关于阀控密封铅蓄电池容量与电导的相关性
关于阀控密封铅蓄电池容量与电导的相关性
作者:桂长清 日期:2005-06-06
关于阀控密封铅蓄电池容量与电导的相关性
桂长清
中船总 712研讨所(武汉430064)
摘要: 阀控密封铅蓄电池荷电态在50%以上时,其内阻(或电导)是看不出什么改变的.仅仅
荷电态在50%以下时,铅蓄电池的内阻才逐步增大.若将荷电态在0至100%的悉数铅蓄电池都计算进去,其容量与电导才有线性相关联系.但是对荷电态大于80%的在线运用的铅蓄电池而言,却不存在上述联系.因此不能用铅蓄电池的电导值去揣度在线运用的铅电池的荷电态或健康状况.
关键词: 密封铅蓄电池, 内阻, 电导, 容量, 相关性
中图分类号: TM 912 文献标识码: A
CorrelaTIon between Capacity and Conductance of VRLA
Gui Chang-Qing
CSIC 712 Research InsTItute ( Wuhan Hubei 430064)
Abstract: As soon as the state-of-charge for VRLA was more than 50%,the internal resistance (or conductance) would not be changeable almost. Only when the state-of-charge was less than 50%, the internal resistance would become larger obviously. Although the correlaTIon between capacity and conductance might exist for these batteries which state-of-charge was from 0 to 100%, but this correlaTIon would not exist for on-line batteries which capacity must be more than 80%. For this reason the state-of-charge or state-of-health for on-line batteries could not be predicted from it＇s values of conductance.
Keywords: VRLA, internal resistance, conductance, capacity, correlation
1. 前史回忆
十余年之前,国外报道了对1000Ah阀控密封铅蓄电池剩下容量与电导的计算成果,以为二者之间存在线性相关联系[1],所以有人提出用在线检测到的VRLA电导值去揣度电池的剩下容量, 还有人企图依据电导测验成果去予测电池的运用寿数.
但是实践得到的成果并不令人满意.自己曾对阀控密封铅蓄电池电导测验原理与实践作了论说[2],以为关于容量在80%以上的在线运用的阀控密封铅蓄电池,是无法运用电导值去点评电池的荷电态和予测电池的运用寿数的.随后又依据电化学中的沟通阻抗原理剖析了阀控密封铅蓄电池沟通阻抗参数与荷电态的联系[3],并指出了电导测验作业的局限性.
最近看到几位作者(请见2004年”通讯电源技能”1-5期)依据国外1992年报道的VRLA容量与电导的相关性,以为能够”通过测定蓄电池的电导值来估量蓄电池容量的巨细,从而判别电池的健康状况是彻底可行的”, 而且说电池的电导测验会使电池运用保护作业获得突破性发展.但令人不解的是,他们均未供给详细的在线运用的铅蓄电池的电导与容量具有线性相关联系的数据来.
看来有必要进一步深入剖析和知道VRLA的容量与电导的联系,脚踏实地地点评VRLA电导测验仪的效果及测验成果的价值.
2. 电池容量与电导(内阻)的联系
在文献[4]中咱们现已体系地介绍了VRLA容量与电导(内阻)的联系.为了阐明问题,在此扼要介绍一下国内外一些作者的作业成果.
文献[5]描绘了作者对6V/4Ah阀控式密封铅蓄电池沟通阻抗测验的成果,标明晰在电池剩下容量高于40%的区间内，电池内阻简直没有改变，而且简直不受放电电流的影响；当剩下容量小于40%时，电池内阻却显着增大，而且放电电流越小，电池内阻添加越快.
早在30年曾经,就有人对开口式自在电解液的铅蓄电池沟通阻抗参数(Rp,Cp,Rs,Cs)跟电池荷电态之间的联系进行了研讨,成果标明电池荷电态在50%以上时，它们简直是不变的，仅仅荷电态在50%以下时才敏捷添加[6]。
咱们前期对大容量开口式自在电解液的铅蓄电池的内阻测验办法进行研讨,成果也调查到相同的状况[7].
文献[8]介绍了用电导测验仪对GFM—840L型阀控式密封铅蓄电池进行电导测验的成果，相同调查到电池荷电态在50%以上时，其内阻简直是不变的，仅仅荷电态在50%以下时才敏捷添加。
日本汤浅公司供给的产品阐明书记载了,运用沟通阻抗计(1000Hz)丈量VRLA内阻, 成果也标明电池荷电态在50%以上时，其内阻简直是不变的.
由此可见, 不同时期不同作者的作业都标明,不管是开口式或全密封铅蓄电池、不管是用沟通阻抗法或电导仪测验法（它是简化了的阻抗测验仪）、不管丈量用的沟通讯号的频率或起伏怎样，尽管测得的同一类型铅蓄电池内阻值有差异，但它们都有一个共同点：铅蓄电池的荷电态在50%以上时，其内阻或电导简直没有改变，仅仅在低于40%时，其内阻值才敏捷上升。
3. 对国外计算成果的观点
材料[1]归纳了作者们在1992年宣布的用Midtronic Celltron and Midtron 电导测验仪对VRLA的测验和计算成果. .图1和图2示出了336块1000Ah密封铅蓄电池用263A放电至1.80V的放电时刻跟电池电导之间的联系.能够看出电池放电时刻跟电导之间存在线性相关联系,其相联系数R²=0.825. 由此提出对在线运用的电池, 能够用测得的电导值去估测电池的剩下容量.
图1. 336只1000Ah电池的电导与放电时刻
图2. 336只1000Ah电池的电导与容量记载表
表面上看来这样做是有必定道理的.但应当看到,上述成果是将放电时刻接近于0至100%的悉数铅蓄电池都计算进去得到的,但是我国规范中规则通讯用VRLA的容量有必要确保在80%以上方可在线运用,低于80%便是失效电池,应该替换.也便是说,若用在线运用的电池测得的电导值去估测它的剩下容量,有必要调查电池容量在80%以上时电池的电导跟容量之间是否存在线性相关联系.惋惜的是图1数据标明,当电池容量在80%以上时, 看不出容量与电导之间有什么联系.
事实上细心一看图2的数据即知,具有这种线性相关联系的电池绝大部分都是放电容量低于80%以下的失效电池。在336只电池中，用电导法测得的电池容量在80%以上的好电池只需34只，占总数10.1%，尚有37/336=11% 的好电池被误判为不合格电池，即用电导法对电池的好与坏误判别的准确率只能到达约50%，更不用说用电导值去猜测电池的荷电态或运用寿数了.
形成这一成果的根本原因就在于本文前面所说的, 电池荷电态在80%以上时，其内阻(电导)简直是不变的，当然不会有什么相关性了.其次,因为蓄电池的内阻很小,只需几个
mΩ,丈量夹的触摸电阻也是mΩ级,因此丈量误差会严 重干扰测验成果;再者,不同厂家出产的蓄电池电导测验仪,因为它们运用的信号频率不同,测定的参数纷歧样(见表1),而且测定的是含有不同成分的内阻,因此即便测验同一块电池,其成果也会天经地义不同.
表1. 某些电池内阻测定仪的特性
仪器类型和出产厂家 信号频率(Hz) 测定的参数
Hewlett-Packard 4328A 1000 阻抗实部
BITE of Biddle Instrument 60 阻抗模数
Celltron 10
Midtron of Midtronics 25 阻抗实部的倒数
但现在依然有人坚持以新电池的电导值(或最大电导值)的80%作为门限值;也有人以为以电池容量到达额定值的80%时的电导值作为门限值,低于该值的电池便是落后电池.出产和保护实践证明,即便是同一类型同一批的新电池,测得的电导(内阻)值也不相同.明显,上述两个门限值既是不同的数值,又是很难定下来的数值,那么怎样能用它们来断定电池的容量或荷电态呢?
由此看来,尽管 将荷电态在0至100%的悉数铅蓄电池都计算进去,其容量与电导之间有线性相关联系.但是对荷电态大于80%的在线运用的铅蓄电池而言, 却不存在上述联系.既然如此,咱们何须花那么大的精力去计算有必要作废的失效电池的容量与电导之间的联系呢?
再来看看近十几年来国外电池职业的状况.F.Huet[9]通过细心调查和剖析之后指出,在电池职业中,现在已没有人用电导法去现场测定蓄电池的容量了.咱们在近十年国外一些闻名电池杂志和一些闻名厂家出书的电池材料上,再也没见到有人建议用电导值去揣度VRLA的荷电态和健康状况态.
4. 合理点评电池电导测验的效果
(1) 不能依据蓄电池的电导值去揣度它的放电容量和运用寿数.
其间道理如本文前面所述.
(2) 有助于发现失效电池
由图2计算的成果能够看出,在336只1000Ah电池中,依据电导测验成果断定为失效的电池数为296只,比真实失效电池数(265个)多11.7%,即误判率为11.7%.
当然,丈量电池的浮充电压比丈量电池的内阻(电导)要简略得多,从电池浮充电压的改变是很简单发现失效电池或落后电池的(落后电池不必定是失效电池).
(3) 查看电池是否失水
因为VRLA选用贫液式规划,电池的放电容量对电解液量十分灵敏.电池一旦失水,放电容量就会下降,内阻就会加大.因此若发现电池电导敏捷下降,就有可能是电池失水的信号.
(4) 电导测验仪是有用的
电池电导测验仪自身是无可厚非的.不能用它来予测密封铅蓄电池的容量或寿数,这不是仪器之过,这是由密封铅蓄电池自身决议了的.若用它予测其他类型电池的容量[9],只需实践证明可行,仪器依然会大有用武之地.
5. 结束语
任何一台测验仪器都有其共同的作业原理,该作业原理也是建立在必定的理论剖析和假定根底之上的.因此任何一台测验仪器都有其必定的适用范围,过高地估量它的适用性,往往会给实践作业带来误导效果.蓄电池电导测验仪也不破例.
科学是不断发展的,人类对事物的知道也是不断深入的.实践永远是查验真理的唯一规范.一旦实践证明曾经的观点不完善,就应当脚踏实地地批改它.
参 考 文 献
1. David O. Feder Mark J. Hlavac W K , Evaluating the State-of-health of flooded and Valve-Regulated Lead/acid batteries, A Comparison of Conductance testing with Traditional methods [J], J. Power Sources, 1993, 46(2-3), 391-415.
2. 桂长清, 阀控密封铅蓄电池电导测验原理和实践 [J], 电源技能, 1993, 23, 266-270.
3. 桂长清, 阀控密封铅蓄电池阻抗参数与荷电态 [J], 通讯电源技能, 2002 (4) 1-5.
4. 桂长清,柳瑞华, 密封铅蓄电池的电导与容量的联系 [J], 电池, 2002 (2) , 74-76.
5. 余沛亮,陈体衔, 阀控密封铅蓄电池内阻 [J], 蓄电池, 1995 (3), 3-5.
6. Gopikanth M L. Sathyanarayana S., Impedance parameters and the state-of-charge, (Ⅱ) lead acid battery [J], J. Appl. Electrochemistry, 1979(9), 369-379.
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70(1998) 59-69.
10. 桂长清, 密封铅蓄电池荷电态予测技能 [J], 电池,2003 (5) 319-321.
