阀控密封式铅酸蓄电池监测设计

原邮电部发布了《通信电源和空调集中监控系统技术要求》的标准，目的在于规范监测产品和技术。标准中明确要求监测到每一个单电池。目前，电信部门使用的产品大多都是依据该标准设计/生产的。制定标准后，电信运维部门期望监测设备能够起到重要作用，而实际情况是，在浮充状态，监测设备只能发现极个别性能很差、浮充电压超常的电池。对于浮充电压的小幅值差异监控系统并没有区别和处理的依据，也就是对于电池性能变坏、电池容量已经大幅下降，这时如果电池浮充电压变化不明显，监控系统不会发出警报，而只是当放电时发现某电池的放电电压（或曲线）异常才有警告，但一般为时已晚。

5 放电分析新技术

在对每个单电池进行电压检测的前提下，对电池组进行放电是一种有效的测量方法。电池是一个非线性动力学系统，将电池放电至其下限电压，或称完全放电是测试电池性能的最可靠方法。在此基础上，人们期望通过部分放电来预测完全放电的数据。

目前，有针对三种不同测量方法的部分放电方式。

（1） 瞬时放电，以测量电池的直流内阻，根据内阻数据分析电池的劣化程度（SOH）。研究人员对不同荷电状态和不同劣化程度的电池，进行了直流内阻的测试和分析，并对栅板腐蚀和失水两种不同劣化模式的差别进行了研究。

（2） 短时放电，根据短时放电的数据预测电池保有容量，在测量的放电电流下，不同劣化程度的电池放电输出电压的幅值会有差别，通过计算其偏差估计电池的SOH。从理论上讲，放电的深度越大，估计的误差越小。

（3） 短时放电，根据放电过程的电压跌落Coup de Fouet过程分析电池的SOH。VRLA电池由满充电状态转入放电以后，出现一段短时间的电压跌落，然后回升到放电平台电压。

6 阻抗测量与分析技术

阻抗测量是具有丰富实质意义同时又是最具争议的检测方法之一。对单电池进行内阻检测的监测，是电池监测技术的质变，即由被动监测电压到主动测试电池内部状态。

得出的结论是：

⑴ SOC和SOH确实影响电池内阻；

⑵ 环境温度亦影响内阻，尤其是低频下电池的动力学过程受扩散影响；

⑶ 因为温度影响阻抗，在现场测试时应该使用较高频率（10Hz—100Hz），这样可以减少温度的影响；

⑷ 铅酸电池的内阻变化幅度可大到100%，而镍镉电池只有10%的变化；

⑸ 大容量电池的内阻非常小，测量比较困难；

⑹ 不管内阻测试是否能反映电池状态，测试仪器的标准和测量步骤应该明确；

⑺ 用内阻技术发现有问题的电池后，仍需要进一步测试；

⑻ 不能直接用内阻数据反应SOC，因为SOH对阻抗影响很大。

在线内阻测试技术难度大，内阻准确度和抗干扰能力差别也很大。由于电池的内阻很小，放电时的电压变化幅值很小，需要较大的放电电流，所以放电测量方法的精度一般也很难提高。

7 寿命预测技术

蓄电池的设计使用寿命是根据其电极腐蚀速度计算得到的。蓄电池的实际工作寿命与使用条件的关系密切，主要因素是充电方式、浮充电压、使用温度、放电深度和次数。

寿命研究一般是针对实验室的加速寿命测试进行分析，对于现场的电池寿命预测研究较少。

IEEE Std 1188-1996中推荐的固定使用的备用电池更换标准为电池容量下降到80%。虽然电池在该时刻仍能提供相当高的容量输出，但电池劣化速度加快，应该及时更换，以保证电源系统的安全性。从经济角度考虑，提前更换需要更多的经费。

在YD/T799-1996中规定采用过充电测试电池的寿命，即蓄电池在规定电流（0.2C10）过充电状态下，年平均室温在15℃～25℃之间，每月按1h率放电1次，当其容量不大于80%时试验结束。2V系列阀控式铅酸蓄电池试验天数在240天以上，折合寿命为7年～9年。6V以上系列阀控式铅酸蓄电池试验天数在180天以上，折合寿命为5年～7年。该加速寿命的测试方法与电解电容的高温测试不同。

备用方式使用的VRLA一般工作在较为稳定的环境。因此，根据其衰变信息来预测电池的寿命也取得了一些研究成果。通过加速寿命试验可测得电池的衰变规律。在实际应用中，寿命预测主要用于制订电池更换计划。

8 智能电池技术

智能电池是指在蓄电池上附加有关智能电路，一般的智能电池包含有测量、保护、计算、存储和通讯5部分功能。

（1） 测量功能：直接测量充放电流、电压、温度，并转换为数字量。

（2） 保护功能：在电池过充、过放、短路时切断电池的输出。

（3） 计算功能：主要进行电量的计算，尤其是充满后放电剩余电量的计算。

（4） 存储功能：将电池使用过程的特殊数据存储。

（5） 通讯动能：和充电器/用电负载通讯，提供充电参数和剩余电量信息。