CN107275690A - 一种蓄电池自放电快速检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓄电池自放电快速检测方法，包括如下步骤：a. 将需要检测的电池组中的电池单元放置在一个恒温箱内，然后用磁场发生装置对恒温箱内的电池单元施加一个交流磁场，并用电压测量装置测量电池单元的初始开路电压；b. 每经过一个放电间隔时间后用电压测量装置测量一次电池单元的开路电压，直至开路电压等于截止电压，从而可得到电池单元的自放电曲线；c. 检测电池单元的自放电曲线与蓄电池的标准自放电曲线上任意相同一个时间点对应的开路电压差值△V，当△V大于额定电压差值时，即判定该电池单元不合格。本发明可显著地加快蓄电池自放电检测的进程，从而提高检测效率，并有利于提高检测的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种铅酸蓄电池检测方法，尤其是涉及一种蓄电池自放电快速检测方法。
背景技术
铅酸蓄电池自发明至今已有100多年的历史，因其具备安全性高、性能稳定、制造成本较低，且具有很高的循环利用价值的特点，使其广泛应用于国民经济和人们的生活中，在电动汽车、电动自行车及电动工具等方面得到了广泛的应用。由于现有的铅酸蓄电池通常是通过串并联组合使用的，因此，要求电池组中的各电池单元具有较高的一致性。其中铅酸蓄电池的自放电是影响电池组使用寿命的重要因素之一，如果各电池单元的自放电不一致，在串联数量多时，电池组各电池单元之间状态差异变大，极容易出现过充过放的现象，从而大大缩减铅蓄蓄电池组的循环使用寿命。
铅酸蓄电池的自放电是由蓄电池内部自发反应引起的电池容量损失，这类损失主要为电解液在正负极上的氧化还原导致的容量损失，自放电对电池组的影响极大。通常，人们会将开路电压和放电截止电压一致的电池单元挑选出来组合在一起使用，以便使电池组中个电池单元的性能尽量一致。然而，当电池组放置或使用一段时间后，由于电池组中各电池单元的自放电不同，会使初始调整好的充电状态变得参差不齐，使得电池组在使用寿命和安全方面存在极大的问题。为此，我们需要对各电池单元的自放电性能进行检测，以便将自放电性能一致或接近的电池单元组合在一起，从而提高电池组的使用寿命和安全性。
目前，人们通常是将完全荷电态（SOC为1）的电池单元在常温下搁置一段时间，然后测量电池单元的剩余电量，从而检测电池单元的自放电性能和荷电保持能力。然而上述检测方法存在如下缺陷：由于蓄电池在常温下的自放电速度较慢，因此，一次测试时间相当长，从而严重影响测试效率，不利于对蓄电池的自放电性能做出准确的检测。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的铅酸蓄电池的自放电检测方法所存在的检测时间长，检测结果的准确性低的问题，提供一种蓄电池自放电快速检测方法，可显著地加快蓄电池自放电检测的进程，从而提高检测效率，并有利于提高检测的准确性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种蓄电池自放电快速检测方法，包括如下步骤：
a. 将需要检测的电池组中的电池单元放置在一个恒温箱内，然后用磁场发生装置对恒温箱内的电池单元施加一个交流磁场，并用电压测量装置测量电池单元的初始开路电压；
b. 每经过一个放电间隔时间后用电压测量装置测量一次电池单元的开路电压，直至开路电压等于截止电压，从而可得到电池单元的自放电曲线；
c. 检测电池单元的自放电曲线与蓄电池的标准自放电曲线上任意相同一个时间点对应的开路电压差值△V，当△V大于额定电压差值时，即判定该电池单元不合格。
首先，将需要检测的电池单元放置在一个恒温箱内，从而使电池单元可在一个恒温环境中自放电，避免变化的环境因素对自放电过程造成的不利影响，有利于提高检测的准确性。特别是，本发明通过对电池单元施加一个交流磁场，从而可显著地加速蓄电池内部的自发反应，大大地缩短自放电检测的时间，有效地提高检测的效率。进一步地，本发明在电池单元的自放电检测过程中，每间隔一个固定的放电间隔时间，即测量一次电池单元的开路电压，从而可得到电池单元的自放电曲线，进而可准确地评判电池单元的整个自放电过程的特性，有利于进一步提高测量的准确性和完整性。
作为优选，所述放电间隔时间在1.5-2.5小时之间，既有利于对电池单元的自放电特性进行准确的测量，同时确保整个检测过程的高效。
作为优选，所述恒温箱的温度在42-55℃之间，有利于加快电池单元的自放电进程，同时使电池单元的自放电进程与实际工作环境相适应。
作为优选，所述交流磁场的频率在0.8-10kHz之间；所述交流磁场的功率在35~110毫瓦之间。在有效提高电池单元的自放电速度的同时，尽量降低交流磁场的电耗，降低检测成本。
作为优选，所述额定电压差值在5-25毫伏之间，既可确保同一电池组中的各电池单元的自放电特性的一致性，同时可避免因过高的检测指标而降低电池单元的合格率。
作为优选，所述磁场发生装置包括三对在圆周方向均匀分布的磁极，磁极由在径向上相对布置且相互串接的二个励磁线圈构成，磁极的励磁线圈采用三相单三拍的励磁顺序供电。
当一对磁极的二个励磁线圈通电时，即可对电池单元产生一个磁力线方向固定的磁场；当三对磁极的励磁线圈采用三相单三拍的励磁顺序供电时，即可依次形成六个磁力线方向不同的磁场，并且六个磁场的磁力线之间形成一个60度的夹角。也就是说，电池单元所受到的磁力线的方向是不断变化的，从而可使电池单元所受到的磁场作用在各个方向上均匀一致，有利于进一步提高电池单元的自放电进程，并确保各电池单元所受到的磁场作用的一致性。
作为优选，所述电压测量装置包括一个具有二个输入接口、一个数据输出接口以及一个存储单元的数字式电压表，所述数字式电压表的输入接口通过连接导线与可连接电池单元的接线柱的测量端子相连接，在连接第一个测量端子的连接导线上串接有间隙式通断器，间隙式通断器包括由盘簧驱动定时主轴缓慢转动的机械式定时器，所述机械式定时器内设有和定时主轴平行的转动枢轴、间隔布置的悬臂状的固定导电片和接触弹片，所述固定导电片和接触弹片分别和连接第一个测量端子的连接导线相连接，定时主轴上设有驱动圆盘，驱动圆盘的边缘设有若干在圆周方向均匀分布的驱动凹槽，所述转动枢轴上设有可转动的驱动杆，驱动杆端部的一侧设有贴靠接触弹片的驱动凸块，另一侧设有贴靠驱动凹槽底面的滑动凸块，当盘簧驱动定时主轴连同驱动圆盘转动时，驱动杆端部的滑动凸块从驱动凹槽内滑出而贴靠驱动圆盘的圆周面，从而推动驱动杆转动，驱动凸块则推动接触弹片弯曲，从而使接触弹片与固定导电片接触，此时数字式电压表即可测出电池单元的开路电压并存储在存储单元内；当盘簧驱动定时主轴连同驱动圆盘继续转动时，驱动杆端部的滑动凸块从驱动圆盘的圆周面滑至驱动凹槽位置，接触弹片弹性复位，从而推动驱动杆反向转动，滑动凸块滑入驱动凹槽内，此时的接触弹片与固定导电片分离。
本发明的电压测量装置是一个具有存储单元的数字式电压表，从而可将每次的测量结果存储在存储单元内，并通过数据输出接口导入到电脑上，以便对测量数据进行进一步的后续处理和分析。特别是，在连接第一个测量端子的连接导线上串接有间隙式通断器，该间隙式通断器包括一个机械式定时器，这样，在开始检测前，只需先上紧极限是定时器的盘簧，然后，通过盘簧的缓慢释放，即可驱动定时主轴匀速地缓慢转动，进而可带动驱动圆盘转动。由于驱动圆盘的边缘设有若干驱动凹槽，因此，可使驱动杆形成一个间隙式的来回摆动，以实现接触弹片与固定导电片的间隙式导通。也就是说，本发明可实现电池单元开路电压的自动检测和存储，从而极大地提高了检测效率，并确保检测过程的一致性。
因此，本发明具有如下有益效果：可显著地加快蓄电池自放电检测的进程，从而提高检测效率，并有利于提高检测的准确性。
附图说明
图1是电池单元在检测时的一种结构示意图。
图2是电压测量装置的一种结构示意图。
图3是间隙式通断器的一种结构示意图。
图中：1、恒温箱 2、电池单元 3、磁极 31、励磁线圈 4、电压测量装置 41、数字式电压表 411、输入接口 412、数据输出接口 42、连接导线 43测量端子 5、机械式定时器 51、外壳 52、定时主轴 53、转动枢轴 54、固定导电片 55、接触弹片 56、驱动圆盘 561、驱动凹槽 57、驱动杆 571、驱动凸块 572、滑动凸块。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
一种蓄电池自放电快速检测方法，包括如下步骤：
a. 如图1所示，将需要检测的电池组中的电池单元2放置在一个恒温箱1内，恒温箱的温度可控制在42-55℃之间，以加快电池单元的自放电进程，同时使电池单元的自放电进程与实际工作环境相适应。然后用磁场发生装置对恒温箱内的电池单元施加一个交流磁场，并用电压测量装置测量电池单元的初始开路电压。优选地，交流磁场的频率可控制在0.8-10kHz之间，而交流磁场的功率则可控制在在35~110毫瓦之间，一方面可提高电池单元的自放电速度，另一方面有利于减少交流磁场的电耗，以降低检测成本。
为了确保电池单元所受到的磁场作用的一致性，本发明的磁场发生装置包括三对在圆周方向均匀分布的磁极3，磁极由二个在径向上相对布置的励磁线圈31构成，同一磁极的二个励磁线圈且相互串接。当二个励磁线圈通电时，二个励磁线圈相对的一端可形成相反的极性，从而在二个励磁线圈之间的空间形成一个磁场。特别地，三个磁极的励磁线圈应采用三相单三拍的励磁顺序供电，从而可依次形成六个磁力线方向不同的磁场，并且六个磁场的磁力线之间形成一个60度的夹角，使电池单元所受到的磁场作用在各个方向上均匀一致，有利于提高电池单元的自放电进程和检测过程的一致性；
b. 每经过一个放电间隔时间后用电压测量装置测量一次电池单元的开路电压，直至开路电压等于截止电压，从而可得到电池单元的自放电曲线。优选地，放电间隔时间可控制在在1.5-2.5小时之间，以提高自放电曲线的精度。
为了提高测量开路电压的效率，如图2所示，电压测量装置4包括一个数字式电压表41，该数字式电压表具有二个输入接口411和一个数据输出接口412，数字式电压表内具有可存储测量数据的存储单元。数字式电压表的输入接口通过连接导线42与测量端子43相连接，而测量端子则可与电池单元正极和负极的接线柱快速连接。其中第一个测量端子用于连接电池单元正极的接线柱，而第二个测量端子用于连接电池单元负极的接线柱。在连接第一个测量端子的连接导线中间串接一个间隙式通断器，该间隙式通断器包括一个机械式定时器5。如图3所示，机械式定时器包括外壳51、设置在外壳内由盘簧驱动的定时主轴52。当盘簧绕紧后，即可通过相应的齿轮传动系统驱动一个擒纵摆做有规律的往复摆动，从而使盘簧缓慢释放，进而实现定时主轴的匀速缓慢转动。由于机械式定时器属于现有技术，因此，本实施例中不对其具体结构进行详细的描述。
此外，在机械式定时器的外壳内还需设置和定时主轴平行的转动枢轴53、以及一端固定在外壳上的悬臂状的固定导电片54和接触弹片55，固定导电片和接触弹片由铍青铜制成，从而具有良好的导电性能和弹性。固定导电片和接触弹片分别和连接第一个测量端子的连接导线相连接，并且固定导电片和接触弹片间隔布置，也就是说，固定导电片和接触弹片之间不接触，从而使该连接导线平时处于断开的状态。另外，定时主轴上需设置一个驱动圆盘56，在驱动圆盘的边缘设置6-8个在圆周方向均匀分布的驱动凹槽561，转动枢轴上设置可转动的驱动杆57，并在驱动杆端部的一侧设置贴靠接触弹片的驱动凸块571，在驱动杆端部的另一侧设置滑动凸块572，依靠接触弹片的弹力，驱动杆端部的滑动凸块贴靠在第一个驱动凹槽的底面上。
当需要检测电池单元时，我们需先将第一个测量端子和电池单元正极的接线柱相连接，将第二个测量端子和电池单元负极的接线柱相连接。由于此时的固定导电片和接触弹片之间不接触，因此，数字式电压表无法测量电池单元的开路电压。当我们使盘簧绕紧时，机械式定时器即开始工作计时，此时盘簧缓慢释放，从而驱动定时主轴连同驱动圆盘缓慢地匀速转动，驱动杆端部的滑动凸块从第一个驱动凹槽内滑出而贴靠在驱动圆盘的圆周面，从而推动驱动杆转动，驱动杆上的驱动凸块则推动接触弹片弯曲，从而使接触弹片与固定导电片接触，此时连接第一个测量端子的连接导线导通，数字式电压表即可测出电池单元的第一个开路电压并存储在存储单元内；当盘簧驱动定时主轴连同驱动圆盘继续转动放电间隔时间时，驱动杆端部的滑动凸块从驱动圆盘的圆周面滑到第二个驱动凹槽位置，此时接触弹片弹性复位，并推动驱动杆反向转动，滑动凸块滑入第二个驱动凹槽内，此时的接触弹片与固定导电片分离，数字式电压表停止测量。当经过一个放电间隔时间后，滑动凸块从第二个驱动凹槽内滑出而贴靠在驱动圆盘的圆周面，此时数字式电压表即可测出电池单元的第二个开路电压并存储在存储单元内。以此类推，数字式电压表可对电池单元进行开路电压的间隙式自动测量和存储。当然，我们可在接触弹片上设置半球形突起，在固定导电片上对应位置设置半球形凹槽。这样，当接触弹片靠近固定导电片时，半球形突起与半球形凹槽贴合，从而可增加相互接触面积，有利于减小接触电阻。
c. 在经过18-24小时的自放电后，机械式定时器停止计时，数字式电压表停止测量电池单元的开路电压，此时我们可将储存在电池单元的存储单元内的开路电压数据输出到电脑上，从而可得到电池单元的自放电曲线，该自放电曲线的横坐标为自放电时间，纵坐标为开路电压。然后将检测电池单元的自放电曲线与蓄电池的标准自放电曲线叠加在一起进行比较，对于横坐标上的任意一个自放电时间点，电池单元的自放电曲线与标准自放电曲线所对应的纵坐标上的开路电压之间会形成一个开路电压差值△V。当△V大于额定电压差值时，即判定该电池单元不合格。优选地，额定电压差值可控制在5-25毫伏之间，既可确保同一电池组中的各电池单元的自放电特性的一致性，同时可避免因过高的检测指标而降低电池单元的合格率。也就是说，只要开路电压差值△V小于等于额定电压差值，即可判定该电池单元合格。
Claims (8)
1.一种蓄电池自放电快速检测方法，其特征是，包括如下步骤：
a. 将需要检测的电池组中的电池单元放置在一个恒温箱内，然后用磁场发生装置对恒温箱内的电池单元施加一个交流磁场，并用电压测量装置测量电池单元的初始开路电压；
b. 每经过一个放电间隔时间后用电压测量装置测量一次电池单元的开路电压，直至开路电压等于截止电压，从而可得到电池单元的自放电曲线；
c. 检测电池单元的自放电曲线与蓄电池的标准自放电曲线上任意相同一个时间点对应的开路电压差值△V，当△V大于额定电压差值时，即判定该电池单元不合格。
2.根据权利要求1所述的一种蓄电池自放电快速检测方法，其特征是，所述放电间隔时间在1.5-2.5小时之间。
3.根据权利要求1所述的一种蓄电池自放电快速检测方法，其特征是，所述恒温箱的温度在42-55℃之间。
4.根据权利要求1所述的一种蓄电池自放电快速检测方法，其特征是，所述交流磁场的频率在0.8-10kHz之间。
5.根据权利要求1所述的一种蓄电池自放电快速检测方法，其特征是，所述交流磁场的功率在35~110毫瓦之间。
6.根据权利要求1所述的一种蓄电池自放电快速检测方法，其特征是，所述额定电压差值在5-25毫伏之间。
7.根据权利要求1所述的一种蓄电池自放电快速检测方法，其特征是，所述磁场发生装置包括三对在圆周方向均匀分布的磁极，磁极由在径向上相对布置且相互串接的二个励磁线圈构成，磁极的励磁线圈采用三相单三拍的励磁顺序供电。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的一种蓄电池自放电快速检测方法，其特征是，所述电压测量装置包括一个具有二个输入接口、一个数据输出接口以及一个存储单元的数字式电压表，所述数字式电压表的输入接口通过连接导线与可连接电池单元的接线柱的测量端子相连接，在连接第一个测量端子的连接导线上串接有间隙式通断器，间隙式通断器包括由盘簧驱动定时主轴缓慢转动的机械式定时器，所述机械式定时器内设有和定时主轴平行的转动枢轴、间隔布置的悬臂状的固定导电片和接触弹片，所述固定导电片和接触弹片分别和连接第一个测量端子的连接导线相连接，定时主轴上设有驱动圆盘，驱动圆盘的边缘设有若干在圆周方向均匀分布的驱动凹槽，所述转动枢轴上设有可转动的驱动杆，驱动杆端部的一侧设有贴靠接触弹片的驱动凸块，另一侧设有贴靠驱动凹槽底面的滑动凸块，当盘簧驱动定时主轴连同驱动圆盘转动时，驱动杆端部的滑动凸块从驱动凹槽内滑出而贴靠驱动圆盘的圆周面，从而推动驱动杆转动，驱动凸块则推动接触弹片弯曲，从而使接触弹片与固定导电片接触，此时数字式电压表即可测出电池单元的开路电压并存储在存储单元内；当盘簧驱动定时主轴连同驱动圆盘继续转动时，驱动杆端部的滑动凸块从驱动圆盘的圆周面滑至驱动凹槽位置，接触弹片弹性复位，从而推动驱动杆反向转动，滑动凸块滑入驱动凹槽内，此时的接触弹片与固定导电片分离。
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