基于交流阻抗谱的铅酸蓄电池健康状态检测

阀控式铅酸电池(valve-regulated lead-acid batteries,VRLA)作为后备直流电源广泛用于变电站,其性能直接影响变电站核心装备的安全运行。健康状态(state of health,SOH)是评价电池性能劣化的重要指标,但专门针对VRLA用核容评估其SOH则周期长、成本高。为快速便捷地获取铅酸电池的SOH,本工作提出了一种基于电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)的变电站用铅酸电池SOH快速检测装置。该装置通过对电池注入0.1~200 Hz正弦激励电流,运用可调二级放大电路得到不同频率下的响应电压,通过快速傅里叶(fast fournier transform,FFT)计算得到电池EIS,阻抗测量范围更宽,测量时间更快。以不同健康状态的电池交流阻抗谱作为基准,对比分析EIS信号与标准电池交流阻抗谱,运用分段阻抗相关评估法确定目标电池的健康状态,将EIS测量与SOH估算集成于一体。实验表明,所提装置对不同电池的SOH检测结果平均误差为0.69%,最大误差为2.041%,且测试时间小于2 min。