1 单体电池内阻测量方法
智能单体监测系统通常采用两种方法来检测电池内阻。
(1)直流法
如图2所示。电池向检测模块放电;测量电池放电电压稳定后的瞬间恢复电压差ΔU=U2-U1;
测量放电电流值I;
计算出电池内值Ri=ΔU/I。
用户对直流法的疑虑是直流法在电池放电过程中是否对电池有损害?新型的智能检测系统采用脉宽调制放电模式,尽量减少放电时对电池的损害。艾特网能单体监测系统采用先进的四线内阻检测法可以极大的降低线路阻抗对电池内阻检测的影响,数据准确合理。图3为四线内阻检测法的原理图。
(2)交流法
交流检测法的检测曲线如图4所示。电池实际上等效于一个有源电阻。给电池施加一定频率和一定电流(目前一般使用100Hz～1kHz频率、50mA小电流);然后检测出相应电池电压的反馈变化,对其反馈电压进行采样,经过整流、滤波等一系列处理后,通过计算得到该电池的内阻值。
用户对交流法的疑虑是检测过程中注入的交流信号是否会对系统产生干扰?优化的交流测试系统多采用非注入方式,充分利用电池的充电纹波来进行测量。
两种方法各有利弊。在充电电压纹波较小时,直流法更加准确可靠。在电池充电压纹波较大时,直流法会受到很大干扰,交流法更加精准。艾特网能电池单体监测系统采用了两种测试方法兼容模式,系统可以根据充电纹波自动选取最佳检测方式。
2 温度测量方法
传统型集中式蓄电池内阻在线监测系统的温度检测,仅检测1～4路温度,且检测的是环境温度或者是蓄电池组的表面温度,不能真实的反映单个蓄电池的内部温度。艾特网能电池采集模块的温度探头,直接集成在测量线束上。可直接采集每节蓄电池的极柱温度(见图5)。一方面可有效地避免单节电池热失控现象的发生,另一方面也可检测电池大电流放电时极柱温升情况,避免电池电缆过热。同时具有环境温度检测功能,可实现电池温升报警、温度报警等功能。智能监测系统可以在电池极柱温度异常升高时,自动脱扣电池开关,切断电池充放电回路,有效避免火灾的发生。检测每节电池的极柱温度对蓄电池火灾早期预警意义重大。
3 电池的自动均衡
艾特网能智能电池管理系统能实现电池在线自动均衡功能。可消除电池间的差异,保证组内电池的一致,提高电池的使用率。电池在浮充状态时,系统通过电压检测,一旦发现某节电池电压超过平均值或基准值的一定比例,系统进入均衡处理过程。电池均衡电路采用MOS开关对电池进行旁路脉冲式放电,防止电池过充,实现电压均衡(见图6)。
4 电池活化功能
在均衡电路基础上,可进一步提供活化功能。系统通过内核的算法,确定脉宽调制的占空比,并发出活化均衡控制信号来控制MOS管变频高速通断,达到对该节电池进行小电流瞬时的可控充放电(断开时恢复充电),从而实现对该节电池的激励作用,持续高频冲击和破碎电池内部硫酸盐层,活化电池。图7为破碎硫酸盐层的照片。
5 系统的安装和维护
模块化的设计使工程安装极其方便。
(1)电池采集线缆
采用双叉线鼻和插拔线缆组合方式,方便施工安装和线缆更换。在电池安装时,将垫片同时预装,可大大节省电池监控系统安装工时。电池采集线缆见图8。