电池精细化管理

王献礼

（国网安徽省电力公司宣城供电公司安徽宣城242000）

摘要：变电站为电力网络的中间枢纽环节，保证变电站的电源供电是保证整个电网的重要举措。为保证变电站的电源可靠供应，我们在变电站配备UPS电源，保证在停电的时候依旧可以有电可用。UPS电源的核心是蓄电池，一般的蓄电池厂家保证电池两年的寿命。然后每两年更换一批蓄电池，这笔经费是很大的。我们是否通过对电池进行精细管理，以延长电池的使用寿命，保证在长期使用期间电池容量不会降低太多。

一、电池使用寿命的影响因素

1.环境因素

环境因素对电池的使用有很大影响，温度升高时，电池极板的电解腐蚀将要加重，同时会电解水的消耗量会加大，从而导致电池的使用寿命减少。

2.过度充电

电池长期处于在充电状态，电池的正极因为发生析氧反应，水分子被消耗，氢离子增多，导致正极附近酸性增强，极栅腐蚀加剧，极栅厚度减薄，加速腐蚀老化，会导致电池容量变小。由于水的消耗加剧，会导致电池内部缺水缩短电池使用寿命。

3.过度放电

电池将停电之后为用电设备提供电源，当停电时间较长，使用负荷较大时电池在持续放电，导致电池电量低，严重馈电。放电过度时，电池内部大量的硫酸盐吸附在电池的阴极表面，电池的阴极造成硫酸盐化。这会造成电池内阻增大，电池内阻越大充放电性能会越差，电池容量便相应下降。

4.长期浮充电

浮充电流是用于补偿电池的自放电亏损，为日常性负载提供电流，维持电池内部内氧循环。但是电池长期处于充电状态，只充电不放电会造成电池阳极钝化，电池内阻加大，容量降低。

5.停电、使用过于频繁

停电无计划无规律，停电次数频繁，停电时间长这些有时会造成电池在为完全充电的情况下又重新开始放电，在电池放电后未充满电时，电池内部各离子状态还没有恢复至之前状态，再次放电会造成电池内部电解不平衡，产生结晶盐，这类化学反应是不能通过充放电去恢复的，从而造成电池永久性容量降低，寿命缩短。

6.电池管理模块参数设置不正确

电池的充放电控制是通过电池管理模块来实现的，一般会设置电池放电低电压保护，当电池持续放电时，电池电压会下降，当下降至低电压设定值时，控制模块会切断对部分或全部负载的供电，以保证电池进入过度放电、深度放电状态。但是如果电池低压保护设置过低，电池哪怕是已经处于过度放电也不会终止这种状态，会一直放电直到电压降至低压保护值。

二、电池精细化管理措施

对于上述列举出来的影响电池使用寿命及电池容量的因素，我们特对这些原因提出针对性处理意见。

1.对于环境温度的影响，我们改善机房的的工作环境，做好空调维护管理，保证机房室内的环境温湿度稳定维持在合适水平。对于机房室内增设通风系统，在机房停电时也能保证室内的环境。

2.对于电池的过放电保护，设置的低电压放电保护定值应该合理，根据不同的充放电方式，综合考虑设置控制电源（开关电源）参数，参数设置不当会造成电池过度充放电。

3.上述两个措施是针对问题提出的处理措施，但是对于电池的监测，我们提出一个电池在线监测系统。

三、电池在线监测技术

1.电池电压监测

电压是电池参数的一个基本又非要重要的一个参数，测量单个电池电压是较为容易，但是对于分别测量整个电池组中单个电池电压难度较大。我们采用光电隔离器件和大电解电容器法，在线测量单体电池电压用光电隔离器件和大电解电容器构成采样保持电路来测量蓄电池组中单个电池电压。在转换过程中,电容上的电压会发生波动,使其精度趋低,而且电容充放电时间及晶体管和隔离芯片等器件动作延迟等因素,决定其采样时间长。

2.电池容量监测

对于电池容量的监测，我们不能采用像试验条件下，使用电池容量仪测量单个电池的容量。本文我们采用测量电池内阻的方式监测电池，我们并非要准备无误知道电池的容量，可以通过对监测电池的内阻的变化，来反应电池容量的变化趋势。

四、电池监测系统结构

对于电池的监测我们可以采用构建一个完整的电池监测系统，下图是硬件系统构成图

从图中可以看出系统中微控制器是整个硬件系统的控制核心。在电压、电流和温度经过数据采集单元模块采集后会经过一个模拟光耦隔离电路，隔离电路主要是为了采集信号过电压，导致微控制器被高压烧坏，并且隔离电路有一定程度的隔离干扰的作用，可以使输入信号和输出信号间相互隔离。整个系统构成对电池的监测。

五、结语

本文从分析影响电池性能、容量的原因开始着手，分析不同因素对电池性能的影响，了解问题本质之后针对相应问题提出针对性处理措施。最终提出对电池整体的监测系统，通过监测掌握电池的运行状态变化来采取相应的措施，对电池进行精细化管理。