[發明專利]一種基于脈沖電流法的VRLA蓄電池組內阻在線檢測方法及實現該方法的裝置

在審

• 申請號: 202010619477.3
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111796194A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 張朋;張德文;張洪達;王悅;梁建權;蘭森;孫巍;朱學成;李琳;于春來;許敏虎;申昱博;曲利民;高源;王夢純
• 申請（專利權）人: 國網黑龍江省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R31/389
• 分類號: G01R31/389;G01R31/396;G01R31/367
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 于歌

一種基于脈沖電流法的VRLA蓄電池組內阻在線檢測方法及實現該方法的裝置，涉及蓄電池檢測技術領域。本發明是為了解決現有VRLA蓄電池組內阻檢測方法使用范圍窄、檢測結果精度低、且電池易出現極化內阻現象的問題。本發明通過瞬間脈沖電流放電法來測量蓄電池的端電壓進而得到內阻值。采用的瞬間脈沖電流放電法相比于現有的直流放電技術和交流注入法的優勢在于：瞬時脈沖的電流小，時間短，能夠有效避免對電池造成影響；此外，信號穩定不易受干擾，測量結果更加準確、穩定。

技術領域

本發明屬于蓄電池檢測領域，尤其涉及VRLA蓄電池組內阻的檢測。

背景技術

閥控式鉛酸蓄電池(VRLA)具有性能穩定、密封性好、自放電小等優點，已經成為國家電網各變電站的首選直流備用電源。在實際應用中VRLA蓄電池以串聯方式連接成蓄電池組，一旦某個VRLA蓄電池性能早期出現缺陷，那么它就會“傳染”給周圍的蓄電池。如果不及時采取補救措施的話，這種具有缺陷的VRLA蓄電池將會大大加快整個蓄電池組的惡化，因此，實際應用中，對于蓄電池的運維管理得到高度重視。

由于蓄電池系統的非線性特性導致無法直接獲得電池剩余電量，所以在蓄電池使用時必須對其運行參數進行全面的在線監測。內阻是檢測蓄電池狀態的重要參數，是衡量蓄電池的電量、容量以及充放電狀況等是否滿足要求的重要性能指標之一。因此需要一種可靠、精度高的方法對蓄電池內阻進行測量，并實時監測評估電池的工作狀態。

目前常用的蓄電池內阻檢測方法主要有密度法、開路電壓法、交流注入法和直流放電法等。密度法主要通過測量蓄電池電解液的密度來估算開口式鉛酸蓄電池的內阻，主要通過檢測電解液的密度對電池內阻進行估算，該方法的適用范圍較窄，不能用于鉛酸蓄電池。開路電壓法是通過測量蓄電池的端電壓來估計蓄電池內阻，精度較低。交流注入法是給蓄電池注入一個低頻的交流電流信號，檢測蓄電池兩端的電壓和流過的電流及兩者的相位差，來判斷電池的電化學特性，從而計算出蓄電池的內阻。這種方法可以實現在線檢測電池內阻的安全性，但需要測量較多的參數，增加了系統的復雜性，降低了精度。直流放電法是通過串聯直流負載對電池進行瞬間大電流放電，測量電池上的瞬間電壓降，通過歐國外電子測量技術中國科技核心期刊姆定律計算出電池內阻。該方法測量誤差較小，但需要計算的過程導致不能實時在線測量，而且大電流放電會使蓄電池出現極化內阻現象。

發明內容

本發明是為了解決現有VRLA蓄電池組內阻檢測方法使用范圍窄、檢測結果精度低、且電池易出現極化內阻現象的問題，現提供一種基于脈沖電流法的VRLA蓄電池組內阻在線檢測方法及實現該方法的裝置。

一種基于脈沖電流法的VRLA蓄電池組內阻在線檢測方法，包括以下步驟：

步驟一：分別采集VRLA蓄電池組在兩種放電狀態下電池端電壓，所述兩種放電狀態分別為：對第一負載放電和對并聯的第一負載和第二負載同時放電，

采集VRLA蓄電池組對第一負載放電時，第一負載兩端電壓U₀和通過第一負載的電流I₀；

步驟二：對VRLA蓄電池組在兩種放電狀態下電池端電壓進行差分放大，獲得VRLA蓄電池組脈沖放電前后的壓降ΔU；

步驟三：分別對ΔU、U₀和I₀進行整流、濾波和模數轉換，分別獲得ΔU對應的壓降值Δu、U₀對應的電壓值u₀、和I₀對應的電流值i₀；

步驟四：利用下式獲得VRLA蓄電池組內阻值R₁：

其中，R₂為第一負載電阻值，R₃為第二負載電阻值，E為VRLA蓄電池組電動勢。