[发明专利]一种蓄电池内阻在线检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及检测蓄电池内阻的领域，特别涉及一种铅酸蓄电池内阻的在线检测方法及装置。

背景技术

铅酸蓄电池作为电源系统停电时的备用电源，广泛应用于通信、电力、轨道交通、金融等行业。如果电池失效或备电时间不足，就有可能造成重大事故，所以必须对蓄电池的运行参数进行全面的在线监测，内阻就是监测蓄电池状态的重要指标之一。蓄电池的容量不足，提前失效，性能恶化都能从内阻的变化体现出来。比如铅酸蓄电池在长期浮充状态下会不可避免的产生硫化现象，导致放电时间缩短，其直观的表现就是内阻增大，因此可通过内阻检测对电池的硫化进行提前预判，从而采取相应的预防措施。现在测量蓄电池内阻的方法有：

（1）密度法

密度法主要是通过测量蓄电池电解液的密度来估算蓄电池的内阻，常用于开口型铅酸电池的内阻测量，不适合阀控密封型铅酸蓄电池的内阻测量，该方法适用范围很窄，而且误差很大。

（2）开路电压法

开路电压法是通过测量蓄电池端电压来估算蓄电池的内阻，对于新电池比较适用，对旧电池误差很大，甚至得出错误结论。因为后备电源的蓄电池日常都是处在浮充状态下，即使蓄电池性能已经变得很差，电压仍可能表现的很正常。

（3）交流注入法

交流注入法是通过对蓄电池注入一个恒定的交流电流信号Is，然后测量出蓄电池两端的电压响应信号V₀以及两者的相位差θ，由阻抗公式：

Z=V₀/Is及R=Zcosθ

计算得出蓄电池的内阻R。交流注入法的电流频率一般选择在100Hz到1KHz之间。根据电池内阻的阻抗频谱特性，在该频率范围内可以相对稳定获得电池组内部的高频电阻，市面上有一些便携式内阻测试仪采用的是这种方法。

由于密度法和开路电压法自身的局限性，很少有应用在蓄电池内阻的在线测量中，当前蓄电池内阻在线监测设备使用的都是交流注入法或直流放电法。相比较而言，交流注入法不需要对蓄电池进行放电，只需要利用一个交流注入信号发生器来给电池施加几百毫安左右的交流电流，所以一般采用交流注入法测试内阻的仪器设备可以设计的比较小巧。但是在检测精度方面，不如直流法，因为注入的交流信号只有几百毫安，在线测试时很难抵抗来自系统纹波电流的干扰，从而造成测量误差。在一个UPS系统中，逆变器在逆变过程中会产生2次、4次与6次纹波电流，这种纹波电流会倒灌到蓄电池上，表1专门列出了纹波对用交流法测量内阻的影响：测量12V电池时，50Hz频率/1A的纹波电流，其多次谐波对监测设备测量精度的影响为1.3%+4.1%+0.7%=6.1%。而在好多大型UPS系统中，其纹波远远大于1A，因此，采用交流法测量内阻往往无法在大型UPS系统与高频UPS中应用。

表1

（4）

（5）直流放电法

直流放电法是通过对电池进行短时间大电流放电，测量电池上的电压降，再通过欧姆定律R=（U₁-U₂）/I计算出电池内阻，U₁，U₂分别是放电前后电池的端电压，I是放电电流，直流放电时间很短，一般几秒或几十秒钟。蓄电池的内阻通常在毫欧级甚至微欧级，由于直流法放电电流可以设计的较大，电压降随之也大，所以能够准确的测量内阻，同时直流放电法克服了交流注入法纹波干扰的问题。但是上面的欧姆定律公式必须在静态或脱机的状态下，才能实现内阻的测量，无法真正实现蓄电池的在线测量。因为后备电源系统中的蓄电池都处于浮充状态下，计算公式由此演变成R=（U_浮-U₂）/I，而U_浮反映的不是电池本身的电压，所以直接采用这种方法进行在线内阻测量，误差也较大。

发明内容

本发明的目的是针对目前蓄电池内阻的上述检测方法的不足，提供一种蓄电池内阻在线检测的方法及装置，实现后备电源蓄电池特别是铅酸蓄电池内阻的在线检测。该方法对上面的直流放电法进行了重新修正，使其适合在线测量，误差更小。通过这套方法，可以方便快捷、实时地检测蓄电池的内阻，从而进一步判断蓄电池的当前状态，为铅酸蓄电池的维护工作提供依据。

本发明为实现其目的所采用的技术方案是：一种蓄电池内阻在线检测方法，包括以下步骤：

步骤1、浮充状态下对蓄电池放电第一设定时间，记录放电截止时刻的电压U₁和电流I₁；

步骤2、保持蓄电池浮充第二设定时间；