HBLZ便携式内阻测试仪

HBLＺ手持式蓄电池内阻检测仪ﻫ使用说明书ﻫ武汉华电柏特电气有限公司目录第一章简介………………………11—１前言………………………１1－２特点………………………１１-３功能………………………1其次章操作说明……………２2－1界面操作………………………22—2测试电池………………………22—3键盘掌握…………3ﻫ2—4供电方式…………3

２－5注意事项…………4ﻫ2－6工作条件及规格…………………4ﻫ第四章售后服务条款………………………5附件Ⅰ内阻检测分析－电池检测维护的巨大进步附件Ⅱ蓄电池内阻测量及其同蓄电池各类失效模式的关系ISO9001质量体系认证武汉华电柏特电气有限公司1-简介1．１前言自国际电工IEEE-1１８8-1９９6为蓄电池的维护制定了以定期测试内阻猜测蓄电池寿命的标准以来，国内至今尚无对应的标准,社会需求是迫切的。随着国内经济的进展和社会信息化的普及,通讯电源,动力机组，发送配电，以上各行业使用的蓄电池组数量激增,蓄电池组的平安维护与国际标准接轨已势在必行，难以接轨的缘由之一是缺少相应的内阻测试设备，国内针对大量低端用户市场的研发步伐正在加快，但该类产品存在特有的技术难度，少数已投放市场的国内产品在方法、品种、指标、价位上尚难尽如人意,我公司产品独树一帜，主要具有以下几点突出特色:１、系列内阻测量分析仪表在国内状况我公司选择了最先进最有用,技术难度也最大的沟通内阻技术方案，且在切实地攻克了沟通法中抗噪声及干扰等要害技术难题后,成功实现了在线并机充放电状态下测试数据的精准稳定，同时也开发了自动巡检，合理配线，装卡夹具,自动换档，组网通讯，预警分析等一大批低成本配套技术（含专利），从而为蓄电池故障早期预警技术的推广供应了高性能低价位的专业技术装备.2、推出最新产品-便携式蓄电池内阻检测仪便携式蓄电池内阻容量分析仪是最新产品，目标主要定位在为人工维护电源供应一种“万用表"的专业仪表。“万用表式"是指像万用表一样简便有用，专业仪表必将成为蓄电池维护工程师手中的得力工具,并转变长期以来蓄电池维护在整体上缺少标准专业装备的格局.3、可检测阀控式铅酸单电池的电压和内阻HＢLＺ手持式蓄电池内阻检测仪可对阀控式铅酸单电池的电压和内阻进行检测。同便利电池维护人员的后期维护供应依据。检测仪利用了蓄电池的在线监测技术,可对蓄电池进行在线测量，无需放电,平安性高,接线简洁，操作便利。检测仪广泛应用在电力、通讯、铁路和金融等部门，解决了电池维护人员对电池维护难度大和风险高的问题，是比较抱负的电池维护仪表。1。２产品特点 １、完全在线测量,测量过程中无需电池放电，使用便利。2、使用方法简洁，易于操作。无需任何外部调整，一查即可.３、准时发现电池运行故障。4、测量范围宽,适应性好。6、测量参数精度高，抗干扰性强,牢靠性高，重复性好。蓄电池充放电波形及开关噪声基本上不影响内阻精度。7、采纳了接触内阻影响减至最小的专用测试夹和专用测试头,并有专业保护功能.１.３基本功能可在线测量单体电池的电压和内阻。主机操作说明HＢLＺ便携式蓄电池内阻检测仪采纳ＬCＤ显示，人机界面友好，通过键盘操作菜单,按键简洁,界面简洁便利.仪表外观如图（1）所示图（1）2。1界面操作按住键盘的“电源”键,仪器开机，界面显示图（１)所示：VOL：VOL：REM:图(2）注意:当长时间按电源键消灭没有开机,可能是由于仪器的供电电池电量小电压低造成的，这时需要对设备电池进行处理.２.2测试电池a)测量电池前,必须先将测试线的端子依据红、黑对应相同颜色插入仪表的插孔中,并确认颜色是否对应正确，然后将测试夹夹在电池测试端子上或者将测试探头紧密接触到电池端子上，红色测试夹或者测试探头连接在电池正极，黑色测试夹或者测试探头连接在电池负极，如果将正、负极接反，蜂鸣器会发出报警声，直到取下测试夹，报警声音自动取消。b)开机后按“测试"键后，仪表开头测试数据,显示界面如图(２)所示，注意：如果所测得参数直观推断与实际可能相差太大，检查测试夹具或者测试探头与电池测试端子的连接是否紧密。c）测试一只电池完毕，做好数据记录后，按“测试”键连续下一只电池的测试。ＶOL：２。2３VＶOL：２。2３VRＥＭ：０。35ＭΩ图（3)2。3键盘掌握键盘包括２个数字键,电源开关键，测试数据键。2．4供电方式四节1．2Ｖ2２00MAＨ镍氢充电电池或干电池为系统供应电源,用户可依据实际需求自行选择，出厂标准电池配置是干电池。２。5测量及注意事项2。５。1测量方法将测试线的端子依据红、黑对应相同颜色插入仪表的插孔中，并确认颜色是否对应正确，然后将测试夹夹在电池测试端子上或者将测试探头紧密接触到电池端子上，红色测试夹或者测试探头连接在电池正极,黑色测试夹夹或者测试探头连接在电池负极.开机后可进行电池测量，测试完毕关机时，２.5．2测试注意事项a)测试夹具应该尽量夹接在电池的极柱上，避开由于连接电阻过大而影响测试结果．b）电池接线柱上有氧化膜，去除氧化膜后测试。c）每次测试应保证测试夹具夹接在同一位置。ｄ）基准值测量时要求测量电池为同型号、同制造商、同功率、使用不超过6个月.e）测量同一只电池的时间间隔不应该小于10分钟.f)测试夹具应该夹在同一只电池的正负极，否则会由于正负夹具之间的电压过高而对机器造成损坏.2．5.3平安注意事项重要事项：在使用本分析仪以前，请先阅读以下说明：a）戴橡胶防护手套。b)穿工作服。c）只做您受过培训的维护工作。d)如果没有得到获准，在测试时不要将电池组与电力系统断开。ｅ）避开让自己处于回路中。ｆ)避开接触框架及靠近金属物品，这些可能在你接触电池时接地。g)避开将测试夹夹到电池组正负或部分电池正负极两端。2．６工作条件及系统规格2.6．1工作条件参数要求注意:工作环境大气中应无腐蚀性气体.工作环境温度（℃）5～４5工作环境湿度(％RＨ）１0~90大气压(ｋｐa）７0～106超过规定范围设备将无法正常工作甚至会造成不行恢复性损坏。2.6.2基本指标最小值典型值最大值单位单电池电压测试范围2V０２。２5２．5V６Ｖ06．757．５12V0１3.５15单电池电压测试精度２‰±2LSD单电池内阻测试范围2V0２ｍΩ6V、12V0６0单电池内阻测试精度±2±５％FS２。6．3仪表规格a)重量：1０00克（不包括测试夹)。ｂ）尺寸:23０mm×125mm×４5mｍ。第四章售后服务条款敬告若使用者未依照原厂规格操作,则产品保固权益将无法完全享有!若您在使用过程中有任何问题，请洽：TEL027—597０29９0Ｅ-MＡIＬ：ＨＹPERLＩNK＂maｉlｔo：ｗｈhdbｔ＠12６.com"wｈｈdbt@1２6．coｍ售后服务联系方式:武汉华电柏特电气有限公司地址:武汉江汉经济开发区特1号本说明书的所述指标,仅适于本型号仪器,若有改型恕不另行通知。附件Ⅰ内阻检测分析－电池检测维护的巨大进步随着阀控式铅酸蓄电池的应用越来越广范,其所起的做用也越来越大，后备电池组的检测维护也面临着越来越大的压力，电池的检测困扰着蓄电池的维护人员，主要存在着以下几个方面的问题：除核对性放电外，在规定的二次放电之间,没有便利有效的补充测试手段。现有的电池监测管理系统只检测端电压，所以只能供应发生电池故障的事后报告,不具备预警能力,另外有很多电池的端电压并不能反映出电池实际的性能情况.3国产的一部分电池的性能和寿命普遍与进口电池差距较大，国内各电池厂家的情况也十分不同。在解决三大困扰的各种方案中,没有比进展和推广内阻测量分析技术更现实有效的方案了，其缘由是内阻作为真实存在的物理量，与电池的性能存在着比端电压更为紧密的相关性，电池的绝大部分的失效方式都会引起电池的内阻特别增大.大量的实验数据表明:在电池寿命周期内，其实际容量的单调下降,总是伴随着内阻的单调上升，在同一条件下测量比较内阻的变化可以对电池性能供应预警信息，这个结论得到了行业的认可。在电池的生产、存储、安装和运行维护中把内阻全都性掌握在合适的制表内，对电池的平安使用有重要的意义。但由于存在诸多困难因素，如微欧量级精确测试的技术难度，在线干扰问题，温度和实际电量造成内阻不利波动美国及缺少相应的技术规范等等,使这一个十分有价值的物理量参数至今未能大面积的推广和使用。内阻测量分析技术的有用性，在硬件上需要研制可以抗在线干扰的精确采集平台，在数据处理上针对不同处理对象的处理方案.关于数据处理的方案有两中方式.相互比较法：其算法是比较同一组电池之间内阻的差异，适用于出厂内阻全都性好的电池组，特点是不必依靠于历史数据，可自动消除温度、实际电量对内阻数据的不利影响，现场测量一遍立即得到分析结果.自比较法:其算法是比较各单节电池的内阻的历史变化，适用于出厂内阻离散性较大的电池组,特点是需要肯定时间积累数据,同时因采集时间不同必定带来温度、实际荷电量的不同,将影响推断结果。HBLZ系列内阻检测仪表供应了良好的微欧量级测量精度高和抗干扰能力强的硬件平台，产品适合于电池组验收、组装、日常管理维护和劣化预警各个环节的应用，并将发回越来越重要的作用。附件Ⅱ蓄电池内阻测量及其同蓄电池各类失效模式的关系摘要通过分析蓄电池运常见的现象电池失效模式和内阻的关系，讨论了蓄电池在线监测管理系统应解决的关键问题，主要包括:1）监测管理系统的合理结构，2）电池单体的内阻数据在蓄电池监测系统的牢靠性，3)内阻和剩余容量关系.文中结合电池管理系统在直流操作系统的应用进行了相关论述,本系统提高了直流电源运行的牢靠性.关键词蓄电池失效模式内阻Abｓｔｒact概述目前，阀控式铅酸蓄电池在电力操作电源广泛使用，由于阀控式铅酸蓄电池结构的特殊性，在运行中牢靠地检测蓄电池的性能，并有针对性地对蓄电池进行维护变得困难但又很迫切。从电力系统运行的高牢靠性要求，各类蓄电池监测系统也在广泛使用。但不同的测试模式对蓄电池的性能状况反映也不一样，多年的讨论和运用表明,内阻检测是目前最为牢靠的测试方式之一,而蓄电池的不同失效模式对内阻的反映情况也不一样,了解蓄电池的内阻和各种失效模式的关系，有利于更好地对蓄电池进行检测和维护。合理地选择及使用目前直流电源系统中的蓄电池和电池监测模块,对延长蓄电池的使用寿命有很大的作用，为获得最大的平安效益和经济效益有着很重要的意义。常见的蓄电池失效模式：对于阀控式铅酸电池,通常的性能变坏机制有：电池失水、正极板群的腐蚀、活性性质的脱落、深放电引起的钝化和深度放电后的恢复等等,以下是几种性能变坏的情况:1、电池失水铅酸蓄电池失水会导致电解液比重增高、导致电池正极栅板的腐蚀，使电池的活性物质削减，从而使电池的容量降低而失效。阀控式铅酸蓄电池充电后期,正极释放的氧气与负极接触，发生反应,重新生成水,即Ｏ2+2Ｐｂ→2PbOPbO+Ｈ2ＳO4→H２Ｏ＋PbSO４使负极由于氧气的作用处于欠充电状态，因而不产生氢气。这种正极的氧气被负极铅汲取，再进一步化合成水的过程，即所谓阴极汲取。在上述阴极汲取过程中，由于产生的水在密封情况下不能溢出，因此阀控式密封铅酸蓄电池可免除补加水维护,这也是阀控式密封铅酸蓄电池称为免维电池的由来。电池在存放期间内应无气体逸出;充电电压在2.３5V／单体（25℃）以下应无气体逸出；放电期间内应无气体逸出.但当充电电压超过2．3５V／单体时就有可能使气体逸出.由于此时电池体内短时间产生了大量气体来不及被负极汲取，压力超过某个值时,便开头通过单向排气阀排气，排出的气体虽然经过滤酸垫滤掉了酸雾,但必竟使电池损失了气体,也等于失水，所以阀控式密封铅酸蓄电池对充电电压的要求是格外严格的，肯定不能过充电。2、负极板硫酸化电池负极栅板的主要活性物质是海棉状铅,电池充电时负极栅板发生如下化学反应PｂＳO4+2ｅ=Pｂ+SO４－正极上发生氧化反应:PbSＯ4+2H2O=ＰbO2＋4Ｈ＋+ＳO4－+２ｅ放电过程发生的化学反应是这一反应的逆反应,当阀控式密封铅酸蓄电池的荷电不足时,在电池的正负极栅板上就有PｂＳO4存在，PbSＯ4长期存在会失去活性，不能再参加化学反应，这一现象称为活性物质的硫酸化,为防止硫酸化的形成，电池必须常常保持在充足电的状态，蓄电池肯定不能过放。3、正极板腐蚀由于电池失水，造成电解液比重增高，过强的电解液酸性加剧正极板腐蚀，防止极板腐蚀必须注意防止电池失水现象发生。4、热失控热失控是指蓄电池在恒压充电时，充电电流和电池温度发生一种累积性的增强作用,并逐步损坏蓄电池.造成热失控的根本缘由是浮充电压过高。一般情况下，浮充电压定为2．２3～2．25V/单体(2５℃)比较合适.如果不按此浮充范围工作,而是采纳２.35V／单体(25℃），则连续充电4个月就可能消灭热失控;或者采２.3０V/单体（25℃),连续充电6~8个月就可能消灭热失控;要是采纳2。2８V/单体(２5℃)，则连续12～18个月就会消灭严重的容量下降，进而导致热失控.热失控的直接后果是蓄电池的外壳鼓包、漏气，电池容量下降,最后失效。阀控铅酸蓄电池内阻模型讨论阻抗分析是电化学讨论中的常用方法，是电池性能讨论和产品设计的必要手段[10]。图2-1是典型的铅酸电池阻抗图,可见其包括以下几部分:１00Ｈz后体现的电感部分;高频电阻RHＦ，即超过1０0Hｚ后的实部；在0。1Hz和１０0Hz之间的第一个小容性环（半径Ｒ1)；低于0。１Hｚ后的其次个大容性环(半径Ｒ２)。图2-１蓄电池阻抗谱图图2-１蓄电池阻抗谱图Fig．2—1Spectrumoｆｂａtｔｅｒyimpeｄaｎce关于蓄电池阻抗谱图,一般的解释为：超过１00Hz部分呈现的感性是电池内部几何结构和连接部件的影响；欧姆电阻RＨF包含连接件电阻、隔膜电阻、电解液电阻和电极与硫酸铅晶体结合面电阻；小容性环与电极的孔率有关；大容性环依靠于电极反应，其速率受Pｂ2+离子传质速度限制.在很多的讨论方法中［5２］，使用图2-2的等效电路来表示电池。图2-２蓄电池阻抗等效电路图2-２蓄电池阻抗等效电路Fig。２－2Eｑｕivalｅnｔciｒｃuｉｔoｆbatteryiｍpｅdａnｃe图２－２中Ｌp、Ｌｎ为正负极电感; Ｒｔ。p和Ｒt．n是电极离子迁移电阻;Cｄl．p、Ｃdl。n是极板双电层电容;Ｚw．p、Ｚw.n为Wａrbuｒg阻抗，是由离子在电解液和多孔电极中集中速度决定的；RHF是前面提到的欧姆电阻。ﻩ文献[1０4］讨论中将Warburg阻抗表示为一个电阻和电容串联组成的阻抗ZＷ。（2-4)式中λ——Warｂｕｒｇ系数，表示反应物和生成物的集中传质特性；ω-—角频率电池的阻抗包括欧姆电阻和正负极阻抗:Ｚｃｅｌl=Zp+Ｚn+ＲHF(2－5）电池阻抗是一个复阻抗,在其它条件不变的情况下,与测试频率有关.在实际使用中多采纳内阻或电导,内阻是复阻抗的模，而电导是内阻的倒数值，二者只是表示方法的差别。通常情况的内阻是指某一固定频率下的内阻值,对于一般的VＲLＡ蓄电池,从电池的阻抗谱图（2—1）中可以看出，对于高于100Hｚ的频率，阻抗值RHＦ是平行于Y轴的近似直线，ＲHＦ也称为欧姆内阻.内阻在线测量方法备用场合使用的VRLA电池一般容量很大,在几十到数千安时,电池的内阻值很小,随电池容量的增大，内阻减小，例如３0００Ａh的电池，其内阻值一般在３0-5０微欧。由于阻值低，电池正负极输出直流电压,要精准测量内阻是有肯定难度的,尤其是在线测量时电池端存在充电纹波和负载变动时的动态变化。直流方法直流方法是在电池组两端接入放电负载,测量电压的变化(U1-U2）和电流值(I)计算电池的内阻（R)。(２－1）蓄电池从浮充状态切换到放电状态，典型的电压跌落过程如图２—4所示。即停止充电后，电池回落到某平衡电位，接入放电负载后,电压发生阶跃变化。这样，内阻的计算不能使用浮充电压和放电工作电压的差值来计算，使用开路平衡电位与放电工作电压的差值时也不够稳定。因此，在放电过程转变电流可以克服平衡电位不稳定的因素。采纳式（２－6），依据在不同电流（Ｉ1、I2)下的电压变化（U１—Ｕ２)来计算内阻值.(2—6)电流I电流I1电流I电流I2图2图2—4蓄电池放电电压曲线ﻩ由于内阻值很小，在肯定电流下的电压变化幅值相对较小，给精准测量带来困难，由于放电过程电压的变化，需要选择稳定区域计算电压变化幅值。实际测量中，直流方法所得数据的重复性较差、精准度很难达到１０％以上。沟通方法沟通方法相对直流法要简洁。当使用受控电流时，ΔI＝ＩmaｘSｉn（２πft),产生的电压响应为:ΔV=VmaxSin（2πft＋φ） ﻩﻩﻩ(2—1）若使用受控电压激励，ΔV=VmａｘSｉn（２πｆt),产生的电流响应为:ΔI=VｍaｘＳiｎ(2πｆt－φ)(２－2）ﻩ两种情况的阻抗均为：（2－3)即阻抗是与频率有关的复阻抗，其模｜Z|＝Vmａx/Ｉｍax，相角为φ。从理论上讲，向电池馈入一个沟通电流信号，测量由此信号产生的电压变化即可测得电池的内阻。Ｒ=Vａv/Iaｖ(2-６）式中Vａv－—－－为检测到沟通信号的平均值；Iａｖ－-－－为馈入沟通信号的平均值在实际使用中,由于馈入信号的幅值有限，电池的内阻在微欧或毫欧级，因此,产生的电压变化幅值也在微欧级，信号容易受到干扰.尤其是在线测量时,受到的影响更大，采纳基于数字滤波器的内阻测量技术和同步检波方法可以部分克服外界干扰，获得比较稳定的内阻数据。同步检波方法电路结构简洁，如图2－5所示,由时钟触发同步激励信号和检波电路的相位.同步检波同步检波交流放大被测电池激励信号采样显示时针图2图2—5同步检波方法测量蓄电池内阻不同测量方法对内阻值的影响不同的测量一起使用不同的内阻测量方法，尤其是不同的测试频率，所获得的电池内阻数据有较大的差异。以下是对开口铅酸电池和阀控密封铅酸电池（VＲLA）用不同的仪器进行测试的数据对比.对12V1０0Ａh开口蓄电池,分别采纳HＩOKI3５50内阻测试仪(工作频率１０００Ｈz,测量电流为几十mＡ）和SMITB9１5(工作频率１0Hz，测量电流１Ａ）测量17只电池的内阻，其结果如图2－8所示，图中“☆"为ＳＭITB91５测得的数值，“+"是HIOKI3５50所测得数值。可见ＳＭITＢ９１5所测数据均比HIOKI３5５0的数值高。但从图2-8还发现,两种方法测量的数据差值并不是一个恒值或者固定比例。不同测试方法的开口铅酸蓄电池内阻ﻩﻩ由于测量方法的不同，蓄电池内阻数值有较大的差异。因此,在讨论内阻变化时需要在同一方法下进行测量。不同充电状态对内阻值的影响蓄电池处于不同的状态，其内阻值也有很大的差异。图2-１０中数值较高的数据是在浮充状态下测得的，停止浮充、转入放电后电池内阻变小。变化幅度均匀，平均为6。5％,可以解释为浮充状态下极化内阻的影响。电池进入放电状态后，内阻由浮充状态的值下降到某稳定值,此数值在电池放电的平台期稳定上升，放电容量达到８0%后,内阻急剧上升。转入充电后，内阻很快恢复到正常数值。VRLA电池放电过程电压、内阻曲线不同的失效模式对内阻的影响蓄电池的不同失效模式反映在内阻变化的幅值并不一样.日本JＳB电池公司就失水模式和腐蚀模式的区分进行了讨论。其讨论采纳直流放电方法,测量电压的跌落来计算电池的欧姆内阻。图2-12是不同劣化模式下的电池放电曲线。与一般的腐蚀模式对比可以发现：同样的欧姆内阻变化幅度，失水模式能供应的输出容量比腐蚀模式的要低。另外的电池劣化模式也从不同的角度影响电池的内阻，除腐蚀和失水外,活性物质的不同结晶状态也影响输出容量和内阻。充电状态SOH影响内阻值，对处于正常浮充电压肯定时间后的电池，可以认为是在完全充电状态。温度对电池内阻影响甚微，低温有些影响.在运行条件较好的场合，可以不考虑温度的影响.现场测量与数据分析对1组1２V电池进行了测试，规格为１00Ah/12V，18只串联,现场使用约1年，处于浮充状态。接入SＭITB915系统,在线测量电池电压和内阻数据。表2表2—31组12V电池的测试数据Taｂle２—３Acｑuｉｒeｄdatａfｒｏmoｎe1２Vbatteｒystrｉng电池号1２345678９电压１３.６２713。４7８13。5５4１3．5６913。74513.58６13．6791３．４5913.734内阻6．０３6。１95。８55。8７6.3８６。０６6.0４5.8８8.02电池号１0１11２１３１4151617１8电压13。19０13．４851３．4781３．5９813.493１３.55１13。678１3．60５13.53７内阻７．8１５。9１5。936．1１6.196。1９6。3３６。246。１2其次次内阻测试的平均值为６.29,去除坏值（Ｎo9、No10)后的平均值为６．０8，Nｏ９电池内阻偏离平均值３1。９%，Ｎo10电池内阻偏离平均值２8.5％。对Ｎo９、Nｏ1０单独恒流放电，测试实际容量。放电电流1０A,记录放电电压和环境温度。依据０．1C放电的容量公式计算，No9电池的实际容量:(6*60+38）／６０0/０。98=67。７%No10电池的实际容量：（７＊6０＋１7）/６00／0.98=７4。３%小结下图是一般讨论普遍认同的电池老化与内阻变化的关系,即内阻变化一般经历3个阶段：投运初期，电池进入稳定运行期间,电池内阻有所下降；在电池正常运行的很长一段时间，内阻保持相对稳定;在电池寿命终结前的一段时间，内阻呈快速上升趋势。VＲLA电池老化与内阻的变化VＲLA电池老化与内阻的变化ＩEEEＳｔｄ１1８8—１99６中对内阻测量和数据分析作了说明