淺談鉛酸蓄電池容量及其測試方法

1、鉛酸蓄電池剩余容量測試方法1、容量的定義鉛酸蓄電池的容量即電池的放電能力，指的是當電池在一定的條件下進行放電，外界可以從電池中獲取的容量，人們一般用安時數(shù)來表示，即AH符號是C。2、鉛酸蓄電池容量的分類鉛酸蓄電池的容量分為額定容量、理論容量、實際容量。1) 額定容量額定容量指的是在鉛酸蓄電池設計和生產(chǎn)的時候，廠家規(guī)定在一定放電條件下，電池能放出的最低限度的電量。2) 理論容量理論容量指的是按照理論計算，參照化學反應方程式以及電解液中每種化學物質(zhì)的含量，假設電池中的所有化學物質(zhì)在電池放電時全部參加化學反應，所有化學物質(zhì)消耗完所計算得到的容量。3) 實際容量實際容量指的是在實際的電池放電中，電池放

2、電放到規(guī)定條件時所釋放的電量。實際容量達不到理論容量，與鉛酸蓄電池使用的次數(shù)多少、使用時間的長短有關(guān)。電池使用越多，時間越久，實際容量就會越少。一般鉛酸蓄電池放出1A的電量，其正極的二氧化鉛就會被消耗掉左右，負極的海綿狀鉛就會被消耗掉左右，電解液中的硫酸就會被消耗掉左右。3、放電率和放電終止電壓在講電池容量的時候，首先，有必要來了解一下與鉛酸蓄電池有關(guān)的兩個重要參數(shù)。即放電率和放電終止電壓。1) 放電率放電率指的是鉛酸蓄電池在一定條件下放電電流的大小，有電流率和時間率之分。電流率指的是對額定容量不同的鉛酸蓄電池間的放電電流的比較，一般用10小時率來作為電流率的標準，表示符號為I10。時間率指的

3、是鉛酸蓄電池在一定的放電條件下，電池放電放到電池的終止電壓時止的時間長短。2) 放電終止電壓放電終止電壓指的是鉛酸蓄電池在一定的溫度下（例如25C）,用一定的放電率對電池進行放電，放電放到電池還可以再反復充電使用時的最低電壓，這個最低電壓就稱為放電終止電壓。因此，一般鉛酸蓄電池的額定容量是這樣規(guī)定的，在溫度為25度的環(huán)境下，以放電率為10小時率的電流對電池進行放電，放大終止電壓時電池所能釋放出的電量，即為電池的額定容量。電池10小時放電率下的額定容量用Co來表示。10小時率的放電電流的大小如下式：I=C1O=CIioCio4、影響鉛酸蓄電池容量的因素1）生產(chǎn)工藝因素這里包括電池鉛板與電解液接觸

4、的面積、極板的中心距離、參與化學反應的物質(zhì)的孔率、電解液的量、鉛板的厚度等。2）電池使用過程中的因素包括電池放電時的放電終止電壓、電池工作環(huán)境（溫度、濕度）、放電電流大小、電解液的密度、電池使用的時間、電池使用過程中的保養(yǎng)等。5、鉛酸蓄電池剩余容量測試方法1）傳統(tǒng)測試方法傳統(tǒng)的容量測試方法是將電池接上一個負載進行放電，按照某一個恒定的放電率，放到終止電壓后，停止放電，計算放電時間和放電電流的乘積，就得到電池的容量。這種方法雖然可以比較精確的得到鉛酸蓄電池的保有容量，但是這種方法在測量過程中時間長，人工成本高，消耗的電池能量高，對在線的電池組有一定的風險，同時由于要對電池經(jīng)常性的放電，這樣就加速

5、了電池的老化，縮短了電池的使用壽命，因此在很多場合不適用。例如，電池用10A的電流放電，放電時間為10H,則此電池的容量為10*10=100AH對于一個200AH/12V的蓄電池，如果采用20小時放電率進行放電，則放電電流為10A（）,放電到終止電壓，電池可以連續(xù)放電20小時。2）安培時間積分法此方法簡單的來說就是對電池放電，放電電流是變化的，放到終止電壓為止，將放電放電電流與放電時間進行積分，得到的值就是鉛酸蓄電池的容量的估值。公式表示如下：tC=0i(t)dt式中：C代表容量，單位為AHti(t)代表電流，單位為A3)曲線近似直線法此方法就是將曲線進行等分，等分為很小的一段，然后將每一段近

6、似看成是直線，然后將這些直線首尾連接起來。一般情況下，曲線的分段越多，直線段就越多，這些直線段擬合出來的曲線就越接近實際的曲線，結(jié)果就越接近于實際的值。當然，這些直線段的端點選取有一定的方法。當分段的數(shù)量確定了以后，就可以選取直線的端點，端點的選擇可以通過對曲線求二次導數(shù)來確定(二次導數(shù)存在的情況下才可以)或者直觀的觀察。電池的兩端的開路電壓跟電池的容量之間的關(guān)系是一個非線性關(guān)系，如圖1所示。圖1電池開路電壓與電池容量之間的關(guān)系我們可以通過大量實驗得到每個開路電壓對應的容量的關(guān)系，然后按照上述的方法，用擬合的方法，得到一條關(guān)系曲線，進而得出容量與開路電壓的關(guān)系。但是這種方法有它的缺點，一是電池

7、的容量會隨著環(huán)境溫度、使用次數(shù)、使用時間的變化而變化，導致我們獲得關(guān)系式不具有代表性；二是電池兩端的電壓在使用以后要等一段時間才能恢復，立即測量的不準確，就會導致時間比較長。不過這個方法也有應用，如我們的手機電池中，一般在手機屏幕上都會顯示剩余電量，例如時，對應于手機的電池電量記為100%當電壓降為時,對應的手機電池電量記為87%4）內(nèi)阻法對于鉛酸蓄電池來說，電池的容量越小，內(nèi)阻越大，二者之間存在非線性關(guān)系，如圖2所示。C=-a+mr-b式中：C表示電池容量；r表示電池內(nèi)阻；a,b,m為常數(shù)。上式可由最小二乘法，利用大量實驗數(shù)據(jù)可以求得a,b,m的值，進而求得容量與內(nèi)阻的關(guān)系。5）密度法鉛酸蓄

8、電池的電解液是硫酸，在充電時，鉛酸蓄電池電池內(nèi)部的化學反應產(chǎn)生硫酸，這樣使溶液密度不斷增大，活性物質(zhì)不斷增多，越來越多的電能被儲存起來。而在放電的時候，電池內(nèi)部的硫酸會參與化學反應，生成硫酸鉛，這樣就會使溶液密度不斷減小，活性物質(zhì)不斷減少，電能被釋放。由上述分析可知，鉛酸蓄電池的容量和它的電解液密度有一定的正比關(guān)系。通過測量電池內(nèi)部電解液的密度，就可以間接求出容量值，且準確度還比較高。但該方法在實際操作時存在一定的問題，一方面現(xiàn)在的鉛酸蓄電池都是密封的，測量要打開電池蓋，會比較麻煩。另一方面當鉛酸蓄電池充電時，水會被分解成氧氣和氫氣從電池正極冒出，這無疑會增大電解液的密度，使測量出現(xiàn)誤差。此外，電解液密度只能在靜止狀態(tài)下測量，電動汽車在行駛時，蓄電池會發(fā)生振動，不容易測量電池電解液的密度。6) 神經(jīng)網(wǎng)絡法神經(jīng)網(wǎng)絡是人們在現(xiàn)代的人工智能領(lǐng)域應用比較多的一種算法，具有自學習、自組織和分布式存儲信息的特點。它使用的結(jié)構(gòu)式并行處理結(jié)構(gòu)，不需要對其進行模型預測，它可以直接通過輸入輸出樣本來獲取系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系，能夠?qū)Ψ蔷€性以及不確定的系統(tǒng)進行任意逼近。我們可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡的一些優(yōu)秀的品質(zhì)來進行鉛酸蓄電池的容量預測。此方法的具體內(nèi)容請參照神經(jīng)網(wǎng)絡