CN101672896B - 后备蓄电池容量在线判断法 - Google Patents

Abstract

后备蓄电池容量在线判断法，已有的蓄电池容量测定技术都较为滞后。后备蓄电池容量在线判断法，其组成包括：通过实际测量得到蓄电池内阻与蓄电池容量的对应关系，由所述的对应关系根据蓄电池容量得到的电池内阻设为R₁，实际测量蓄电池的内阻设为R₂，根据下式计算出内阻基准值R₀：R₀＝ωR₁+(1-ω)R₂，式中ω为加权系数，通过实际测量所得图表对应查得，测定蓄电池的当前内阻为R_i，则ΔR％＝(R_i-R₀)/R₀，根据ΔR％的数值由实际测得的对应关系表即可确定蓄电池的当前容量范围。本方法用于蓄电池容量的在线测量。

Description

后备蓄电池容量在线判断法

技术领域：

本发明涉及一种后备蓄电池容量在线判断法。 

背景技术：

随着各个行业对于供电质量的要求提高，后备蓄电池组得到广泛的应用，如电力操作电源中的蓄电池组、通信电源中的蓄电池组、不间断电源UPS中的蓄电池组、应急电源EPS中的蓄电池组。但在如何及时掌握蓄电池容量技术方面，国内外的技术都较为滞后。 

当前在国际蓄电池领域，对于后备蓄电池组的容量测量技术，都是采用进行安时积分法进行。在实际工作中常采用变通的方法，即通过对蓄电池进行恒流放电，将蓄电池放电至截止电压，计量该过程的时间，然后将放电电流与放电时间的乘积，作为蓄电池容量的测量方法。这是目前国际上通用的蓄电池容量的测量方法。但该方法存在以下诸多不足之处： 

1、需要将蓄电池组从系统的工作状态下脱离。而后备电源中的蓄电池组，由于长期处于后备状态，这给供电系统带来了不安全隐患。此外这一脱机的放电过程持续的时间较长(包含核对性放电过程持续的时间以及蓄电池充满电过程的所耗时间，大约24小时)，这一过程一旦出现供电故障，而设计功能为后备的蓄电池组将无法提供电力供应，这将对整个供电系统会带来极大的隐患(因为蓄电池组脱离系统)。 

2、放电测试过程中蓄电池组的电能消耗，转化为不可循环利用的热能形式，浪费了大量的能源。同时由于蓄电池组的电能不能循环再利用，我国每年仅蓄电池组的容量测试而浪费的电能达50万兆瓦，相当于全北京市4天的总耗电量。 

3、由于采用脱离系统的放电测试法，为此，国家行业标准规定每6-12月进行一次，在实际生产中，将这一过程安排在检修期间进行。这对于清楚掌握蓄电池组的容量状况，无疑是滞后的。 

为此目前国际上较为流行的是采用测量蓄电池的内阻，来反应蓄电池性能的差异。但是出于蓄电池的维护的要求，需要清楚掌握当前蓄电池的保有容量， 而内阻不能直观清楚地表征蓄电池的保有容量，所以在实际应用中，给蓄电池维护带来较大的困惑。如何不需要放电而对蓄电池进行容量的测量或判断，对于使用者而言，无疑更为科学有效。 

发明内容：

本发明的目的是提供一种后备蓄电池容量在线判断法，用于实现蓄电池组容量的非放电的在线测量，在内阻参数测量的基础上，建立模糊的数学模型，通过蓄电池内阻的变化值，测量蓄电池的容量。 

上述的目的通过以下的技术方案实现： 

后备蓄电池容量在线判断法，其组成包括：通过实际测量得到蓄电池内阻与蓄电池容量的对应关系，由所述的对应关系根据蓄电池容量得到的电池内阻设为R₁，实际测量蓄电池的内阻设为R₂，根据下式计算出内阻基准值R₀：R₀ωR₁+(1-ω)R₂，式中ω为加权系数，通过实际测量所得图表对应查得，测定蓄电池的当前内阻为R_i，则ΔR％＝(R_i-R₀)/R₀，根据ΔR％的数值由实际测得的对应关系表即可确定蓄电池的当前容量范围。 

本发明的有益效果： 

本发明就是在内阻参数在线测量的基础上，采用非放电模式，建立模糊的数学模型，通过蓄电池内阻的变化值，得到蓄电池的容量，同时为保证容量测量的精度，通过历史参数进行修正，因此解决了蓄电池容量在线测量的难题，提高了蓄电池的容量判断的及时性。由于实现了容量的在线判断，因此避免了以往放电测量方法对于系统安全性带来的诸多隐患，为后备蓄电池的维护提供了及时可靠的蓄电池容量等重要数据，保证了维护的及时性。同时由于采用非放电法，避免了原有方法对于蓄电池电能的消耗，达到节能减排的作用。 

本发明是经过10年的蓄电池检测经验，建立在大量的实际测量的数据工作基础上，摸索出的对蓄电池进行容量判断的新方法。虽然该判断法，在测量的精度上，不如安时积分法那样精准，但相比较内阻参数所反应的蓄电池性能，更为可靠科学，同时对于蓄电池维护工作，通过这套判断法，可以及时、直观地为蓄电池维护提供可靠的依据。可以实现后备蓄电池容量的非放电的在线判断。实现后备蓄电池容量的非放电的在线预估。大幅度降低在线测量的成本。

附图说明：

附图1是蓄电池运行时间与蓄电池容量及内阻的对应关系图。图中横轴单位为月，纵轴上容量曲线对应的数值单位C％，代表蓄电池容量的百分比；内阻曲线对应的数值单位为mΩ。 

附图2是加权系数ω与蓄电池运行时间的对应关系图。图中运行时间的单位是年。 

附图3是ΔR％与蓄电池容量的对应关系图。 

具体实施方式：

实施例1： 

后备蓄电池容量在线判断法，其组成包括：通过实际测量得到蓄电池内阻与蓄电池容量的对应关系，由所述的对应关系根据蓄电池容量得到的电池内阻设为R₁，实际测量蓄电池的内阻设为R₂，根据下式计算出内阻基准值R₀：R₀＝ωR₁+(1-ω)R₂，式中ω为加权系数，通过实际测量所得图表对应查得，测定蓄电池的当前内阻为R_i，则ΔR％＝(R_i-R₀)/R₀，根据ΔR％的数值由实际测得的对应关系图3即可确定蓄电池的当前容量范围。 

随着蓄电池的运行，蓄电池内阻会出现一定程度的增加，同时蓄电池的容量呈下降趋势，考察蓄电池的寿命周期中，其内阻与容量的关系如图1所示。 

根据图1的对应关系，找到蓄电池寿命周期过程中，蓄电池内阻与容量的关系，就可以对蓄电池容量进行判断。由于不同标称容量的蓄电池，其内阻存在较大的差异，为此需要根据蓄电池的不同标称容量找到蓄电池的内阻基准参数R₀，观察蓄电池内阻变化的绝对值ΔR，通过这个ΔR，对蓄电池容量进行判断。 

但同时由于随着蓄电池的运行，蓄电池的内阻参数会出现一定程度的增加，本发明是集成在蓄电池监测装置中，而在实际中，蓄电池监测装置很难做到随新蓄电池的投运而一同安装，对内阻基准参数需要进行一定的修正，以解决蓄电池组与蓄电池监测装置安装无法同步而带来的蓄电池内阻基准参数的偏离，为此引入内阻基准参数R₀的修正。 

将当前蓄电池组中各个蓄电池内阻参数与蓄电池已经投运的时间参数相结合，通过数学关系式，对蓄电池内阻的基准值进行修正得到基准值R₀，将这一基准值R₀作为蓄电池容量判断的核心参数。同时将当前的蓄电池内阻R_i，与R₀进行比较，得到蓄电池内阻变化的绝对值ΔR，ΔR与R₀的比值作为蓄电池容量的判断根本依据。 

对于蓄电池容量的在线判断要精确掌握以下参数： 

1)不同容量蓄电池与内阻的对应关系，目的取得R₁。在充满电状态下，由于蓄电池同一容量下，其内阻相差不大，为此可以通过大量的实际测量工作，得到在充满电的情况下、不同容量的蓄电池内阻的基本数据，以得到R₁。如下表1： 

表1 

电池电压	电池容量(Ah)	电池内阻R1(mΩ)
			12V	7	25
12V	12	20
			12V	24	10
12V	33	9
			12V	38	8
12V	65	6
			12V	80	4.0
12V	100	3.8
			12V	200	2.5

2)蓄电池组投运的持续时间，目的取得ω，以便对蓄电池的内阻基准值R₀因为蓄电池投运时间的不同而带来的偏差进行修正，使之接近新电池投运初期的内阻参数值。ω的取值与运行时间呈直线关系如图2。 

3)初始测量蓄电池内阻R₂，以便蓄电池内阻基准值的修正。 

当前的蓄电池内阻R_i与初始测量的蓄电池内阻，在初始时刻，可以是同一数值，但随着蓄电池的运行时间的延长，蓄电池内阻会出现不同程度的增加，这就是R₂与R_i的不同。 

最后按照附图3，找到ΔR％与蓄电池容量对应的关系。 

Claims (1)

1.一种后备蓄电池容量在线判断法，其组成包括：通过实际测量得到蓄电池内阻与蓄电池容量的对应关系，其特征是：由所述的蓄电池内阻与蓄电池容量对应关系根据蓄电池容量得到的电池内阻设为R ₁ ，初始测量蓄电池的内阻设为R ₂ ，根据下式计算出内阻基准值R ₀ ：R ₀ =ωR ₁  +（1-ω）R ₂  ，式中ω为加权系数，通过实际测量所得图表对应查得，测定蓄电池的当前内阻为R _i  ，则ΔR%=（R _i - R ₀ ）/ R ₀ ，根据ΔR%的数值由实际测得的ΔR%与蓄电池的当前容量范围表确定蓄电池的当前容量范围。

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