颜儒芬 （上海潘登仪测设备有限公司）
摘 要 通信电源设备中，蓄电池的测试和维护是一项重要而繁重的工作，选择最佳的蓄电池维护方案和优质的测试维护设备能让您的工作事半功倍，万无一失。本文以美国Albercorp（爱博公司）蓄电池测试产品为例，推荐了几种蓄电池维护方案，并对该公司的蓄电池测试产品进行了介绍。
关键词 蓄电池的等效内阻 瞬间大电流放电 在线测试
1 前言
随着通信、能源、信息高速公路、计算机数据中心等事业的飞速发展，作为应急电源的蓄电池系统用量迅猛增加。选择和使用快捷、优质的蓄电池维护和测试设备可以使您在蓄电池维护工作中得心应手。
创建于1972年、推出世界上第一台蓄电池检测仪的美国Albercorp（爱博公司）是蓄电池测试设备的专业研究设计和制造商，它定期召开蓄电池测试和维护专题研讨会，从1997～2001年连续五年承办了美国电池年会，并不断推出其最新技术与设备，是美国市场上和蓄电池技术专家公认的世界头号蓄电池测试设备生产商。下面以美国Albercorp的蓄电池维护与测试系列产品为例，介绍几种可行的蓄电池维护方案，并对该公司生产的蓄电池测试常用产品进行较详细的介绍。
2 蓄电池容量测试
2.1 蓄电池结构探讨
判断蓄电池寿命状况的最佳方法是带负载测试及容量测试，这需要较长时间，无法即测即得，必须采用既方便又可靠的方法来建立电池容量与传导状况关系。为寻求简易的辅助测试手段，我们首先从阀控蓄电池结构及原理的研究开始。
过去人们对蓄电池内部参数、传导途径和容量关系理解为：内部电路由电阻、电感和电容组成。电感影响非常小（仅有0.05～0.2 H），而电容又出奇大，每100 Ah蓄电池电容可达1.7 F，但又无证据证明电容与电池容量的关系，故而认为阻抗（电化学电阻）同时包含了电容和电感的因素。因此采用直流到几千赫兹的交流对电池进行阻抗测试，但结果都不理想。
爱博公司对蓄电池的内阻进行了深入研究，获得专利U.S.Patent NO: 5,744,962，即真正的蓄电池等效内阻由其金属电阻和电化学电阻组成，内阻的增加导致蓄电池实际容量的减小。而通过对内阻的测试可评定电池的优劣，来估算蓄电池的剩余容量。蓄电池内阻的增加导致性能退化，蓄电池容量与内阻的曲线关系（并非直线关系，而是非线性函数关系）如图1所示。直线之所以不能描述蓄电池的内阻与容量关系，是因为蓄电池放电过程中金属电阻和电化学电阻显示出不同特性。由典型100%容量蓄电池的放电曲线可以看出内阻增加对蓄电池容量有着负面的影响，蓄电池内阻的功耗为：I2×R内。这部分能量没有得到真正的利用，造成了蓄电池实际容量的减少。
在放电过程中蓄电池容量的减少与电池内部金属电阻、电化学电阻变化的依赖关系是不同的。蓄电池的金属内阻包括电池的极柱、内部的汇流排、板栅及板栅与涂膏间的电阻。报废电池的反常内阻通常是由电池的极柱、内部的汇流排及板栅的化学腐蚀、焊接及铸铅质量的低劣造成，这用Alber蓄电池测试产品能够检测出来。涂层、电解质和隔离器组成了蓄电池内阻中的电化学部分。蓄电池长期使用造成活性物质减少、涂层老化，充放电时电解液比重的变化，以及隔离器成份或其表面的化学构成的改变，阀控电池电解液的干涸，都使电化
学电阻增加。
2.2 蓄电池内阻测量方法的原理
当前的测量仪器多采用的是交流注入或瞬间负载测试（直流测量）两种方法。使用交流注入的仪器（如测量阻抗或电导的仪表），在测量时会对电池施加一个交流的测试信号，然后再测出相应的电压和电流。阻抗的读数V／I会随频率而变化。采用交流方式的仪器存在着易受充电器纹波电流和噪声源干扰的问题。有些设备不能在线（连接充电器和负载，并处于浮充状态）对蓄电池进行测试。使用频率为60 Hz和50 Hz的交流测试电流更不可取，因为这是充电器纹波和噪声源的主要频率。而在大型UPS电池上出现大于30 A RMS纹波电流的情况并不少见。
Albercorp公司的专利U.S.Patent NO: 5,744,962中蓄电池真实等效内阻的测试见图2。在蓄电池组瞬间大电流对负载放电（70 A左右）产生电压降后再断开负载时其瞬间电压恢复，同时测出电池极柱上电压和电流的瞬间变化，便可推算出蓄电池内部真实的等效内阻。图2描述了电池在接通负载后几秒钟内发生的变化。
内阻测试公式：R内阻=（V2-V1）/I式中：
V2--蓄电池瞬间大电流对负载放电的电压降
V1--断开负载时的瞬间恢复的电压值
I--瞬间对负载放电电流
当今的采样速度之快完全能准确采集V1、V2、I并即时计算，A／D转换器能在有效地测量直流参数的同时，将电池的交流信号忽略，因此仪器能精确地测出内阻，同时抗干扰能力强，重复性好，可在高噪声环境中对电池进行在线测试。
将采集到的浮充电压与放电后电压之差，与同类、同组的蓄电池进行比较，即可知道蓄电池的优劣。以每节蓄电池出厂前厂家给出的在额定容量下的内阻值或用户验收时测得额定容量及内阻值为基准值（参考值），使用中的蓄电池通过内阻测试可评定它的优劣。通常当内阻高于基准值的25%，往往已无法通过容量测试；当高于基准值的50%，完全不必进行容量测试即可更换。
3 蓄电池维护方案推荐
选择合适的蓄电池维护方案，可以省时、省力地测出电池的容量，既方便维护，又能有效地保障供电系统的正常运行。在此，以美国Alber公司生产的蓄电池维护产品为例，介绍几种蓄电池维护方案。总体上，建议使用MPM系列或CELLCORDER系列产品估算出蓄电池的容量，找出弱电池，再利用SCT系列产品测出弱电池的真实容量，或使用BCT系列产品作系统的容量测试。这样，根据不同的组合，就得到四种不同的蓄电池维护方案，各局站可根据实际情况加以选用。
方案一：CELLCORDER智能蓄电池测试仪＋BCT－2000系列电池容量测试系统（包含CLU智能连续负载箱）。 该方案适合目前已具备电池监控系统的单位。日常维护工作建议采用简便的便携式内阻测试设备对每节电池进行内阻测试，即时初评电池及找出弱电池，并能将数据下载到计算机对它们进行详细分析。建议每月一次或用户根据自身实际需要而定。CELLCORDER智能蓄电池测试仪可以很好地解决日常检测所遇到的各种情况。 年间对蓄电池组进行系统容量测试，这是维护蓄电池的一项重要工作，同时又全面地了解蓄电池系统。年间容量测试为您推荐BCT－2000电池容量测试系统及CLU智能连续负载箱（自动控制负载系统）。BCT－2000／24＋CLU（8N）容量测试系统是爱博公司为电信用户度身定做的新产品，可同时测24节电池，恒流（最大300A）或恒功率放电。
方案二：CELLCORDER智能蓄电池测试仪＋SCT－200单、双节电池容量测试仪。
已有蓄电池监控系统，暂不准备更换的单位，日常维护可利用便携式CELLCORDER智能蓄电池测试仪找出弱电池，然后同时再利用SCT－200单、双节电池容量测试仪对该弱电池进行真实的、完全充放电的容量测试，并进行均衡充电激活诊治该电池。
方案三：MPM－100智能蓄电池测试系统（＋LU大电流负载箱［选件］）＋SCT－200单节电池容量测试仪。 该方案适合于需新建蓄电池监控管理系统的单位，或虽已安装了蓄电池监测系统，但其监测管理只是采集一些蓄电池的电压、温度数据，而没给出任何分析和建议，用户根据这些数据无法判断VRLA电池质量状况，而VRLA电池可能短时间内失效的单位。因此建议利用成组测试的（同时测24节电池）MPM－100智能蓄电池测试系统找出弱电池，估算出它的剩余容量，然后再利用LU大电流负载箱或SCT－200单节电池容量测试仪对它进行真实的容量测试并诊治该电池。
方案四：MPM－100智能蓄电池测试系统＋BDS256全自动在线监测系统＋CLU智能连续负载箱（或LU大电流负载箱）。
对于省级或大城市中心站，建议采用全自动集中在线监控。爱博公司的全自动在线蓄电池诊断系统BDS256＋MPM－100，不仅实时监测蓄电池的工作状况，还能准确预算蓄电池寿命，提前告警，使重要系统万无一失。
4 蓄电池常用测试产品介绍
4.1 Cellcorder智能蓄电池测试仪
Cellcorder智能蓄电池测试仪是一种使用方便、精度高、可靠性高的多功能测试仪。它能快速、精确地测试蓄电池重要参数，为用户提供可靠的评定蓄电池优劣的重要数据，并将数据贮存，利用硬件和软件算法，即时计算出蓄电池内阻和连接电阻，并进行分析。它能在线或离线对电池内阻、连接电阻、电池浮充电压进行测量并能够存贮28组×64节或7组×256节电池数据；内置自动诊断系统、自动校正系统，能与PC机连接，下载数据作性能分析，生成报告，有效地挑出弱电池和潜在的失效电池；并具有强大的数据库及配套参数图示和电池性能趋势分析软件。Cellcorder智能蓄电池测试仪已列入美国贝尔、AT&T等四大电信公司测试标准仪器。
数据与趋势分析软件（CELLCORDER的软件包）是Cellcorder智能蓄电池测试仪的一个重要
组成部分，整个软件包能完成所有数据分析，包括电池内阻和浮充电压等参数的趋势分析。
4.2 SCT－200单节电池容量测试仪
SCT－200单节电池容量测试仪可用于在线测试一节或两节单体电池容量。它按程序作恒流放电测试，然后再按程序恒压充电，自定义软件，安全地自动操作，又让用户自由编程和启动测试，操作时不需凭什么经验便可测出单个或两个电池容量，必要时可活化诊治该电池。SCT－200单节电池容量测试仪可编程充放电；自动切换充放电；快速均衡充电；远程监控功能；自动记录测试数据；全保护电路；便于移动等特点。
SCT－200单节电池容量测试仪装有两个300 A的负载，可并成一个600 A的负载用，箱内同时装有一个2.00～2.60 V，0～120 A的充电器，充放电电流由软件控制。用带有通信接口电路的笔记本电脑，通过软件进行充放电控制并记录、分析数据。
4.3 BCT－2000／24蓄电池容量测试系统
判断蓄电池寿命状况的最佳测试方法是带负载测试即容量测试。经带负载放电容量测试，才能确保系统的可靠性。BCT－2000在日常运行中作电池带负载测试，用负载数据库完成负载测试，操作时也可用实际系统作负载。BCT-2000系列电池容量测试系统由以下几个部分组成：
（1）数据采集模块：采集所有单体电池电压、总电压和电流读数（同时测24节）。
（2）数据登录单元（586以上配置的笔记本电脑）：每4.5秒扫描所有单体电压一次，每秒扫描总电压、总电流一次，提供显示和编程，配合Alber特殊设计的接口电路和定制软件，具有强大的软件分析功能。
（3）CLU连续可调智能控制负载箱：可作恒流或恒功率放电。
BCT-2000系列电池容量测试系统能实时监测所有电池参数；记录放电时所有参数及报警；强大的软件功能完成容量测试。具体的测试过程可在系统软件的提示下完成。
我们将最新引进的BCT-2000系列电池容量测试系统在多家电信局做过实验，一致认为比目前的同类产品使用更方便，其设置完成后，整个过程无需人工操作、调试，全部自动化，安全性高，负载箱温升小于60℃（体积比同类产品小一号），数据更精确，图示更直观，分析更详细、完善。
4.4 MPM-100智能蓄电池测试系统
MPM-100是一种可设置的电池控制系统，能识别单体电池电压、整组电压、电流、温度、电池内阻与电池连接电阻等。利用硬件和软件算法，在浮充条件下周期性地在线自动测试并监控电池的工作性能，在超出误差范围时，发出警报声。它可快速、精确地找出弱电池。
MPM-100可在线对负载或系统作定时放电，在整个过程中同时测试各种参数，利用这些数据实时地绘制直观的特性曲线图、柱图，分析电池的特性，预估电池的剩余容量，准确、快速地评定电池的优劣。并通过LU大电流负载箱放电，进行容量测试，它解决了目前已有的监控系统单纯测试电压等数据，而没分析及定期容量测试的不足，是性价比高的好产品。
MPM-100智能蓄电池测试系统由以下部分组成：数据采集部分，从电池系统中采集所有数据；控制部分，连续查询数据，存贮相关数据，确定报警，控制电阻测试，并与PC机通信；大电流负载箱LU（选件）；数据登录，笔记本电脑。
MPM-100智能蓄电池测试系统精度高、可靠性高、重复性好；设计灵活，可单个或多个配合使用，监测更多的电池组；利用瞬间大电流对负载放电的原理进行电池内阻测量和连接电阻测量（在线、离线）；电压、电流和温度等数据采集记录与监控；自动检测电池对系统放电的实时数据作现场测试；单节电压、电流放电曲线记录及动态回放；具有早期检测蓄电池故障能力；设置阈值，超出范围时报警并生成报告，及时有效地挑出弱电池和潜在失效电池。
