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光宇6-GFM-38蓄電池國內蓄電池排行榜 鉛酸蓄電池維護各種方法回顧
1、 測量浮充電壓法
浮充電壓的設置對電池的壽命具有相當重要的影響。在理論上要求浮充電壓產生的電流量是以補償電池的自放電。浮充電壓過高會引起電池正極腐蝕和失水,使電池容量下降,而浮充電壓過低,也會使電池充電不足,引起電池落后,嚴重時會出現電極硫酸鹽化。浮充電壓的選擇可以根據廠家說明書的要求而設定。
雖然測量浮充電壓并及時作出調整是鉛酸蓄電池日常維護的一項重要工作,但是測量浮充電壓并不能找出落后單體電池。如圖一所示,用萬用表測出該組電池各單體的浮充電壓相當平均,但放電一會兒,其中一個電池的端電壓迅速降至截止電壓以下,顯然該電池為落后單體。
2、 內阻或電導測試法
目前國際上流行一種用電導測試的方法檢測電池的內阻來藉此判斷電池的實有容量。電導,即電阻的倒數,是指傳導電流的能力,它反映了電阻的大小。VRLA電池的電阻組成是復雜的,包含了電池的歐姆電阻,濃差極化電阻,電化學反應電阻及雙層電容充電時的干擾作用。在不同的量測點和不同的時刻測得的電阻值包含的組成也是不同的。
根據圖二可知,剩余容量和電池內阻有一定的固定關系,特別在剩余容量不足50%時,會迅速下降,因而根據電池的電導或電阻值來判斷電池容量有很好的一致性。
3、 容量測量法
欲準確知道VRLA電池的健康狀況,只有對電池進行容量試驗。核對性容量放電實驗雖然能100%地測定鉛酸蓄電池的容量,但是,這種測試方法有很多弊端,如成本昂貴、設備笨重和對專人進行培訓等,更主要的是這種測試必需把電池從設備上隔離開相當長的一段時間,而在這段時間里,如果沒有電池做為后備電源,危險性顯而易見。
3.1傳統的離線容量測試法
這種方法須將電池從系統上脫離下來,接上電熱絲作為假負載,通過調整電熱絲,使電池組以額定電流對電熱絲放電,同時用萬用表每隔一定時間量測電池端電壓,直至其中有一單體的端電壓到達規定的終止電壓時停止放電,其放電時間與放電電流的乘積即為該電池的實際容量。此種檢測方法測量電池的容量數值準確,能夠清晰的判別電池是否為失效電池。但此種方法存在下列缺陷:
(1) 電池須脫離系統,如果這期間市電突然中斷,另一組電池能否獨撐?增加系統癱瘓風險。
(2) 笨重的電熱絲需要多人搬運,且至少須一人測量一人記錄數據。
(3) 個別電池端電壓可能在兩次測量間隔期間突然降至截止電壓以下,造成過度放電,如圖三所示。工作量過大,難于全面進行。
(4) 整組電池須花費二十幾小時充電,有時需具備離線之整流器,且易造成某幾個電池過充。
(5) 須消耗大量之電能與熱能。
光宇6-GFM-38蓄電池國內蓄電池排行榜3.2 傳統的在線容量測試法
這種容量測試法不須將電池組脫離系統,只要將整流器關閉,讓電池組直接對系統放電,同時用萬用表測量各電池的端電壓的變化情況。這種方法相對離線容量測試法輕松、簡單且節省了許多電能,但是同樣由于人工測量的時間間隔,存在某些單體過度放電的可能性。裝上監控系統后多少解決了這個問題,但是為安全起見,只能放電20%左右,而失效電池放電電壓在放電深度20%的情況下與有效電池的放電電壓不能有效區分開來,除非在較深的放電深度下才能得到體現。所以相對于通信系統低于額定容量80%的電池視為失效電池的規定來說,這種方法也難于滿足要求。
三、 鉛酸蓄電池維護全面解決方案
如何對閥控式鉛酸鉛酸蓄電池建立起一套有效的維護管理方法,一直是廣大維護人員所關心的問題。近來深圳普祿科智能檢測設備有限公司推出一套鉛酸蓄電池維護全面解決方案,效果良好,這里特將其推薦給廣大用戶,以幫助建立起一套有效的電池維護方法。
這套方案包括兩個部分:PITE3900 智能電池狀態測試儀;PC 機電池狀態分析軟件。現將其功能、用法一一介紹如下。
這套方案著重強調以下觀點:
任何鉛酸蓄電池的壽命變化都是漸變的,頻繁的測量沒有任何意義,但是,長期的跟蹤管理卻是最為重要的。由于電池的壽命平均在5年左右,一個月左右測一次即可。目前,一些昂貴的在線監測電池系統實際上是無多大意義的,更何況其可靠性,還不如其監測的對象。
鉛酸蓄電池的壽命取決于電池的充放電次數,隨著充放電次數的增加,電池的內阻增加,放電能力減少,當達到一定程度時,這種變化加快。因此,長期跟蹤測試,狀態管理成為一項可行的解決方案。在實際使用中,有很多種方法可以決定電池的壽命或狀態,但是基于內阻的測量方法是最快,最可靠的。
目前市場上存在的各種所謂容量檢測系統(除了10小時放電系統),其原理歸根結底都是基于內阻的。因此無論即使是幾十萬的設備,還是幾萬的,其原理從根本上是一致的,所謂的容量也是推測。
建立一個方便,簡單,可靠,價格較低的有效測試系統,是本公司提出的解決方案的最終目標。
一套PITE3900測試儀+一套電池分析軟件+多套配套測試接口,即可方便地定期對電池進行'身體狀態'檢查,并長期進行壽命管理,提前預報不良電池,避免由于電池的壽命已到,造成系統癱瘓。
方案由兩部分組成。
1、PITE3900 智能電池狀態測試儀
用該設備在線測試電池或電池組的內阻,電壓,利用機內存儲的電池標準即可判斷電池的優劣狀態,該組電池中的最差落后單體亦明了顯示。同時具有保存和自動記錄、顯示測試報告功能。
PITE3900是通過采集電池在1KHZ激勵信號下,電壓與電流的變化,從而得到各單體電池的動態的內阻特性,再結合放電率,計算出每個單體的特性值,與PC 分析軟件提供的該品牌良好電池特性值相比較,從而計算出每個單體的優劣狀態。
PITE 3900輕巧、便攜,運用它在線測量電池內阻,與傳統的離線容量測試法相比,大大節省人力、時間。
2、PITE 3900 電池狀態分析軟件
'3900電池狀態分析系統'與'3900智能電池狀態測試儀'相配套,將儀表檢測數據形成歷史記錄庫,通過對電池狀態的衰變趨勢描述,可隨時對'劣化'電池進行報警,以利于工程技術及管理人員酌情處理。
'3900電池狀態分析系統'可以同時管理多臺設備(3900智能電池狀態測試儀),對所有設備可以進行完善的數據分組管理,用戶可根據不同的操作權限,對數據進行查詢、統計、修改、刪除、異常分析、打印分析報表。
'3900電池狀態分析系統'允許用戶自行設定電池狀態的判定標準。
'3900電池狀態分析系統'可對'3900智能電池狀態測試儀'的軟件隨時進行版本更新。
光宇6-GFM-38蓄電池國內蓄電池排行榜四、目前市場上同類產品比較
同目前市場上已存在的電池測試系統相比較,該套系統的特點:
1. 完善的上、下位機軟件分析系統,以長期跟蹤管理電池的身體狀態。
2. 較高的耐壓測試,使得總的電阻、電壓測試更為方便。
3. 可聯網更新儀表及PC機軟件,保護用戶投資。
4. 配套的測試接口系統,使得測試方便、可靠、快捷。
5. 專門設計的便于單人操作的背帶,使得一人測試成為可能。
6. 較之進口產品,適中的價格為用戶提供了選擇的優先。
五、 結束語
閥控式密封鉛酸蓄電池是一種新技術,用傳統的維護方法已經無法適應它的要求,我們需要借助先進的工具,建立起一套有效的維護方案,才可及時找出并排除隱患。深圳普祿科智能檢測設備有限公司推出的這套鉛酸蓄電池維護全面解決方案價廉、方便、快捷、準確、實用,符合我國國情,用戶可以根據自身維護電池的需要,將其各種功能加以組合,以收到事半功倍效果。
蓄電池安全管理的一些實際方法
假定你接受了一項任務,為一個新的和基于蓄電池的電源系統設計監視器電路,那么你會采取什么策略來優化該設計的成本和可制造性呢?最初考慮的問題將是確定系統的首選結構以及蓄電池和有關電子組件的位置。基本結構清楚以后,接下來必須考慮的一個問題是,電路拓撲的權衡協調問題,例如,怎樣優化最終產品的通信和互連。
光宇6-GFM-38蓄電池國內蓄電池排行榜蓄電池的外形尺寸將對電源系統結構有重大影響。要使用大量小型蓄電池以適合形狀復雜的蓄電池模塊 (或蓄電池組) 嗎?或者要使用外形尺寸很大的蓄電池,因而由于重量問題而導致對蓄電池數量的限制或引起其他的尺寸限制?這也許是設計變數最大的部分,因為外形新穎的蓄電池不斷上市,而且人們也在不斷努力,務求蓄電池模塊或蓄電池組集成到產品中后,會與整個產品概念更加一致。例如,在汽車設計情況下,蓄電池最終也許分散在車輛上的某些空間中,這些空間如果不放蓄電池,利用效率很低。
另一個考慮因素是,蓄電池 (或模塊化蓄電池組)、蓄電池管理系統 (或其子系統) 以及最終應用接口之間的測試信號和 / 或遙測信號的互連。在大多數情況下,可以做一個外殼,用來集成蓄電池模塊或蓄電池組中的某些數據采集電路,以便如果需要調換,那么生產 ID、校準、使用規格等重要信息能隨著可替換組件帶走。這類信息對蓄電池管理系統 (BMS)或維修設備可能有用,而且最大限度地減少了線束中所需的高壓額定值導線的數量。
接下來,就給定的機械概念設計而言,監視硬件拓撲由精確定義的、所需支持的蓄電池數量決定。在汽車應用中,一般情況下總共會有 100 個以上的蓄電池測量點,而且系統的模塊化將決定一個給定的電路系統測量多少個蓄電池。最常見的情況是,以安全斷接“維修插頭”方式,將所有蓄電池分成至少兩個子組。通過在故障情況下保持電壓低于 200V,這種方法最大限度地降低了維修人員可能遇到的觸電危險。外形尺寸較大的蓄電池組意味著,要采用兩套隔離的數據采集系統,每套也許支持 50 個蓄電池分接頭。在有些情況下,所有電子組件都在一個經濟實惠的印刷電路板上,但是這需要大量互連,如圖1 (a)所示。或者,電子組件也可以分散放置,更加緊密地集成在蓄電池模塊中,但是這需要采用遙測鏈接方法。為了實現可靠的數據完整性,內置于汽車線束中的遠端測量功能電路必須采用一種堅固型協議,例如廣泛使用的CAN總線。盡管真正的CAN總線接口涉及幾個網絡層,但是可以很方便地采用 PHY 層構成 BMS LAN 結構,以高效率地進行模塊內的通信。這類分布式結構如圖1 (b)所示。該拓撲允許在幾個小型處理器之間分配計算工作量,從而降低所需的數據傳輸速率,并減輕 LAN 方法可能引起的 EMI 問題。最終的 BMS 應用接口很可能是至一個主系統管理處理器的 CAN 總線接線,而且將需要定義 (或在一開始規定) 特定的信息事務處理。
其他因素也可能對物理結構和監視電路造成影響。就鋰離子蓄電池而言,需要蓄電池容量平衡,從而導致了額外的熱量管理問題(去除熱量),而且如果需要有源平衡,還需要電源轉換電路。溫度探頭常常分布在整個模塊之上,以提供一種將電壓讀數與充電狀態關聯起來的方法,因而需要一些支持電路和連接方案。設計時一個常常忽視的考慮因素是,當產品安裝之前閑置或儲存在貨架上時,蓄電池的電量泄漏應該是最低的。在有些情況下,額外的控制配線是必要的。
在上面實現的這些結構中,都有一個常見的測量功能構件,該構件包括一個多通道 ADC、安全隔離勢壘和某種程度的本地處理能力。圖 2 電路顯示了一個實現數據采集功能的可擴展設計平臺。在這個圖中,實現功能的核心組件是凌力爾特的 LTC6803 蓄電池組監視器 IC,同時顯示的還有一個 SPI 數據隔離器和一些可選的特殊用途電路。該電路包括輸入濾波器和無源平衡功能,構成了一個完整的 12 節蓄電池數據采集解決方案。如果需要,這類電路可以簡單地復制,以支持更多蓄電池測量方案,同時共享主微控制器的本地 SPI 端口,該主微控制器反過來再提供外部 CAN 總線或其他 LAN 型數據鏈路所需。
與前一代監視器件相比LTC6803 的主要改進是,支持電源停機和/或單獨由蓄電池組供電。當電源從 V+ 引腳去掉時,蓄電池加載將降至零(僅有 nA 級半導體泄漏)。工作電源可以由接通的蓄電池組電壓提供,或從一個單獨的電源提供給 V+,只要電壓始終至少與蓄電池組一樣高就行。為了實現簡單性,LTC6803 還可以直接從蓄電池組獲取功率,在這種情況下,最低功率狀態(即備用) 將僅消耗 12uA 電流。LTM2883 數據隔離器通過一個內部隔離的 DC-DC 轉換器,從主處理器供電,因此該器件將自動與主處理器一起斷電。LTM2883 的一個非常有用的功能是,它還能向隔離的電子組件(即蓄電池端) 提供很大和得自主機的功率。一個小型升壓電源功能組件 (圖2中的LT3495-1)就是這樣驅動的,以獨立地給LTC6803供電,以便蓄電池僅提供ADC測量輸入電流 (即在有效轉換時平均值 < 200nA)。該電路具有絕對最低的寄生蓄電池泄漏,同時消除了任何蓄電池的工作電流失配,否則這種失配可能逐步導致蓄電池容量失衡。
LTC6803 的一個方便的功能是,有兩個自由的、準確度與蓄電池輸入類似的 ADC 輸入。這種方便的功能允許用很少的額外電路進行輔助測量,包括溫度、校準信號或負載電流測量。一種尤其有用的測量是,用一個門控電阻分壓器測量整個蓄電池組的電壓,實現方法如圖 2 所示 (采用 12:1 的比例,連接到 VTEMP1 輸入)。當電路斷電時,相關的 FET 斷開,這樣對電流的測量就不會不必要地加重蓄電池的負擔。既然該端口的濾波可以獨立于蓄電池輸入來定制,那么為了實現精確的充電電流計算所需的、真正高達 200sps 的奈奎斯特 (Nyquist)采樣率是可能的。可以利用對單個蓄電池測量來周期性地對整個蓄電池組的分壓器提供軟件校準,這樣就不需要價格昂貴的電阻器了。輔助輸入的另一個非常有用的用法是,測量準確度很高的校準電源(諸如凌力爾特的 LT6655-3.3,一個準確度為 0.025% 的基準),在這種用法中,允許軟件憑借通道至通道的固有匹配,校正其他所有通道。請注意,熱敏電阻器的溫度探頭不必以蓄電池的電位為基準,這些探頭一般也不需要 12 位的分辨率。這類探頭通常適用于直接與微控制器連接,從而留出高性能 LTC6803 的輔助輸入,以實現要求更加苛刻的功能。
總之,在蓄電池管理系統電路中需要考慮的因素有很多,特別是那些決定封裝限制的因素。當封裝設計思想匯聚在一起時,考慮一下也有可能產生機械影響的電子線路與信息流的結構(例如:連接器化和導線數目) 同樣也是很重要。一旦權衡過這些因素而且封裝設計思想成熟之后,只需直接插入一款采用LTC6803平臺,一個聲名卓著、可擴展和具成本效益的數據采集解決方案便大功告成了。