CN108363022A - 一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置及方法 - Google Patents
一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108363022A CN108363022A CN201810487015.3A CN201810487015A CN108363022A CN 108363022 A CN108363022 A CN 108363022A CN 201810487015 A CN201810487015 A CN 201810487015A CN 108363022 A CN108363022 A CN 108363022A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lead
- acid accumulator
- receiving coil
- signal receiving
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000003862 health status Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 5
- 229910052924 anglesite Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- KEQXNNJHMWSZHK-UHFFFAOYSA-L 1,3,2,4$l^{2}-dioxathiaplumbetane 2,2-dioxide Chemical compound [Pb+2].[O-]S([O-])(=O)=O KEQXNNJHMWSZHK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N lead dioxide Inorganic materials O=[Pb]=O YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 1
- 238000012946 outsourcing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/3644—Constructional arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/378—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
- G01R31/379—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator for lead-acid batteries
Abstract
本发明涉及铅酸蓄电池领域。目的是提供一种检测铅酸蓄电池健康状态的装置，该装置具有结构简单，操作方便的特点；本发明的另一目的是提供上述装置的检测方法，该方法具有快速检测、安全可靠的特点。技术方案是：一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置，其特征在于：所述检测装置包括铅酸蓄电池、分别放置在铅酸蓄电池压缩面两侧的信号发射线圈和信号接收线圈、与信号发射线圈连接成闭合回路的交流电源、与信号接收线圈连接成闭合回路的欧姆电阻以及并联在信号接收线圈两端用于检测信号接收线圈两端电压的电压检测仪；所述信号发射线圈与信号接收线圈的中心轴线位于同一条直线上且垂直于铅酸蓄电池压缩面。
Description
技术领域
本发明涉及铅酸蓄电池领域，具体是一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置及方法。
背景技术
铅酸蓄电池作为一种可充放电的二次电池，被广泛应用于后备、动力、储能等领域。铅酸蓄电池在使用过程中会发生劣化，导致电池健康度(SOH)减小，放电容量衰退。在后备领域应用中，电池SOH的变化会造成电池组备电时间降低，影响系统的安全运行。而在动力或者储能领域，由于电池SOH的变化，电池容量下降，会使电池剩余电量百分比(SOC)的计算出现偏差，引起电池组的过充和过放，加速电池衰减。因此，对铅酸蓄电池的SOH进行检测评估在后备、动力及储能等领域具有重要意义。
现有铅酸蓄电池SOH的评估技术中最为简单的方法是采用核对性放电进行电池核容，但是该方法需要较长的时间。另一种方法是，将铅酸蓄电池视为一个黑箱来处理，基于电压、电流、温度和内阻参数的测试，通过卡尔曼估计、神经网络、模糊算法等信号处理方法实现蓄电池的SOH评估；但是，这种方法需要在电池浮充使用过程中注入一个直流或者交流信号以实现电池内阻的检测，该方法需要用输入信号线将电池正负极柱相连接，存在着一定的风险。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种检测铅酸蓄电池健康状态的装置，该装置具有结构简单，操作方便的特点；本发明的另一目的是提供上述装置的检测方法，该方法具有快速检测、安全可靠的特点。
本发明提供的技术方案是：
一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置，其特征在于：所述检测装置包括铅酸蓄电池、分别放置在铅酸蓄电池压缩面两侧的信号发射线圈和信号接收线圈、与信号发射线圈连接成闭合回路的交流电源、与信号接收线圈连接成闭合回路的欧姆电阻以及并联在信号接收线圈两端用于检测信号接收线圈两端电压的电压检测仪；所述信号发射线圈与信号接收线圈的中心轴线位于同一条直线上且垂直于铅酸蓄电池压缩面。
所述信号发射线圈和信号接收线圈为圆形或多边形的多层卷绕线圈。
所述信号发射线圈和信号接收线圈与铅酸蓄电池压缩面的距离小于等于50mm。
所述交流电源包括输出电压为0.1～100V的交流电压或者输出电流为1～100A的交流电流；所述交流电源的频率为0.01～100000Hz。
所述欧姆电阻的阻值为0.01～10000Ω。
采用所述铅酸蓄电池健康状态的检测装置进行检测的方法，按以下步骤进行：
1)将信号发射线圈和信号接收线圈按照一定距离放置在充满电的铅酸蓄电池压缩面两侧；
2)打开交流电源，向信号发射线圈发送一定频率的交流电压或交流电流信号；
3)所述信号发射线圈的磁感线经过铅酸蓄电池再被信号接收线圈接收，并在信号接收线圈中产生感应电流，通过电压检测仪检测信号接收线圈两端的电压；
4)与相同条件下同种型号铅酸蓄电池的信号接收线圈电压-电池健康度(SOH)曲线图进行比对，得知铅酸蓄电池的SOH。
所述一定距离小于等于50mm。
本发明的有益效果是：本发明根据电磁感应原理，使信号发射线圈在交流电源作用下产生变化的电磁场，磁感线经过铅酸蓄电池后再进入信号接收线圈并在信号接收线圈中产生感应电流。由于SOH不同的铅酸蓄电池，相应的磁阻也不同，通过电压检测仪检测出信号接收线圈两端的电压，并将检测结果与同种型号铅酸蓄电池的信号接收线圈电压-电池健康度(SOH)曲线图进行比对,即可快速检测出铅酸蓄电池的SOH。另外，本发明提供的检测方法无需连接电池正、负极柱，具有更高的安全可靠性；且本发明工作原理简单，操作方便，适合推广应用。
附图说明
图1为本发明所述检测装置的结构示意图。
图2为本发明实施例1的信号接收线圈电压-电池健康度(SOH)标准曲线示意图。
图3为本发明实施例2的信号接收线圈电压-电池健康度(SOH)标准曲线示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示的实施例进一步说明。
图1所示的铅酸蓄电池健康状态的检测装置，包括待检测的铅酸蓄电池3、交流电源1、信号发射线圈2、信号接收线圈4、欧姆电阻5以及电压检测仪6；其中，所述交流电源通过导线与信号发射线圈连接形成闭合回路；所述信号接收线圈通过导线与欧姆电阻连接形成闭合回路；所述电压检测仪通过导线并联在信号接收线圈两端，以检测信号接收线圈两端的感应电压。
所述信号发射线圈和信号接收线圈均为圆形或多边形的多层卷绕线圈；所述信号发射线圈和信号接收线圈分别放置在铅酸蓄电池压缩面(即与蓄电池铅板平面同一侧的外壳表面)两侧不超过50mm的位置，其中两线圈的中心轴线位于同一条直线上且垂直于铅酸蓄电池压缩面(即垂直于蓄电池的铅板平面)。
所述交流电源为0.1～100V的交流电压或1～100A的交流电流；交流电源的频率为0.01～100000Hz。
所述欧姆电阻的阻值为0.01～10000Ω。
以上各部件均可通过外购获得。
本发明中所述铅酸蓄电池的工作过程中磁阻率变化的原理如下：
铅酸电池中正负极的活性物质分别为PbO2和Pb，放电时PbO2和Pb与硫酸发生反应生成PbSO4，充电时PbSO4重新转化为PbO2和Pb。但是，随着使用时间的增加，电池中PbO2和Pb部分失去活性，形成不可逆的PbSO4。即随着使用时间的增加，电池满充电态下活性物质PbO2和Pb的量减少，PbSO4的含量逐渐增大。由于PbO2、Pb以及PbSO4的磁阻率各不相同(其中PbO2的磁阻率为-42χm/10-6cm3mol-1；Pb的磁阻率为-23χm/10-6cm3mol-1；PbSO4的磁阻率为-69.7χm/10-6cm3mol-1)，因此，随着铅酸蓄电池的使用时间增加，电池性能衰减，电池整体的磁阻率会逐渐增大。所以，每种规格的铅酸电池都可以事先作出同种条件(相同交流电源信号、相同线圈、相同欧姆电阻)下的SOH标准曲线图(或者称为信号接收线圈电压-电池使用寿命图)；具体进行铅酸电池检测时，只要将检测获得的数据对照一下SOH标准曲线图，即可获知被检测铅酸电池的使用寿命。
根据上述原理，对所述铅酸蓄电池健康状态的检测装置进行检测的方法，可按以下步骤进行：
实施例1
1)选取一只使用过一定时间的2V-300Ah铅酸蓄电池，充满电后，按图1方式放置线圈和电池，其中线圈与电池压缩面紧贴；
2)打开交流电源，向发射线圈发送频率为70Hz、振幅为1000mV的交流电压信号；
3)所述信号发射线圈的磁感线经过铅酸蓄电池后再被信号接收线圈接收，并在信号接收线圈中产生感应电流，通过电压检测仪检测到信号接收线圈两端的感应电压为320mV；
4)与相同条件(相同交流电源信号、相同线圈、相同欧姆电阻)下同型号铅酸蓄电池的信号接收线圈电压-电池健康度(SOH)曲线图(如图2所示)进行比对，可知该电池的SOH状态，即电池容量约为267Ah，剩余寿命还有3年。
实施例2
1)选取一只使用过一定时间的2V-500Ah铅酸蓄电池，充满电后，按图1方式放置线圈和电池，其中线圈与电池压缩面紧贴；
2)打开交流电源，向发射线圈发送频率为50Hz、振幅为2000mV的交流电压信号；
3)所述信号发射线圈的磁感线经过铅酸蓄电池再被信号接收线圈接收，并在信号接收线圈中产生感应电流，通过电压检测仪检测到信号接收线圈两端的感应电压为986mV；
4)与相同条件(相同交流电源信号、相同线圈、相同欧姆电阻)下同型号铅酸蓄电池的信号接收线圈电压-电池健康度(SOH)曲线图(如图3所示)进行比对，可知该电池的SOH状态，即电池容量约为496Ah，剩余寿命还有6年。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (7)
1.一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置，其特征在于：所述检测装置包括铅酸蓄电池(3)、分别放置在铅酸蓄电池压缩面两侧的信号发射线圈(2)和信号接收线圈(4)、与信号发射线圈连接成闭合回路的交流电源(1)、与信号接收线圈连接成闭合回路的欧姆电阻(5)以及并联在信号接收线圈两端以检测信号接收线圈两端电压的电压检测仪(6)；所述信号发射线圈与信号接收线圈的中心轴线位于同一条直线上且垂直于铅酸蓄电池压缩面。
2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置，其特征在于：所述信号发射线圈和信号接收线圈为圆形或多边形的多层卷绕线圈。
3.根据权利要求2所述的一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置，其特征在于：所述信号发射线圈和信号接收线圈与铅酸蓄电池压缩面的距离小于等于50mm。
4.根据权利要求3所述的一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置，其特征在于：所述交流电源包括输出电压为0.1～100V的交流电压或者输出电流为1～100A的交流电流；所述交流电源的频率为0.01～100000Hz。
5.根据权利要求4所述的一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置，其特征在于：所述欧姆电阻的阻值为0.01～10000Ω。
6.采用权利要求1所述的铅酸蓄电池健康状态的检测装置进行检测的方法，按以下步骤进行：
1)将信号发射线圈和信号接收线圈按照一定距离放置在充满电的铅酸蓄电池压缩面两侧；
2)打开交流电源，向信号发射线圈发送一定频率的交流电压或交流电流信号；
3)所述信号发射线圈的磁感线经过铅酸蓄电池被信号接收线圈接收，并在信号接收线圈中产生感应电流，通过电压检测仪检测信号接收线圈两端的电压；
4)与相同条件下同种型号铅酸蓄电池的信号接收线圈电压-电池健康度曲线图进行比对，得知铅酸蓄电池的SOH。
7.根据权利要求6所述的进行检测的方法，其特征在于：所述一定距离小于等于50mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810487015.3A CN108363022A (zh) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | 一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810487015.3A CN108363022A (zh) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | 一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108363022A true CN108363022A (zh) | 2018-08-03 |
Family
ID=63012148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810487015.3A Pending CN108363022A (zh) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | 一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108363022A (zh) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110074432A1 (en) * | 2008-06-05 | 2011-03-31 | Cadex Electronics Inc. | Methods and apparatus for battery testing |
| CN102077408A (zh) * | 2008-06-27 | 2011-05-25 | 通用汽车环球科技运作公司 | 利用车辆起动期间的电池电压监测电池健康状态的方法 |
| US20120194198A1 (en) * | 2010-12-29 | 2012-08-02 | Timothy Moran | Sensor arrangements for measuring magnetic susceptibility |
| US20130033260A1 (en) * | 2010-04-26 | 2013-02-07 | Alps Green Devices Co., Ltd. | Current sensor |
| US20130088204A1 (en) * | 2011-10-10 | 2013-04-11 | Villanova University | Method and system for magnetic field probing for sealed-acid battery diagnosis |
| CN103149534A (zh) * | 2011-12-07 | 2013-06-12 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 用于确定磷酸铁锂离子蓄电池的电荷状态的磁性传感器变压器 |
| CN103675692A (zh) * | 2012-09-26 | 2014-03-26 | 财团法人车辆研究测试中心 | 电池健康状态检知方法与装置 |
| CN105021996A (zh) * | 2015-08-04 | 2015-11-04 | 深圳拓普科新能源科技有限公司 | 储能电站bms的电池soh估算方法 |
| CN105301507A (zh) * | 2015-10-26 | 2016-02-03 | 华南理工大学 | 一种铅酸蓄电池容量的快速检测方法与装置 |
| CN107329094A (zh) * | 2017-08-23 | 2017-11-07 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 动力电池健康状态估算方法及装置 |
| CN107356879A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-11-17 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种基于多物理场的电池健康状态检测与评估方法及装备系统 |
| CN108241126A (zh) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 旺玖科技股份有限公司 | 非接触式智能电池感测系统及方法 |
| CN208224459U (zh) * | 2018-05-21 | 2018-12-11 | 杭州市质量技术监督检测院 | 一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置 |
-
2018
- 2018-05-21 CN CN201810487015.3A patent/CN108363022A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110074432A1 (en) * | 2008-06-05 | 2011-03-31 | Cadex Electronics Inc. | Methods and apparatus for battery testing |
| CN102077408A (zh) * | 2008-06-27 | 2011-05-25 | 通用汽车环球科技运作公司 | 利用车辆起动期间的电池电压监测电池健康状态的方法 |
| US20130033260A1 (en) * | 2010-04-26 | 2013-02-07 | Alps Green Devices Co., Ltd. | Current sensor |
| US20120194198A1 (en) * | 2010-12-29 | 2012-08-02 | Timothy Moran | Sensor arrangements for measuring magnetic susceptibility |
| US20130088204A1 (en) * | 2011-10-10 | 2013-04-11 | Villanova University | Method and system for magnetic field probing for sealed-acid battery diagnosis |
| CN103149534A (zh) * | 2011-12-07 | 2013-06-12 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 用于确定磷酸铁锂离子蓄电池的电荷状态的磁性传感器变压器 |
| CN103675692A (zh) * | 2012-09-26 | 2014-03-26 | 财团法人车辆研究测试中心 | 电池健康状态检知方法与装置 |
| CN105021996A (zh) * | 2015-08-04 | 2015-11-04 | 深圳拓普科新能源科技有限公司 | 储能电站bms的电池soh估算方法 |
| CN105301507A (zh) * | 2015-10-26 | 2016-02-03 | 华南理工大学 | 一种铅酸蓄电池容量的快速检测方法与装置 |
| CN108241126A (zh) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 旺玖科技股份有限公司 | 非接触式智能电池感测系统及方法 |
| CN107356879A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-11-17 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种基于多物理场的电池健康状态检测与评估方法及装备系统 |
| CN107329094A (zh) * | 2017-08-23 | 2017-11-07 | 北京新能源汽车股份有限公司 | 动力电池健康状态估算方法及装置 |
| CN208224459U (zh) * | 2018-05-21 | 2018-12-11 | 杭州市质量技术监督检测院 | 一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103869256B (zh) | 一种基于交流阻抗测试动力锂离子电池soh的估算方法 | |
| CN106696746A (zh) | 一种可移动的电动汽车充电系统 | |
| CN109143108A (zh) | 一种基于电化学阻抗谱的锂离子电池soh的估计方法 | |
| CN103048623B (zh) | 一种快速检测磷酸铁锂锂离子电池自放电率的方法 | |
| CN105612651A (zh) | 用于估计单独的电极的容量和锂离子电池系统的总容量的方法和系统 | |
| Liu et al. | An improved SoC estimation algorithm based on artificial neural network | |
| Arora et al. | Experimental validation of the recovery effect in batteries for wearable sensors and healthcare devices discovering the existence of hidden time constants | |
| CN208224459U (zh) | 一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置 | |
| CN105527581A (zh) | 混合型正极材料锂离子电池关键参数及容量衰减机理的辨识方法 | |
| CN108832074A (zh) | 电池极片及其制备方法、电池管理方法及相关装置 | |
| Pop et al. | State-of-the-art of battery state-of-charge determination | |
| CN108363022A (zh) | 一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置及方法 | |
| CN109884532A (zh) | 一种电网储能电池检测装置和检测方法 | |
| CN116417695A (zh) | 一种锂电池组均衡维护方法、维护装置 | |
| CN109917291A (zh) | 一种用于恢复梯次利用电池储能系统的运行状态的方法 | |
| CN114019385B (zh) | 一种基于单频率阻抗测试的析锂检测方法 | |
| CN208520977U (zh) | 一种一次锂电的识别装置 | |
| CN203312415U (zh) | 一种液流电池电堆 | |
| Azam | Battery identification, prediction and modelling | |
| CN105048612A (zh) | 一种电动汽车双向传输智能充电桩 | |
| CN206461405U (zh) | 一种对不同电池组数自动充电的充电电路模块 | |
| TW201947247A (zh) | 具電能回充之串聯電池組健康狀況偵測裝置 | |
| Chen et al. | Battery health assessment and life prediction in battery management system | |
| CN213583524U (zh) | 一种智能电表用的新型超级电容 | |
| CN215528632U (zh) | 干电池电量检测装置、共享单车的智能锁及共享单车 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |