浅谈一下蓄电池内阻测试作用

浅谈一下蓄电池内阻测试作用

杨淑婷1   程韬2

1中国联通河北分公司

2中国联通保定分公司

摘　要：2018年，河北联通接连发生了由于蓄电池续航能力不足而导致的重要通讯瞬间中断的多起故障问题。经过测试，发现蓄电池内阻异常是分析续航能力不足的一个重要指标。因此，各地市的动环专家对核心、汇聚、重要节点局站下的蓄电池要求不仅要安装单体电压监测，还要安装单体内阻测试。另外，还要求购买内阻测试仪，加大对接入网局站内阻测试。

关键词：单体电压 内阻、续航能力  内阻测试仪 

0引言

蓄电池内阻测试是评估蓄电池健康状况的重要手段，可以帮助及时发现蓄电池老化、容量下降等问题，预防通信故障。2018年，河北联通遭遇了多起由于蓄电池续航能力不足导致的重大故障，凸显了蓄电池性能监测的重要性。本文将针对不同场景，探讨蓄电池内阻测试的作用，并分析其在蓄电池健康管理中的重要性。

1内阻测试仪工作原理介绍

1.1内阻概念

电池内阻是指电池电阻或电导或阻抗，得自在各种条件下电压与电流变化关系，被作为电池健康状态的一个指标，当电池内部发生变化时其内阻也会随之变化。电池内阻与容量的对应关系曲线图说明容量下降，内阻呈上升状态。根据 IEEE1188 标准的规定，当电池内阻是其初始值的 1.3 倍时，该电池的容量可能低于 80%。内阻值作为蓄电池容量变化趋势比较应该是一个有用的工具。

1.2内阻测试方法

电池内阻不同于普通电阻，由于电池内部的复杂性，使用不同的测量仪器采用不同的技术其测量结果往往存在一定的偏差，但趋势一致。其原因是电池的内阻包括金属部分与化学部分，还具有一定的容性。

1.2.1.1交流法（AC Resistance Measurement）：

通过向蓄电池施加一个低频交流信号，测量产生的电压和电流来计算内阻。该方法测试速度快，对电池影响小，适合在线监测，例如定期巡检或实时监控系统。

1.2.1.2直流法（DC Resistance Measurement）：

直流法是在蓄电池两端施加一个直流负载，测量在负载下的电压降和通过电池的电流，从而计算内阻。直流法可以更准确地测量蓄电池的实际工作内阻，但测试过程中会对蓄电池进行一定程度的放电，因此不适合频繁进行。直流法通常用于离线测试，如在蓄电池维护期间或更换前进行。

1.2.1.3交流法和直流法的区别：

由于蓄电池是一种电化学的产品，可以等效为电阻+电容+电感，属于交流电路。采用交流法监测内阻时，测出的是电池的电导。实际上是导纳“Y = G + jB”的实部 G。其倒数即为电池的欧姆电阻。是交流法测得的内阻值。

电池电阻”是采用直流法测出的内阻值。

以上看出由于电池内部电容的旁路作用，交流法测量出的内阻会比直流法小。交流法适合在线监测，而直流法适合更精确的离线测试。在实际应用中，我们可以根据具体需求和环境选择合适的内阻测试方法。

1.3影响蓄电池内阻值因素

蓄电池的内阻受多种因素影响。以下是一些主要影响因素：

1.3.1电池类型：

不同类型的蓄电池（如铅酸、镍氢、锂离子等）具有不同的内阻特性。

1.3.2电池年龄和使用状况：

随着使用时间的增加，蓄电池会因为老化而导致内阻增加。

1.3.3温度：

温度对蓄电池的内阻有显著影响。通常，低温会增加内阻，而高温可能会降低内阻。

1.3.4放电状态：

蓄电池的放电深度和放电速率会影响内阻。放电深度越大，内阻通常会增加。

1.3.5充电状态：

蓄电池的充电状态也会影响内阻。通常，在充电过程中，内阻会随着充电程度的增加而降低。

1.3.6电解液浓度和状态：

对于铅酸电池，电解液的浓度和状态会影响电池的内阻。

1.2.2.7电池设计和结构：

电池的内部结构，如极板厚度、隔膜材料等，也会影响内阻。

1.3.8制造缺陷：

电池制造过程中的缺陷可能导致内阻异常。

1.3.9使用环境：

如振动、湿度、灰尘等环境因素也可能影响蓄电池的内阻。

1.3.10不同容量内阻基准不同：

通信行业YD/T 799-2021文件提供的蓄电池不同标称额定容量下的内阻参考值。具体是容量大的内阻比容量小的内阻小，例如3000AH的内阻小于等于0.2毫欧，300AH的内阻是小于等于0.8毫欧。

2河北联通应用内阻测试反馈。

2.1使用内阻仪的常规测试

为了满足各地市维护要求，省公司为每一个地市一个网格配置了一个内阻测试仪，维护人员为了对掌握在用蓄电池性能，根据规程要求，接入侧维护人员每三个月对蓄电池使用内阻测试仪进行测试，核心局每一个月使用内阻测试仪对蓄电池进行测试。

下面是邯郸维护人员针对汇聚局南环局1组DJ2000三个季度分别使用内阻测试仪测试的内阻数值。第一季度基本上在0.12毫欧，第二季度基本上在0.13毫欧，第三季度基本上在0.3和0.4毫欧。

通过以上三次测试结果可以看出，使用内阻测试仪测量的内阻值基本上是按照测量时间，测量出来的内阻值是逐步递增的，但是也会因人为因素存在测量误差问题，例如第12只电池第一季度的内阻是0.12，第二季度却是0.112，第三季度却突然上升至0.353。按照通信行业YD/T 799-2021文件提供的蓄电池不同标称额定容量下的内阻参考值，2000AH的蓄电池组内阻应该是<=0.2，但是第三季度的内阻测试全部超过了0.2，蓄电池的放电性能却没有任何问题，这也验证可能测量的时候因为环境温度因素造成数值偏大问题。

另外，承德分公司针对最近地市发现的蓄电池放电性能不好的蓄电池进行了内阻测试，承德分公司参考内阻测量值利用内窥镜对蓄电池内部进行检查，发现内阻异常的蓄电池大多电解液耗尽，极板因热失控而出现弯曲现象。与此相反，内阻正常的蓄电池电解液保持湿润状态，极板结构也未见异常。经过分析，问题的焦点集中在防酸密封蓄电池的电解液易耗尽问题上，电解液的缺失很可能发生在充放电过程中的某个时段。而内阻测试仪仅能检测出蓄电池的好坏。

2.2使用内阻仪在线监控测量

自从2018年以来石家庄和部分地市核心局蓄电池陆续安装了内阻在线监控，自运行以来发现，FSU采用是每月定期测试，为了发现落后电池，按照通信行业YD/T 799-2021文件提供的蓄电池不同标称额定容量下的内阻参考值作为基准值（有的厂家要求，蓄电池上线后6个月，根据采集数据获取内阻基准值）的2倍设置了内阻告警阀值，并且要求大唐基础设施运营平台每个月比较一下内阻，发现内阻变化进行告警，并对内阻进行记录存贮，第二个月对比发现内阻没有变化，触发上个月告警恢复时间，如果还有变化，则不触发恢复信号。

自内阻在线监控系统运行以来只发现两次内阻告警，均是设置内阻告警阈值后立即弹出的告警。

近期，我们针对秦皇岛山海关西关汇聚局站在3月份发生的一起停电事件进行了专项调查。该事件中，停电持续了4小时20分钟，期间发电机未能启动，蓄电池进行了放电。通过大唐基础设施运营平台，我们成功调取了整个停电期间的电压和内阻数据。数据显示，电压在整个放电过程中呈现下降趋势，然而内阻数据在整个放电过程中并未出现显示出任何变化。根据蓄电池放电原理，内阻应当随着放电过程的进行而发生变化。

2.3内阻测试仪和内阻在线系统的区别：

根据上述联通公司对内阻测试仪和内阻在线系统使用的反馈，我们可以看到内阻测试仪的一个显著优势在于其灵活性，即能够根据需要手动对蓄电池进行内阻测试。缺点是测试结果可能会受到操作人员技能和操作方式的影响，从而产生数据偏差。

内阻在线系统的自动测试功能优点是减少了人为误差的可能性，提高了数据的一致性和可靠性。缺点是设定限制了其测试频率，河北联通FSU就是设定了每月自动执行一次测试数据，不能按需求提供实时的、动态的测试选项。

4结束语

不论是使用内阻测试仪还是内阻在线系统，只要保持测试设备的统一性，都能够有效地监测到蓄电池内阻的变化趋势。这种监测是通过将每次测得的内阻值与电池的初始内阻值进行对比来实现的。当发现当前内阻值达到初始内阻值的1.3-1.5倍（或我们认为的2倍）以上时，我们就可以判断该电池可能存在问题。

关于河北联通内阻在线系统的应用，当前最重要的事情是研发按需测试的功能，解决隔月显示内阻突变隐患问题。