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交流与直流内阻测试方法介绍

一、交流法测量电池内阻


当前蓄电池的测量仪器普遍采用的是交流注入法或直流瞬间放电测量法两种。使用交流注入的仪器如测量阻抗或电导的仪表在测量时会对电池施加一个交流的测试信号,然后再测出相应的电压、电流及阻抗的读数,V/I 会随频率而变化,而容抗XC 也会使电化学电阻RE 变得更小。


采用交流方式的仪器存在着易受充电器纹波电流和其它噪声源干扰的问题,有些设备不能在线(连接充电器和负载并处于浮充状态)对电池进行测试,使用频率为60Hz 或50Hz 的交流测试电流更不可取,因为这是充电器纹波和噪声源的主要频率,而在大型UPS 电池组上出现大于30A 的RMS纹波电流也不是稀奇的事情。


目前大型UPS及高频UPS应用越来越普遍,在电池上出现很强的纹波干扰非常常见,特别是在Emerson、Schneider与Eaton等UPS系统上。下面是国外某采用交流法监测电池内阻的厂家对纹波干扰的说明。


文字部分描述了蓄电池上的纹波是如何干扰蓄电池监测设备的:在一个UPS系统中,逆变器在逆变过程中会产生2次、4次与6次纹波电流,这种纹波电流会倒灌到蓄电池上,由于采用交流法监测电池内阻的设备在测试时需向电池注入一个交流信号,这个交流信号会被这种纹波干扰,造成测量误差。


在表格中专门列出了不同频率的纹波对用交流法测量内阻的影响:测量12V电池时,50HZ频率/1A的纹波电流,其多次谐波对监测设备测量精度的影响为1.3% 4.1% 0.7%=6.1%。而在好多大型UPS系统中,其纹波远远大于1A,因此,采用交流法测量电池内阻往往无法在大型UPS系统与高频UPS中应用。


二、直流法测量电池内阻


使用直流瞬间放电测量内阻方法是由电池组产生一个瞬间负载电流然后测出电池极柱上电压的瞬间变化,通过负载接通时的瞬间电压降和断开负载时的瞬间电压恢复便可推导出相应的内阻。目前的A/D 转换器能在有效地测量直流参数的同时将流经电池的交流信号忽略掉,因此这种类型的仪器甚至可在高噪声的环境下对电池进行在线测试。


其工作原理是将一组电池组分成多个循环,每次测量内阻时先对第一个循环进行放电,结束后再对第二个循环进行放电,直至最后一个循环。在放电的同时,系统高速采集每节电池(或每单小组)的放电曲线,取得压降后测出每节电池的内阻。放电负载采用了恒流负载,确保电压变化时每次放电的电流不变。


系统可以被设成间隔一定时间自动测量一次内阻,无需人工干预。

所以此种测量方法的优势是:

◆ 自动测量,无须人工干预;

◆ 抗UPS干扰强,准确快捷;

◆安全可靠;


三、常见问题解释


1、直流法测量电池内阻会不会损坏电池?


  • 一般用户会担心直流法测内阻时需要对电池进行放电,会影响电池寿命。实际上,杭州华塑已经采用第三代直流放电技术,放电电流为5A左右,时间为三秒钟,其对电池的影响几乎可以忽略。例如对于一只12V/100AH的电池来说,每次测内阻时放出的容量为:5A ×(3S/3600)=0.0042AH,占电池额定容量百分比为:0.0042/100 ×100%=0.0042%,为十万分之四左右,接近电池一天的自放电,因此几乎可以忽略。


2、蓄电池监测设备出现故障时,一直放电怎么办?


  • 在产品设计时我们就充分考虑了这一点,其设计基本原则是蓄电池监测设备出现任何故障时不能对电池有任何影响。在内阻测试回路中,我们设置了两种保护措施,一是内部采用了继电器与IGBT管双重开关,其中一个失效仍可切断放电回路,二是每根放电线上串接了一种特殊的保险丝,当放电时间超过十秒时自动熔断,可以确保有效切断放电回路。

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