S12-370
美国GNB蓄电池
企业名:北京索瑞森科技有限公司
类型:贸易/代理/分销
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美国GNB科技集团是由W.W.
Gibbs先生于1888年创立,当时名为Electric Storage Battery
公司。现今,美国GNB科技集团是全球的致力于为客户提供电能存储解决方案的高科技跨国公司之一,也是世界上的铅酸蓄电池生产商及市场占有者,业务遍及世界89个国家,其产品应用于网络电源、机车电池、交通运输及军事等领域。在GNB,我们不断提供的生产工艺、产品及服务。我们可以确保为我们的客户提供的服务引言
在电信、金融、医疗等部门,为了避免因突然停电而造成事故与损失,都配有不间断电源确保重要设备的供电。因此,要求不间断电源具有很高的可靠性。随着逆变电路的日益完善,蓄电池的可靠性问题日显突出。对于开口式铅酸蓄电池已有一套较为完善的检测方法。但由于免维护铅酸蓄电池自身的特点,上述检测方法并不适用[1]。因此,希望找到一种简单、可靠、低成本的检测方法,能全面反映免维护铅酸蓄电池状态。为此,本文提出了以测量动态电阻为主的检测方法及其实现电路。
1 检测方法
检测的目的不仅要确定蓄电池当时的状态,而且要可靠预测此后一段时间内蓄电池的状态,从而满足检测时蓄电池性能要求。但因应急供电时维持的时间不长甚至根本不能供电,因此,必须检测蓄电池的充电状态和完好性。
1.1 现有检测方法的局限性
蓄电池的充电状态能反映它所能输出能量的大小。正常情况是充满电时所能输出的能量与蓄电池的额定容量相近。长期以来,确定蓄电池充电状态的方法就是负载测试[2],即给蓄电池加上已知的负载,记录其放电特性,然后与蓄电池的标准放电特性相比较,从而得出其容量大小。然而,要可靠确定蓄电池的实际容量,只能采取深度放电,即放电至其终了。实际上,作为应急电源往往不允许这么做,因为其结果是蓄电池无电可供,而且蓄电池深度放电和再恢复到充满电状态都需要很长的时间。负载测试只能确定当时蓄电池的充电状态,而不能可靠预测此后蓄电池的充电状态。另外,经常进行负载测试会加速蓄电池的老化。因此,一般情况下尽量不做负载测试,而是通过测量电解液的比重来确定蓄电池的容量。当然,其真实性不如负载测试。但是,免维护铅酸蓄电池为密封结构,无法测量电解液的比重。
蓄电池的完好性取决于其老化状况,涉及其结构的所有方面。观察电解液的液面高度、板栅的腐蚀情况、正极活性物质的脱落及变形等,是评估蓄电池完好性的重要方法。免维护铅酸蓄电池的容器,一般是不透明的,这些方法也不适用。
测量单元电池的端电压时,如果电压偏离标准值或平均值超出规定的极限范围,则表示蓄电池存在缺陷或充电不足,这是开口式铅酸蓄电池必用的检测手段。由于免维护铅酸蓄电池固有的电压偏差较大,因为通常是数只单元电池串联并密封在容器内,所以,只能通过接线柱测量其串联电压,这样测得的电压偏差更大,是单元电池电压偏差的n倍(n为串联单元电池数)。因此,对免维护铅酸蓄电池而言,这种方法用处不大。
由上述分析可见,虽然负载测试缺点突出,但由于缺乏其它有效检测方法,使得免维护铅酸蓄电池比开口式铅酸蓄电池更依赖于负载测试。
1.2 阻抗检测
新的研究[3]表明,可以利用测量阻抗来评估和预测蓄电池的性能,因为蓄电池内部阻抗与蓄电池的容量及完好性有着密切的关系,这种方法越来越受人们重视。显然,这对免维护铅酸蓄电池尤其重要。
根据有关资料[4]介绍,极板和电解液的欧姆电阻占铅酸蓄电池总欧姆内阻的80%以上。在蓄电池的老化进程中,极板的硫酸化、活性物质的脱落、电解液的干涸等随时间推移而加剧,这些变化会导致蓄电池容量的减少,同时使蓄电池欧姆电阻呈逐渐增加的趋势。由此可见,蓄电池欧姆内阻可作为表示其容量和完好性的有效指标。文献[2]表明,在蓄电池的老化过程中,其内阻的上升明显早于充电时端电压的提高,直到内阻上升了60%以上时,端电压才有明显的增大,而端电压的增大正是电解液干涸的表现,因此,内阻具有很好的预测性。
1.3 温度检测
蓄电池内部温度对其性能有很大的影响,即温度上升时,电解液的运动速度增大,获得动能增加,因此渗透力加强,电解液电阻减小,电化学反应增强,这些都使蓄电池容量增大。文献[4]指出,当电解液的温度在10~35
℃的范围内变化时,每变化1 ℃,则其容量变化约0.8%。所以,在判断蓄电池的性能时,要考滤温度的影响,故温度测量不可少。对免维护铅酸蓄电池而言,更是如此,因为在充电过程中存在“氧循环”,而产生的额外热量会使温度上升,因而影响更大。
2 检测电路
蓄电池阻抗检测有三种方法[1]:交流阻抗法,即给蓄电池通入交流电流,其端电压中的交流分量与电流的比值为交流阻抗;动态电阻法,即让蓄电池输出一定频率和幅值的负载电流(实际为一脉动直流),其端电压中的交流分量与负载电流的比值就是动态电阻;直流电阻法,即蓄电池端电压降与输出直流电流之比。这三种方法的参数采用瞬时值、有效值、平均值都可以。
本电路检测蓄电池的动态电阻,负载电流为
100 Hz,100 mA 即 141| cos2π×50t | mA 。由于应急电源通常输出为 50 Hz
的交流电压,接电阻时负载蓄电池的状态与检测时蓄电池动态电阻的状态相近,所以动态电阻能直接反映蓄电池实际工作时的状态。
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