CSB蓄电池公司 高可靠性不间断电源

对于传统的干荷铅蓄电池（如汽车干荷电池、摩托车干荷电池等）在使用一段时间后要补充蒸馏水，使稀硫酸电解液保持1.28g/ml左右的密度；对于免维护蓄电池，其使用直到寿命终止都不再需要添加蒸馏水。
它用填满海绵状铅的铅基板栅（又称格子体）作负，填满二氧化铅的铅基板栅作正，并用密度1.26--1.33g/mlg/ml的稀硫酸作电解质。电池在放电时，金属铅是负，发生氧化反应，生成硫酸铅；二氧化铅是正，发生还原反应，生成硫酸铅。电池在用直流电充电时，两分别生成单质铅和二氧化铅。移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。铅蓄电池能反复充电、放电，它的单体电压是2V，电池是由一个或多个单体构成的电池组，简称蓄电池，常见的是6V，其它还有2V、4V、8V、24V蓄电池。如汽车上用的蓄电池（俗称电瓶）是6个铅蓄电池串联成12V的电池组。

由于CSB蓄电池内存在着内压，CSB蓄电池壳体出现微小壳体的鼓胀程度，一方面厂家要注意安全阀的开阀压，使CSB蓄电池内压不致太大，以及选择合适的ABS与PP壳体材料，壳体厚度；另一方面用户要对CSB蓄电池进行正常的维护保养，以免过充和热失控，在使用过程中电池的轻微鼓包是不影响电池的正常使用的。


CSB蓄电池在正常浮充状态下放电，放电时间未达要求，程控交换机或用电设备上CSB蓄电池电压即已下降至其设定值，放电即处于终止状态。其原因为；
CSB蓄电池放电电流出额定电流，造成放电时间不足，而实际容量达到；
浮充时实际浮充电压不足，会造成CSB蓄电池长期欠电，CSB蓄电池容量不足，并可能导致电池硫酸盐化。
CSB蓄电池间连接条松动，接触电阻大，造成放电时连接条上压降大，整组CSB蓄电池电压下降较快（充电过程则相反，此CSB蓄电池电压上升也较快）。
放电时环境温度过低。随着温度的降低，CSB蓄电池放电容量亦随之下降.
.1 CSB蓄电池特性
(1) 免保养
过充电时，水电解产生气体。其气体被板所吸收并还原成电解液，所以电池是免保养。
(2) 可做任何方位的摆置，因为所产生的气体可自行吸收而不使电解液漏出
无电解液溢出可使用於各种场合，因为电解液被板及隔离板所吸附，而无游离状之电解液，所以在正常操作下，过充所产生之气体并不会散出，可以做任何方位的摆置，并可用於家庭、办公室中。
(3) 安全设施
异常过充电及错误之充电方式，均会产生大量之气体。本电池具有安全塞之装置，防止电池内压过大，并将气体排出电池外。

(4) 长期放置後经补充电即可使用
使用铅钙合金格子体之电池，在自行放电率上要比以往使用铅锑合金少1/3至1/4，所以它能长期保存。
(5) 高性能铅酸电池
内部阻抗低，高率放电性能良好，可应用於各种用途。基本应用包括循环使用(含重覆之充电及放电)和浮充使用(平常於充饱电状态，必要时可提供电力)。
(6) 经济上之效益
在放电之循环使用中，可达260次或多。在浮充使用可达5-8年以上寿命。本电池为免保养，具有小形、轻量化、高性能，可降低电力装置所需之费用(室温∶20oC至 25oC)。
CSB蓄电池状态的重要标志之一就是它的内阻。无论是CSB蓄电池即将失效、容量不足或是充放电不当，都能从它的内阻变化中体现出来。因此可以通过测量CSB蓄电池内阻，对其工作状态进行评估。目前测量CSB蓄电池内阻的常见方法有：
（1）密度法
密度法主要通过测量蓄电池电解液的密度来估算蓄电池的内阻，常用于开口式铅酸电池的内阻测量，不适合密封铅酸蓄电池的内阻测量。该方法的适用范围窄。

（2）开路电压法

开路电压法是通过测量蓄电池的端电压来估计蓄电池内阻，精度很差，甚至得出错误结论。因为即使一个容量已经变得很小的蓄电池，再浮充状态下其端电压仍可能表现得很正常。

（3）直流放电法



直流放电法就是通过对电池进行瞬间大电流放电，测量电池上的瞬间电压降，通过欧姆定律计算出电池内阻。虽然这种方法在实践中也得到了广泛的应用，但是它也存在一些缺点。如用该方法对蓄电池内阻进行检测必须是在静态或是脱机状态下进行，无法实现在线测量。而且大电流放电会对蓄电池造成较大的损害，从而影响蓄电池的容量及寿命。

（4）交流注入法

交流法通过对蓄电池注入一个恒定的交流电流信号IS，测量出蓄电池两端的电压响应信号Vo，以及两者的相位差


由阻抗公式


来确定蓄电池的内阻R。该方法不需对蓄电池进行放电，可以实现安全在线检测电池内阻，故不会对蓄电池的性能造成影响。但该方法需要测量交流电流信号Is,电压响应信号Vo，以及电压和电流之间的相位差


由此可见这种方法不但干扰因素多，而且增加了系统的复杂性，同时也影响了测量精度。
为了解决上述各方法的缺陷，本文采用了四端子测量方式，将蓄电池两端上的电压响应信号通过交流差分电路与产生恒定交流源的正弦信号经过模拟乘法器相乘，再将模拟乘法器的输出电压信号通过滤波电路，使交流信号转变为直流信号，直流信号经直流放大器放大后进行模数转换，将转换后的值送入单片机进行简单处理。
2．蓄电池内阻检测原理
由于电池内阻为毫欧级，因此采用常规的两端子测量方法测量误差较大，在此采用四端子测量方式。测量时两个端子施加一频率为


的恒定交流激励电流信号，另两个端子用于测量。测量工作原理图如图1所示，响应信号是指蓄电池注入交流恒流源后，在其两端测出的交流电压信号。而正弦信号是经D/A产生的作为压控恒流源的输入信号。


设正弦信号为：


（1）

蓄电池两端的响应电压信号为：


（2）



为注入蓄电池的交流电流和其两端响应电压信号的相位差。

通过模拟乘法器后有：


（3）
K为模拟乘法器的放大系数。

进行低通滤波后滤掉交流成分得：


（4）
由交流法测内阻原理得：


（5）

式中I为交流恒流源信号的大值。比较（4）、（5）可得：


上式中K、A、I都是已知量，而u为经过A/D采样送到单片机进行处理的采样值，所以在单片机中进行一个简单的除法运算便能得到蓄电池内阻了。
3．交流恒流源的设计
成功检测CSB蓄电池状态的前提是可以提供需要的交流恒流源。恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源装置。它是一个电源内阻非常大的电源。为了保证内阻有较高的测量精度及较好的重现性，要求恒流电流源有足够的稳定度，并且波形失真度要小。这里所需交流信号幅度为40mV，频率为1KHZ。CSB蓄电池

化学能转换成电能的装置叫化学电池，一般简称为电池。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。
由于蓄电池正负板材料不同，除了活性物质外，负板还添加了硫酸钡、腐殖酸、炭黑和松香等材料，用来防止负板收缩和氧化。另外，每个单格蓄电池的负板数又总是比正板数多一片，而且负板比正板略薄。当进行蓄电池的初充电或补充充电时，若不注意性，会使蓄电池充反，使正、负几乎都变成粗晶粒的PbSO4，造成蓄电池电荷容量不足，不能正常工作，甚至导致蓄电池报废。因此，充电时一定要注意性，切不可性充反
本文着重讨论半荷内阻法的理论依据和实用关键。
1 CSB蓄电池组放电的电压曲线族
单体电池的放电曲线作为电池重要的性能指标早已为人熟知，放电曲线直观展现了其电池在一定负载电流下其端电压的变化规律，在忽略细节后可表述为：
1)终止电压前的平稳缓慢下降;
2)终止电压后的快速下跌;
3)终止电压为上述二线段之间的拐点，可以用二折线法粗略表现一条电压曲线;
4)电压拐点前的放电时间和负载电流的乘积被定义为电池的实际容量。
电池终都以串联方式成组使用，把串联电池组各电池的放电曲线绘制在同一坐标中，就能构成一族曲线，简称“电压曲线族”。图1是用二折线法绘制的电压曲线族。
有趣的是还能够从压阻曲线族上看到电池测试技术的演变轨迹，由此也可加深对半荷内阻法本质的理解：
1)古老的开路电压法，位于电压曲线的左起点，必须加附测酸配合;
2)因密封电池无法测酸而不得不器重的容量放电法，位于电压曲线的右半部，必须连续监测;
3)试图缩短测试时间的快速容量测试法，位于电压曲线的左半部，意在通过大电流大斜率，外延推算电压拐点，终因电压反差小、缺少准确度而流产;
4)另辟蹊径的浮充内阻法，位于内阻曲线的左起点，方便实用，却因初始内阻反差小、且无法克服10%的误判而始
终难以完全信赖;
5)本文的半荷内阻法，恰当占据了内阻曲线族中部的宽广区域，直观展现其数据反差大，准确率高，适应范围宽，操作安全等优点。
7 结语
内阻数据是CSB蓄电池非常宝贵的一项信息资源。密封蓄电池可看作物理学上的黑匣子，黑匣子上的两柱仅仅能提供电压和内阻两个立的电学物理参数，其中内阻比电压加反映蓄电池内部的真实状况，这样宝贵的资源却至今迟迟未能得到合理的开发和利用。半荷内阻法对此作了大胆尝试，其是以主动放出部分电量为代价，换取内阻反差的“拉开和排序”，以获得满意的判别准确率，希望本文的论题能为CSB蓄电池安全检测开辟一条新的学术思路有所助益。