阀控铅酸蓄电池的失效探讨及在线监测

时间：01-06 来源：电源世界作者：赵强宝点击：

图1　系统结构框图

3、系统的参数设置

　 BMS系统作为一个完整的监测系统，首先应该通用于直流220V系统、直流110V系统、直流48V系统, 以及直流24V系统，设计时便考虑了其通用性，主监控模块和内阻检测模块是通用的，对于不同的系统，只需要增添数量不同的采集模块，同时，设定每一个采集模块的电池采样数量。因此，系统需要设定如下系统参数和报警参数：
1）采集模块数量
2）采集电池数量最少的采集模块的电池采集个数
3）后台通讯地址设置
4）后台通讯波特率设置
5）电池组浮充电压上下限
6）单电池浮充电压上下限
7）内阻阈值
8）容量报警
9）过流报警
10）温度异常
其中前四项为系统设定，后六项为报警设定。

4、电压、电流巡检与数据分析

　　最初的电池监测装置只是检测电池组的端电压、电流和温度，并将检测数据与设定的上下限比较，给出报警提示。电池巡检仪可以对每一个电池单体进行电压测量，并对浮充电压超限报警。
大多数电池厂家的技术人员将电压测量放在首位，对于处在浮充状态的电池，其浮充电压的细微差别可体现电池的荷电状态，能判断电池的严重失效，因浮充电流很小，电池之间的性能差异（以容量差异为主）很难表现出来。BMS对电池的完整工作过程进行监测，实时测量在充电、浮充、放电的不同状态下的电压、电流，并采用不同的数据处理方法，以提高数据分析的准确性。

　　浮充电压与温度的关系可按生产厂家提供的斜率进行补偿。
VF　= V0+k (T-T0)　
一般情况下 k=3~5mV。

5、剩余容量计算

　　试图通过某种方法在线测得电池的实际保有容量一直是电池用户最迫切的希望，但到目前为止，还没有这样的方法或算法。有些介绍用电池内阻来计算保有容量的资料或产品广告，但实际使用起来数据的对应关系并不严格，内阻只能用于区别电池容量的大幅度变化。尤其是利用电池内阻的相对变化可以准确预报电池落后。

　　当电池处于放电工作时，对于很多场合都需要知道电池的剩余容量及供电时间，根据电池的额定容量和放电电流的监测，不难实时计算出剩余容量，假定负载相对稳定，则换算出供电时间。一般情况下，电池制造厂都给出在不同放电信倍率下的电池容量。

　　用最小二乘法根据电池厂家提供的在不同倍率下的放电容量，可以简化地用二次曲线来表示电流和容量之间的关系，分别求得a、b、c：

6、电池运行事件记录

　　BMS的另一方面重要作用记录运行数据，以便在电池出现故障时进行追踪，确定是由于电池质量的原因还是不正常的使用所造成的。对于长时间的连续运行，要记录所有的数据不仅对硬件要求高，也没有实际意义。BMS设计有事件产生器，依据事件产生规则将电池正常运行情况以事件形式存储，大幅减小数据量，而且方便查询管理。主要包括：

1）浮充电压过高、过低
2）充电电流过大
3）放电电流过大
4）工作温度过高、过低
5）内阻变化
6）深度放电
　　事件记录当时的数据和持续时间。对于电力系统的电池运行特点，要求事件产生规则有较强的鲁棒性，可以屏蔽合闸冲击和测量干扰。

　　如果电池组中存在个别落后电池，则放电容量由最差的电池决定。

7、远程管理
　
　　随着无人值守变电站的推广，电池的在线监测更加必要。电池监测设备可以和集中监控系统联机，通过远程管理软件可以查看电池的当前运行状况和所记录的历史运行事件，及时得知监测过程发出的报警信息，决定是否派人维护，也可以通过远程遥控进行更深一步的测试。

8、实测数据分析

　　通过对六只不同容量不同电压等级的电池进行测试比较，其中标准内阻采用日本进口单电池内阻测试仪，标准电压采用0.1级标准数字万用表测试。在线测量由BMS电池巡检仪测的，具体数据如下（内阻单位为毫欧，电压单位为伏）：

通过测试分析，BMS电池巡检仪测试准确，精度高，完全能胜任蓄电池系统的在线监测。

四、小结
蓄电池是电源系统的核心部分，增加相应的有效监测设备，一方面能保证电池工作在合理的条件下，延长电池的浮充使用寿命；更重要的是在电池完全失效前能够采取措施，避免在停电后才发现电池问题。

参考文献
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