蓄電池容量的半荷內阻測量方法

該方法的優點是：比容量放電法安全，比浮充內阻法準確。

該方法的缺點是：

1）內阻監測點不易把握，而監測點不準依然會造成誤差過大甚至誤判；

2）仍然需要對內阻拐點進行連續監測和計時，也就是說，需要研制專門的內阻監測計時儀器。

以上2個缺點都需要在獲取大量實測數據后方可完善，本文不再深入討論。

4.2 第二種是“半荷內阻法”

該方法的思路是：在電池組粗略地執行半荷放電后，對各單體電池作普通巡采，再依內阻大小作出判斷。

從測試流程來看，半荷內阻法僅僅增加了半荷放電，其他操作方法和要求與浮充內阻法完全相同。以下分析是哪些因素提高了半荷內阻法的判別準確率：

1）加大了內阻反差增強后的反差使檢測更加容易，也使判讀更加可信。可形象地把半荷放電理解為膠片照相技術中的“顯影”過程，顯然，充分顯影的照片圖象最清晰。

2）對內阻有效排序反差小還不算致命弱點，適當提高儀表分辨能力就可以克服；但浮充內阻客觀存在的部分無序性，是造成混亂和誤判的根源，這種缺陷無法靠簡單提高儀表的分辨能力來彌補。半荷放電使內阻值正確排序，有效糾正浮充內阻的初期無序性，是提高判別準確率的關鍵因素。

3）與真實容量緊密掛鉤蓄電池維護專業最最關心的是蓄電池的真實容量，越能反映真實容量的方法越可靠。浮充內阻與真實容量的關系可概括為：“高度相關但確有例外”，其判別準確率欠佳很容易理解。而內阻拐點客觀存在于真實容量的50％點，已經最大限度地與真實容量掛鉤。應該說，正確排序及與真實容量的直接掛鉤這二點成為半荷內阻法最誘人之處。

4）減小非化學內阻的影響電池等效內阻是所有電化學內阻和非化學內阻的等效總和，非化學內阻也攜帶有重要信息（如內匯流條融焊缺陷、或腐蝕裂縫等），卻和真實容量無關，由此對正確提取容量信息造成很大困難，這也是浮充內阻形成初期無序性的主要根源。在現有儀表尚不能分離不同內阻的客觀前提下，半荷放電可顯著改善電化學內阻對非化學內阻的比例關系，這點對提高判別準確率有重要貢獻。

半荷內阻法在本質上僅僅是把測試工作點由浮充滿荷點改變到半荷點，這個在選擇工作點上的一小步改進，帶來以上4點很實惠的指標改善，最終獲得判別準確率上的一大飛躍。

從國內外大量實測數據看，無論采用哪種原理或哪家儀表，浮充內阻法的單體準確率普遍停留在90％左右難以突破，加上單節誤判須算全組誤判的行業判則（木桶判則），整組準確率一般也就在80％左右，考慮到后備蓄電池組的重要性，這樣的準確率難以信賴應屬正常合理。

半荷內阻法恰倒好處地糾正了這約20％的誤判，實現了長期苦苦追尋的、達到或超過容量放電法準確率的目標。以上結論已有初步實驗驗證。

5 半荷內阻法實用關鍵問題探討

半荷內阻法進入實用以前，明顯還有許多實際問題需要探討解決。

5.1 適用約束條件

半荷內阻法很自然的要求以下約束條件：

1）正常而規范運行的蓄電池組，包括符合安裝規范和維護規范；

2）保證放電起始點為充分浮充以確保滿電；

3）內阻儀表具有夠用的測量精度和良好的在線抗

干擾能力；

4）有另外的輔助監測手段（如電壓）以預防單體過放。

這些約束條件完全與正常的維護規范相一致，并無特別之處。強調約束條件無非是想提請注意：任何超越以上條件的測試，都可能超越半荷法的適用范圍，產生與本文不符的未知結果。

5.2 放電深度的選擇

可以追求最大反差（準確率最可信）的目標，也可以追求最小放電深度（測試時間最短）的目標，關鍵是滿足維護需求和不斷總結完善。刻意追求放電深度為零,甚至固執到認為只要放電就沒有新價值的思維方式都極不科學。

在此，需要理性地思考“與真實容量掛鉤”的真正含義：在真實容量為未知數的條件下，不放電等于不掛鉤，也就是說必須靠多少放出一些電量才能構建二者的函數關系，在計算公式中才能出現真實容量的數學因子。

更不應該以半荷法離不開放電的理由而忽視與容量放電法的本質區別：容量放電法在理論上要求把至少一節蓄電池放電到過放臨界點，已經有損蓄電池組安全；而半荷放電法在理論上總是遠離過放危險區，還可保留部分電量以備不時之需。

5.3 放電深度的執行

放電電流可大可小，可使用專用負載，也可切斷交流供電使用真實負載；電量計算可以人工計時，也可采用電壓自動監測；總之，對放電計量沒有精度要求，條件極為寬松。在驗證實驗中，曾以監測單體蓄電池電壓小于2.00V來把握放電深度，準確率已很理想。特別需要指出一點：最佳方案應該是結合原有規程中的“定期維護性放電制度”，不增加工作量，也無須修訂規程，只需附帶補充一項測試，就可以收到事半功倍的效果。

5.4 儀表的精度要求

反差的加大降低了對儀表精度的要求，這就是說現有儀表完全夠用；一臺能在浮充內阻測試中表現較好的內阻測試儀（注意：僅僅判別準確率欠佳絕非儀表本身之過），應該足以勝任半荷內阻法的測試任務，無論它原來是哪種原理或哪家品牌。

6 從蓄電池組的壓阻曲線族看蓄電池檢測技術的演變

蓄電池組放電的內阻曲線族為我們補充了以前所不熟悉的一部分知識，新知識可以帶來新技術的突破，以后的電池說明書應該增加內阻曲線的數據和圖表。如果把圖1的電壓曲線族和圖2的內阻曲線族合二而一，組成新的“壓阻曲線族”如圖4所示，則會帶來關于電池的更完整的知識。

有趣的是還能夠從壓阻曲線族上看到電池測試技術的演變軌跡，由此也可加深對半荷內阻法本質的理解：

1）最古老的開路電壓法，位于電壓曲線的左起點，必須加附測酸配合；

2）因密封電池無法測酸而不得不器重的容量放電法，位于電壓曲線的右半部，必須連續監測；

3）試圖縮短測試時間的快速容量測試法，位于電壓曲線的左半部，意在通過大電流大斜率，外延推算電壓拐點，終因電壓反差小、缺少準確度而流產；

4）另辟蹊徑的浮充內阻法，位于內阻曲線的左起點，方便實用，卻因初始內阻反差小、且無法克服10％的誤判而始

終難以完全信賴；

5）本文的半荷內阻法，恰當占據了內阻曲線族中部的寬廣區域，直觀展現其數據反差大，準確率高，適應范圍寬，操作安全等優點。

7 結語

內阻數據是蓄電池非常寶貴的一項信息資源。密封蓄電池可看作物理學上的黑匣子，黑匣子上的兩極柱僅僅能提供電壓和內