蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)采用具有世界先進水平的多頻點交流放電法內(nèi)阻測試技術(shù)，能夠?qū)崟r在線監(jiān)測蓄電池組電壓、充放電電流、溫度及每每節(jié)蓄電池的歐姆電阻、極化電阻、雙電層電容、端電壓等參數(shù)，能夠計算電池的容量，可以監(jiān)測充電裝置穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度、紋波系數(shù)等參數(shù)，準確分析蓄電池容量及荷電量。具有專家管理系統(tǒng)，用SQL-SEVER數(shù)據(jù)庫對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行管理，方便隨時調(diào)用數(shù)據(jù)并進行分析。系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)蓄電池工作異常及劣化電池時能夠及時報警，保證供電系統(tǒng)的安全，為蓄電池組的精細維護提供依據(jù)。

       系統(tǒng)可以和放電儀進行通信，控制放電儀按設(shè)定的放電終止條件（電池組電壓、單體電壓、放電時間、放電容量）對蓄電池進行核對性容量放電，精確測試蓄電池的容量，放電結(jié)束后，可以自動生成核容報表。在停電放電及充電時，系統(tǒng)全程監(jiān)測并記錄充放電過程中電壓、電流、溫度、單體電池電壓變化情況。

       系統(tǒng)具有以太網(wǎng)、GPRS、RS232/485、USB等多種通信接口及MODBUS通信協(xié)議，可以和動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)進行無縫連接，可以在廣闊的地域范圍內(nèi)以多種通信方式組建蓄電池監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，方便各級管理和檢修人員在允許的權(quán)限內(nèi)隨時隨地查看現(xiàn)場數(shù)據(jù)及調(diào)閱歷史相關(guān)數(shù)據(jù)，有利于提高蓄電池維護技術(shù)管理水平。

工作原理
1、交流放電法
公司研發(fā)的交流放電法蓄電池檢測技術(shù)，綜合了直流放電法和交流注入法的優(yōu)點。
其原理是：
（1）CPU通過D/A控制智能負載，使蓄電池向智能負載放電，產(chǎn)生一個低頻的5A（有效值）正弦波交流激勵電流信號（特征激勵信號）；
（2）由于蓄電池阻抗的存在，每節(jié)蓄電池上也產(chǎn)生相應(yīng)的特征電壓信號；

 

交流放電法測量原理圖
 

交流放電法特征激勵電流及特征電壓波形圖

（3）對該電壓信號和電流信號進行帶通濾波放大，對干擾信號進行初步濾除；
（4）對濾波放大后的電壓和電流信號進行高速同步采樣變?yōu)閿?shù)字信號；
（5）對電壓和電流數(shù)字采樣信號進行付利葉分析和小波分析，提取特征電流信號：i（t）=ImaxSinωt
和特征電流信號：
v（t）=VmaxSin（ωt + φ）；
（6）進行計算：
A）阻抗為：Z（ω）=ejφ×Vmax/Imax
即阻抗是與頻率有關(guān)的復(fù)阻抗，其相角為φ，而其模|Z|=Vmax/Imax。
B）角差為：φ
C）直流電阻：R=|Z|/Cos（φ）
（7）結(jié)合蓄電池單體電壓、浮充電池、內(nèi)阻的變化趨勢對蓄電池進行計算狀態(tài)評估。

       由于蓄電池內(nèi)阻極小，一般為微歐級，相應(yīng)地，特征激勵電流信號產(chǎn)生的特征電壓信號非常小，也為微伏級。因此需要采用高精度、低零漂的多級放大器進行放大。
       低頻交流激勵電流信號和蓄電池上感應(yīng)電壓信號經(jīng)放大、濾波后，送入同步高速A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。由于蓄電池組在線工作時還存在較大的工作電流，而工作電流存在各種頻率的諧波成分，相應(yīng)在蓄電池上也感含有應(yīng)出各種頻率的諧波成分的電壓信號。這些干擾信號的幅值較大，往往大于測量信號，測量電路需要采用多級帶通濾波器對測量信號進行處理。

       由于理想的帶通濾波器是不存在的，因此，實際采樣的電流和電壓的數(shù)字信號除有效成分外，還夾雜著大量的各種頻率的非有效成分，需要用數(shù)字信號分析處理方法對實際采樣的電流和電壓的數(shù)字信號進行分析處理，提取出有用信號。綜合采用付利葉變換和小波變換的數(shù)字信號處理方法，從數(shù)字化的采樣信號中，提取特征激勵電流信號和特征電壓信號，再通過數(shù)學計算，計算出特征激勵電流信號和特征電壓信號的有效值和相位，最后計算出蓄電池內(nèi)阻。
 

2、基于模型的多頻點內(nèi)阻測試
對于處于在線運行狀態(tài)蓄電池的評估，要取決于以下兩個參量：
（1）荷電量（SOC）：是指蓄電池當前的實際荷電量或能夠放出的容量，一般用核容放電法可以確定，其單位是Ah。
（2）容量（C）：是指充分充電的情況下，蓄電池的最大荷電量或放電量，其單位是Ah。
容量是對蓄電池劣化狀態(tài)的評估，而荷電量則是對蓄電池充電狀態(tài)的評估。在通訊基站中，雖然蓄電池一直處于充電狀態(tài)，但由于蓄電池的不均衡性，很難保證荷電量=容量。
       實際運行中，蓄電池過充或欠充的不均衡現(xiàn)象的普遍存在。欠充的蓄電池，只是其荷電量是不足，但其容量是正常的。這類蓄電池，只需做均衡處理后，即可正常使用。
       但是，現(xiàn)有的蓄電池維護技術(shù)手段，并未區(qū)分蓄電池荷電量與容量的關(guān)系，簡單地把蓄電池的荷電量等同于蓄電池的容量，把許多荷電量不足但容量正常的蓄電池，當作容量不足的劣化蓄電池來看待。實際工作中，把欠充的蓄電池當作劣化蓄電池來處理，要求退出或更換，造成不必要的浪費。
       蓄電池是一個極為復(fù)雜的系統(tǒng)，其放電及充電反應(yīng)是復(fù)雜的化學及電化學過程，真正決定蓄電池容量及荷電量的是電池的化學和電化學狀態(tài)。下圖是實際蓄電池的電路模型：

 
蓄電池電路模型

蓄電池電路模型中，各符號的含義如下：
E：蓄電池電動勢；
R1：蓄電池歐姆電阻，包括極板、極柱、溶液、隔膜的電阻及接觸電阻；
R2：蓄電池極化電阻，包括電化學極化和濃差極化的電阻；
C2：電極雙電層電容。
根據(jù)上述的電路模型，蓄電池復(fù)阻抗計算公式如下：
 

式中：f為測試信號頻率。

       從式中可以看出，通過采用多個頻率進行測試，可以建立聯(lián)立方程，分別計算出蓄電池歐姆電阻、極化電阻、電容、電感等特性參數(shù)。
       博試電氣根據(jù)電池的電路模型，使用多頻點蓄電池測試技術(shù)，精確測量蓄電池的電壓、電流、歐姆電阻、極化電阻、電容、電感等特性參數(shù)，相比于目前市場上簡單的內(nèi)阻測試的蓄電池監(jiān)測設(shè)備，通過先進的多頻點交流放電法蓄電池測試技術(shù)與蓄電池多參量的分析，可以更加準確地分析蓄電池容量、荷電量，可防止電池因欠充而硫酸鹽化，或因過充而失水，從而顯著提高蓄電池的使用壽命。此項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)，明顯優(yōu)于國外同類技術(shù)，因而獲得國家科技部重點支持。

標簽： 蓄電池