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精确测量蓄电池内阻方法
发布日期：2017-07-05 00:00 点击：
UPS应用随着21世纪我国电信、电力及大量信息系统投资高峰期所建系统的蓄电池逐渐进入不稳定期，有效监控的意义和影响将更强烈地显现出来。蓄电池监测设备在国内即将形成数十亿元的庞大市场，可见，未来几年，我国备用电电池监控行业市场前景较为乐观。
备用电电池监控生产企业的主要客户为电力行业、通讯行业、金融行业、政府和公共部门、公共设施、航空航天、大型加工企业和各类数据中心等，提供电力分配、配电回路保护、计量、管理与计算机接地等服务，用于供电可靠性要求高的不间断供电领域。
国外蓄电池监测系统的技术较成熟，其先进技术及研究成果对我国进行有关蓄电池监测系统的研究，起到了借鉴作用。美国Alber公司开发了全自动电池容量测试仪，蓄电池内阻测试仪、全功能蓄电池监控系统；瑞士Lem公司开发了电池管理模块；韩国有人研究了光伏系统中蓄电池状态的监测。另外，有人研究了VMS(VRLA Battery Management System)阀控密封铅酸蓄电池管理系统，对蓄电池进行分析、管理和控制，以利于蓄电池的维护，延长蓄电池的使用寿命。
国内的蓄电池在线监测技术尚处在摸索发展阶段。目前，国内的蓄电池在线监测技术主要用于监测蓄电池的电压、内阻。国内已开发出在线电池检测仪，如武汉凯迪生产的KDZD820、凯迪正大的KDZD826、武汉凯迪电力的KDZD825等产品。这些产品可对整组电池进行放电检测，检测精度较高，但在进行电池容量测试时必须将电池组与电源分离，这消弱了电池组的后备完好性。
随着我国现代化进程的推进，经济发展、社会运转、人民生活越来越多地依赖于电力系统、电信网络等基础设施和以各类信息系统为核心的支撑体系。在这些庞大的系统背后，有着为数众多的各类电源系统的支持，为之提供持续、稳定、干净的电力供应。电源系统中配备的蓄电池作为储备电能、应付电网异常和特殊工作情况、维持系统正常运转的关键设备，占有极其重要的位置。
然而长期以来，难以计数的蓄电池工作在无监管状态，即使一些配备了自动监测设备的地方，也因受监测技术水平所限，管理者无法真实有效地掌握电池的健康状况。 在通信、金融等行业中，如果电池失效或容量不足，就有可能造成重大事故，所以必须对蓄电池的运行参数进行全面的在线监测。蓄电池状态的重要标志之一就是它的内阻。无论是蓄电池即将失效、容量不足或是充放电不当，都能从它的内阻变化中体现出来。因此可以通过测量蓄电池内阻，对其工作状态进行评估。
目前测量蓄电池内阻的常见方法有：
1、密度法
密度法主要通过测量蓄电池电解液的密度来估算蓄电池的内阻，常用于开口式铅酸电池的内阻测量，不适合密封铅酸蓄电池的内阻测量。该方法的适用范围窄。
2、开路电压法
开路电压法是通过测量蓄电池的端电压来估计蓄电池内阻，精度很差，甚至得出错误结论。因为即使一个容量已经变得很小的蓄电池，再浮充状态下其端电压仍可能表现得很正常。
3、直流放电法（推荐KDZD801智能蓄电池内阻测试仪，武汉凯迪正大电气有限公司）
直流放电法就是通过对电池进行瞬间大电流放电，测量电池上的瞬间电压降，通过欧姆定律计算出电池内阻。虽然这种方法在实践中也得到了广泛的应用，但是它也存在一些缺点。如用该方法对蓄电池内阻进行检测必须是在静态或是脱机状态下进行，无法实现在线测量。而且大电流放电会对蓄电池造成较大的损害，从而影响蓄电池的容量及寿命。
4、交流注入法（推荐KDZD815蓄电池内阻容量测试仪，武汉凯迪正大电气有限公司）
交流法通过对蓄电池注入一个恒定的交流电流信号IS，测量出蓄电池两端的电压响应信号Vo，以及两者的相位差由阻抗公式来确定蓄电池的内阻R。该方法不需对蓄电池进行放电，可以实现安全在线检测电池内阻，故不会对蓄电池的性能造成影响。但该方法需要测量交流电流信号Is,电压响应信号Vo，以及电压和电流之间的相位差，由此可见这种方法不但干扰因素多，而且增加了系统的复杂性，同时也影响了测量精度。为了解决上述各方法的缺陷，本文采用了四端子测量方式，将蓄电池两端上的电压响应信号通过交流差分电路与产生恒定交流源的正弦信号经过模拟乘法器相乘，再将模拟乘法器的输出电压信号通过滤波电路，使交流信号转变为直流信号，直流信号经直流放大器放大后进行模数转换，将转换后的值送入单片机进行简单处理。
5、内阻测试仪（推荐KDZD818智能蓄电池内阻测试仪，武汉凯迪正大电气有限公司）
内阻测试仪是用于测量电池内部阻抗和电池酸化薄膜破损程度的仪器，以下简称仪器。它是对被测对象施加1KHz交流信号，通过测量其交流压降而获得其内阻。（它不同于万用表测量电阻的原理，它所测量的值是毫欧级，而多用表测量的值是欧姆级；且万用表只能测无电源对象的阻值，而内阻仪既可测无电源对象的阻值，也可测有电源对象的阻值，所以两者不得等同）利用内阻阻值的大小来判断电池的劣化状态，（一般来说）其阻值越小电池的性能越好。因此，采用测量内阻进行检测电池的方法是速度快且可靠性高的一种好方法。
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