电池技术　＜　２００８年９月

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铅酸蓄电池

技术

电池技术　＜　２００８年９月

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池本身的状况而设计的，其发展大致经历了三个阶段：整组电

压监测、单电池电压监测、单电池内阻巡检、蓄电池监测的智

能化。

１）整组电压监测

 

整组电池监测功能一般设计在整流电源内，由于蓄电池组

中蓄电池的一致性无法严格保证，其其在系统中的作用是非常

有限的。

 

２）单电池电压监测

单电池的电压监测是由整组检测发展而来的。这样对蓄

电池的运行情况可以作到较为全面的监测与管理，如单电池电

压、电池组电压、充放电电流、蓄电池的环境温度等。通过蓄

电池运行参数的监测，从而保证了蓄电池可以在正常的条件下

的运行与工作。

但在实际应用中，蓄电池本身的性能在浮充下很难由蓄电

池电压反映出来。这就涉及到蓄电池的健康程度的问题，而蓄

电池运行参数的监测是无法反映其性能参数的。

３）单电池内阻监测

蓄电池的内阻是电池性能最好表现参数之一，但由于在线

测量难度较大，在线检测的方式又不一样，单电池内阻在线监

测是目前争议最多，也是最具革命性意义的进步。

影响蓄电池内阻的因素

以下是最通常的影响内阻变化的因素：

腐蚀

  随栅板和汇流排的腐蚀，金属导电回路变化，使内

阻增大。

栅板

  腐蚀和长年使用会导致活性物质从栅板上脱落，使

内阻增大。

硫化

  随一部份活性物质硫化，涂膏的电阻亦增加。

电池干涸

   失水可能使电池使内阻明显增大。

制造

  制造缺限，如铸铅和涂膏，都能导致高的金属电阻

和容量问题。

充电状态

  从浮充状态到60%容量的放电，几乎不影响内

阻。其影响小于

3%。

温度

  39℃以内的高温对电池内阻影响甚微，低温有些影

响，但需到

18℃以下。

影响电池性能的问题绝大部分都能通过内阻检测出来，所

以电池内阻的实时监测比起端电压监测来说所起的作用是革命

性的。

为了给蓄电池提供良好的运行环境，在线监测电池的工作

状况，电池管理系统（

BMS-Battery  Management System）应运

而生，成为高可靠电源系统的关键一部分。本文结合

BM-6500

系列电池监测管理系统的研制，论述了系统的关键技术难题极

其解决方案。

内阻和电池状态的相关程度可变性很大。从报导的相关

性来看，变化范围从

0%到100%。英国电子协会（ERA）对用

阻抗监测的实验室设计和商用设计两种产品进行了大量的电池

调查，发现二者的准确性在

50%以上。一个基本的困难是测量

小变化数值的精度问题。正常的

300安时备用电流的电阻仅在

0.25×10

-3

欧姆的数量级。因此，很小而且有意义的电阻变化可

能观察不到。在下面的操作环境下，问题更加严重。

1）在线测量期间存在的变压器的“噪音”和浮充电压波

动引起的干扰。

2）腐蚀裂纹对内阻的影响是有高度方向性的，内阻数值

对平行于电流方向的裂隙是相对不敏感的。

3）电解质浓度的变化，继而电池的变化使得结果很难解

释。

虽然内阻测量法很难准确测量电池的容量，内阻

/容量的

对应关系很难复现，但对于

BMS来说，内阻测试只是用于电

池单体之间的比较，而且计算机可以对内阻的变化进行记录和

数据处理来预告电池容量衰减和失效，因此，内阻测试对于

BM6500而言是关键技术之一。

对于离线或电池开路情况下测量内阻而言，测量时可方便

地将激励电流回路与电压测量回路以

4端子方式与电池组中的

单体相连接，但对于在线测量，很难解决激励和测量的问题。

目前大多采用在电池组两端并联放电器，因为有充电器和

电池组并联，需要将充电器停止工作，而且要实时同步测量电

池的电流变化和电压变化，很难处理采样干扰。

BM6500采用了受控交流激励装置，在电池上产生了稳定

的电流激励，能够准确测试电池的内阻。

实际测试的一组数据如下：

系统结构

BM6500由控制单元、测量模块、相关软件和辅助部件构

成，一个控制单元可接入多个测量模块，完成对不同只数和不

同电压的多组蓄电池的监测管理。控制单元用于数据传输、

数据处理及人机界面控制，具有

RS-232连机接口和RS-485远程

（

集中）管理接口、测量模块控制接口、操作键盘、显示面

板、声光报警及报警输出控制接点。控制单元实时显示电池数

据，智能分析数据，对异常的电池运行情况进行及时报警。