蓄电池容量测试方法

随着通信、能源、信息高速公路、计算机数据中心等事业的飞速发展，作为应急电源的蓄电池系统用量迅猛增加。选择和使用快捷、优质的蓄电池维护和测试设备可以使您在蓄电池维护工作中得心应手。?

创建于1972年、推出世界上第一台蓄电池检测仪的美国Albercorp（爱博公司）是蓄电池测试设备的专业研究设计和制造商，它定期召开蓄电池测试和维护专题研讨会，从1997～2001年连续五年承办了美国电池年会，并不断推出其最新技术与设备，是美国市场上和蓄电池技术专家公认的世界头号蓄电池测试设备生产商。下面以美国Albercorp的蓄电池维护与测试系列产品为例，介绍几种可行的蓄电池维护方案，并对该公司生产的蓄电池测试常用产品进行较详细的介绍。

2 蓄电池容量测试

2.1 蓄电池结构探讨?

判断蓄电池寿命状况的最佳方法是带负载测试及容量测试，这需要较长时间，无法即测即得，必须采用既方便又可靠的方法来建立电池容量与传导状况关系。为寻求简易的辅助测试手段，我们首先从阀控蓄电池结构及原理的研究开始。?

过去人们对蓄电池内部参数、传导途径和容量关系理解为：内部电路由电阻、电感和电容组成。电感影响非常小（仅有0.05～0.2 H），而电容又出奇大，每100 Ah蓄电池电容可达1.7 F，但又无证据证明电容与电池容量的关系，故而认为阻抗（电化学电阻）同时包含了电容和电感的因素。因此采用直流到几千赫兹的交流对电池进行阻抗测试，但结果都不理想。

? 爱博公司对蓄电池的内阻进行了深入研究，获得专利U.S.Patent N 5,744,962，即真正的蓄电池等效内阻由其金属电阻和电化学电阻组成，内阻的增加导致蓄电池实际容量的减小。而通过对内阻的测试可评定电池的优劣，来估算蓄电池的剩余容量。蓄电池内阻的增加导致性能退化，蓄电池容量与内阻的曲线关系（并非直线关系，而是非线性函数关系）如图1所示。直线之所以不能描述蓄电池的内阻与容量关系，是因为蓄电池放电过程中金属电阻和电化学电阻显示出不同特性。由典型100%容量蓄电池的放电曲线可以看出内阻增加对蓄电池容量有着负面的影响，蓄电池内阻的功耗为：I2×R内。这部分能量没有得到真正的利用，造成了蓄电池实际容量的减少。
在放电过程中蓄电池容量的减少与电池内部金属电阻、电化学电阻变化的依赖关系是不同的。蓄电池的金属内阻包括电池的极柱、内部的汇流排、板栅及板栅与涂膏间的电阻。报废电池的反常内阻通常是由电池的极柱、内部的汇流排及板栅的化学腐蚀、焊接及铸铅质量的低劣造成，这用Alber蓄电池测试产品能够检测出来。涂层、电解质和隔离器组成了蓄电池内阻中的电化学部分。蓄电池长期使用造成活性物质减少、涂层老化，充放电时电解液比重的变化，以及隔离器成份或其表面的化学构成的改变，阀控电池电解液的干涸，都使电化学电阻增加。
2.2 蓄电池内阻测量方法的原理?

当前的测量仪器多采用的是交流注入或瞬间负载测试（直流测量）两种方法。使用交流注入的仪器（如测量阻抗或电导的仪表），在测量时会对电池施加一个交流的测试信号，然后再测出相应的电压和电流。阻抗的读数V／I会随频率而变化。采用交流方式的仪器存在着易受充电器纹波电流和噪声源干扰的问题。有些设备不能在线（连接充电器和负载，并处于浮充状态）对蓄电池进行测试。使用频率为60 Hz和50 Hz的交流测试电流更不可取，因为这是充电器纹波和噪声源的主要频率。而在大型UPS电池上出现大于?30 A RMS?纹波电流的情况并不少见。

?当今的采样速度之快完全能准确采集V?1、V?2、I并即时计算，A／D转换器能在有效地测量直流参数的同时，将电池的交流信号忽略，因此仪器能精确地测出内阻，同时抗干扰能力强，重复性好，可在高噪声环境中对电池进行在线测试。?

将采集到的浮充电压与放电后电压之差，与同类、同组的蓄电池进行比较，即可知道蓄电池的优劣。以每节蓄电池出厂前厂家给出的在额定容量下的内阻值或用户验收时测得额定容量及内阻值为基准值（参考值），使用中的蓄电池通过内阻测试可评定它的优劣。通常当内阻高于基准值的25%，往往已无法通过容量测试；当高于基准值的50%，完全不必进行容量测试即可更换。

3 蓄电池维护方案推荐?

选择合适的蓄电池维护方案，可以省时、省力地测出电池的容量，既方便维护，又能有效地保障供电系统的正常运行。在此，以美国Alber公司生产的蓄电池维护产品为例，介绍几种蓄电池维护方案。总体上，建议使用MPM系列或CELLCORDER系列产品估算出蓄电池的容量，找出弱电池，再利用SCT系列产品测出弱电池的真实容量，或使用BCT系列产品作系统的容量测试。这样，根据不同的组合，就得到四种不同的蓄电池维护方案，各局站可根据实际情况加以选用。

? 方案一：CELLCORDER智能蓄电池测试仪＋BCT－2000系列电池容量测试系统（包含CLU智能连续负载箱）。? 该方案适合目前已具备电池监控系统的单位。日常维护工作建议采用简便的便携式内阻测试设备对每节电池进行内阻测试，即时初评电池及找出弱电池，并能将数据下载到计算机对它们进行详细分析。建议每月一次或用户根据自身实际需要而定。CELLCORDER智能蓄电池测试仪可以很好地解决日常检测所遇到的各种情况。? 年间对蓄电池组进行系统容量测试，这是维护蓄电池的一项重要工作，同时又全面地了解蓄电池系统。年间容量测试为您推荐BCT－2000电池容量测试系统及CLU智能连续负载箱（自动控制负载系统）。BCT－2000／24＋CLU（8N）容量测试系统是爱博公司为电信用户度身定做的新产品，可同时测24节电池，恒流（最大300A）或恒功率放电。

? 方案二：CELLCORDER智能蓄电池测试仪＋SCT－200单、双节电池容量测试仪。?

已有蓄电池监控系统，暂不准备更换的单位，日常维护可利用便携式CELLCORDER智能蓄电池测试仪找出弱电池，然后同时再利用SCT－200单、双节电池容量测试仪对该弱电池进行真实的、完全充放电的容量测试，并进行均衡充电激活诊治该电池。

? 方案三：MPM－100智能蓄电池测试系统（＋LU大电流负载箱［选件］）＋SCT－200单节电池容量测试仪。? 该方案适合于需新建蓄电池监控管理系统的单位，或虽已安装了蓄电池监测系统，但其监测管理只是采集一些蓄电池的电压、温度数据，而没给出任何分析和建议，用户根据这些数据无法判断VRLA电池质量状况，而VRLA电池可能短时间内失效的单位。因此建议利用成组测试的（同时测24节电池）MPM－100智能蓄电池测试系统找出弱电池，估算出它的剩余容量，然后再利用LU大电流负载箱或SCT－200单节电池容量测试仪对它进行真实的容量测试并诊治该电池。