CN208224459U - 一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型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。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

一种铅酸蓄电池健康状态的检测装置

技术领域

本实用新型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。

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。

实用新型内容

本实用新型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。

本实用新型提供的技术方案是：

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。

本实用新型的有益效果是：本实用新型根据电磁感应原理，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，本实用新型工作原理简单，操作方便，适合推广应用。

附图说明

图1为本实用新型所述检测装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例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为本实用新型实施例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。

本实用新型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-42χ_m/10^-6cm³mol^-1；Pb的磁阻率为-23χ_m/10^-6cm³mol^-1；PbSO₄的磁阻率为-69.7χ_m/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。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本实用新型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，任何对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

Claims (5)

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。