收稿日期：2020-09-08
第一作者简介：魏绍明（1986—），男，毕业于吉林化工学院，本科，工程师，研究方向为核电厂智能电气装置研制。DOI:10.16525/jki.14-1362/n.2020.12.11
总第198期2020年第12期Total of198 No.12，2020
创新发展
现代工业经济和信息化
Modern Industrial Economy and Informationization
魏绍明，纪晖，夏仲华，孙林辉，陈衡（中广核检测技术有限公司，江苏苏州215000）
摘要：通过对8031单层芯片机上铅蓄电池剩余容量的制作及运行特性的分析，比较铅蓄电池剩余容量参数，研制一种OCV法铅蓄电池剩余容量在线检索系统和新型技术路线来延长蓄电池的寿命，OCV系统由并行1/O接口和数据输出显示电路组成，可以准确显示电池使用量的现状，并可实时检测，而新型技术路线则可明显延长电池的使用寿命。 毛豆剥壳机
关键词：铅酸蓄电池；余量；OCV法；新型技术路线
中图分类号：TM912.1文献标识码：A文章编号：2095-0748（2020）12-0029-03
引言
由于铅酸蓄电池的广泛应用，如何确定其剩余容量是用户关心的问题。目前，测定电池剩余容量的方法有很多种，如采用电解液密度法、高能放电法、湿度法、蓄电池阻抗法等。那么这些方法具体该如何使用。本文对铅酸蓄电池的结构组成和工作特性进行了详细的分析，并对其剩余容量进行了参数对比，针对特定情况下电池容量测定，提高其便利性、准确性、实时性等方面的要求，采用OCV法研制了一种剩余容量在线检测系统，该系统能快速检测电池当前状态，并能正确显示，同时还解决了电池寿命如何延长的问题。 液体测量2黑暗中文版1国内外电池监测管理系统技术的发展概况电池管理系统在国外发达国家起步较早，以美国、德国为代表的发达国家在电池管理系统上的投资近十年来已经超过100亿美元，并且每年都在增长，其电池监测管理系统技术居世界领先水平。电池管理系统的概念最初由美国提出，所以该系统在美国是领先的。SmartGuard电池管理系统由美国Aeroenvironment公司开发，采用分布式方式采集电池的充电、放电的温度、电压、电流等信息，能够自动监测电池的充放电状态，并记录充放电数据。
当前，国内市场上生产电池充放电及监控管理设备的厂家较多，但由于某些原因，导致产品不能满足电厂的要求。比如大多产品一次只能对一个或一组电池进行充放电，无法满足多个不同容量电池同时独立充放电的要求，监测参数较少，有的产品在充放电过程中电池监测参数较少，无法有效掌握电池的健康状况，存在不能及时发现缺陷的危险。因缺少内阻测量功能，不能满足中国南方电网2018—2019年对“测量电池内阻”的要求，也不能根据内阻变化判断电池的健康状况[1]。
2测量电解液密度，确定剩余电池容量
充电时电解液密度逐渐增大，放电时逐渐减小，故电解液密度的测定可以判断电池充放电的程度。具体地说就是让电解液被吸进吸液管，吸液量就是能量密度计的电解液量。读数时，要将浮子悬于玻璃管中间，避免两者接触，并与密度计中的电解液液面及密度计刻度线保持对视，液体表面浮子的比例尺是测量的电解液密度。这样便能够直接显示出电池的容量，此方法被广泛应用于电池监测技术，但由于电解液扩散较慢，充电或放电后可长时间达到稳定状态，从而限制了该技术在汽车上的应用。
3用高放电法测定电池剩余容量
高放电法是测量蓄电池大电流放电时的端电压，根据端电压的变化判断蓄电池的技术。高能放电计由一个0～3V直流电压表和一个负载电阻组成，能够通过数百安培的电流。在测量过程中，将电池两头各与一根接线柱相接，不超过5s，观察大电流放电时电池端部的电压变化，根据放电程度对比表，可
以更好了解电池的当前状况。这种方法可以测量电池的故障情况和启动电源的能力，但无法测量其中充电和刚充电的电池，且电力消耗很大，存在一定的危险[2]。
4用湿度法检测蓄电池容量
湿度法测定方法是在电池充放电过程中，将电池内电解液的相对湿度变化转换成电池阻抗值来测定电池容量。在电池充放电的循环过程中，电池内的
第10卷
现代工业经济和信息化
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图1OCV 法硬件电路图
+5
蓄电池智能电表芯片
硫酸液具有一定的水蒸气压，水蒸气压的大小与电池的相对湿度、密度等有关，而电解液的相对湿度相对比较小，如果能快速跟踪湿度的变化，那么就可以让放电的程度能够明显显示出来。5使用蓄电池阻抗来计算蓄电池剩余容量
阻抗法是利用电池在充电、放电过程中电阻上升、电阻降低的特点，通过对电池频率响应数据的预测，对电池容量来进行预测。由于电池组对传递信号既有阻力特性，又有电容特性，因此所测的电池组内的频率会根据其他因素的变化而产生相应的变化，要想计算电池组的区内障碍，就必须用多个平面法测定多个频率的阻断数据。此方法操作繁琐，但是步骤简单。
6OCV 法测定电池组剩余容量
电池组的OCV 方法是通过检测电池的开路电压来显示电池的剩余容量，由充电或放电状态的恢复过程曲线来实现。电池组的容量、大小和放电速度对OCV 法没有影响。当把时间t 转换成其他变量x =lg t 时，电池的开路电压与时间t 之间的关系可以看成近似于一种曲线，同时可以把开路电压与r 的曲线近似成两条直线。此特征曲线的方程式为：V oc =MX p +V 0，因为每一个模型的电池组总电压值不一
样，如果想要让系统适合其他多种情况，X p 的统计平均值则要定为1.60，此时便可计算出电池组开电压值，在电池恢复稳定状态的一定时间内，开电压值基本一致，这样就可以达到预测目的，当电池电压降至0.05V 时，电池的放电按20%的比例计算出电池的开电压，开电压变化范围为1.75～2.0V ，从而得到一个误差公式：e =[（V f -V c ）/0.25]×100%，根据相关标准，误差小于5%，这样就完全满足了设计要求，新模型通过计算机快速进行数据处理，将开电压转换成铅蓄电池的蓄电容量，因此这种方法完全可以达到目的[3]
。
主规范和标志，包括检验厂家的规范和标志。缺乏上述指标者，试验不合格。外部检查时，要特别注意标签上的内容与实际不符。此外，还应检查电池外壳的质量。确保外壳硬度、注塑孔等指标。电池外观检测是保证电池质量的重要环节，也是识别电池品牌的重要手段。
电池容量检测：常用的容量检测方法有外观尺寸测定、备用容量测定、20小时和10小时额定容量测定。下面对这三种方法进行简单讨论。外径量法将电池的长、宽、高与标准尺寸进行比较，从而确定电池的容量等级。这种检测方法比较简单，很容易让不
法厂家钻空。一般来说，电池的容量是和装在里面的片数有关的。量多了，容量就大了。装载量与电池的等效体积有关。一些不法分子使用较大的电池盒，但很少装电池片，以欺骗用户。这一方法并不
严格。国标规定电池容量在120Ah 以下时，可优先采用备用容量的检测方法。该方法具有放电电流大、时间短、电化学极化速度快、储存容量大等特点。一般需要进行三次放电测试，以确定是否合格。客观性上，这一方法简单易行，严谨。使用这种方法时，要特别注意放电温度。
7使用OCV 法的相关设计
由图1所示硬件电路主要包括OCV 法数据采集、1/O 接口扩展、显示系统三个方面。采用OCV 法测量电池容量，采集的信号为电压，可直接用于模式转换器，A/D 选用5G14433，结构简单，外置元件较少，对工作频率干扰较大，所测电池为6V 铅蓄电池，通过1/3的电压减缩器，2V 单层电压值，标准电压由5G1403固定密度集成电压调整器提供，其中EOC 与DU 连接，当每一次A/D 转换完成后，再从高位选取脉冲DS1-DS4，按顺序输出BCD 编码。在8031应答中断后，可以判断P1端口上的数据是否有选择信号。若有，Q0-Q3输出线数据则可保存在20H-21H 单元内，INTEL8031CPU 在硬件电路中8031下降线中断时，在流程上将EOC 倒置，然后接受INTO ，终端采用施密特触发，INTEL8031硬件电路以《绿建筑评价标准》为核心，将P1转换为A/D ，INT0停止转换为A/D ，由于8031的P2口1/O 不足，因此扩展并将1/O 接上芯片8255A ，控制LED ，实现动态扫描，输出PA 出口所选信号，PB 输出所选信号，并使用模式0，方法控制文字为80H 。8新型技术路线
为了解决以下多路独立充放电能力独立存储、具有对多台电池运行维护数据进行实时检索和比较的功能、具有高精度测量电池内阻的能力的技术难点，现在我们建议采用新的技术路线来解决蓄电池
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2020年第12期的寿命问题：
第一步：研究蓄电池自动充电与保护功能方案，根据充电与放电同时进行的蓄电池数量、容量等，提出最佳的自动充电方案，保证蓄电池充电的效率和方便性，确定蓄电池在充电与放电时的保护研究方案，确保蓄电池安全稳定地充电。
第二步：研究电池工作参数精密测量方案，研究电池工作时物理量的变化与电池状态的关系，分析电池工作所需的检测参数，根据参数类型确定管理系统中的传感器技术，研究传感器测点位置，集成方案。
第三步：单片机芯片具有高速的信号处理能力，并具有多模块独立计算等优点，以单片机为核心构成硬件系统。利用Framework4.0的开发框架和C++语言，完成电池充电及监控管理系统上设备软件的开发，并完成软件的稳定性和可靠性验证工作[4]。9新型技术路线中的问题的解决办法以及目的
在实际工作条件下，浮充过程中会产生环境噪声、工频噪声和波动噪声等，从而造成蓄电池工作参数的不准确检测、超载和充电，影响蓄电池的可靠性。在市场上进行小功率测量时，存在较大的测量误差，影响系统性能，电池状态判断错误，影响电池可靠性。解决方法是采用基于锁模式的信号处理方
法电路技术，电池内阻很低，在激励源的作用下，电池两端的电压信号非常微弱，易受充电器的电磁干扰和外部环境的影响。所以对微弱信号的检测与处理是判断电池状态是否准确的关键。系统将采用锁相放大技术，减小系统声音带宽，提高信噪比，提高电池工作参数的测量精度。利用高精度手术放大器建立比例工作循环，在精度校准方面，采用统调算法提
高了数据测量精度。
目的：直流电池是供电系统中的重要组成部分。作为直流系统的备用电源，主要负责为电力系统二次侧负荷提供安全、稳定、可靠的用电保障，保证继电保护和通信设备的正常运行。因此，保证蓄电池的稳定和健康对电力设备的安全运行至关重要。免维护仪表在蓄电池的充放电工作中存在许多缺点，如在提取和比较第一节电池的历史数据时，应先到该电池的运输清单，然后通过作业信息获取电池报告。这一步骤复杂、时间较长，在发生紧急问题时很难迅速解决。另外，记载的电池数据，在以表格形式进行数据对比时，不能直观地体现电池的状态变化，也就是说，设计和开发新的仪器时，如果不保护电池充电和放电装置，就有安全隐患增加等问题，应该重视此问题并且减少人工时间投入，提高整体工作效率。10结语
铅蓄电池以其技术成熟、成本低廉、安全可靠、装载出口性能优良等优点，成为近几年来电动车动力来源的最佳选择。它是一种绿能源，能克服燃料车造成的大气污染，因此研究蓄电池的容量检测方法和提升其使用寿命具有很大的实用价值。
参考文献
[1]侯波，刘俊伟.一种电动车铅酸蓄电池SOC 预测模型及检测系统的设计[J].电测与仪表，2010（11）：47-50.
[2]贺乃宝.对铅酸蓄电池容量检测方法的探讨[J].淮海工学院学报（自然科学版），2003（3）：28-30.
价格搜索[3]荣彦.铅酸蓄电池放电程度检查方法的缺陷与改进[J].电源技术，2009（1）：51-52.
[4]
吕永尧，左家祥，钱志刚，等.固定型阀控密封铅酸蓄电池使用及寿命检测的探讨[J].船电技术，2012，32（4）：60-62.
（编辑：王红霖）
火石轮Discussion on Various Detection Methods of Lead Acid Battery
Wei Shaoming,Ji Hui,Xia Zhonghua,Sun Linhui,Chen Heng （CGN Inspection Technology Co.,Ltd.，Suzhou Jiangsu 215000）
Abstract:Based on the analysis of the production and operation characteristics of lead-acid battery residual capacity on 8031single-layer chip computer,and comparing the parameters of lead-acid battery residual capacity,an online retrieval system of lead-acid battery residual capacity by OCV method and a new technical route are developed to pro-long the battery life.The OCV system is composed of parallel 1/O interface and data output display circuit,which can accurately display the battery usage.The new technology can significantly prolong the service life of the battery.Key words:lead acid battery;margin;OCV method;new technical route
箱包手把魏绍明，纪晖，夏仲华，等：关于铅酸蓄电池检测的多种方式探讨
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