一种阀控式铅酸蓄电池性能分析方法技术

本发明专利技术公开了一种阀控式铅酸蓄电池性能分析方法，是从一个全新的角度利用蓄电池浮充电压的离散度来判定蓄电池性能的方法，并且是在线实时的检测，而且应用了多种手段来达到测试ＶＲＬＡ电池的性能。该方法根据蓄电池浮充电压的离散性与蓄电池性能之间的关联性，通过蓄电池浮充电压的离散度的计算方法，以及使之与蓄电池性能关联的计算方法，得到蓄电池性能的结果。其工作量小，操作简单，在线式测试时对系统不具有危险。同时也不会影响ＶＲＬＡ电池有限的循环寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在阀控式铅酸蓄电池(VRLA电池)使用过程中的一种电池性能分析方法。
技术介绍
阀控式铅酸蓄电池已被广泛地应用于电力、通信、交通、金融、部队等行业的电源系统中，无论是在变电站、机房、移动基站、UPS等的后备电池，还是在发电机组启动电池等，其作用是当市电失电或整流器发生故障时，向用电负荷提供不间断的电力供应。所以在电源系统中，电池扮演了非常重要的角色。VRLA是一个复杂的电化学体系，它的寿命和性能与电极材料、工艺、活性物质的变化、运行状态等诸多因素相关，也是设备中容易损坏的部件之一。一般引起VRLA性能下降的原因大致可分为以下几类失水、硫酸盐化、板栅的腐蚀和变形、活性物质软化、晶枝短路等等。目前实际在使用的电池测试方法主要有以下几种核对性放电测试，电池电压巡检，电池内阻(电导)测试，放电容量估算。1.核对性放电测试作为电池容量的标准，核对性容量放电测试是最为标准的、有效的电池性能测试方法，它能真实反映电池所具有的放电能力，也是目前被大家所能接受的、唯一的检验电池好坏的手段。一般有离线式测试和在线式测试二种方法。遗憾的是，核对性容量放电测试工作量非常大，操作麻烦，在在线式测试时对系统具有潜在的危险。而且由于电池具有有限的循环寿命，该方法也不宜经常使用，因而不具有对电池运行性能的实时监测能力。2.电池电压巡检目前在电池测试设备中，在线监测的常用仪器就是电池组巡检仪，一般在线监测单体电池的电压、电流、温度，通过判断电池电压是否超限作为判断电池好坏的依据。大量的实际经验表明，在运行中的电池电压(浮充或均充)和电池容量几乎没有相关性，电池电压只有对电池容量严重衰竭，或开路、短路的电池才有测量意义，对正常电池或轻微衰减的电池没有意义。如果要以电压巡检数据为依据，只会带来误导。实际使用中，我们一般只作为电池充电曲线或电池浮充数据的观察和记录。3.电池内阻(电导)测试1992年的国际电信年会(INTELE)上，Dr.David Feder发表了关于电导和电池容量相关性的论文，提出了电导测量对电池测试的意义。电导测试由于其测试的方便快捷，并可用于发现失效电池，尤其对电池失水导致的内阻增加非常敏感，所以使用内阻或电导测试方法对及时发现失效电池，了解电池性能变化具有重要的参考意义。随着电池的失水、负极的硫酸盐化，板栅腐蚀加速等，将导致电池性能的劣化，即容量下降，也必将导致电池内阻增加。但同样遗憾的是，电池容量和电池电导并没有很好的相关性。当电池容量在80％以上时，容量与电导之间几乎没有相关性，具有这种线性相关关系的电池绝大部分都是放电容量低于80％以下的失效电池。因而失去了实际测量的意义。4.放电容量估算通过5-15分钟的负载放电，估算电池的剩余容量。该测试方法的理论依据是放电曲线族的比对推算。但当电池性能劣化严重时，放电曲线将发生很大变易，导致估算值严重差异。同样由于电池厂家不同，电池本身的非一致性，也会导致估算的误差，所以该方法现在已很少使用。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是从一个全新的角度利用蓄电池浮充电压的离散度来判定蓄电池性能的方法，并且是在线实时的检测，而且应用了多种手段来达到测试VRLA电池的性能。图1中是某厂家电池组投运半年内的电池浮充电压的变化情况，从中可以看到，电池的浮充电压趋于一致，离散性变小了。这是因为电池生产完成时，电解液的吸收和极板化成并不充分，在使用的初期过程中性能趋于一致。而相反的是，在电池性能劣化时，电池的浮充电压趋于离散。从图2中我们能够明显地看到，性能好的电池在运行过程中电压波动很小，而性能差的电池在运行过程中电压的变化相对而言非常大。电池组是串联工作的，在相同的电流变化情况下，各个不同单体电池的电压变化情况是不同的，它反映了该电池的运行状况，也反映出该电池的健康状态。随着蓄电池使用时间的增加，蓄电池性能不断劣化，蓄电池容量不断下降，蓄电池浮充电压的离散性也会变得愈来愈大，其浮充电压的离散性就可以与蓄电池容量有了相关联系。解决上述问题采用的技术方案是一种阀控式铅酸蓄电池性能的分析方法，其特征在于连续采集阀控式铅酸蓄电池的浮充电压变量，进行聚类以及加权分析，得出结果集。所述的浮充电压变量是单节电池的相对自身的浮充电压的变量、单节电池相对整组电池浮充电压的变量、单节电池相对自身浮充电压的离散度变量、单节电池相对整组电池浮充电压的离散度变量之中的任何一种变量或多种变量的组合。所述单节电池的相对自身的浮充电压的变量通过以下步骤得到存储某段时间各节电池的浮充电压；计算各节电池浮充电压在这段时间内相对自身的变化。所述单节电池的相对自身的浮充电压的变量由公式(1)得到μi=1nΣj=0nUij,ΔUij=|Uij-μi|---(1)]]>式中Uij第i节电池在第j个时刻的电压；μi时间n内的第i节电池浮充电压平均值；n采集的时间长度。所述单节电池相对整组电池浮充电压的变量通过以下步骤得到存储某个时间点各节电池的浮充电压；计算各节电池浮充电压在这一时刻相对整组的变化。所述单节电池相对整组电池浮充电压的变量由公式(2)得到μj=1numΣi=1numUij,ΔUij=|Uij-μj|---(2)]]> 式中Uij第i节电池在第j个时刻的电压；μj第j个时刻的蓄电池组浮充电压平均值；num蓄电池组的总节数。所述单节电池相对自身浮充电压的离散度变量通过以下步骤得到存储某段时间各节电池的浮充电压；应用概率统计知识计算单节电池相对自身浮充电压的离散度变量。所述单节电池相对自身浮充电压的离散度变量由公式(3)得到μik=1MΣj=(k-1)*M+1k*MUij,σik=Σm=1M(Uim-μik)2M---(3)]]>式中Uij第i节电池在第j个时刻的电压；n采集的时间长度，并将时间n按每M个时间点分K段，k∈；Uim第i节电池在第k时间段上第m时刻的浮充电压值，m∈；μik第i节电池在第k时间段上的浮充电压平均值；σik在第k时间段上浮充电压的标准差。所述单节电池相对整组电池浮充电压的离散度变量通过以下步骤得到存储某个时间点各节电池的浮充电压；应用概率统计知识计算单节电池相对整组浮充电压的离散度变量。所述单节电池相对整组电池浮充电压的离散度变量由公式(4)得到μk=1numΣi=1numMμik,σk=Σi=1num(Mμik-μk)2num---(4)]]>式中n采集的时间长度，并将时间n按每M个时间点分K段，k∈；μik第i节电池在第k时间段上的浮充电压平均值； μk蓄电池组在第k时间段上的浮充电压平均值；σk蓄电池组在第k时间段上浮充电压的标准差；num蓄电池组的总节数。本专利技术中发现了关于蓄电池浮充电压的离散性与蓄电池性能之间的关联性，专利技术了蓄电池浮充电压的离散度的计算方法，以及使之与蓄电池性能关联的计算方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阀控式铅酸蓄电池性能分析方法，其特征在于连续采集阀控式铅酸蓄电池的浮充电压变量，进行聚类以及加权分析，得出结果集。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐剑虹，袁玲，郑益，
申请(专利权)人：杭州高特电子设备有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]