蓄电池剩余容量在线检测方法的改进

摘要：首先指出了传统的几种蓄电池剩余容量检测方法的缺点：局限性大，计算困难，

对系统产生的影响大等。接着对内阻法测量蓄电池剩余容量的方法进行了分析，并给出了具
体的实施方案，讨论了该方案的优缺点。最后提出了在高噪声情况下对蓄电池剩余容量在线
检测方法的改进方案。实验结果证明了这种改进方法的有效性。

关键词：蓄电池；剩余容量；在线检测；高噪声
　

 　

0    引言
    蓄电池剩余容量是用户最为关心的一个问题，它与整个供电系统的可靠性密切相关。

蓄电池剩余容量越高，则系统可靠性越高。因此，如何在既不消耗蓄电池能量，又不影响用
电设备正常工作情况下，实时地在线检测蓄电池剩余容量，有着重要意义。

    蓄电池是一个复杂的电化学系统，它在不同负载条件或不同环境温度下运行时，实

际可供释放的剩余容量不同；而且随着蓄电池使用时间增加，其容量也将下降。通常是根据
蓄电池的电解液密度来估算剩余容量的，该方法有很大局限性：在蓄电池使用后期，随着
正负极板的腐蚀、断筋，难以准确推算出剩余容量；同时，这种方法也难以适应目前广泛应
用的

VRLA 蓄电池的在线检测。近些年常用的几种蓄电池剩余容量检测方法之中，对在线

使用的蓄电池来说，内阻法对系统产生的影响最小，并可以在蓄电池整个使用期内准确测
量，因此，内阻法被视为一种比较理想的方法。但在高噪声情况下却发现，实际所测得的蓄
电池剩余容量精度不尽人意，因此，对高噪声情况下蓄电池剩余容量在线检测方法的改进
势在必行。

1    内阻法预测剩余容量的实施方案
    大量研究结果表明，蓄电池内阻与荷电程度之间有较好的相关性。美国 GNB 公司曾

对容量

200～1000A·h，电池组电压 18～360V 的近 500 个 VRLA 蓄电池进行过测试，实验

结果表明，蓄电池内阻与容量的相关性非常好，相关系数可以达到

88％。随着蓄电池充电

过程的进行，内阻逐步减小；随着放电过程的进行，内阻逐步增大。另外，随着蓄电池老化，
其剩余容量随之下降，内阻也逐渐增大。蓄电池内阻与剩余容量的典型关系曲线如图

1 所示。

图

1    蓄电池内阻与剩余容

量的关系曲线

    蓄电池完全充电（充满）

和完全放电（放完）时，其内阻
相差

2～4 倍，变化率远远大于

蓄电池端电压变化率（约为

30％～40％），因此，通过测量蓄电池内阻可以比较准确地预

测其剩余容量。另外，对于在线使用的蓄电池来说，内阻法还有一个突出优点是对系统影响
最小，可以在蓄电池整个使用期内准确测量。因此，不难看出内阻法最适合于

VRLA 蓄电

池剩余容量的在线测量。

    内阻法预测剩余容量的具体实施方案是：首先，将蓄电池充满电（以 2V 蓄电池为

例，充电至

2.23V，浮充电流至 10mA），然后，以 0.1C 的放电率使蓄电池放电，记录下

放电过程中内阻与剩余容量的大小。当蓄电池放电完毕（

2V 蓄电池放电至 1.80V）便可获