CN1284655A - 一种电池剩余特性的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明是指一种电池特性的测试方法,详而言之乃是指一种电池剩余蓄电容量的测试方法,是将电池施以放电一小段时间,同时测取电池端电压值及放电电流值,并利用电池端电压与放电率于该区段间具有一反比的比例常数,则求得放电率,再将该放电率乘以放电电流,即可得剩余蓄电容量者;其特征在于:该所得的剩余蓄电容量再除以正常供电需求的放电电流,即为剩余放电时间。

Description

一种电池剩余特性的测试方法

本分明是指一种电池剩余特性的测试方法，为针对第97116916.0号的再发明而具有产业上的利用价值。

按，电脑或通信机房为维持在市电中断或整流设备故障时，能提供直流电流继续维持各项设备的正常运作，必须使用各种蓄电池组，平时该蓄电池组并接于整流设备浮充(Floating charge)，保持在充满状态以备不时之需。

蓄电池组被安装妥当，完成初充电(Intial charge)及放电试验并再充电以后，即被加入直流供电系统使用，然而蓄电池经过一段时间以后，常易因活性(有效)物质的脱落，或极板硬化等因素而变坏，使蓄电容量逐渐减低，且其内阻亦逐渐增加。通常此种不良状况电池在整组蓄电池中可能仅一两个，但由于整组电池是各个单电池串联组成，因此其中一个电池的剩余蓄电容量不足或内阻过大，将造成电池在放电时，该不良电池可能造成逆充电，而成为该电池组的负载，近而严重的影响该组电池的供电能力。因此我们必须用各种方法来了解电池组的剩余蓄电能力和其特性，以保证当市电中断时，不致于因电池组不良使通信设备或不断电系统瘫痪。

关于传统蓄电池组剩余蓄电容量试验方法：

传统蓄电池组剩余蓄电容量试验是将电池组与其所供电的设备(如通信设备或电脑设备等不断电系统)分离，并接上假负载(如电阻等)来作放电试验，由于放电试验的电流与时间决定于电池的容量(AH安培小时)，因为一般放电试验是以10小时或8小时放电，故如3200AH的电池，以8小时率放电，则电流为400A，所以每作一组电池的容量试验，需要花数小时的放电，和十几小时的充电，才能估算出其容量，且在整个试验中心须有人随时在旁照料，记录每一电池的电压，电解液的比重，温度等，十分耗费人力与时间，且浪费能源，特别是以目前区域通信设备为例，其蓄电池组包含有廿四个以上电池，要随时判知各个电池特性、好坏，十分不容易，不仅电池组的维护成本高，且不能保证当市电中断时具有预期的供电能力。

有鉴于此，本案曾开发出一种电池剩余蓄电容量的测试方法，并申请第97116916.0号在案，其快速检测而减少大量检测时间，人力成本的检测方式，其设计着眼点在于利用电池施以放电一小段时间，同时测取电池端电压值及放电电流值，并用电池端电压与放电率于该区段间具有一反比的比例常数，则取得放电率，再将该放电率乘以放电电流，即可得剩余蓄电容量者；而具达到高经济附加价值及实用价值。

然，上述的测试方法是以剩余蓄电容量为最后的显示值，其对于非相关领域的工作人员，其显示的数值意义并不明确，而无法提供作业人员立即的判断。

本发明意在解决上述缺失，即，其主要目的，乃在于提供一种电池剩余特性的测试方法，其显示的数值意义相当明确，可提供作业人员立即的判断。

缘以达成前揭目的，本发明所提供的一种电池剩余特性的测试方法，是将电池施以放电一小段时间，同时测取电池端电压值及放电电流值，并利用电池端电压与放电率于该区段间具有一反比的比例常数，则求得放电率，再将该放电率乘以放电电流，即可得剩余蓄电容量者；其特征在于：该所得的剩余蓄电容量再除以正常供电需求的放电电流，即为剩余放电时间。

其中该区段的反比比例常数除以端电压值，即可求得放电率。

其中端电压值是利用反比的关系，以插入法对比出放电率。

其中端电压值是利用反比的关系，以图表法对比出放电率。

有关本发明的较具体方法、功效及特点，可由以下实施例配合图式说明而得充分了解，其中：

图1是为放电电流I1下，其端电压与放电率的关系图。

首先，本发明一种电池剩余特性的测试方法，需建立在放电时，电池特性的基本理论与实验数值的判别推断，兹将予以说明如下：

(一)电池内阻(R)与电池端电压(V)下降值约略成正比由于电池在放电过程中，电池内阻与端电压相互间的理论关系如下：

放电电流(I)×电池内阻(R)=电池的化学电势(E)-端电压(V)

因电池在浮充状态下，电池的化学电势(E)可视为一常数，且放电电流(I)为特定值，所以电池内阻约略与端电压(V)下降值成正比；亦即内阻(R)愈大，端电压(V)下降值愈大。

(二)电池内阻(R)与剩余蓄电容量(C)约略成反比

在实验过程显示，电池放电时剩余蓄电容量(C)愈大，内阻(R)愈小；反之，内阻(R)愈大时，剩余蓄电容量(C)愈小。

(三)电池端电压(V)下降值与剩余蓄电容量(C)约略成反比

由上述(一)、(二)的推理判断，电池内阻(R)与端电压(V)下降宜及剩余蓄电容量(C)的互动关系，可知电池端电压(V)下降值与剩余蓄电容量(C)成反比，亦即剩余蓄电容量(C)愈大，则端电压(V)下降值愈小。

(四)电流与放电率(K)约略成反比

由于剩余蓄电容量(C)=放电电流(I)×放电率(K)

因此放电电流一定时，放电率(K)与剩余蓄电容量(C)成正比，亦即由(三)推断该放电率(K)与端电压(V)下降值成反比。

上述(一)、(二)、(三)、(四)的推断过程，主要是大胆假设端电压(V)下降值与放电率(K)的关系，此乃由于在电池放电过程中，其在可测得的某特定放电电流(I)下，其端电压(V)可测得，但剩余蓄电容量(C)并无法得知，因此经过此实验与理论基础下而推断电池的端电压(V)下降值与放电率(K)约略成反比，再经本发明人于放电测试过程中，于特定电流I1下，记载端电压(V)与放电率(K)的互动座标，如图1所示，可知其线段虽为波动且呈双段，但在小区段的线段区隔下，其反比关系仍可成立，并可求出其反比比例常数F；事实上，经本发明在不同的特定放电电流I2、I3、I4…下，记载端电压(V)与放电率(K)的互动关系虽为波动且呈多段，但小区段的线段区隔下，该端电压与放电率的反比关系均可成立，且不同区段下，不同的反比比例常数(F)均可求得；

亦即在不同的某特定放电电流(I)下，该电池阻端电压(V)与放电率(K)在不同的小区段下，其关系如下：

电池端电压(V)=F(比例常数)/K(放电率)

因此，在不同的放电条件，该F(比例常数)均可以实验方式求出或以电池端电压(V)与1/K(放电率)的关系以插入法或表列对比而出；有鉴于此，本发明一种电池剩余特性的测试方法的步骤如下：

(A)将电池施以放电一小段时间(约略5分钟)；

(B)测取电池的端电压(V)值及放电电流(I)值；

(C)利用电池的端电压(V)值与放电率(K)于该小区段放电过程约略成一预定的反比(F)关系，利用此反比关系(F)求得放电率(K)；

(D)再将此放电率(K)乘以测得的放电电流(I)，即可得剩余蓄电容量(C)；

(E)再将该所得的剩余蓄电容量(C)再除以正常供电需求的放电电流(I1)，(此正常需求的供电电流(I1)不一定等于测试的放电电流(I)相同)，即为剩余放电时间。

该上述的方法，所得的剩余放电时间是为一单纯数字，换言之，本方法是将电池的剩余特性予以数据化；且测试时间极短，与传统试验方法于长时间仅能检测出较差电池，且较原案更具有数值意义，而提供作业人员立即的判断，截然不同，再经实际执行结果，为检验其准确度，测得数据的剩余时间值后，再以传统电池正常供电放电时间相比较后，其准确度可高达80％-90％左右，如再以温度或其它因素作修正，准确率将可为提升。

综上所陈，本发明一种电池剩余特性的测试方法乃为一国内外已知电池测试方法上的新发明，且较原案有更高的附加价值而具有实用价值者，恳请贵局秉于鼓励国人研究创新的立场，早日赐准专利，实感德便。

Claims (4)

1．一种电池剩余特性的测试方法，是将电池施以放电一小段时间，同时测取电池端电压值及放电电流值，并利用电池端电压与放电率于该区段用具有一反比的比例常数，则求得放电率，再将该放电率乘以放电电流，即可得剩余蓄电容量；其特征在于：该所得的剩余蓄电容量再除以正常供电需求的放电电流，即为剩余放电时间。

2．根据权利要求1所述的一种电池剩余特性的测试方法，其特征在于，其中该区段的反比比例常数除以端电压值，即可求得放电率。

3．根据权利要求1所述的一种电池剩余特性的测试方法，其特征在于，其中端电压值是利用反比的关系，以插入法对比出放电率。

4．根据权利要求1所述的一种电池剩余特性的测试方法，其特征在于，其中端电压值是利用反比的关系，以图表法对比出放电率。

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