摘要: 阀控密封铅蓄电池荷电态在50%以上时,其内阻(或电导)是看不出什么变化的.只是
荷电态在50%以下时,铅蓄电池的内阻才逐渐增大.若将荷电态在0至100%的全部铅蓄电池都统计进去,其容量与电导才有线性相关关系.然而对荷电态大于80%的在线使用的铅蓄电池而言,却不存在上述关系.因而不能用铅蓄电池的电导值去推断在线使用的铅电池的荷电态或健康状态.
关键词: 密封铅蓄电池, 内阻, 电导, 容量, 相关性
中图分类号: TM 912 文献标识码: A
Correlation between Capacity and Conductance of VRLA
Gui Chang-Qing
CSIC 712 Research Institute ( Wuhan Hubei 430064)
Abstract: As soon as the state-of-charge for VRLA was more than 50%,the internal resistance (or conductance) would not be changeable almost. Only when the state-of-charge was less than 50%, the internal resistance would become larger obviously. Although the correlation between capacity and conductance might exist for these batteries which state-of-charge was from 0 to 100%, but this correlation would not exist for on-line batteries which capacity must be more than 80%. For this reason the state-of-charge or state-of-health for on-line batteries could not be predicted from it';s values of conductance.
Keywords: VRLA, internal resistance, conductance, capacity, correlation
1. 历史回顾
十余年之前,国外报导了对1000Ah阀控密封铅蓄电池剩余容量与电导的统计结果,认为二者之间存在线性相关关系[1],于是有人提出用在线检测到的VRLA电导值去推断电池的剩余容量, 还有人试图根据电导测试结果去予测电池的使用寿命.
然而实际得到的结果并不令人满意.本人曾对阀控密封铅蓄电池电导测试原理与实践作了论述[2],认为对于容量在80%以上的在线使用的阀控密封铅蓄电池,是无法利用电导值去评估电池的荷电态和予测电池的使用寿命的.随后又根据电化学中的交流阻抗原理分析了阀控密封铅蓄电池交流阻抗参数与荷电态的关系[3],并指出了电导测试工作的局限性.
最近看到几位作者(请见2004年”通信电源技术”1-5期)根据国外1992年报导的VRLA容量与电导的相关性,认为可以”通过测定蓄电池的电导值来估计蓄电池容量的大小,进而判断电池的健康状况是完全可行的”, 并且说电池的电导测试会使电池使用维护工作取得突破性进展.但令人不解的是,他们均未提供具体的在线使用的铅蓄电池的电导与容量具有线性相关关系的数据来.
看来有必要进一步深入分析和认识VRLA的容量与电导的关系,实事求是地评价VRLA电导测试仪的作用及测试结果的价值.
2. 电池容量与电导(内阻)的关系
在文献[4]中我们已经系统地介绍了VRLA容量与电导(内阻)的关系.为了说明问题,在此简要介绍一下国内外一些作者的工作结果.
文献[5]描述了作者对6V/4Ah阀控式密封铅蓄电池交流阻抗测试的结果,表明了在电池剩余容量高于40%的区间内，电池内阻几乎没有变化，并且几乎不受放电电流的影响；当剩余容量小于40%时，电池内阻却明显增大，并且放电电流越小，电池内阻增加越快.
早在30年以前,就有人对开口式自由电解液的铅蓄电池交流阻抗参数(Rp,Cp,Rs,Cs)跟电池荷电态之间的关系进行了研究,结果表明电池荷电态在50%以上时，它们几乎是不变的，只是荷电态在50%以下时才迅速增加[6]。
我们早期对大容量开口式自由电解液的铅蓄电池的内阻测试方法进行研究,结果也观察到同样的情况[7].
文献[8]介绍了用电导测试仪对GFM—840L型阀控式密封铅蓄电池进行电导测试的结果，同样观察到电池荷电态在50%以上时，其内阻几乎是不变的，只是荷电态在50%以下时才迅速增加。
日本汤浅公司提供的产品说明书记载了,使用交流阻抗计(1000Hz)测量VRLA内阻, 结果也表明电池荷电态在50%以上时，其内阻几乎是不变的.
由此可见, 不同时期不同作者的工作都表明,不论是开口式或全密封铅蓄电池、不论是用交流阻抗法或电导仪测试法（它是简化了的阻抗测试仪）、不论测量用的交流信号的频率或幅度如何，虽然测得的同一型号铅蓄电池内阻值有差异，但它们都有一个共同点：铅蓄电池的荷电态在50%以上时，其内阻或电导几乎没有变化，只是在低于40%时，其内阻值才迅速上升。
3. 对国外统计结果的看法
资料[1]综合了作者们在1992年发表的用Midtronic Celltron and Midtron 电导测试仪对VRLA的测试和统计结果. .图1和图2示出了336块1000Ah密封铅蓄电池用263A放电至1.80V的放电时间跟电池电导之间的关系.可以看出电池放电时间跟电导之间存在线性相关关系,其相关系数R²=0.825. 由此提出对在线使用的电池, 可以用测得的电导值去推测电池的剩余容量.
参 考 文 献
1. David O. Feder Mark J. Hlavac W K , Evaluating the State-of-health of flooded and Valve-Regulated Lead/acid batteries, A Comparison of Conductance testing with Traditional methods [J], J. Power Sources, 1993, 46(2-3), 391-415.
2. 桂长清, 阀控密封铅蓄电池电导测试原理和实践 [J], 电源技术, 1993, 23, 266-270.
3. 桂长清, 阀控密封铅蓄电池阻抗参数与荷电态 [J], 通信电源技术, 2002 (4) 1-5.
4. 桂长清,柳瑞华, 密封铅蓄电池的电导与容量的关系 [J], 电池, 2002 (2) , 74-76.
5. 余沛亮,陈体衔, 阀控密封铅蓄电池内阻 [J], 蓄电池, 1995 (3), 3-5.
6. Gopikanth M L. Sathyanarayana S., Impedance parameters and the state-of-charge, (Ⅱ) lead acid battery [J], J. Appl. Electrochemistry, 1979(9), 369-379.
7. 桂长清, 包发新, 大容量电池欧姆内阻的测定 [J], 电源技术, 1984(6), 13-15.
8. 徐曼珍, 在线测量VRLA电池荷电态技术进展, 通信电源技术交流论文集,P.14-19, 1998 威海.
9. F.Huet, A review of impedance measurements for determination of the state-of-charge or state-of-health of secondary batteries [J] J.Power Sources ,
70(1998) 59-69.
10. 桂长清, 密封铅蓄电池荷电态予测技术 [J], 电池,2003 (5) 319-321.