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友联蓄电池是汽车必不可少的一部分,可分为传统的铅酸蓄电池和免维护型蓄电池。铅酸蓄电池是由正负极板、隔板、壳体、电解液和接线桩头等组成,其放电的化学反应是依靠正极板活性物质和负极板活性物质在电解液(稀硫酸溶液)的作用下进行,其中极板的栅架是用铅锑合金制造。
免维护型蓄电池是用铅钙合金制造,由于蓄电池采用了铅钙合金做栅架,所以充电时产生的水分解量少,水分蒸发量也低,加上外壳采用密封结构,释放出来的硫酸气体也很少,所以它与传统蓄电池相比,具有不需添加任何液体,对化学能转换成电能的装置叫化学电池,一般简称为电池电池放电后,能够用充电的方式使内部活性物质再生——把电能储存为化学能;需要放电时再次把化学能转换为电能。将这类电池称为蓄电池(Storage
Battery),也称二次电池。 所谓蓄电池(Storage
Battery)即是贮存化学能量,于必要时放出电能的一种电气化学设备。接线桩头,电量储存时间长等优点。
不同类型的友联蓄电池内阻不同。相同类型的友联蓄电池,由于内部化学特性的不一致,内阻也不一样。电池的内阻很小,我们一般用毫欧的单位来定义它。内阻是衡量友联蓄电池性能的一个重要技术指标。正常情况下,内阻小的友联蓄电池的大电流放电能力强,内阻大的电池放电能力弱。
在放电电路的原理图上来说,我们可以把电池和内阻拆开考虑,分为一个完全没有内阻的电源串接上一个阻值很小的电阻。此时如果外接的负载轻,那么分配在这个小电阻上的电压就小,反之如果外接很重的负载,那么分配在这个小电阻上的电压就比较大,就会有一部分功率被消耗在这个内阻上(可能转化为发热,或者是一些复杂的逆向电化学反应)。一个可充电电池出厂时的内阻是比较小的,但经过长期使用后,由于电池内部电解液的枯竭,以及电池内部化学物质活性的降低,这个内阻会逐渐增加,直到内阻大到电池内部的电量无法正常释放出来,此时电池也就“寿终正寝”了。绝大部分老化的电池都是因为内阻过大的原因而造成无使用价值,只好报废。因此我们更应该注重的是电池放出的容量而不是充入的容量。
一、内阻不是一个固定的数值
麻烦的一点是,友联蓄电池处于不同的电量状态时,它的内阻值不一样;友联蓄电池处于不同的使用寿命状态下,它的内阻值也不同。从技术的角度出发,我们一般把电池的电阻分为两种状态考虑:充电态内阻和放电态内阻。
1.充电态内阻指友联蓄电池完全充满电时的所测量到的电池内阻。
2.放电态内阻指友联蓄电池充分放电后(放电到标准的截止电压时)所测量到的电池内阻。
一般情况下放电态的内阻是不稳定的,测量的结果也比正常值高出许多,而充电态内阻相对比较稳定,测量这个数值具有实际的比较意义。因此在电池的测量过程中,我们都以充电态内阻做为测量的标准。
二、内阻无法用一般的方法进行精确测量
或许大家会说,高中物理课上有教用简单公式+电阻箱计算电池内阻的方法……但物理课本上教的用电阻箱推算的算法精度太低,只能用于理论的教学,在实际应用上根本无法采用。电池的内阻很小,我们一般用微欧或者毫欧的单位来定义它。在一般的测量场合,我们要求电池的内阻测量精度误差必须控制在正负5%以内。这么小的阻值和这么精确的要求必须用专用仪器来进行测量。
三、目前行业中应用的电池内阻测量方法
行业应用中,电池内阻的精确测量是通过专用设备来进行的。下面我来说说行业中应用的电池内阻测量方法。目前行业中应用的电池内阻测量方法主要有以下两种:
1.直流放电内阻测量法
根据物理公式R=U/I,测试设备让电池在短时间内(一般为2~3秒)强制通过一个很大的恒定直流电流(目前一般使用40A~80A的大电流),测量此时电池两端的电压,并按公式计算出当前的电池内阻。
这种测量方法的精确度较高,控制得当的话,测量精度误差可以控制在0.1%以内。
但此法有明显的不足之处:
(1)只能测量大容量电池或者友联蓄电池,小容量电池无法在2~3秒钟内负荷40A~80A的大电流;
(2)当电池通过大电流时,电池内部的电极会发生极化现象,产生极化内阻。故测量时间必须很短,否则测出的内阻值误差很大;
(3)大电流通过电池对电池内部的电极有一定损伤。
2.交流压降内阻测量法
因为电池实际上等效于一个有源电阻,因此我们给电池施加一个固定频率和固定电流(目前一般使用1kHz频率、50mA小电流),然后对其电压进行采样,经过整流、滤波等一系列处理后通过运放电路计算出该电池的内阻值。交流压降内阻测量法的电池测量时间极短,一般在100毫秒左右。
这种测量方法的精确度也不错,测量精度误差一般在1%~2%之间。
此法的优缺点:
(1)使用交流压降内阻测量法可以测量几乎所有的友联蓄电池,包括小容量友联蓄电池。笔记本电池电芯的内阻测量一般都用这种办法。
(2)交流压降测量法的测量精度很可能会受到纹波电流的影响,同时还有谐波电流*的可能。这对测量仪器电路中的抗*能力是一个考验。
(3)用此法测量,对电池本身不会有太大的损害。
(4)交流压降测量法的测量精度不如直流放电内阻测量法。
3.测试仪器的元件误差及测试用的电池连接线问题
无论是上述哪一种方法,都存在一些很容易被我们忽视的问题,那就是测试仪器本身的元件误差和用于连接电池的测试线缆问题。因为要测量的电池的内阻很小,线路的电阻就要考虑进去了。一条短短的从仪器到电池的连接线本身也存在电阻(大约也是微欧级),还有电池与连接线的接触面也存在接触电阻,这些因素必须都在仪器的内部事先做好误差调节。
所以,正规的电池内阻测试仪一般都配有专用的连接线和电池固定架子。
四、总结
很多老化的友联蓄电池其实内部电量还是很多,只是内阻过大放不出电来,实在可惜。但友联蓄电池的内阻一旦增加后,要想人为降低这个内阻值是难上加难。因此对于已经老化的友联蓄电池,我们即使想出很多办法来“激活”它,比如大电流冲击,小电流浮充,放冰箱等,但大多无济于事,回天乏术。在了解了上述知识之后,我们基本可以知道,挑选友联蓄电池要尽可能地挑选内阻较小的电池。另外很重要的一点,友联蓄电池久置不用,其内阻也会不断增加。建议大家还是要经常使用友联蓄电池来保持电池内部化学物质的活性.
维护人员根据维护经验及拆解故障单体电池分析发现,因市电经常停电频繁均充及机房环境温度过高等原因,部分蓄电池热失控内部失水严重,造成内部化学反应减弱、容量下降。分析出蓄电池电量下降的原因后,他们运用简单工具蓄水修复。维护人员打开蓄电池安全阀,向电池内部注入适量蒸馏水,通过空气置换及一定时间的静置,使蒸馏水充分浸入隔板,然后对蓄电池进行均充充电即可完成修复。大部分蓄电池自身极板良好,修复后经容量测试性能良好,不仅能够继续使用,而且为公司节省了资金。
维护人员创新修复方法,有效地延长了蓄电池的使用寿命。此外,该方法简便易行、成本低廉,目前郑州移动已经完成了15个偏远基站的30组蓄电池的修复,按每组电池约两万元计算,为公司节约资金近60万元。