后備VRLA電池運行中的檢測與自動測試
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
2 鉛酸蓄電池在后備電源運行中的問題
我們所研究的蓄電池是作為后備電源使用的，平時處于充電狀態(tài)，與充電裝置的輸出并聯，一旦市電中斷，蓄電池立即開始放電。與循環(huán)深度放電使用情況相比，由于蓄電池長期處于浮充狀態(tài)，即使偶然放電，因放電深度與市電中斷時間有關，因此很難獲得蓄電池的保有容量。在電池運行過程中檢測蓄電池的劣化程度（ SOH-State of health ）是用戶最為關心的問題，也是后備方式使用蓄電池的最大難題之一。
目前后備蓄電池運行中存在的隱患：
1 ） 蓄電池壽命無法達到設計要求
目前我們使用的蓄電池都存在這樣的問題，在蓄電池安裝時，蓄電池的廠家都稱閥控鉛酸蓄電池在浮充下的使用壽命可以達到 10 年以上。但在實際中，蓄電池往往在三年時就出現嚴重劣化，使用超過 5 年的蓄電池更是少之又少。這其中存在兩個方面的問題，其一，個別蓄電池廠家夸大蓄電池的使用壽命；其二，在使用中對于蓄電池的管理以及維護，沒有有效、合理地進行，造成蓄電池在早期就出現劣化，并且沒有及時發(fā)現落后電池，致使劣化積累、加劇，導致蓄電池過早報廢。
2 ） 對于蓄電池的運行情況、性能狀況不明
由于沒有良好的手段以及管理，蓄電池的使用者對于蓄電池的運行情況缺乏足夠的了解，特別是對于蓄電池歷史數據的整理以及分析。
對于蓄電池內部性能參數，如蓄電池的內阻、當前的剩余容量，無法十分清楚地了解。因為蓄電池組中如果有落后的蓄電池，可以通過一定深度的放電、充電循環(huán)，可以一定程度上減少落后的差別。但由于情況不明，所以相應的措施就無法實施。
3 ） 對于單體電池而言，充電機制可靠性需要完善
由于目前國內的直流系統(tǒng)的充電機制不是非常的完善，在實際中存在電壓漂移的情況，為此蓄電池長期處于浮沖狀態(tài)，如果浮沖電壓偏離正常的范圍，就會造成蓄電池的過充或欠充，長期的過充或欠充對于蓄電池的性能影響非常大。
4 ） 單體電池之間不均衡
目前蓄電池組往往有數量很多的單體電池組成（如 190 只、 108 只、 35 只等），在實際運行中存在單體電池之間充電電壓、或內阻等差異較大的情況，特別是在浮充下，這種不均衡現象顯得非常嚴重。
出現單體電池不平衡是一方面由于蓄電池在出廠配組中，沒有進行一致性能的嚴格考核，在許多運行場合，新電池采購后，蓄電池在運行前就帶著問題投入運行。另一方面目前蓄電池的充電機制不但無法消除單體電池的一致性問題，并且會加劇單體電池的不均衡。
因為出現個別落后電池充電不完全，如果沒有及時發(fā)現、或沒有處理，這種落后就會加劇。如此反復，這種不均衡就加重，致使落后電池失效，從而引起整組蓄電池的容量過早喪失。
5 ）無人值守站點的維護工作缺乏良好的管理監(jiān)測手段
對于許多無人值守的站點，由于沒有網絡管理監(jiān)測的手段，對于蓄電池的維護更加薄弱，特別是對于蓄電池的運行情況以及性能狀況，沒有清楚的了解。大量的維護與管理工作由人工進行，同時對于維護人員有較強的專業(yè)知識要求，以便對于數據進行整理與分析。
6 ）蓄電池終止壽命無法提前判斷以及蓄電池的更換缺乏科學的依據
我們對于蓄電池的壽命終止，希望能夠提前作出判斷，為蓄電池的更換贏得時間的提前量。但目前對于蓄電池的壽命的終止，沒有一個可靠的手段，僅僅根據多年的經驗來進行。所以在實際中，往往是蓄電池放電的容量低于最低要求后，才在放電中發(fā)現蓄電池的壽命終止。
3 目前蓄電池人工檢測與在線監(jiān)測現狀
目前在蓄電池監(jiān)測與維護方面存在很多不足，其中各個部門、單位的監(jiān)測與維護的手段不一，技術水平參差不齊，大體可以分為以按照檢測與監(jiān)測進行分類：
定期或不定期維護用設備 ------- 檢測設備
實時在線監(jiān)測的儀器 ------------- 監(jiān)測設備
3.1 人工檢測方法與設備
目前很多后備蓄電池的使用部門，仍然延續(xù)定期或不定期人工檢測維護的方法來完成蓄電池維護的工作。檢測的方法與儀器設備有以下幾類：
放電測試
放電測試需要恒流負載、容量測試儀等專用設備，按照蓄電池廠家要求，對蓄電池進行定期的放電測試，通過容量的計算來考察蓄電池的健康程度。目前相當多的用戶仍然采用。恒流負載是實現放電容量測試的關鍵設備，用其完成放電的恒流設定，通過人工數據的測量與記錄，計算蓄電池的容量；但由于人工測量與記錄的諸多不便，而后產生了容量測試儀，即將大部分的人工完成的工作由裝置自動完成。定期的放電測試可以發(fā)現蓄電池中問題，但需要提前加以準備：
必須將蓄電池與直流系統(tǒng)斷開（無法在線進行），同時由于放電測試的時間較長（大約 20 小時），為此需作好充分準備，避免在放電過程中出現直流系統(tǒng)的停電情況出現，從而造成損失。
必須完成深度放電，才能發(fā)現容量下降的電池。
放電中監(jiān)測每只電池的情況，防止容量小的電池過度放電而損壞。
由于放電測試費時費力，不能經常進行，大約每一年進行一次即可。
電導測量
這是在考慮到日常工作中無法測量蓄電池的健康程度而開發(fā)的便攜式裝置。即用電導儀定期測量蓄電池組中各個電池的電導，并通過相近幾次電導的比較，分析蓄電池失效的趨勢，現在許多用戶大都采用該方法。但是該方法存在以下幾點不足：
·由于是人工完成（尤其是夾具），重復性不好；
·由于各廠家的具體實現的技術特點不同，有交流法、直流法的區(qū)別，其測量的準確度與抗干擾性相差較大，所以各個廠家不同儀器測量的數據無法比較；
·即使交流法雖然可以在線測量，但由于是定期測量，不能實現實時在線測量。
放電測試與電導測試混合使用
由于以上的方法都存在各自的不足之處，所以目前有不少用戶將以上兩種方法混合使用，但無論怎樣，這樣的方法始終是被動的、非實時、非在線的，只能是檢測手段而已，沒有突破原來的檢測限制。
3.2 在線監(jiān)測的方法與裝置
一些重要的部門，由于沒有檢修時間的安排，亦或由于空間的限制，無法進行以上的檢測，這產生了蓄電池實時在線監(jiān)測 ----- 巡檢。目前市場上關于巡檢裝置有兩類：單電池電壓監(jiān)測，單電池內阻監(jiān)測與分析。
電壓巡檢 是以電池組中單電池電壓為監(jiān)測核心，輔以電池浮充電流、電池環(huán)境溫度等，使這些參數始終保持在正常的數值范圍內，一旦出現異常，監(jiān)測就會報警。可以說這些參數正常與否是保證蓄電池運行的關鍵，為此電壓巡檢在目前的電力系統(tǒng)應用較為普遍，同時由于技術難度不是很大，目前很多的直流電源的生產廠家都可以生產電壓型的巡檢裝置（又分為繼電器式、全電子式兩種）。
電壓型巡檢裝置是比以往的人工檢測較為可靠、準確，是蓄電池監(jiān)測的第一代產品，但雖然電壓巡檢可以解決以前較為困難的問題，它仍然是從一個單一的方面監(jiān)測蓄電池，即只能監(jiān)測蓄電池的運行參數，對于用戶十分關心的蓄電池健康度問題沒有很好的解決，這樣就在實際應用中帶來諸多影響，例如新電池在投運時從電壓巡檢的角度看新電池沒有差別，但利用其他方法測量就會發(fā)現一組蓄電池中電池之間的明顯差異；在蓄電池運行一段時間后，進行蓄電池放電測試，發(fā)現已經有一些蓄電池的容量下降較為明顯，但此前電壓巡檢卻無法發(fā)現。其實出現以上情況是正常的，因為電池電壓、電流、環(huán)境溫度這些參數只是蓄電池能否正常運行的前提條件，或者只是蓄電池運行參數，因為蓄電池的端電壓并不能反映電池的容量特性，容量嚴重下降的電池，在整組浮充電的電池中，其浮充電壓的區(qū)別不足以用來判斷電池是否因因容量降低而失效。至于蓄電池的健康度等用戶十分關心的問題，不是電壓巡檢所能夠解決的（在實際中電壓巡檢也可以發(fā)現落后電池，但此時往往是蓄電池早已進入壽命后期；如果試圖用電壓巡檢發(fā)現蓄電池健康問題，那么電壓巡檢所提供
評論