在线监测诊断是vrla蓄电池管理的必由之路

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1、在线监测诊断是VRLA蓄电池管理的必由之路杭州高特电子设备有限公司版权所有，严禁转载或二次加工，谢谢！徐剑虹肖惠英杭州高特电子设备有限公司310012杭州　　摘要：对运行中阀控式铅酸蓄电池(VRLA)的监测和检测一直停留在对电池电压和内阻的测试上，还有就是定期的核对性放电测试，缺乏有效的分析诊断技术。本文从浮充电压的离散度、内阻的变化和阀控电池容量及寿命的相关性角度，提出了基于阀控电池浮充电压和内阻分析的在线监测诊断方法。　　关键词：失效机理测试方法诊断模型蓄电池监测模块BMM　　一.概述　　铅酸蓄电池自从1859年普兰

2、特发明以来已有一百多年的历史了，密封阀控铅酸电池的出现更以其密封环保、少维护、自放电小、性能稳定、使用方便等优点而迅速占领市场，广泛应用于通信机房和移动基站，作为电源系统停电时应急后备电源，蓄电池本身运行的可靠性和安全性也已经得到了越来越高的关注。然而，从上世纪80年代使用阀控式铅酸蓄电池开始，20多年来人们一直被阀控电池的可靠性问题所困扰，往往是市电发生故障了，系统电源也跟着就没了，或者只能维持很短的时间[1]。为此人们作了很多探索，提出了很多阀控电池的失效机理[2][3][4]，也对阀控电池的测试作了很多研究，从核对

3、性放电到测量单体电压，再到测试电池内阻(或电导)[5][6]，也有人提出了蓄电池的在线诊断技术[7]、测试数学模型[8]等等。　　本文从阀控电池的不同失效机理和测试方法入手，讨论了蓄电池浮充电压的离散度、内阻的变化和阀控电池容量及寿命的相关性，提出了基于阀控电池浮充电压和内阻分析的在线监测诊断方法，其目的就是通过在线监测诊断技术，达到即时获知电池容量和电池性能预期，提高蓄电池维护水平，提高电源运行的安全性和可靠性。　　二.阀控式铅酸蓄电池的失效机理　　在讨论测试方法前，简要回顾一下阀控电池的失效机理，阀控式铅蓄电池是一个

4、复杂的电化学体系，电池的性能和寿命取决于电池材料、工艺结构、及电池运行环境等等多方面的因素。　　1.阀控式铅酸蓄电池原理的固有因素　　1.1正极板腐蚀　　对浮充电使用的电池，设计使用寿命主要取决于板栅腐蚀速率，它受栅板材料、电解液密度和环境温度的影响很大，然而这是一个缓慢的过程，由此引起的寿命终结可长达十几年。但是在电池过充电状态下，通过氧复合通道，负极产生了水，降低了酸度，而正极反应产生H+，加速了正极板栅的腐蚀。同样在高温环境下，正极板栅的腐蚀也会被加速，从而缩短电池的预期寿命。　　1.2失水　　由于阀控式铅酸蓄电池

5、是贫液式设计，电解液的吸储量非常有限，失水将直接导致电池容量损失。据统计有70%以上的电池失效是由于失水造成的。　　在充电过程中氧复合反应不完全及板栅腐蚀将引起水的损失，当每次充电时，由于产生气体的速率大于气体再化合速率，导致一部分气体逸出，损成水的损失。正极栅的腐蚀也是造成水损失的因素之一。　　1.3负极板硫酸盐化　　在充电过程中，一旦氧复合反应发生，几乎消耗了所有流入负极的电流，使得负极不可能被极化到开路电极电位以上，这样无论电池处于充电或放电状态，负板总有硫酸铅存在，使负极长期处于非完全充电状态，形成不可逆硫酸铅，

6、使电池容量逐渐减少，导致电池失效。　　1.4热失控　　在充电过程中，电池内的再化合反应将产生大量的热能，由于蓄电池的密封结构使热量不易散出，导致电池温升过高失效。　　2.电池生产工艺质量的因素　　在实际情况中，由于电池生产工艺质量的问题，如原材料成份不稳定，极板涂膏量不一致，极耳腐蚀断裂，壳体和壳盖间渗透漏液，阀盖开闭不灵等，都造成电池性能离散性大，也是电池早期失效的主要因素。　　由于电池生产工艺、材料的离散性导致的电池性能离散性，将在电池使用中被反映，如浮充电压的离散性，不可避免带来单体电池的过充和欠充。　　3.使用环

7、境因素　　3.1不合理设置充电电压，一般浮充电压要求为：2.23-2.27V(应依据电池厂家的规定)，过高的电压设置将导致过充，而过低的设置也将导致欠充，二者都会影响电池寿命。　　3.2过高的环境温度将加速电池栅板的腐蚀，影响电池寿命。　　3.3在偏远地区运行的基站电池，往往存在频繁停电使电池没有充足又被放电的状况，这将导致电池硫酸盐化而不可恢复。　　三.目前的测试方法及缺陷　　1.监测电池单体电压　　目前电池监测的主要手段是监测电池单体电压，一般要求控制在±50mV以内，超出判为不合格。　　但是从以上失效机理中可以看出

8、，除了热失控、极耳腐蚀断裂的情况发生，所有的失效是一个缓慢变化的过程，在电压监测中很难被反映，往往电池容量已经严重损失，电压还显示正常。　　2.测试内阻(电导)　　近几年，内阻(电导)测试技术已在电池检测中得到广泛应用。从以上电池失效机理可以看出，导致电池失效的正极板腐蚀、失水、负极板硫酸盐化等，都会在电池内阻(电导