詳解蓄電池各種內(nèi)阻測(cè)試方法

內(nèi)阻測(cè)試方法

【直流內(nèi)阻測(cè)試法】

直流內(nèi)阻法是通過對(duì)電池按照一定的電流進(jìn)行放電，同時(shí)測(cè)量電池兩端電壓降，得到蓄電池內(nèi)阻的測(cè)量方法。

其中用得最為普遍的便攜式指針內(nèi)阻測(cè)量表，就是最簡(jiǎn)單的對(duì)一個(gè)功率電阻放電，看電池電壓的跌落幅度來表征電池的內(nèi)阻。

另外一種更能表征電池實(shí)際放電特征的內(nèi)阻是測(cè)試電池在穩(wěn)定放電過程中的動(dòng)態(tài)直流內(nèi)阻，就是本公司電池管理系統(tǒng)所采用的方法。

【交流內(nèi)阻測(cè)試法】

交流內(nèi)阻法是測(cè)量蓄電池對(duì)輸入它的一定頻率的交流信號(hào)的電壓反饋，從而測(cè)量蓄電池內(nèi)阻的方法，此方法如能在多個(gè)頻率點(diǎn)測(cè)試并且除實(shí)數(shù)部分的內(nèi)阻數(shù)值大小外，再結(jié)合回波相位差的分析，將能更加全面地反饋蓄電池內(nèi)部狀態(tài)。

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▲各種內(nèi)阻測(cè)試方法與電池故障關(guān)聯(lián)度的比較分析

所有電池內(nèi)阻的測(cè)試目的都是為了找出出現(xiàn)故障的電池，那么通過測(cè)試內(nèi)阻來找出故障電池的方法可行性，就必須是建立在所測(cè)試的內(nèi)阻與電池的故障有一定的關(guān)聯(lián)度，下面分別分析。

【直流內(nèi)阻與電池故障的關(guān)聯(lián)度】

電化學(xué)理論中有個(gè)蘭斯三定律，其中之一就是：電池的極限放電能力表征了電池的實(shí)際容量。這個(gè)極限放電能力值，其實(shí)就是電池的短路放電能力，用電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)來分析，就是電池的雙電層電容所儲(chǔ)存的電荷，電池剛剛開始放電時(shí)，在電池內(nèi)部通過帶電離子擴(kuò)散形成內(nèi)電流循環(huán)尚未建立起來之前，單單依靠電池的雙電層電容所儲(chǔ)存的電荷放電建立的外電路電流循環(huán)的參數(shù)值，這個(gè)極限值反應(yīng)了電池的雙電層電容所儲(chǔ)存的電荷量（對(duì)應(yīng)的就是電池正負(fù)極活性物質(zhì)表面積的大?。┖碗姵貎?nèi)的除電解液離子擴(kuò)散之外的直流電阻值，這個(gè)值，除了部分影響電池同時(shí)建立內(nèi)、外電路電流循環(huán)穩(wěn)定放電的故障因素（如電池初期失水、電解質(zhì)分層等）外，基本反應(yīng)了其他所有的故障因素，所以，業(yè)界普遍承認(rèn)反應(yīng)電池極限放電能力的直流內(nèi)阻、與電池故障的相關(guān)度為70%左右。

上面所說的直流內(nèi)阻，是電池在短路放電時(shí)的極限參數(shù)，與便攜式指針表（或者某些電池依次短時(shí)間的小電流放電模式）檢測(cè)的電池直流內(nèi)阻有很大的差別，其一是指針表測(cè)試時(shí)人為引入的電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電池的直流內(nèi)阻，這個(gè)引入的電阻稍有變化（如指針表與電池電極連接的端子間接觸電阻就是一個(gè)變化值），就足以掩蓋電池內(nèi)阻值；其二是由于受空間和散熱條件的限制，通過指針表進(jìn)行的電池放電，其電流和時(shí)間是受控制的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到短路極限值的要求，是不滿足蘭斯定律的，其與電池故障的關(guān)聯(lián)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于短路放電極限值下的70%。此外，對(duì)于大容量電池，電池的雙電層電容所儲(chǔ)存的電荷都是以法拉為單位來計(jì)量的，用這種方法放出的電量往往只能達(dá)到雙電層電容所儲(chǔ)存的電量的幾分之一，這就是指針表內(nèi)阻計(jì)測(cè)試的電池內(nèi)阻一致性很好，卻無法有效檢測(cè)出故障電池的原因，除非是電池完全壞死（完全壞死是指電池從浮充充滿電的狀態(tài)起剛剛開始放電時(shí)，這個(gè)電池的電壓就大幅低于其他電池了，這種就不是什么落后電池了），導(dǎo)致其雙電層電容所儲(chǔ)存的電荷只有正常值的幾分之一了，那些中間狀態(tài)和本身就是直流內(nèi)阻檢測(cè)關(guān)聯(lián)度70%以外的故障，是根本發(fā)現(xiàn)不了的。一種消除引入電阻影響的變通方法是每個(gè)單體電池分別對(duì)固定的負(fù)載模塊大電流放電，觀察測(cè)試的直流內(nèi)阻長(zhǎng)期的變化，這種方法被美國(guó)Alber和國(guó)內(nèi)的某些企業(yè)長(zhǎng)期使用，缺點(diǎn)是設(shè)備體積巨大，連線復(fù)雜，目前已逐步放棄而轉(zhuǎn)向我們目前采用的分布式小模塊的監(jiān)測(cè)方式。

要提高電池故障的檢測(cè)關(guān)聯(lián)度，不但要檢測(cè)電池的內(nèi)阻，還需要分析電池的電極反應(yīng)過程，利用系統(tǒng)本身負(fù)載作小于10%的淺放電過程即可，這也解決了放電所需負(fù)載和負(fù)載的散熱問題，這樣綜合電池淺放電中的動(dòng)態(tài)直流內(nèi)阻和電極反應(yīng)過程中動(dòng)力學(xué)參數(shù)的分析，可以大大提高測(cè)試方法與電池故障的關(guān)聯(lián)度。

【交流內(nèi)阻與電池故障的關(guān)聯(lián)度】

電池內(nèi)阻的等效電路圖

這里面L、R、C和Z分別是電感、電阻、電容和阻抗，這是一個(gè)復(fù)雜的電路分析問題，我這里只說明一點(diǎn)，任何利用交流內(nèi)阻方法測(cè)試電池故障的設(shè)備，如果只是給出了一個(gè)實(shí)數(shù)內(nèi)阻值，那這個(gè)值與電池故障的關(guān)聯(lián)度一定是非常有限的，其與電池故障的關(guān)聯(lián)度還趕不上直流內(nèi)阻法，因?yàn)橐枋錾厦婺莻€(gè)復(fù)雜電路的特性，只靠一個(gè)實(shí)數(shù)數(shù)值來描述是什么都說明不了的，原因是數(shù)學(xué)上無法實(shí)現(xiàn)用一個(gè)實(shí)數(shù)來表征這么一個(gè)復(fù)雜電路的特性。這里，不是說交流內(nèi)阻的測(cè)試方法無效，恰恰相反，下面會(huì)講到交流內(nèi)阻的測(cè)試方法怎么用才能真正可行。

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: 閥控鉛酸電池運(yùn)維管理中問題的解決方案(一)
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