2017-12-28
蓄电池测试技术
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蓄电池技术
蓄电池构造
蓄电池是电化学装置，它通过化学反应产生电能。它包括：
两个板：一个正极（二氧化铅）和一个负极（铅）进行化学反应释放出电子。
硫酸电解质：一种介质（一种35%的硫酸和65%水溶液）帮助电子在两个极板之间传递。
隔板：用于防止两个极板上的活性物质直接接触，但能让电流通过它。
容器：把所有东西都装在里面。
化学反应
PbO2 + Pb + 2H2SO4 
2 PbSO4 + 2H2O
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硫酸铅(PbSO4)的硫酸根(SO4)，存在于正和负极板上，回到电解液。
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电解液内的两个氧原子(02)回到正极板。
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正极板上的二氧化铅( PbO2 )和电解液内的硫酸根( SO4 )起反应生成硫酸铅( PbSO4 )。
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氧气（O2）和电解液内的氢气结合成水（H2O）和氢气（H2）。
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负极板上的铅( Pb )和电解液内的硫酸根( SO4 )反应也生成硫酸铅( PBSO4 )。
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没有硫酸根，电解液变成水( H2O )。
起动用蓄电池
起动用蓄电池或者SLI蓄电池：起动用蓄电池用于起动，照明和点火，这是所有车辆蓄电池必须具有的三个基本功能。起动用蓄电池的主要作用是为发动机起动提供瞬间的，非常高的电流。它内含大量的薄极板，以形成巨大的表面积用于化学反应，从而在短时间内产生非常高的起动电流。
蓄电池额定值
a) 伏特：2V，6V，8V，和12V
单元格电压由化学反应决定。一个铅酸单元格的端电压有2V多一点。根据用途，可以把多个单元格串联起来提高电压。6个单元格串联起来形成12V蓄电池，3个单元格串联起来形成6V蓄电池。
b) Ah（安时）
单元格的容量由单元格内极板的尺寸和数量决定。极板越多和越大 = 容量越高。把单元格并联可以增加容量。
c) CCA
在低温下蓄电池输出能量更加困难（化学反应慢），并且发动机在低温下需要更多的能量来起动，冷起动电流（CCA）额定值表示在一个比较宽的环境温度内所具有的较低性能。
自放电
无论蓄电池结构设计有多好，所有蓄电池都会进行自放电。自放电的速度主要受存放温度的影响。天气越热蓄电池自放电越快。
车辆寄生漏电
车辆电路存在寄生漏电电流。一般的漏电电流是10mA和60mA（有时甚至更高）。一个70Ah的蓄电池包含70,000mAh，如果寄生漏电是10mA，经过145天后该蓄电池的容量就会下降到50%，端电压大约是12.3V。假如你安装一些保险丝后另外增加了15 mA，那么现在有25 mA的寄生漏电，这样就使天数降低到58天。
充电状态（SOC）
在给定时间存储在一个蓄电池内的电能数量，用百分数表示，例如满充时为100%。充电状态（蓄电池满还是空）通常用开路电压和电解液比重来测量。
当蓄电池电压降低到大约12.4V以下时，蓄电池极板的硫化和腐蚀问题就开始发生—酸开始转变成水。如果该蓄电池处于这种状态，极板就会变成永久性损坏。所以保持蓄电池满充电对于维持蓄电池的健康良好非常重要。
健康状态（SOH）
蓄电池使用寿命的终点由容量的减少（健康状态）决定。IEEE标准1188 – 1996指出“当蓄电池容量下降超过它以前性能测试的容量的10%，或者低于生产厂标注额定容量的10%时表示蓄电池老化。”“如果蓄电池的容量低于生产厂额定值的80%建议更换该蓄电池。”“80%的容量显示蓄电池老化的速度在增加，即使还有充足的容量能够满足DC系统的负荷需求。”
蓄电池测试
为什么要测试？
定期测试蓄电池可以保证蓄电池在需要的时候发挥它的作用。测试可以减少付出昂贵代价的可能性，减少意想不到的故障。统计显示道路救援的车辆问题有30%以上是由蓄电池引起的。预先的蓄电池测试可以知道蓄电池的SOC和SOH，因此能够：
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改善顾客服务并且给车主一个保障
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进行适当的维护，延长蓄电池的使用寿命
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及时给蓄电池充电或者更换老化的蓄电池可以避免车辆抛锚
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帮助经销商销售更多的蓄电池
蓄电池充电状态测试
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开路电压和比重 |
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开路电压 |
充电状态 |
比重 |
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12.70V |
100% |
1.280/单格 |
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12.50V |
75% |
1.240/单格 |
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12.30V |
50% |
1.200/单格 |
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12.10V |
25% |
1.170/单格 |
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11.90V |
0% |
1.140/单格 |
注释：免维护蓄电池无法测试比重。
蓄电池健康状态测试
汽车蓄电池额定值
CCA标准
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标准 |
负荷 |
温度 |
放电时间 |
最小需求电压 |
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BCI，SAE |
额定A |
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30秒 |
1.2V/单格或7.2V/蓄电池 |
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DIN |
额定A |
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30秒 |
1.5V/单格或9.0V/蓄电池 |
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EN |
额定A |
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10秒 |
1.25V/单格或7.5V/蓄电池 |
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IEC 95-1 |
额定A |
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60秒 |
1.4V/单格或8.4V/蓄电池 |
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新JIS |
额定A |
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30秒 |
1.2V/单格或7.2V/蓄电池 |
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注释：在新JIS D 5301中将有较小的CCA要求。 |
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电导测试
电导测试是对极板上能够进行化学反应的有效面积进行测量从而判定蓄电池能够输出多少能量。如果蓄电池内的极板面积良好，化学反应也会良好，那么输出电流的容量也会良好。
电导测试原理
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关于电导技术
在电导和容量之间存在线性关系。蓄电池的健康状态可以用极板的变化来诊断。
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蓄电池寿命-追踪电导
一个新蓄电池，在充满电时，会有比较高的电导值，通常在其额定容量（ CCA ）的 110% 到 140% 之间。随着蓄电池使用时间的延长，极板表面会硫酸盐化或者脱落活性材料，从而减少摇转性能并且降低它的电导。
蓄电池的使用寿命的决定因素是使用条件，包括在用时间，温度，充电状态，以及振动。这些条件中的任何一个特别严重就会使蓄电池的寿命快速缩短并且蓄电池的电导值也会快速下降。
当蓄电池能力的百分比损失严重时，电导值也会下降到蓄电池额定值以下并且测试结论将建议你更换蓄电池。因为电导测量能够跟踪蓄电池的寿命曲线，所以电导值的测量也能在蓄电池失效之前有效预知蓄电池的寿命终点。
对比
1/2 CCA负荷测试和电导测试
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传统负荷测试 |
电导测试仪 |
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测试之前蓄电池必须充电 |
测试（深度）放电的蓄电池 |
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测试过程中需要对蓄电池放电 |
测试过程中不用放电 |
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多次测试后测试仪温度升高 必须冷却下来 引起测试结果波动 |
没有一点热量产生： 节省时间因为不需要冷却 测试结果始终相同 |
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会产生火花（很危险） |
接线或测试过程不产生火花 |
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测试过程很难：要求专业知识才能测准 |
用户友好的测试过程：数秒显示准确结果 |
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设备笨重 |
小型，便携，轻量 |
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蓄电池需要拆下来 |
对汽车电脑没有影响 |
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结果代表的是当前环境下的蓄电池当前的状态 |
精确诊断蓄电池状态（SOC/SOH），与环境无关 |
放电测试和电导测试
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放电 |
电导 |
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循环负荷，缩短蓄电池寿命 测试时间很长 系统功能可能受损 |
不放电 测试快 无风险 |
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部分放电 |
电导 |
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结果会造成误解 只有10分钟的测试期限 |
和全放电测试有良好的相关性 |
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电压测量 |
电导 |
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在线电压和实际容量之间没有关系 |
准确结果 |
电导技术使蓄电池测试和充电:
安全，任何地方都可以使用，特别是在顾客面前使用。
快速，数秒内就可以测试完蓄电池或整个系统。
简单，明明白白的用户界面避免主观臆测和用户出错。确保每次都有准确的结论。
准确，可靠判定蓄电池的健康状态
有助于：
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提高蓄电池和电路诊断的生产力而节省时间和金钱
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减少顾客的等待时间而提高顾客的服务水平
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提前预测蓄电池和系统而增加销售
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在故障发生之前确诊而增加顾客满意度
