摘要：通過分析直流操作電源系統(tǒng)中VRLA蓄電池運(yùn)行狀況和電池失效的常見現(xiàn)象，研完了蓄電池在線監(jiān)洲管理系統(tǒng)應(yīng)解決的關(guān)鍵問題，主要包括：(1)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的合理結(jié)構(gòu)；(2)電池組及電池單體的電壓、電流巡檢與數(shù)據(jù)分析；(3)電池單體的內(nèi)阻測(cè)量；(4)電池運(yùn)行事件記錄；(5)遠(yuǎn)程管理。重點(diǎn)介紹了結(jié)合BM一6500電池管理系統(tǒng)在直流操作電源系統(tǒng)的應(yīng)用情況。
關(guān)鍵詞：蓄電池；監(jiān)測(cè)；內(nèi)阻測(cè)量；在線維護(hù)

0 引言
    目前，閥控式鉛酸蓄電池在電力操作電源、通信電源中廣泛使用，由于閥控式鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)的特殊性，在運(yùn)行中可靠地檢測(cè)蓄電池的性能，并有針對(duì)性地對(duì)蓄電池進(jìn)行維護(hù)變得困難但又很迫切。從電源系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性要求，各類薔電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也在廣泛使用。但不同的測(cè)試模式對(duì)蓄電池的性能狀況反映也不一樣，多年的研究和運(yùn)用表明，內(nèi)阻檢測(cè)是目前最為可靠的測(cè)試方式之一，而蓄電池的不同失效模式對(duì)內(nèi)阻的反映情況也不一樣，了解蓄電池的內(nèi)阻和各種失效模式的關(guān)系，合理地分析閥控式鉛酸蓄電池的內(nèi)阻數(shù)據(jù)，有利于更好地對(duì)蓄電池進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)。近年來，由于原材料的漲價(jià)，國內(nèi)很多閥控式鉛酸蓄電池廠家采用了很多新的生產(chǎn)工藝，由此而來對(duì)新工藝蓄電池內(nèi)阻數(shù)據(jù)分析也發(fā)生了新的變化。合理地選擇此類蓄電池內(nèi)阻數(shù)據(jù)基準(zhǔn)，對(duì)判斷閥控式鉛酸蓄電池性能有很大的幫助；合理地運(yùn)用內(nèi)阻數(shù)據(jù)維護(hù)蓄電池，對(duì)延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命有很大的作用，為獲得最大的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益有著很重要的意義。

1 常見的蓄電池失效模式
    對(duì)于閥控式鉛酸電池，通常的性能變壞原因有：電池失水、極板群的腐蝕、活性物質(zhì)的脫落、深放電引起的鈍化和深度放電后的恢復(fù)等，以下是幾種性能變壞的情況。

l.1 電池失水
    鉛酸蓄電池失水會(huì)導(dǎo)致電解液比重增高或電池正極柵板的腐蝕，使電池的活性物質(zhì)減少，從而使電池的容量降低而失效。

    閥控式鉛酸蓄電池充電后期，正極釋放的氧氣與負(fù)極接觸，發(fā)生反應(yīng)，重新生成水，即

使負(fù)極由于氧氣的作用處于欠充電狀態(tài)，因而不產(chǎn)牛氫氣。這種正極的氧氣被負(fù)極鉛吸收，再進(jìn)一步化合成水的過程，即所謂陰極吸收。

    在上述陰極吸收過程中，由于產(chǎn)生的水在密封情況下不能溢出，因此閥控式密封鉛酸蓄電池可免除補(bǔ)加水維護(hù)，這也是閥控式密封鉛酸蓄電池稱為免維護(hù)電池的由來。但在充電過程中，當(dāng)充電電壓超過2．35V／單體時(shí)就有可能使氣體逸出。因?yàn)榇藭r(shí)電池體內(nèi)短時(shí)間產(chǎn)生了大量氣體來不及被負(fù)極吸收，壓力超過某個(gè)值時(shí)，便開始通過單向排氣閥排氣，排出的氣體雖然經(jīng)過濾酸墊濾掉了酸霧，但必竟使電池?fù)p失了氣體，也等于失水，所以閥控式密封鉛酸蓄電池對(duì)充電電壓的要求是非常嚴(yán)格的，絕對(duì)不能過充電。

1．2 負(fù)極板硫酸化
    電池負(fù)極柵板的主要活性物質(zhì)是海棉狀鉛，電池充電時(shí)負(fù)極柵板發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)

放電過程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是這一反應(yīng)的逆反應(yīng)，當(dāng)閥控式密封鉛酸蓄電池的荷電不足時(shí)，在電池的正負(fù)極柵板上就有PbSO4存在，PbSO4長(zhǎng)期存在會(huì)失去活性，不能再參與化學(xué)反應(yīng)，這一現(xiàn)象稱為活性物質(zhì)的硫酸化，為防止硫酸化的形成，電池必須經(jīng)常保持在充足電的狀態(tài)，蓄電池絕對(duì)不能過放。

1．3 正極板腐蝕
    由于電池失水，造成電解液比重增高，過強(qiáng)的電解液酸性加劇正極板腐蝕，防止極板腐蝕必須注意防止電池失水現(xiàn)象發(fā)生。

1．4 熱失控
    熱失控是指蓄電池在恒壓充電時(shí)，充電電流和電池溫度發(fā)生一種累積性的增強(qiáng)作用，并逐步損壞蓄電池。造成熱失控的根本原岡是浮充電壓過高。

    一般情況下，浮充電壓定為2.23～2.25V/單體(25℃)比較合適。如果不按此浮充范圍工作，而是采用2．35V／單體(25℃)，則連續(xù)充電4個(gè)月就可能出現(xiàn)熱失控；或者采用230V/單體(25℃)，連續(xù)充電6～8個(gè)月就可能出現(xiàn)熱失控；如果是采用2．28V／單體(25℃)，則連續(xù)12～18個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的容量下降，進(jìn)而導(dǎo)致熱失控。熱失控的直接后果是蓄電池的外殼鼓包、漏氣，電池容量下降，最后失效。

2 閥控鉛酸蓄電池內(nèi)阻模型研究
    阻抗分析是電化學(xué)研究中的常用方法，是電池件能研究和產(chǎn)品設(shè)汁的必要手段。
    圖l所示為常用的鉛酸電池阻抗的等效電路。

文獻(xiàn)研究中將Warburg阻抗表示為一個(gè)電阻和電容串聯(lián)組成的阻抗ZW。

式中：λ為Warburg系數(shù)，表示反應(yīng)物和生成物的擴(kuò)散性質(zhì)特性；
      ω為角頻率。
    電池的阻抗包括歐姆電阻和正負(fù)極阻抗，即

電池阻抗是一個(gè)復(fù)阻抗，在其它條件不變的情況下，與測(cè)試頻率有關(guān)。
    通常情況的內(nèi)阻星指某一固定頻率下的內(nèi)阻值，對(duì)于一般的VRLA蓄電池，多數(shù)采用低于100 Hz的頻率．在實(shí)際使用中常把復(fù)阻抗的模稱為內(nèi)阻。

2．1 內(nèi)阻在線測(cè)量方法