关于蓄电池的健康状态检查

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2 测定搁置前后容量变化量
蓄电池健康状态检查是利用 蓄电池在搁置一定时间后的前后 容量变化量来判断蓄电池的健康 状态。实际上就是根据蓄电池的 自放电情况来判断蓄电池的健康 状态,只是搁置的时间不是标准 (GB/T22199- 2008,以下同) 中 规定的 28 天,因为 28 天的时间 太长,故将它缩短至 1~2 天。
中,550 ~590 次循环,处于晚
在的电动自行车用阀控铅酸蓄电
从表 1 和图 1 可见:
年与失效的临界状态。
池分选和配组办法已有许多文章
介绍和研讨过了,这里不再重
复。在实际生产销售和测试评估
中,经常遇到个别单块 (12 V)
容量 /Ah
落后和早期失效、电池组一致性
差,经我们观察其原因是各种因
素引起的“微短路”,其现象是
经过健康状态检查,蓄电池 康状态是处于失效状态,说明它
组是处于中、老年状态,则 已处于完全失效状态。接着,对
有 可 能 修 复 , 是 值 得 修 复 此块电池的各单格 (2 V) 电池
的,一般经快速充电等方法 进行健康状态检查,找出哪格
的修复,容量可提升到 90% (2 V) 电池落后,并处于完全失
化量 (△C),△C=C1- C2。 对单块 (12 V) 和单格 (2
V) 电池的的健康状态检查也可 用上述方法测定搁置前后容量变 化量,只是把蓄电池组改为单块 和单格电池。
3 健康状态的判断
根据我们多年在测试和评估 中积累的数据和经验,可用搁置 前后的容量变化量 (△C) 来判 断蓄电池的健康状态。判断的标 准是:
容量随循环衰减快和搁置后容量
损失大。因此,我们认为在分选
和配组过程中加上健康状态检 查,可筛选出存在“微短路”的 落后电池。可喜的是最近在与某
循环次数 / 次
图 1 DZM10 型电池的容量随循环变化的关系
表 1 DZM10 型电池搁置后的容量变化情况
次数
42 81 124 211 245 424 439 443 462 496 554 594 661 679 687
说明:这个判别界限不是很 精确的,只是给出了一定的范围 和近似值;这个判别界限是对电 池组而言;这个判断方法也适用 于单块 (12 V) 电池和单格 (2 V) 电池,只是判别界限略作小的调 整;这个判断方法也适用于锂离 子蓄电池,只是判别界限要作调 整。
4 健康状态检查的意义
(1) 了 解 蓄 电 池 的 健 康 状 态,可基本清楚蓄电池组的现状 和今后变化趋势。
置 后 的 容 量 变 化 量 为 0.1 ~0.3 次的深充放循环。
Ah,应处于中年状态;容量随循
(5) 在 555 次 循 环 , 容 量
环变化的关系是平稳缓慢下降状 低,约在 14 Ah;电池组搁置后
态。
的容量变化量为 0.9 Ah,处于失
(3) 200 次循环左右,容量 效状态;容量随循环变化的关系
池。
效。一般在蓄电池组容量低于额
(2) 对修复电池来说,了解 定容量的 80% 时,我们要对蓄
蓄电池的健康状态,可对蓄电池 电池组进行健康状态检查。如果
是否值得修复做出判断。当蓄电 健康状态是处于中、老年状态,
池组的容量已低于额定容量的 则对蓄电池组进行修复,修复后
80% ,根据标准中的规定,蓄电 继续进行测试,当然这是标准规
图 2 是此组电池的容量随循环变 升到 100% (20 Ah) 以上,再
化的关系图。
进行约 50 次的深充放循环。
从表 2 和图 2 可见:
(4) 在 290 次循环左右,容
(1) 31 次 循 环 前 , 容 量 充 量又低于额定容量的 80% ,16
裕,在 19~21 Ah;电池组搁置 Ah;但从第 302 次循环电池组
搁置 (天) 3.5 1.0 2.5 8.0 0.5 6.5 0.5 2.5 2.0 0.5 3.5 1.0 4.0 2.0 4.0
△C (Ah) 0.2 - 0.1 0.1 0.4 0.2 0.3 0.1 0.3 0.1 0.1 0.5 0.5 0.8 1.1 1.45
著名蓄电池公司的交流中得知, 他们在分选和配组过程中已加上 类似健康状态检查的工艺步骤。
5 实例
5. 1 实例 1 近年,测试评估了 1 组 (4
块) DZM10 型电池,电池组的 循环寿命为 646 次,其间放出的 总容量为 6 345 Ah。如果以 250 次循环或放出总容 量 2 250 Ah 可保证使用 1 年来折算,可使用
(1) 124 次循环 前 , 容 量 充 裕,约在 12 Ah 平台;电池组搁 置后的容量变化量为 - 0.1 ~0.2 Ah,处于青少年状态;容量随循 环变化的关系是略有上升或平稳 状态。
90% 左右,还可用较长的时间。 循环。 同 样 , 我 们 对 单 块 (12
处于老年状态的蓄电池组,容 V) 电池进行修复前要做健康状
量较低,在额定容量的 80 % ~ 态检查,了解单块 (12 V) 电池
85% ,快要失效了,还可用 3~4 的健康状态,做出是否值得修复
个月。
的判断。
处于失效状态的蓄电池,容
(2) 125 ~550 次 循 环 , 容 量较充裕,容量从约 12 Ah 缓慢 下降到约 9 Ah;电池组搁置后的 容量变化量为 0.1 ~0.4 Ah,处 于中年状态;容量随循环变化的 关系是逐渐缓慢下降状态。
(4) 661 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ循环后,容量已 低于额定容量的 80% ,在 7 ~8 Ah;电池组搁置后的容量变化量 为 0.8~1.5 Ah,处于失效状态; 容量随循环变化的关系是急剧下 降状态。 5. 2 实例 2
E 研 究 与 开 发
ELECTRIC B ICYCL
关于蓄电池的健康状态检查
文 ◎ 郭自强 (中国电工技术学会电动车辆专委会技术服务中心)
摘要:提出了蓄电池健康状态检查的概念,介绍了健康状态检查的测试和判断的方法及实例,阐述 了健康状态检查的意义。
关键词:蓄电池;健康状态;实例及意义
1 前言
10 多年电动自行车用蓄电 池的测试和评估工作经历使我对 电动自行车用蓄电池的发展过 程、质量水平的变化、质量状态 有较真实的了解。本文就“蓄电 池健康状态检查”与大家讨论。
左右,可再进行 50 次以上 效状态。这些单块 (12 V)、单
2011 第 7 期 30
E 研 究 与 开 发
ELECTRIC B ICYCL
格 (2 V) 电池的落后情况以及 31 ~33 个月。整个测试评估时
(3) 550 ~650 次 循 环 , 容
与其它单块、单格电池的容量差 间长达 1 年,中间有多种原因造 量较低,在 8- 9 Ah;电池组搁
搁置 (天) 1
2.5
8
0.5
0.5
2
0.5
3.5
1
4
1.5
2
△C (Ah) - 0.1 0.3
0.1
0.2
0.3
0.3
0.1
0.6
0.7
0.9
0.6
0.8
平均容质 /Ah
22
(6) 555 次循环后,电池组
21
搁置后的容量变化量为 0.8~0.9
20
Ah,处于失效状态;容量随循环
19
变化的关系是急剧下降状态。即
池组到寿命终止点了,而在实际 定寿命以后的测试,寿命数据另
使用维护中,这种蓄电池组 外记载,作为蓄电池组还可挖掘
有可能用一定的修复方法使 的潜力。如果健康状态是处于失
其容量提升到 90% 左右或以 效状态,则要找出哪块 (12 V)
上。但是,是否值得修复, 电池落后,并对此块电池进行健
应进行健康状态检查。如果 康状态检查。如果此块电池的健
已 低 于 额 定 容 量 的 80% , 16 是急剧下降状态。其中,456~
Ah;但电池组搁置后的容量变化 555 次循环,处于晚年与失效的
量为 0.2 Ah,应处于中年状态, 临界状态。
(1) 提出了蓄电池健康状态 检查的概念。
(2) 介绍了健康状态检查的 测试和判断的方法。
(3) 阐述了健康状态检查的 意义:
① 了解蓄电池的健康状态, 基本清楚蓄电池组的现状和今后 变化趋势。
② 确定是否能值得修复。 ③ 做出完全失效的判断,为 失效分析而解剖电池时重要的参 考。 ④ 加强分选和配组,提高 电池组一致性,减少个别单块 (12 V) “微短路”引起的落后 和早期失效。
距是失效分析的重要依据,是为 成暂停试验,电池处于充电态搁 置 后 的 容 量 变 化 量 为 0.5 ~0.8
失效分析而解剖电池时重要的参 置。搁置后的容量变化情况列于 Ah,处于晚年状态;容量随循环
考。
表 1。图 1 是此组电池的容量随 变化的关系是下降较快状态。其
(4) 电池的分选和配组。现 循环变化的关系图。
29 2011 第 7 期
E 电动自行车 LECTRIC B ICYCLE
池组容量随循环的变化处于较快 下降状态。
(4) △C>0.6 Ah,则蓄电 池组处于失效状态,蓄电池组容 量随循环的变化处于急剧下降状 态。此时,蓄电池组容量一般到 低于额定容量的 80% 的状况, 蓄电池组至少有 1 块 (12 V) 电 池存在内部微短路的严重自放电 情况。
1 组 (4 块) DZM20 型 电 池,电池组经历了约 600 次循 环。整个测试评估时间长达近 1 年,中间有多种原因造成暂停试 验,电池处于充电态搁置。搁置
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E 电动自行车 LECTRIC B ICYCLE
表 2 DZM20 型电池搁置后的容量变化情况
次数
31
74
162 196 302 326 360 416 456 555 570 602
后的容量变化量为 - 0.1 Ah,处 搁置后的容量变化量看,容量变
于青少年状态;容量随循环变化 化量为 0.3 Ah,应还处于中年状
的关系是平稳下降状态。
态,值得修复。结果在用快速充
(2) 50~200 次循环,容量 电方法修复后容量提升到 110%
较低,在 16~18 Ah;电池组搁 (22 Ah) 以上,再进行了约 200
处于青少年状态的蓄电池组 的深充放循环,还可用 3 ~4 个
容量充裕,在额定容量附近,与 月。如果经过健康状态检查,蓄
新电池差不多,还可用相当长的 电池组是处于失效状态,则修复
时间。
就没有意义,一般经修复后的容
处于中年状态的蓄电池组, 量可提升到 80% 左右或 以 上 ,
容 量 较 充 裕 , 在 额 定 容 量 的 但只能再进行 10 来次的深充放
(4) 将搁置后的蓄电池组再 用标准中规定的方法测定蓄电池 组的 2 h 率放电容量,将测得的 容量经温度修正后记为 C2。
(5) 因为阀控铅酸蓄电池的 容量受温度影响较大,测定到的 搁置前后容量都应进行温度修正 到 25 ℃下的容量,便于在相近 条件下比较。温度修正的公式如 下:
C25=C t+ C t (25- )t ×τ 式中,C25 是 25 ℃下的容量, Ah;C t 是温度 t 下的容量,Ah; t 是放电前后蓄电池组温度的平 均值,℃;τ 是温度修正系数, 标准中规定为 0.006/℃。 (6) 计算搁置前后的容量变
18
使对它们进行加水和治疗修复,
17
容量提升到额定容量的 80% ,
16
16 Ah,但不到 10 次正常充放电
15
14
循环就降到 14 Ah 以下,这样的
13
修复就没有意义了。

100
200
300
400
500
600
循环次数 / 次
6 结语
图 2 DZM20 型电池的容量随循环变化的关系
后的容量变化情况列于下表 2。 值得修复。结果在修复后容量提
(1) △C ≤0.2 Ah (包 括 负 值,即搁置后容量略升),则蓄 电池组处于青少年状态,蓄电池 组容量随循环的变化是处于略升 或平稳状态。
(2) 0.2 Ah <△C≤0.4 Ah, 则蓄电池组处于中年状态,蓄电 池组容量随循环的变化是处于逐 渐缓慢下降状态。
(3) 0.4 Ah<△C≤0.6 Ah, 则蓄电池组处于老年状态,蓄电
(3) 做出蓄电池完全失效的
量已低于额定容量的 80% ,只 判断,供失效分析。在蓄电池组
能短距离使用,需要较长距离的 容 量 低 于 额 定 容 量 的 80% 时 ,
使用则应去维修站找出落后的单 按照标准规定,蓄电池组是失效
块 (12 V) 电池,重新配上容量 了。但在我们的测试、评估中,
相当的电池,或者干脆换 1 组电 不是就简单地将其判为完全失
蓄电池组的健康状态检查的 关键是测定搁置前后容量变化 量,具体方法如下:
(1) 用标准中规定的方法测 定蓄电池组的 2 h 率放电容量,
将测得的容量经温度修正后记为 C1。
(2) 将放完电的蓄电池组充 满电,充电时间一般为 10 h 左 右。
(3) 将充满电的蓄电池组在 室温环境下搁置 1~2 天。
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