蓄電池內阻監測的意義

1引言

由于VRLA的運行要求比較嚴格，在偏離了正確的使用條件下運行將造成嚴重的后果，因此，對VRLA的運行參數監測是十分重要的。

采用備用電池的場(chǎng)所都是十分重要的部門(mén)，失效的電池組起不到電源備份的作用。一旦主電源發(fā)生故障，就會(huì )造成系統停機，導致巨大的經(jīng)濟、社會(huì )損失，及時(shí)發(fā)現并處理電池失效同樣是十分重要的。

眾所周知，VRLA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，其浮充電壓幾乎沒(méi)有什么區別。一旦電池組進(jìn)行放電，這些電池因為充電量少，端電壓很快就會(huì )跌落，并妨礙電池組的放電性能。這時(shí)，從電池的端電壓上可以很容易的發(fā)現他們，但是已經(jīng)太晚了，電池組在需要備份電源的時(shí)候已經(jīng)起不到備份作用了。

2鉛酸蓄電池組內阻監測的重要性

利用交流阻抗法、電導法或直流法測量電池的內阻，已經(jīng)被公認為是一種迅速而又方便的診斷電池健康狀況的方法。越來(lái)越多的文獻認為，老化電池內阻和放電能力之間存在著(zhù)一定的關(guān)系。

（1）基本電阻模型

VRLA新產(chǎn)品的阻抗同各部件的歐姆電阻的總和基本上是一致的。例如，對于一個(gè)12V/100A的VRLA，其歐姆電阻的組成比例如下：

帶鉛膏的板柵歐姆電阻占40%

聯(lián)接條、接線(xiàn)柱和焊點(diǎn)歐姆電阻占32%

端子歐姆電阻占12%

焊點(diǎn)歐姆電阻占7%

電解質(zhì)和隔板歐姆電阻占16%

這一數字隨電池廠(chǎng)家、電池型號和容量的不同而有所不同。

為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，電容和電感忽略不計。值得注意的是，電池內阻隨溫度下降而迅速增大。這主要是由于電解質(zhì)電阻的變化。因此，在考慮時(shí)間對內阻的影響時(shí)，溫度是一個(gè)重要的影響因素。

另外一個(gè)取決于極板的化學(xué)反應動(dòng)力學(xué)的電阻項稱(chēng)為“電荷轉移電阻”，它可根據放電時(shí)電壓的下降和電流來(lái)測出。因此，電池總電阻是歐姆電阻和“電荷轉移電阻”之和。電荷轉移電阻取決于放電電流、溫度、涂膏區域比面積和硫酸的成份。在15分鐘的放電速率下，歐姆電阻占總電阻的40%，而電荷轉移電阻占60%；在8小時(shí)的放電速率下，電荷轉移電阻只占5%。

[next]（2）鉛酸蓄電池內阻實(shí)時(shí)監測的重要意義

在放電過(guò)程中，初使的電壓降遵循歐姆定律V=IR，I是放電電流，R是電池總內阻。初始的電壓降越大，電壓就越近于最后終止電壓，因而也就降低了電池的使用時(shí)間。隨著(zhù)放電過(guò)程的進(jìn)行，三種活性物質(zhì)（硫酸，正極和負極涂膏）開(kāi)始發(fā)生電化學(xué)轉變。涂膏利用率的下降和電解質(zhì)泄漏會(huì )抑制放電反應，從而使電池電壓下降得更快。

VRLA在設計上是乏酸的，同涂膏相比，電解質(zhì)的安時(shí)容量較小，因而放電過(guò)程常常受電解質(zhì)制約。如果電阻值同活性物質(zhì)的利用率或可用的電解質(zhì)成正比的話(huà)，與放電能力相關(guān)的關(guān)系就可以改善。

對于任何新電池，R通常不與放電能力成線(xiàn)性關(guān)系。電解質(zhì)飽和度、化成的完全程度（尤其是極板表面）、隔板——極板界面接觸面積以及壓力的細微變化都僅對電阻產(chǎn)生微小的影響，但可能會(huì )對放電過(guò)程產(chǎn)生很大的影響。

初始電解質(zhì)體積的微小增加只會(huì )使電池總電阻R略微下降。但由于酸的缺乏，電解質(zhì)體積的微小增加會(huì )導致放電時(shí)間的延長(cháng)，12V的電池組中就會(huì )存在各電池之間的差別。電阻和開(kāi)路電壓的測量可用于找出那些不合格的電池：它們的電壓下降過(guò)快，超出正常范圍。這些不合格品的主要缺陷一般是頂端連接不好，電解質(zhì)體積過(guò)少、空氣泄漏或短路。在電池使用過(guò)程中，這些非設計性的缺陷