專利名稱：一種蓄電池性能充放電全時在線測試法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蓄電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種蓄電池性能充放電全時在線測試法。
背景技術(shù)：
隨著后備電源設(shè)備的不斷發(fā)展，在90年代初，隨著使用時間的增長，使用的工業(yè)蓄電池出現(xiàn)了很多以前未遇到的新問題，例如電池殼變形、電解液滲漏、電極腐蝕、容量不足、電池端電壓不均勻等，電池內(nèi)部接線柱、同極的連接片以及電極接頭的腐蝕而斷裂的現(xiàn)象也比開口式電池更常發(fā)生，這些故障都導(dǎo)致容量損失，但電池端電壓與壽命性能無相關(guān)性，這使使用單位不易掌握電池的耐久性和失效問題。所以電池和電池組的定期檢測和在線監(jiān)測是非常重要和必須的，已經(jīng)是電源系統(tǒng)維護(hù)中非常重要的環(huán)節(jié)。現(xiàn)場通常使用直流智能監(jiān)控維護(hù)裝置對電池組每塊電池的電壓和電池組電流進(jìn)行在線實時檢測，負(fù)責(zé)對電池組進(jìn)行浮充、恒流充電和恒流放電，但沒有對電池故障類型的分析判斷功能。因為對于蓄電池浮充電壓小幅值的差異并沒有辦法區(qū)別和處理，所以即便直流智能監(jiān)控維護(hù)裝置可以對蓄電池進(jìn)行簡單電壓檢測，但已經(jīng)不能充分反應(yīng)蓄電池的問題，預(yù)警性和前瞻性較差，無法準(zhǔn)確及時找出老化和故障電池。目前電池性能測試方法主要有三種方法:離線式放電測量法、在線式放電測量法、阻抗法。1、離線式放電測量法:先將一組蓄電池從直流系統(tǒng)脫離出來，外接假負(fù)載進(jìn)行放電測試后再并回直流系統(tǒng)，待其充電恢復(fù)后再用同樣方法對另一組電池進(jìn)行放電。被脫離一組電池后，系統(tǒng)上備份電池組減少，如遇市電中斷，無法保證剩余電池組可以獨立支撐系統(tǒng)的供電。既要拆卸電池組正極和負(fù)極，如果操作不小心很可能發(fā)生短路事故，極不安全。離線放電結(jié)束后，電池組之間存在幾伏的電壓差，直接并聯(lián)回系統(tǒng)時，將產(chǎn)生幾千安培的沖擊電流，不僅會對電池組造成巨大的傷害，而且會產(chǎn)生巨大的火花，對操作人員構(gòu)成安全危險，嚴(yán)重時甚至?xí)㈦姵剡B接條或整流器熔絲燒斷。2、在線式放電測量法:將直流在線充電裝置的交流輸入斷開，由蓄電池對實際設(shè)備負(fù)荷供電。測量記錄各個單體電池的電壓、放電時間、放電電流等數(shù)據(jù)，放出額定容量的50-70 %。雖然電池組放電時承擔(dān)的是實際負(fù)載電流，由于人為是無法控制電池組對外工作電流的大小，這樣將人為加速電池組使用壽命的縮短。當(dāng)電池承擔(dān)實際負(fù)載多接近3 5小時率時，采用這樣的放電測試方法危險性高。如果淺度放電，由于放電深度有限，某些落后單體電池也將難以被發(fā)現(xiàn)。此方法和離線式放電測量法都通過對整個蓄電池組的性能進(jìn)行測試和分析，無法對單個電池進(jìn)行故障判斷。3.阻抗測試法內(nèi)阻法的優(yōu)點在于對在線使用的蓄電池來說，此方法有可能對系統(tǒng)影響最小，并可在電池的整個使用期內(nèi)進(jìn)行測量。蓄電池低倍率放電時，內(nèi)阻對電池性能影響不顯著，高倍率放電時，內(nèi)阻對電池性能影響顯著，無法根據(jù)單個蓄電池的內(nèi)阻去預(yù)測蓄電池的實際性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服了傳統(tǒng)方法的缺點，提出了一種蓄電池性能充放電全時在線測試法，工作在相同的放電條件(包括電流，溫度)下，電池之間的差異在放電過程會充分顯露出來，不同劣化程度的電池放電輸出電壓同步性的變化快慢會有差別，從而推算電池組的性能。以前由于蓄電池淺放電測試放電深度有限，某些落后單體電池也將難以被發(fā)現(xiàn)，其劣化或落后程度還不能完全充分暴露出來。如果全深度放電則有損蓄電池的容量，由于蓄電池的內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)不是完全可逆的，所以，不適宜對鉛酸蓄電池進(jìn)行過深程度放電。通過現(xiàn)場的直流在線維護(hù)設(shè)備對蓄電池組進(jìn)行在線放電和充電，在放電和充電的全過程中，對蓄電池組的各單體電池的端電壓曲線進(jìn)行同步性監(jiān)測，找出同步性快速變差的電池，將其確認(rèn)為故障電池。由于測試無需深度放電，同時蓄電池端電壓曲線實時監(jiān)測可以避免電池的過放電,放電機房可沒有備用電池組。電池放電后的充電過程中進(jìn)行進(jìn)一步電壓曲線監(jiān)測，測試準(zhǔn)確，風(fēng)險系數(shù)小，并可以快速分析出落后電池的故障原因。電池故障原因是多方面的，其中有蓄電池的生產(chǎn)制造工藝的原因，有蓄電池電化學(xué)特性的原因，即容量相同的蓄電池的負(fù)載電壓本身具有離散性。此法克服了蓄電池原有的離散特性的難題，從淺度放電到充電一個測試循環(huán)流程后，便可以較準(zhǔn)確地判定電池組中部分或者個別落后或劣化電池，而且可以分析出故障電池的故障原因，分析結(jié)果對故障電池的維修可作為一個重要的參考。一種蓄電池性能充放電全時在線測試法主要包括以下步驟:(I)檢查直流電源工作狀態(tài)是否正常，同時根據(jù)負(fù)載量大小與蓄電池配置計算負(fù)荷放電率C的大小，并計算其理論最大放電時間Tfull = 1/C。(2)將曲線分析儀與直流智能監(jiān)控維護(hù)裝置連接，設(shè)置測試參數(shù)。將直流智能監(jiān)控維護(hù)裝置的交流輸入斷開，由蓄電池對實際設(shè)備負(fù)荷供電，進(jìn)行放電測試。(3)蓄電池由浮充狀態(tài)轉(zhuǎn)入放電以后，通過曲線實時監(jiān)測觀察每個電池的電壓跌落，如果電壓同步性出現(xiàn)較大的波動說明電池組有故障電池，分析儀將同步性變差的電池挑選出來，并進(jìn)行告警。(4)根據(jù)放電之前估算的最大放電時間Tfull,蓄電池測試放電建議放出蓄電池容量的30%-40%，并設(shè)定剩余電量最低不低于45%，設(shè)置合適的測試同步性變量門限，如果同步性變量變大到門限值，立刻停止放電測試并轉(zhuǎn)入充電測試，避免了電池過放電,并將這個時刻確定為電池組的放電完成時刻。若在測試過程中發(fā)現(xiàn)蓄電池同步性變量變大但沒有達(dá)門限，則需對此進(jìn)行記錄確認(rèn)，無需停止測試。在進(jìn)行放電過程中，曲線分析儀有電壓曲線實時監(jiān)測報警和計算剩余放電時間功能，維護(hù)人員可以短時離開測試現(xiàn)場，無需時刻關(guān)注市電狀態(tài)和放電測試情況。在線放電測試過程中如果如遇到市電中斷，將分析儀的放電時間超時告警功能關(guān)閉，并不影響電池的曲線分析無需停止測試，將直流智能監(jiān)控維護(hù)裝置的交流輸入連接上，讓電池在市電恢復(fù)時及時充電。(5)放電結(jié)束后將在線充電裝置的交流輸入連接上，恢復(fù)電池組的直流充電直至充滿，故障電池在放電和充電的過程中電壓曲線的同步性會快速變差。通過對電池充電時電壓曲線的同步性的分析，從而進(jìn)一步找出放電測試沒有發(fā)現(xiàn)的剩余故障電池。(6)充電結(jié)束后，蓄電池的運行狀態(tài)為浮充狀態(tài)，當(dāng)電池組進(jìn)入浮充狀態(tài)時測試過程結(jié)束。根據(jù)充放電曲線數(shù)據(jù)，分析蓄電池的性能狀況，找出落后電池，計算整個基站蓄電池組的可用容量。如果在測試時間中電池同步性變量值始終沒有到達(dá)門限，電池全部合格。電池的同步性變量算法—組電池電壓值分別為U1, U2, U3,...Um,按一定規(guī)則分為η組(n < m),其中各組的中值為A1, A2, A3...An，各組的權(quán)重值H1, H2, H3...Hn，則整組蓄電池電壓數(shù)據(jù)的平均數(shù)
權(quán)利要求
1.一種蓄電池性能充放電全時在線測試法，具體步驟如下: (1)根據(jù)負(fù)載量大小與蓄電池配置計算負(fù)荷放電率C的大小，并計算Tfull= 1/C。
(2)將曲線分析儀與直流智能監(jiān)控維護(hù)裝置連接，設(shè)置曲線分析儀參數(shù)，之后直流智能監(jiān)控維護(hù)裝置的交流輸入斷開，由蓄電池對實際設(shè)備負(fù)荷供電，進(jìn)行放電測試。
(3)蓄電池由浮充狀態(tài)轉(zhuǎn)入放電以后，通過曲線實時監(jiān)測觀察每個電池的電壓跌落，如果電壓同步性出現(xiàn)較大的波動說明電池組有故障電池，分析儀將同步性變差的電池挑選出來，并進(jìn)行告警。
(4)根據(jù)放電之前估算的Tfull，設(shè)置合適的測試同步性變量門限，如果同步性變量變大至IJ門限值，立亥IJ停止測試，并將這個時刻確定為電池組的放電完成時亥IJ。若在測試過程中發(fā)現(xiàn)蓄電池同步性變量變大但沒有達(dá)門限，則需對此進(jìn)行記錄確認(rèn)，無需停止測試。在進(jìn)行放電過程中，曲線分析儀有電壓曲線實時監(jiān)測報警和計算剩余放電時間功能。
(5)放電結(jié)束后將在線充電裝置的交流輸入連接上，恢復(fù)蓄電池組的直流充電直至充滿，故障電池在放電和充電的過程中電壓曲線的同步性會快速變差。通過對電池充電時電壓曲線的同步性的分析，從而進(jìn)一步找出放電測試沒有發(fā)現(xiàn)的剩余故障電池。
(6)充電結(jié)束后，蓄電池的運行狀態(tài)為浮充狀態(tài)，當(dāng)電池組進(jìn)入浮充狀態(tài)時測試過程結(jié)束。根據(jù)充放電曲線數(shù)據(jù)，分析蓄電池的性能狀況，找出落后電池，計算整個基站蓄電池組的可用容量。如果在測試時間中電池同步性變量值始終沒有到達(dá)門限，電池全部合格。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄電池性能充放電全時在線測試法，其特征在于:一組電池電壓值分別為U1, U2, U3,...Um，按一定規(guī)則分為η組(η彡m)，其中各組的中值為A1,_ ΣΖ,-Η,A2, A3...An，各組的權(quán)重值H1, H2, H3...Hn，則整組蓄電池電壓數(shù)據(jù)的平均數(shù)
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蓄電池性能充放電全時在線測試法，其特征在于:所述的步驟4中蓄電池測試放電放出蓄電池容量的30% -40%，并設(shè)定剩余電量最低不低于45%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種畜電池性能充放電全時在線測試法，其特征在于:所述的步驟4中在線放電測試過程中如果如遇到市電中斷，將分析儀的放電時間超時告警功能關(guān)閉，并不影響電池的曲線分析無需停止測試，將直流智能監(jiān)控維護(hù)裝置的交流輸入連接上，讓電池在市電恢復(fù)時及時充電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蓄電池性能充放電全時在線測試法，屬蓄電池技術(shù)領(lǐng)域。該方法具有測試快速安全準(zhǔn)確可靠的優(yōu)點，克服了容量相同的蓄電池本身具有先天離散性的難題。根據(jù)蓄電池電壓曲線的同步性與性能之間的關(guān)聯(lián)性，通過對充電和放電全時曲線同步性的實時監(jiān)控，解決了以前測試法有損蓄電池容量的致命缺陷和無法分別對每個電池進(jìn)行故障分析的問題。本方法簡單直觀，充放電全時電壓曲線的同步性實時監(jiān)控可以適用于各種類蓄電池組的劣化程度分析，設(shè)備投入小，風(fēng)險小效果好。
文檔編號G01R31/36GK103105585SQ20111036016
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者宋洋 申請人:宋洋