段 由于电池的内阻与它本身容量有着密切联 系 因此可以在放电期间利用这个参数来预测电 池的性能 电池的内阻与容量有着紧密的联系 不过两者之间并非一般的线性关系 通过对大量的各种类型电池的测试表明 如果电池的内阻高于其基准值 即电池在最佳状 态下的内阻值的 时 这个电池将无法进行 容量的测试 要了解为什么内阻是电池状态的最佳标 志 清楚以下几点是很重要的 电流在电池内部的传导包括了金属或欧姆 路径以及电化学路径 如图所示 欧姆路径又包括了极柱 汇流排 板栅以 及板栅与涂膏间的电阻 电化学路径包括了涂 膏 电解质和隔膜的电阻 并联的极板与它们之 间的介电物质构成电容 电容的大小根据电 池的设计情况而不同 一般是每 安时容量为 到 法拉 由于目前使用的电池设备的频率 范围很低 因此电池的电感可以忽略不计 更进一步的研究等效电路 可明显地观察 到与 电化学电阻 做有效并连的容抗 由于较大的电容所产生的阻抗掩盖了这 部分传导路径所发生的变化 而这个路径恰好包 含了储存能量的涂膏和电解质 由于内部电路的电阻对电池的容量或性能 的影响 所以必须测量这个重要的参数 当前的测量仪器采用的是交流注入或瞬间 负载测试 直流测量 两种方法 使用交流注 入的仪器 如测量阻抗或电导的仪表 在测量 时会对电池施加一个交流的测试信号 然后再 测出相应的电压和电流 阻抗的读数 会随频 率而变化 而容抗 也会使电化学电阻 变 得更小 采用交流方式的仪器存在着易受充电器纹 波电流和其它噪声源干扰的问题 有些设备不能 在线 连接充电器和负载 并处于浮充状态 对 电池进行测试 使用频率为 或 的交流 测试电流更不可取 因为这是充电器纹波和噪声 源的主要频率 而在大型 电池组上出现大 于 的 纹波电流也不是稀奇的事情 使用直流负载测试仪器来测量电阻 方法 是由电池组产生一个瞬间负载电流 然后测出电 池极柱上电压的瞬间变化 图 中描述了电池在 接通一个负载后几秒钟内所发生的变化 通过负 25% CP 100 1.3 1.7 RE XC , V/I XC RE 60Hz 50Hz UPS 30A RMS 2 了解电池的内阻 电池的内部参数 如何进行测量 *电池的内部结构模型 *如何测量电池的内阻 *电池的内阻会受什么参数影响 用内阻确定与预测电池的性能 原著 Glenn Alber 5 电池电压 安培 秒负载电流 毫欧内阻 安培 测量内阻图2 X C R极柱 R汇流排 R板栅 R板栅至涂层 R涂层 R电解质 R隔膜 R金属电阻 R电化学电阻 电池电压E =C 图 铅酸电池简化模型1 载接通时的瞬间电压降和断开负载时的瞬间电压 恢复便可推导出相应的内阻 测 量 电 阻 的 仪 表 如 的 会在负载断开前读取电流和电 池电压 然后再测量电池的恢复电压 最后便可 以 很 容 易 地 得 出 电 池 的 内 阻 即 当今的 转换器能在有效地测量 直流参数的同时 将流经电池的交流信号忽略 掉 因此 这种类型的仪器甚至可在高噪声的环 境下对电池进行在线测试 以下是影响电池内阻的最常见因素 由于汇流排和板栅遭到腐蚀 造成 了金属路径变窄而使电池的内阻增加 由于腐蚀及电池的老化产生的板栅 蠕变 会造成活性物质 涂膏 从板栅结构上松 脱 从而导致连接上出现较高的电阻问题 由于部分活性材料变成硫化铅 使 涂膏的电阻增加 只有 阀控铅酸电池 才会出 现这种情况 最后造成传导路径与邻近的板栅完 全断开 制造上的缺陷 如铸铅及涂膏 都 会造成较高的金属电阻和容量的问题 充电状态在完全相同的环境下 用各种方式放 掉电池 的电量 只会对电池的内阻产生非 常小的影响 在实际的测试中 以一个较低的速 率放掉电池电量的 观察到电池内阻只有 不到 的变化 华氏 度的高温对电池内阻的影响 很小 小于 低温会对内阻有一些影响 不过在电解质 温度不低于华氏 度的情况下 温度电池内阻 的影响是非常微弱的 现在 从测试设备用户处收集到许 多的测试数据 并将他们的发现做为报告发表出 来 迄今为止 可以得出这样的结果 即所有 内阻高于基准值 的电池将无法通过容量的 测试 这一观点已在各种情况下得到确认 测试 结果也显示出湿式电池是整组出现一致的退化现 象 而 电池则存在着个体间的差异 对于 一个使用了三到四年的旧电池串来说 其电池的 内阻值出现高于基准值 到 的现象也是不 奇怪的 当测量到的内阻显示出电池的潜在容量问 题时 必须选择下面的一个选项来进行处理 无须进行进一步的测试便更换整串或某 个电池 使用容量测试仪逐一测量电池 然后按 高于或低于 容量做为更换电池的标准 对整串电池做容量测试 同时将低于额 定容量 的电池更换掉 注意 如果在一串 电池中有两个以上的电池不能通过容量测试 则 要考虑更换整串电池 具体采用哪个选项要从经济性和系统的可 靠性上考虑 如果只考虑可靠性 应采用选项 选项 是最经济的方法 尤其是对小型 的应用系统和寿命较短的 对所有新安装完的电池串进行容量测 试 做为电池系统验收测试的一部分 湿式电池要每年做一次内阻测试 而 则要每季度进行一次内阻测试 为正在使用的所有类型电池建立基准值 最好是在 容量下测出的内阻值 拥有一个基准值数据库 可以为用 户提供相应的数据 如果电池的内阻高于基准值 时 更 换所有的电池而不必做进一步的测试 内阻 高于基准值 到 之间时 要对所有的 电池单体做容量测试 如果容量低于 更换该电池 Albercorp CELLCORDER RCELL=V/I A/D VRLA 20% 20% 3% 102 2% 65 Albercorp 25% VRLA 0 100% 1 2 80% 3 80% 3 1 VRLA VRLA 100% Albercorp 50% 20% 50% 80% 影响电池内阻的参数 一般经验 如何将维护程序与内阻测量相配合 特别推荐的内阻和容量测试 腐蚀 板栅蠕变 硫化 干涸 制造 温度 6