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目前，世界上幾乎所有的汽車所用的蓄電池都是蓄電池，蓄電池大的特點就是隨著蓄電池的使用，蓄電池逐漸老化，當蓄電池容量降低到他原本額定容量的80%的時候，蓄電池的容量可能呈“跳水式”下降，這時盡管該蓄電池可能仍然能夠提供一定的能量，但隨時可能報廢。在國際國內(nèi)的蓄電池行業(yè)，都把80%的蓄電池容量作為蓄電池的一個臨界點，當蓄電池容量降低到其原額定容量的80%的時候，這個蓄電池就需要更換了。

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1.傳統(tǒng)的電池監(jiān)控方式

長期以來，蓄電池的維護單位都是以人工維護，最常見的是以下幾種方式：

1.1. 核對性放電

這種方法是最準確知道蓄電池容量的方法。具體的操作是將浮充狀態(tài)的電池組脫離負載，然后以電池標稱容量的0.1C的速度放電(即100Ah的電池以10A的放電速度放電)，并記錄電池到達規(guī)定的終止電壓的時間以確定電池的實際容量。這種方法最大的優(yōu)點是準確，但缺點也顯而易見：這種方法需人工操作，有一定的危險性;需要脫離負載操作，所以放電過程中如果發(fā)生停電，系統(tǒng)就沒有后備電源的保障;這種方法其實測試的電池組里面最差電池單體的容量，其他電池單體的容量仍然沒有掌握的;另外對電池容量本身也有一定的損害，所以不能頻繁的對電池進行核對性放電，一般的用電單位進行這種測試的頻率是一年1-2次，而電池劣化的過程經(jīng)常是在幾周內(nèi)發(fā)生的，這樣在兩次測試間隔時期電池的狀態(tài)仍然是未知的，事故隱患仍然存在。

1.2.在線或者人工監(jiān)測電池電壓

這是長期以來監(jiān)測電池狀態(tài)最常用的方法。但從下圖可以看出，在浮充狀態(tài)下，容量不同的電池的浮充電壓幾乎是一致的，通過放電測試可以看到容量異常的電池很快就會下降到截止電壓，從而說明通過這種方法來判斷電池的容量是無效的。

圖1：容量異常的電池在浮充狀態(tài)下電池與正常的電池幾乎一致

1.3.人工測量電池內(nèi)阻

這種方法通常與方法2共同使用來判別電池好壞。即維護人員利用內(nèi)阻儀手工測試電池單體的內(nèi)阻。到目前為止，雖然大量的文獻指出蓄電池的內(nèi)阻和容量狀態(tài)并沒有一個明確的數(shù)學(xué)對應(yīng)關(guān)系，但業(yè)界里公認內(nèi)阻的變化是和容量的變化相關(guān)的。在圖2里面黃色趨勢線顯示蓄電池的內(nèi)阻在10月到11月期間因為各種原因急劇上升，因此可以判斷出蓄電池的狀態(tài)已經(jīng)嚴重劣化，經(jīng)過對電池的放電證實的確是電池已經(jīng)失效。

圖2. 電池劣化過程中內(nèi)阻變化曲線

但這種方法的缺點也顯而易見：不能實時在線監(jiān)測電池的狀態(tài);花費的時間長，人力成本高;有些電池組由于空間的限制，并不便于人工操作;每次測試由于人員和儀器的不同數(shù)據(jù)會有較大的差異。這種測試方法也不再適應(yīng)現(xiàn)在的電池監(jiān)控系統(tǒng)的需求，取而代之的是在線式的內(nèi)阻監(jiān)控方式。下面我們就這種監(jiān)控方式作詳細的介紹。

2.在線電池內(nèi)阻監(jiān)控方式

從系統(tǒng)架構(gòu)來看這種監(jiān)控方式分為集中式和分布式。

2.1 集中式在線電池內(nèi)阻監(jiān)控系統(tǒng)

集中式監(jiān)控系統(tǒng)是指將一組甚至多組電池連接到同一臺設(shè)備上進行測試，圖3是集中式監(jiān)控系統(tǒng)的一個例子。

圖3.集中式電池監(jiān)控系統(tǒng)

集中式監(jiān)控系統(tǒng)測試電池內(nèi)阻大都采用交流注入法，即在設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生一個一定頻率和幅度的交流(基本是正弦)信號注入到蓄電池兩端，然后通過探測并檢出蓄電池兩端同頻率的電壓波動即可確定電池的內(nèi)阻。交流注入法也是大部分手持內(nèi)阻儀檢測內(nèi)阻的方法。交流注入法不需要從電池中取電，從而不會對電池本身的容量和壽命有影響。但交流注入法對電池注入的電流一般不能太大(1A以下)以避免對動力環(huán)境系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，這么小的電流引起的電池電壓的波動是非常難以精確測試的，很容易受到動力環(huán)境系統(tǒng)中的噪聲的干擾，特別是在UPS系統(tǒng)里電池兩端存在大量的諧波干擾，如何濾除這些干擾是非常有挑戰(zhàn)性的一項工作。就目前的集中式設(shè)備測試內(nèi)阻的結(jié)果來看精度大都不太理想，距離分布式的采集模塊還是有差距的。集中式設(shè)備由于要采集多個電池單體的參數(shù)，這樣就需要從設(shè)備引出大量的連接線，而且由于電池擺放的位置不同，這些連接線的長度和走線都不一致，從而使得集中式監(jiān)控系統(tǒng)的施工和維護都較為麻煩。

雖然集中式的監(jiān)控方式有種種弊端，但由于其成本較低，所以在一些對內(nèi)阻精度要求不高的場合還是有相當?shù)氖袌觥Ｉa(chǎn)集中式設(shè)備的廠家包括艾默生，杭州高特以及一些較小的廠商。

2.2 分布式在線電池內(nèi)阻監(jiān)控系統(tǒng)

相對集中式監(jiān)控方式，分布式系統(tǒng)的電池參數(shù)采集模塊和蓄電池一一對應(yīng)，采集模塊通過導(dǎo)軌或者雙面膠固定于電池表面，由于每一個電池單體配置一個傳感器，因此連接線短，這樣使得現(xiàn)場施工布線非常簡單。圖4是分布式監(jiān)控系統(tǒng)的一個例子。

圖4，分布式電池監(jiān)控系統(tǒng)

在分布式監(jiān)控系統(tǒng)中，電池參數(shù)采集模塊將采集到的數(shù)據(jù)通過串行總線上報給現(xiàn)場主機，再由現(xiàn)場主機上報給中心器，用戶通過客戶端訪問器即可查看電池運行的狀態(tài)參數(shù)。

分布式系統(tǒng)的電池參數(shù)采集模塊由于體積較小，不能自身內(nèi)部產(chǎn)生較大電流的信號，需從電池本身來取電，所以測試內(nèi)阻的方法一般采用直流或者交流放電法，即對電池拉取特定頻率和幅度的直流(脈沖)或者交流(正弦)電流，然后通過測試電池兩端的電壓波動來確定電池的內(nèi)阻。由于脈沖信號里面包含的諧波分量較多，對于后期信號處理來說比較復(fù)雜，從測試的內(nèi)阻結(jié)果精度來看也是交流放電法較好一些。采用直流放電法的有萊姆，華塑等公司，海偉辰電子等公司采用的是交流放電法。

3.電池參數(shù)采集模塊的性能指標

衡量模塊內(nèi)阻測試的性能指標包括測試的絕對精度，測試結(jié)果的重復(fù)度，模塊的靜態(tài)損耗以及模塊測試內(nèi)阻時的動態(tài)損耗以及模塊的安全性能。