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铅蓄电池故障分析.doc 小型密封铅蓄电池的构造、使用与维修作者：源自电子查询网加入时间：:03:41对于各种后备电源，便携小型设备，应急照明系统来说，小型密封式铅蓄电池是最理想的电源。因为它具有全密封，免维护，高能量，长寿命等优点。所以这一新型电池在各方面得到了广泛应用。铅蓄电池内部是由一个个的单格电池串联而成，每一单格电压都是2V，所以，如是6V电池则内部有三个单格，12V就有6个单格。每一个单格都有着相同的结构。它们是由交替垂直放置的正负极板和放在极板中央吸附有电解液的隔膜组成。由于电解液是吸附在隔膜上，且充电时内部产生的气体可被极板吸收后还原于电解液中，故电池可以完全密封。额定电压和额定容量是铅蓄电池的两个基本参量。额定容量通常是以20小时率容量表示。例如，6V4.0AH即表示以4AH÷20H=0.2A的电流放电，每单格平均终止电压为1.75V,可持续放电20小时。一般来说电池的体积越大，其容量也越大。重量越大，容量也越大。因为电池的容量与用于制造电池的金属铅的量成正比。所以，电池越大越重就表明内部的铅越多，故容量也越大。在使用过程中，一定要注意及时充电，不要等到电池单格电压降到终止电压1.75V才充电。最好是用一段时间，就充一充。一般每单格充电电压为2.3V，在充电过程中，充电电流会逐渐下降，当充电电流维持较长时间不变时，则电池已充满。此时一般每单格开路电压为2.13-2.18V。即6V电池应达到6.4-6.6V，12V电池应达到12.7-13.1V。充电所用的电源，应具有恒定的电压，大电流的输出能力。在充电初期，充电电流可达额定放电电流的六倍以上。一般的串联稳压式电源是难以胜任的。采用小型开关电源，则可有满意的效果。应急时，甚至可以用普通的全波整流电源，但要注意电源的容量要够大。如果使用得当，密封铅蓄电池的循环使用寿命可达300次以上，浮充使用寿命为3-5年。但不当的使用，如过放电，过充电，短路，或长期不用等，都会导致电池早衰。其表现为电池容量下降，内阻增大，充电时很快"满"，放电一下就没了。更有甚者连电也充不进去，仅有几毫安的充电电流。遇到这种情况就要对电池进行维修，即激活。对电池进行激活，一般有外部法和内部法。外部法是采用各种充电法将电池激活；内部法则是对电池内部实施物理性维修。电池充不进电，首先采用的是高压法，即将充电用的稳压电源的输出电压慢慢提高，在这过程中，用电流表监视充电电流。如果发现充电电流慢慢上升，则激活已初步成功。然后让电池在0.1倍率容量电流下充电十来分钟，就可将电压调低至正常值继续充，直到充满。如果高压法无效，则要反充法了。即将电池正极与稳压电源负极接，负极与电源正极接。注意反充过程是非常短暂的，仅仅是让电极碰几下而已。在这过程中应该可以见到有非常大的电流。反充后，一般用高压法就可将电池激活。若电池内阻实在太大，或干涸得厉害，连反充也无效时，就要采用换液法。在每一单格的顶上，都有一个圆形的塑料盖，在外壳上可见到。用小螺丝刀将它撬开，可看到一个橡胶帽，这是用于防止电池过充时产生气体而爆炸。再将它揭起，就会看见内部结构。然后就是换电解液，即俗称电池水。在蓄电池商店有出售。先用胶头滴管吸出电池内部的电解液，如是清晰透明的，则补足电解液则可；如是乌黑混浊则要将全部吸出后再补足电解液。所谓补足的准则是要令电解液浸润隔膜，但又不能高于极板。换液后，采用高压法一般可奏效。换液后，充电时要监测一下电池内部的情况，通常会见到有气泡冒出。这时要将电解液吸出，看是否乌黑混浊，如是，则要不断将废液吸出，并换进新液，直到电解液变为无色透明为止。这时，电池极板上的氧化层基本清除，剩下的就是将电池充足电。一般早衰的密封铅蓄电池，采用了上述方法后，特别是换液后，都能起死会生，容量与新买时差不多。如果连换液也无效的话，该电池就基本报废了。原因是极板上积聚的氧化层太厚，无法清除。这时，还有最后的一个办法，就是将电池的整个上盖锯开，取出电池内体，人工将极板刮干净，彻底换液。再将各单格连接好，同时连接好引线，最后用环氧树脂密封。但这一方法的意义不大，因为修复过程甚为麻烦，且成功率不高。在锯开上盖时，会将各单格之间的金属连接条锯断，甚至会将正极板间的连接震碎，极板一碎，该单格就完全报废了。其次，各单格之间的连接和与输出端的连接也是令人头痛的，因为电池内部的酸性环境再加上充电时产生的初生态氢气，使化学性质不活泼的铜也被腐蚀，最后使得电池内部开路，完全报废。总的来说，只要正确使用，不要过放过充，及时充电，就可使电池发挥出其使用方便，性能优越的特点。蓄电池充放电装置中双向AC/DC变流器的研究作者：源自电源技术应用加入时间：:39:080引言随着电力电子技术的发展，蓄电池在工业领域得到了广泛的应用，如邮电、通讯、电力系统、UPS系统、逆变及特种电源系统等，因此，蓄电池的维护显得越来越重要。对蓄电池运行状态进行监控并定期进行均衡充放电维护是延长蓄电池使用寿命，保证蓄电池正常工作的必不可少的手段之一。目前，常规的蓄电池维护大都采用充电器和放电器，充电器一般采用晶闸管控制。因而具有谐波严重、功率因数低等缺点。而蓄电池放电时主要利用电阻放电，消耗了大量的电能。虽然也有少数采用晶闸管有源逆变向电网馈能，但仍不可避免地因为谐波和低功率因数而污染电网。随着电力电子技术和计算机技术的发展，采用SPWM双向整流逆变技术可以实现蓄电池的充放电控制。它实现了网侧电流正弦化及单位功率因素，大大降低了装置对电网的谐波污染；采用逆变放电将蓄电池电能回馈至电网，大大节省了电能；并且具有恒压、恒流或按照蓄电池充放电曲线进行控制，方便蓄电池的管理，有助于延长蓄电池使用寿命。1系统的主电路结构系统主电路结构如图1所示。主电路采用单相PWM的AC／DC的电压型的拓扑结构，L2是交流侧电感，实现PWM电流控制，合理地选择电感L2对系统至关重要，L2选择过小会使输出电流的波纹较大，产生大的电磁噪声和干扰；L2选择过大会增加电压降，使电流跟踪能力差，需要相应增加母线电压。L1，C1及C2组成滤波器，使蓄电池获得平滑的电流、电压波形；变压器可以使直流侧电压和电网电压适配，井将蓄电池组和电网隔离。2系统的控制2.1系统控制框图系统的控制目标是使系统能双向运行，并且蓄电池的充、放电过程能按照规定的曲线进行。系统在充电时处于整流模式，电网侧电流为正弦波且功率因数为1，电能从电网流向蓄电池；系统在放电时处于有源逆变模式，电网侧电流为正弦波且功率因数为“-1”，此时电能从蓄电池流向电网。两种工作模式下电压、电流矢量图如图2所示。图2(a)显示电网侧的电流和电压同相位；图2(b)显示电网侧电流和电压相位相反。图中的Un是逆变器的输出电压矢量。根据系统的拄制要求，需要按照充放电曲线实时地控制蓄电池的电流和电压，这样系统需要控制的量有3个：蓄电池电流，蓄电池电压、电网侧电流。系统的控制框图如图3所示。图中：Ubat*是蓄电池充放电的电压指令值，Ubat是蓄电池电压反馈值；Ibat*是蓄电池充放电的电流指令值，Ibat是实际的蓄电池充放电电流；I*是交流侧电流的指令值，I是实际的交流电流；G1(s)是蓄电池电压调节器，通常为PI环节，调节器的输出经过限幅后作为电网侧电流指令的幅值Im；G2(s)是蓄电池电流的调节器，它控制实际的蓄电池工作电流，调节器的输出经过限幅后也作为电网侧电流指令的幅值Im；电压环和电流环之间的切换根据蓄电池充放电曲线进行；调节器输出的正负决定了系统工作在充电还是放电状态；Im和电网电压同频同相的单位正弦信号一起构成了交流侧电流的指令值I*；G3(s)是电流调节环．K是功率放大环节，G4(s)是交流滤波环节，Uc是电网电压。2.2系统控制的实现为了实现对蓄电池充放电曲线的控制，在系统工作过程中，可以根据要求的曲线实时地改变电压指令值，这样就可以使蓄电池满足电压曲线。系统在工作过程中时，调节器G1(s)一般处于饱和状态，可以根据曲线实时地改变它的限幅值，这样就能控制电网侧电流的大小，从而控制蓄电池充放电的电流，满足曲线需要。在蓄电池充放电的后期，调节器会自动地退出饱和状态，蓄电池工作在小电流的充放电状态。SPWM电流跟踪控制采用简单的比例控制，它具有控制简单并且稳定性好等特点，由于它具有固定的开关频率，因此它有利于滤波环节的设计，也有利于限制系统的开关损耗。系统的控制过程如图1和图3所示，电网侧电流给定和实际电流的偏差经过G3(s)调节后和三角载波比较，输出按照正弦规律变化的脉冲序列，该脉冲经过驱动电路后形成互补的且具有死区时间的脉冲对，分别驱动一个桥臂的上下两个功率器件，另一个桥臂的驱动脉冲滞后180°，这样就能保证交流侧的电流为正弦波。3实验结果依据上述研究，设计了一台5kW的蓄电池充、放电样机，其主要参数如下：P=5kW，变压器为220V／130V(Ue=130VUbat=220V)，L2=3mH．C1=C2=3300μF，L1=5mH，f=10kHz。图4为蓄电池在充、放电时的电网侧电流波形，其中①为电网电压波形，有效值220V；②为电网侧电流波形，有效值为22.4A。图4(a)显示电流和电压同相，即功率因数为1，电流为正弦电流，电流由电网流入蓄电池；图4(b)显示电流和电压反相，即功率因数为“-1”，电流为正弦波，电能由蓄电池流向电网，即实现了并网发电。4结语采用双向AC／DC变流器设计的充放电装置在满足能充电放电的同时，实现了电网侧电流的正弦化和单位功率因数，大大减少了装置运行时时电网的污染，并网发电实现了节能。系统能按照设定的蓄电池充放电曲线工作，管理方便，有效地延长了蓄电池的使用寿命。国外蓄电池日常维护测试技术作者：源自电信工程技术与标准化加入时间：:13:37摘要本文通过描述国外运营公司、企业和实验室在蓄电池日常维护领域所做的测试和研究，对电导仪或阻抗/电阻测试仪检测技术进行分析。如今，人们已经开始意识到使用欧姆测试法，能够通过纵向跟踪对比了解蓄电池的使用状况，及时更换故障电池，以确保电源系统安全稳定地运行。根据电子和电气工程师学会IEEE的标准，欧姆测试技术共有3个。（1）阻抗测量是向蓄电池施加已知频率和振幅的交流电流，然后测量每只蓄电池上所产生的交流电压降，测量单体正负极两端的交流电压值，然后根据欧姆定律计算相应的阻抗值；（2）电导测量是将已知频率和振幅的交流电压加到电池的两端，然后测量所产生的电流。交流电导值就是与交流电压同相的交流电流分量与交流电压的比值；（3）电阻测量是通过在蓄电池单体/电池上施加负载，然后测量电压和电流的相应降幅，测试值就是电压变化值与电流变化值的比值。理论上来说，电导与电阻成反比。当电导值高的时候，电阻值就低，反之亦然；并且电导值与电阻值之间能够通过数学计算相互转换。然而在实际当中，由于各种仪表所使用的技术、测试信号的频率、抗干扰电路的设计都各不相同，而现场使用情况（在线测试还是离线测试、单组安装还是多组并联安装等）也千差万别，所以不同仪表所测得的测试数据的可靠性以及重复性并不相同，所得到的测试结果可能存在很大的差异。1、世界知名通信运营商蓄电池维护的研究和实践欧姆测试技术在蓄电池维护方面得到广泛使用，它能节省维护成本，并提供更多蓄电池的相关信息。欧姆测试法已被IEEE列为“阀控密闭铅酸蓄电池（VRLA）的维护、测试和更换的推荐办法”中的一个部分。世界上在蓄电池维护规程中使用欧姆测试法的主要通信运营商实际使用的都是电导测试仪（而不是阻抗测试仪或电阻测试仪），将电导测试仪列为其蓄电池维护的强制使用工具或推荐使用工具。1.1英国电信电源与空调技术通知书No.454中称。“电池电子测试仪1A是BT网络中唯一批准使用的电池电子测试仪表”。“1A测试仪能够通过快速、简便的‘电导’测试来了解每一个电池单体的情况。”1.2亚特兰大贝尔亚特兰大贝尔已经选用Midtronics公司的MicroCelltron电导测试仪，用于维护和检测位于外部基站、客户所在地以及其它应用领域的阀控密闭式铅酸蓄电池。1.3时代华纳电信经过公司实验室对市场上主要的几种蓄电池测试仪的测试，综合考虑精确性、价格、操作的简易性、安全性以及公司的总体信誉等因素，决定推荐使用Midtronics公司生产的MicroCelltron作为时代华纳公司内部检测维护蓄电池的产品。1.4NEXTEL直流电源、蓄电池优化以及定期蓄电池预防性维护规程对如何设置浮充电压、均充电压、报警设定以及整流器设置等事项都逐一进行了规范，同时包括了阀控蓄电池的定期维护规程。1.5Sprint标准通知书SNL04-26批准使用Midtronics蓄电池电导测试仪作为Sprint公司测试富液式蓄电池和VRLA蓄电池的一个标准工具。Midtronics电导测试仪将取代BiddleMegger和AlberCellcorder两种蓄电池测试仪。1.6VerizonWirelessVerizonWireless将使用由MidtronicsInc.生产的测试电池电导值（西门子）的测试设备，VerizonWireless网络维护所选中的具体产品型号为MidtronicsCelltronUltra。”1.7美国南方贝尔MidtronicsCelltronUltra已被批准用于评估DLC站点VRLA蓄电池。2、蓄电池日常维护检测的依据2.1阻抗和电导测试法江森自控公司（JohnsonControls）是世界上最大的蓄电池制造企业，它在蓄电池的阻抗和电导测试方面做了多年的研究。从所发表的文章内容我们可以看出：阻抗测试的结果中包含了电感感抗和电容容抗这两个以欧姆为单位的物理量，而这两个物理量均是变量，会随充电状态的不同而变化，同时与我们真正要了解的蓄电池健康状况没有关系。既然阻抗测试的结果中存在变量，其测试结果怎么会是可靠的和重复性良好的呢?江森自控的文件同时指出“目前的一些受欢迎的电导测试仪具备一种独特的性能，就是其测试能够忽略蓄电池的感抗和容抗，而直接测量电池内部构件的电阻。”2.2用电导技术测试NSB系列阀控式铅酸蓄电池由NorthStar蓄电池公司化学博士Dr.F.A.Fleming起草（9/13/2004）的文件中提到：“经过仔细研究，NorthStar电池公司非常高兴地决定采用Midtronics的CelltronUltra测试仪作为我们系列AGM铅酸蓄电池健康状况的检测工具。以下的内容阐述了电导测试的详细原理、全系列NSB电池的电导值、局限性，以及正确使用该设备的方法。”除了上面江森自控文件中所阐述的电池等效电路的情况外，DrF.A.Fleming同时又指出“要最大程度地获取电路中各个参数的信息，所施加的交流电信号的频率非常关键。”“要在电路中获取最多信息，即最大程度地反映NSB电池的物理化学属性，电信号的理想频率应在10～50Hz之间”。目前，国内大多数阻抗测试仪所使用的测试信号的频率高达几百甚至几千赫兹，只有极少数测试仪表所使用的测试信号频率在最佳频率范围中间。2.3内阻/电导测试法国电信H.Dupendant和R.Ferger在2001年的国际通信能源会议（INTEIJEC）上发表了《内阻/电导测试：现场测试中的神话与在现实》。文章介绍了法国电信在过去的15年里，对内阻/电导测试技术作为一种能够快速判定电池老化情况的解决方案进行的深入的研究情况。论文更侧重讨论的是测试仪表在现场测试当中的实际使用方面。2.4新的IEEE标准现在，IEEE已经更新其标准为，其5.2.2条仍然规定每个季度测试一次电池/单体的内部欧姆值。附件C中的C.4条与电池/单体的内部欧姆测试相关，并新增加了2条。（1）中规定“与基准值相比，欧姆测试值30%～50%的变化可被视为明显的变化”，而在标准中的规定是“欧姆测试值超过20%的变化可被视为明显的变化”。新标准的规定对百分比进行了更细化的规定，同时这个规定与法国电信、巴西电信、英国电信以及诸多美国主要通信运营商的研究成果是一致的，也和Midtronics公司的研究成果相一致（Midtronics仪表中的默认告警界限为70%，更换界限为60%）；（2）欧姆测试值有可能受到电池组并联的影响，因为每一组并联的蓄电池组使测试仪的测试信号增加了一个电流通路，这种影响在电池组内蓄电池个数不多的情况下尤为明显（例如当一个48V的蓄电池组由4只12V的蓄电池组成的时候）。这种影响可以通过并联电阻的标准公式进行计算，使之量化，然而最准确可靠的排除这种影响的方法是使蓄电池组离线后再进行测试。这段新增加的内容与前面法国电信在2001年INTELEC发表的文章中的发现相一致。3、印度政府通信部通信工程中心关于VRLA标准的新的修订日，印度政府修订了VRLA标准编号：GR/BAT-01/03.MAR2004，具体更改的内容如下：由于电导测试读数与阻抗测试法相比更加稳定，现决定为统一起见，将采用电导方法作为唯一测试方法（第5.11.3条和第7.6.3.10条）；由于第5.11.3条已经规定采用电导测量取代阻抗测量，所以所有的“阻抗”字样在各条中全部以“电导”代替。（第5.5条和第7.3.1条）如今在印度蓄电池行业以及通信行业，均不再使用任何阻抗测试仪表，全部采用电导测试仪对蓄电池进行维护。蓄电池充电技术研究作者：源自中国电力通信网加入时间：:58:071、引言蓄电池具有电压稳定、供电可靠、移动方便等优点，它广泛地应用于发电厂、变电站、通信系统、电动汽车、航空航天等各个部门。蓄电池主要有普通铅酸蓄电池、碱性镉镍蓄电池以及阀控式密封铅酸蓄电池三类。普通铅酸蓄电池由于具有使用寿命短、效率低、维护复杂、所产生的酸雾污染环境等问题，其使用范围很有限，目前已逐渐被阀控式密封铅酸蓄电池所淘汰。阀控式密封铅酸蓄电池整体采用密封结构，不存在普通铅酸蓄电池的气涨、电解液渗漏等现象，使用安全可靠、寿命长，正常运行时无须对电解液进行检测和调酸加水，又称为免维护蓄电池。它已被广泛地应用到邮电通信、船舶交通、应急照明等许多领域。碱性镉镍蓄电池的特点是体积小、放电倍率高、运行维护简单、寿命长，但由于它单体电压低、易漏电、造价高且容易对环境造成污染，因而其使用受到限制，目前主要应用在电动工具及各种便携式电子装置上。普通铅酸蓄电池主要由极板组、电解液和电池槽等部分组成。正、负极板都由板栅和活性物质构成，其中正极板上的活性物质是棕色的二氧化铅（PbO2），负极板上的活性物质为深灰色的海绵状纯铅(Pb)。电解液是用蒸馏水（H2O）和纯硫酸（H2SO4）按一定的比例配成的。在充电过程中，电解液与正、负极板上的活性物质发生化学反应，从而把电能变成化学能贮存起来；在放电过程中，电解液也与正、负极板上的活性物质发生化学反应，把贮存在蓄电池内的化学能转换成电能供给负载。为了使化学反应能正常进行，电解液必须具有一定的浓度。电池槽是极板组和电解液的容器，它必须具有较好的耐酸性能、绝缘性能和较高的机械强度。在蓄电池正、负极板之间接入负载，便开始了蓄电池的放电过程。此时，正极板电位下降，负极板电位上升，正负极板上的活性物质(PbO2和Pb)都不断地转变为硫酸铅(PbSO4)，电解液中的硫酸逐渐转变为水，电解液比重逐渐下降，从而使蓄电池内阻增加、电动势降低。如果在蓄电池的正、负极板之间接入输出电压比蓄电池端电压高的直流电源，蓄电池的充电过程便开始了。此时，正极板电位因正电荷聚集而上升，负极板电位因负电荷聚集而下降，正极板上的PbSO4逐渐变为PbO2，负极板上的PbSO4逐渐变为海绵状Pb。同时，电解液中H2SO4合成逐渐增多，水分子逐渐减少，电解液比重逐渐增加，蓄电池端电压也不断提高。2、蓄电池快速充电技术常规充电的方法采用小电流慢充方式，对新的铅酸蓄电池初充电需70h以上，进行普通充电也需10h以上。充电时间太长，不但会拉长充电监测的时间、造成电能的浪费，还限制了蓄电池的循环利用次数，并增加维护工作量。此外，对于像电动汽车等要求蓄电池连续供电的场合，使用起来很不方便。而采用快速充电方法，可以缩短蓄电池的充电时间，提高充电效率，节约能源，并更好地满足工业应用的需要，具有重大的现实意义。20世纪60年代中期，美国科学家马斯对蓄电池充电过程中的出气问题作了大量的试验研究工作，提出了以最低出气率为前提的蓄电池可接受的充电电流曲线，如图1所示[1]。从图中可以看出，在充电过程中，只要充电电流不超过蓄电池可接受的电流，蓄电池内部就不会产生大量的气泡。而常规充电一般采用先恒流、后恒压的两阶段充电法，在充电过程初期，充电电流远远小于蓄电池可接受的充电电流，因而充电时间大大延长；充电过程后期，充电电流又大于蓄电池可接受电流，因而蓄电池内产生大量的气泡。但是，如果在整个充电过程中能使实际充电电流始终等于或接近于蓄电池可接受的充电电流，则充电速度就可大大加快，而且出气率也可控制在很低的范围内。这就是快速充电的基本理论依据。然而，在充电过程中，蓄电池中产生的极化电压会阻碍其本身的充电，并且使出气率和温升显著升高，因此，极化电压是影响充电速度的重要因素。由此可知，要想实现快速充电，必须设法消除极化电压对蓄电池充电的影响。从极化电压的形成机理可以推知，极化电压的大小是紧随充电电流的变化而改变的。当停止充电时，电阻极化消失，浓差极化和电化学极化亦逐渐减弱；而如果为蓄电池提供一条放电通道让其反向放电，则浓差极化和电化学极化将迅速消失，同时蓄电池内温度也因放电而降低。因此，在蓄电池充电过程中，适时地暂停充电，并且适当地加入放电脉冲，就可迅速而有效地消除各种极化电压，从而提高充电速度。目前，大家比较认同的快速充电方法是脉冲充电、脉冲放电去极化方法。图2为脉冲充电、脉冲放电去极化快速充电的波形图。研究表明，利用如图3所示开关充电电源可有效地实现蓄电池脉冲快速充电。3、充电控制方法充电控制主要包括主充、均充、浮充三阶段的自动转换，从放电状态到充电状态的自动转换，充电程序判断及停充控制等方面。掌握正确的控制方法，有利于提高蓄电池充电效率和使用寿命。3.1主充、均充、浮充各阶段的自动转换目前，国内大部分充电电源仍采用主充、均充、浮充三阶段充电法实现对蓄电池的充电。充电各阶段的自动转换方法有：（1）时间控制，即预先设定各阶段充电时间，由时间继电器或CPU控制转换时刻；（2）设定转换点的充电电流或蓄电池端电压值，当实际电流或电压值达到设定值时，即自动转换；（3）采用积分电路在线监测蓄电池的容量，当容量达到一定值时，则发信号改变充电电流的大小。上述方法中，时间控制比较简单，但这种方法缺乏来自蓄电池的实时信息，控制比较粗略；容量监控方法控制电路比较复杂，但控制精度较高。3.2充电程度判断在对蓄电池进行充电时，必须随时判断蓄电池的充电程度，以便控制充电电流的大小。判断充电程度的主要方法有：（1）观察蓄电池去极化后的端电压变化。一般来说，在充电初始阶段，电池端电压的变化率很小；在充电的中间阶段，电池端电压的变化率很大；在充电末期，端电压的变化率极小[2]。因此，通过观测单位时间内端电压的变化情况，就可判断蓄电池所处的充电阶段；（2）检测蓄电池的实际容量值，并与其额定容量值进行比较，即可判断其充电程度；（3）检测蓄电池端电压判断。当蓄电池端电压与其额定值相差较大时，说明处于充电初期；当两者差值很小时，说明已接近充满。3.3停充控制当蓄电池充足电后，必须适时地切断充电电流，否则蓄电池将出现大量出气、失水和温升等过充反应，直接危及蓄电池的使用寿命。因此，必须随时监测蓄电池的充电状况，保证电池充足电而又不过充电。主要的停充控制方法有：（1）定时控制采用恒流充电法时，电池所需充电时间可根据电池容量和充电电流的大小很容易地确定，因此只要预先设定好充电时间，一旦时间一到，定时器即可发出信号停充或降为涓流充电。定时器可由时间继电器充当，或者由单片机承担其功能。这种方法简单，但充电时间不能根据电池充电前状态而自动调整，因此实际充电时，可能会出现有时欠充、有时过充的现象；（2）电池温度控制对Cd?Ni电池而言，正常充电时，蓄电池的温度变化并不明显，但是，当电池过充时，其内部气体压力将迅速增大，负极板上氧化反应使内部发热，温度迅速上升（每分钟可升高几个摄氏度）。因此，观察电池温度的变化，即可判断电池是否已经充满。通常采用两只热敏电阻分别检测电池温度和环境温度，当两者温差达到一定值时，即发出停充信号。由于热敏电阻动态响应速度较慢，故不能及时准确地检测到电池的满充状态；（3）电池端电压负增量控制一般而言，当电池充足电后，其端电压将呈现下降趋势，据此可将电池电压出现负增长的时刻作为停充时刻。与温度控制法相比，这种方法响应速度快，此外，电压的负增量与电压的绝对值无关，因此这种停充控制方法可适应具有不同单格电池数的蓄电池组充电。此方法的缺点是一般的检测器灵敏度和可靠性不高，同时，当环境温度较高时，电池充足电后电压的减小并不明显，因而难以控制；（4）利用极化电压控制通常情况下，蓄电池的极化电压出现在电池刚好充满后，一般在50mV～100mV数量级，采用有关专利技术[3]来测量每个单格电池的极化电压，这样就使每个电池都可充电到它本身所要求的程度。研究表明，由于每个电池在几何结构、化学性质及电学特性等方面至少存在一些轻微的差别，那么根据每个单格电池的特性来确定它所要求的充电水平会比把蓄电池组作为一个整体来控制的方法更加合适一些。这种方法的优点表现在：①不需温度补偿；②电池不需连续浮充电，电池间连线腐蚀减少；③不同型号和使用情况的电池可构成一组使用；④可以随意添加电池以便扩容；⑤每个电池都可用到不能再用，而其寿命不会缩短。4、结论蓄电池充电技术的改进，有利于缩短充电时间、提高利用效率、延长使用寿命、降低能耗、减少环境污染，具有良好的经济效益和社会效益。根据蓄电池可接受充电电流曲线，只要采用适当方法对电池实行去极化，实现蓄电池的快速充电是可能的。研究表明，脉冲充电、脉冲放电去极化充电法是一种较好的快速充电方法，而实现这一方法的最佳装置是高频开关充电电源。蓄电池的充电控制包括各个充电阶段的自动转换、充电程度判断以及停充控制等三个方面。蓄电池充放电的时间、速度、程度等都会对蓄电池的充电效率和使用寿命产生严重影响，因此在对蓄电池进行充放电时，必须把握以下原则：（1）避免蓄电池充电过量或充电不足过充会使蓄电池内部温升过大、出气率上升，导致正极板损坏，从而影响电池的稳定性乃至寿命；欠充电会使负极板硫化，蓄电池内阻增大，容量降低。因此一定要掌握好蓄电池的充电程度；（2）控制放电电流值即放电速度蓄电池放电电流越大，再充电时可接受的初始充电电流值也越大，有助于提高再充电的速度。但是，蓄电池放电电流流经内阻时产生的热量会引起温度上升，因而放电电流不宜过大；（3）避免深度放电根据蓄电池充电电流接受比第一定律[1]，对于任意给定的放电电流来说，蓄电池充电电流接受比与它已放出的电荷量的平方根成反比，因此放电深度越大，蓄电池放出的电量越多，蓄电池可接受的充电电流就越小，这将减慢蓄电池的充电速度；（4）注意环境温度的影响蓄电池的放电电量随环境温度的降低而减小，因此在不同的环境温度下，应该掌握不同的放电速度和放电程度。铅蓄电池故障分析作者：伊晓波加入时间：6:12:00在铅蓄电池的检测过程中，常常会遇到铅蓄电池出现故障和异常数据而使检测无法进行或使试验提前终止。因此，掌握故障分析对检测工作是很重要的。一、故障现象及原因1、反极的现象及原因铅蓄电池的反极系指蓄电池的正负极发生了改变，反极现象反映在两个方面，一是由于铅蓄电池在装配组装时某单格电池极群组接反或整个电池极群组接反。这种情况下会出现铅蓄电池灌完酸用电压表测量端电压时其端电压值小于各单体蓄电池额定电压之和的现象或出现端电压为负的现象。另一方面是铅蓄电池在容量放电时在多个串联使用中，由于某个蓄电池(或某单体蓄电池)容量较低或完全丧失容量。在放电时这个电池很快被放完电被其它电池进行反充电，使原来的负极变成正极，原来的正极变成负极，端电压出现负值的现象。对于前一种反极故障，在测量蓄电池端电压时(多个单体电池组成的蓄电池)都可发现，若有一个单体电池反极，不仅失去该电池的2V电压，而且还要增加2V反电压，端电压要降低4V左右。例如，对于额定电压为12V的电池，如测量其端电压为8V左右，说明有1个单格电池反极。如测量其端电压为4V左右说明有2个单格反极，如测量其端电压为—4V左右说明有4个单格反极，如测量其端电压为—12V说明6个单格均反极。对于后一种反极故障，其端电压值(负值)随放电情况而不同。一般在检测时，对于这种情况要及时将蓄电池从放电线路中摘除下来，以免对蓄电池有所损坏。2、短路现象及原因铅蓄电池的短路系指铅蓄电池内部正负极群相连。铅蓄电池短路现象主要表现在以下几个方面：(1)开路电压低，闭路电压(放电)很快达到终止电压。(2)大电流放电时，端电压迅速下降到零。(3)开路时，电解液密度很低，在低温环境中电解液会出现结冰现象。(4)充电时，电压上升很慢，始终保持低值(有时降为零)。(5)充电时，电解液温度上升很高很快。(6)充电时，电解液密度上升很慢或几乎无变化。(7)充电时不冒气泡或冒气出现很晚。造成铅蓄电池内部短路的原因主要有以下几个方面：(1)隔板质量不好或缺损，使极板活性物质穿过，致使正、负极板虚接触或直接接触。(2)隔板窜位致使正负极板相连。(3)极板上活性物质膨胀脱落，因脱落的活性物质沉积过多，致使正、负极板下部边缘或侧面边缘与沉积物相互接触而造成正负极板相连。(4)导电物体落入电池内造成正、负极板相连。(5)焊接极群时形成的“铅流”未除尽，或装配时有“铅豆”在正负极板间存在，在充放电过程中损坏隔板造成正负极板相连。3、极板硫酸化现象及原因极板硫酸化系指在极板上生成白色坚硬的硫酸铅结晶，充电时又非常难于转化为活性物质的硫酸铅。铅酸蓄电池极板硫酸化后主要有以下几种现象。(1)铅蓄电池在充电过程中电压上升的很快，其初期和终期电压过高，终期充电电压可达2.90V／单格左右。(2)在放电过程中，电压降低很快，即过早的降至终止电压，所以其容量比其它电池显著降低。(3)充电时，电解液温度上升的快，易超过45℃。(4)充电时，电解液密度低于正常值，且充电时过早地发生气泡。(5)电池解剖时可发现极板的颜色和状态不正常。正极板呈浅褐色(正常为深褐色)，极板表面有白色硫酸铅斑点，负极板呈灰白色(正常为灰色)极板表面粗糙，触摸时如同有砂粒的感觉，并且极板发硬。(6)严重的硫酸盐化，极板形成的硫酸铅白色结晶体粗大，在一般情况下不能复原成活性物质。造成极板硫酸化主要有以下几方面的原因。(1)铅蓄电池初充电不足或初充电中断时间较长。(2)铅蓄电池长期充电不足。(3)放电后未能及时充电。(4)经常过量放电或小电流深放电。(5)电解液密度过高或者温度过高，硫酸铅将深入形成不易恢复。(6)铅蓄电池搁置时间较长，长期不使用而未定期充电。(7)内部短路局部作用或电池表面水多造成漏电。(8)电解液不纯，自放电大。(9)电池内部电解液面低，使极板裸露部分硫酸化。铅蓄电池在正常使用的情况下，正、负极板上的活性物质(Pb02和Pb)大部分转变为小粒晶状的硫酸铅，这些松软小粒晶状的硫酸铅是均匀地分布在多孔性的活性物质上，在充电时很容易和电解液接触起作用恢复为原来的物质PbO2和Pb。如果在使用中由于上述的使用不当的诸原因，极板上的活性物质会逐渐形成结晶粒粗大的硫酸铅，这些粗而硬的硫酸铅晶体体积大，导电性差，因而会堵塞极板活性物质的细孔，阻碍了电解液的渗透和扩散作用，增加了电池的内电阻，同时，在充电时，这种粗而硬的硫酸铅不如软小晶粒的硫酸铅容易转化为PbO2、和Pb。若历时过久，这些粗而硬的硫酸铅就会失去可逆作用，结果使极板的有效物质减少放电容量降低，使用寿命缩短。4、极板弯曲和腐蚀断裂极板弯曲多发生于正极板，而负极板很少发生，有的负极板弯曲则是由于正极板弯曲过甚而迫使负极板亦随之弯曲所致。极板的断裂多发生于使用寿命过程中，由于板栅腐蚀，强度变小，造成极板断裂，尤其正极板栅表现更为严重，造成极板弯曲主要原因有以下几个方面：(1)极板活性物质在制造过程中因形成或涂膏分布不均匀，因此，在充放电时极板各部分所起的电化作用强弱不均匀，致使极板上活性物质体积的膨胀和收缩不一致而引起弯曲，有的造成开裂。(2)过量充电或过量放电，增加了内层活性物质的膨胀和收缩，恢复过程不一致，造成极板的弯曲。(3)大电流放电或高温放电时，极板活性物质反应较激烈，容易造成化学反应不均匀而引起极板弯曲。(4)蓄电池中含有杂质，在引起局部作用时，仅有小部分活性物质变成硫酸铅，致使整个极板的活性物质体积变化不一致，造成弯曲。造成正极板腐蚀断裂主要有以下几方面原因：（1）制造板栅合金工艺有问题，引起极板在充放电过程中不耐腐而断裂。(2)充电时，正极板栅处于阳极极化的条件下，经常过量充电是正极板腐蚀断裂的主要原因。(3)电解液密度过高，温度过高，正极板氧化腐蚀加剧。(4)铅蓄电池的电解液中，含有正极板栅有腐蚀作用的酸类或其它有机物盐类，都会逐渐腐蚀正极板栅。这些对正极板栅有害的酸类、盐类可能来自硫酸蒸馏水中，也可能从隔板或其它部件里浸出，因此，在充放电循环中，极板或正极扳栅不断地，被腐蚀。(5)正极板受腐蚀的过程，也就是氧化膜生成的过程，因此板栅的线性尺寸有所增加，这就造成了板栅的变形或膨胀。正极板栅腐蚀和变形的特征：(1）电解液混浊，极板呈腐烂状。(2)正极板活性物质，由于板栅受到腐蚀而失去了应有的强度和凝固性，造成脱落，这种脱落往往是呈块粒状。(3)由于正极板栅的腐蚀，引起活性物质脱落，这不仅破坏了活性物质的细孔组织，而且有效物质的数量也逐渐减少。这必然造成电池的容量下降，循环寿命缩短。正极板栅腐蚀机理：（1）二氧化铅表面析出氧腐蚀：当阳极充电时，正极析出氧，这些氧以“超化学当量的原子”的形式进入二氧化铅的晶格中，并透过氧化物层扩散到金属表面，把金属氧化。氧化金属是决定铅的正极腐蚀速度的基本过程，温度升高极化加强，引起氧扩散速度增加，腐蚀速度加快。(2)催化腐蚀：二氧化铅在正极析出氧的反应中是一种催化剂。氧在析出时，是以中间产物自由基的形式出现。例如：·OH、˙O˙、·H2SO4等，这些中间产物在二氧化铅表面复合，引起二氧化铅膜松散，因而使膜下的金属溶解，引起腐蚀。(3)铅——二氧化铅固相反应腐蚀：板栅合金中的铅与活性物质二氧化铅之间有接触电位差，这个电位差是电子从铅向二氧化铅迁移的原因，所以产生腐蚀。(4)二氧化铅中有两种结晶，即α—Pb02和β—Pb02与板栅直接接触的那一层大半是α—Pb02外层大部分是β—Pb02，而阳极腐蚀的基本产物是α—Pb02。(5)正极板在阳极极化时腐蚀，基本上是沿着晶粒边界进行的．由于在合金每一小晶粒的外层都有另一固溶体的外层，于是在晶粒之间形成了组份与晶粒本身不同的夹层——晶间夹层，合金腐蚀发生在夹层里。5、活性物质脱落铅蓄电池在充放电过程中，极板的活性物质渐渐因损坏而脱落，这种现象主要发生在循环充放电未期，主要特征是在电解液中有沉淀物，电池容量下降。活性物质的脱落，如果是电池的使用寿命接近终止时，活性物质的脱落已是正常现象，但是在下列情况时，同样造成极板的活性物质脱落。(1)负极板由于添加剂比例不当，在充放电过程中引起活性物质膨胀脱落。(2)充放电电流大或过量充放电，长期过放电。(3)充电时电解液温度、密度过高。(4)放电时外电路发生短路。(5)电解液不纯。(6)极板硫酸化或板栅腐蚀断裂。6、容量降低铅蓄电池放电时达不到额定容量或在充放电过程中容量降低一般有以下几种原因(5)极群局部短路。(6)电池串联焊接部位有虚假焊存在。故初期容量尚可，随着充放电过程，假焊部位产生氧化膜虽可导电，但效果不佳。(7)板栅腐蚀极板断裂，活性物质脱落。(8)极板
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