沙巴体育官方网站浅谈铅酸蓄电池容量 及其 测试

原创 2020-03-26 18:57  阅读

  浅谈铅酸蓄电池容量 及其 测试方法_电子/电路_工程科技_专业资料。铅酸蓄电池剩余容量测试方法 1、容量的定义 铅酸蓄电池的容量即电池的放电能力,指的是当电池在一定的条件下进行 放电,外界可以从电池中获取的容量,人们一般用安时数来表示,即 AH,符号 是 C。 2、铅

  铅酸蓄电池剩余容量测试方法 1、容量的定义 铅酸蓄电池的容量即电池的放电能力,指的是当电池在一定的条件下进行 放电,外界可以从电池中获取的容量,人们一般用安时数来表示,即 AH,符号 是 C。 2、铅酸蓄电池容量的分类 铅酸蓄电池的容量分为额定容量、理论容量、实际容量。 1) 额定容量 额定容量指的是在铅酸蓄电池设计和生产的时候,厂家规定在一定放 电条件下,电池能放出的最低限度的电量。 2) 理论容量 理论容量指的是按照理论计算,参照化学反应方程式以及电解液中每 种化学物质的含量,假设电池中的所有化学物质在电池放电时全部参 加化学反应,所有化学物质消耗完所计算得到的容量。 3) 实际容量 实际容量指的是在实际的电池放电中,电池放电放到规定条件时所释 放的电量。 实际容量达不到理论容量, 与铅酸蓄电池使用的次数多少、 使用时间的长短有关。 电池使用越多, 时间越久, 实际容量就会越少。 一般铅酸蓄电池放出 1A 的电量, 其正极的二氧化铅就会被消耗掉 4.463g 左右,负极的海绵状铅就会被消耗掉 3.866g 左右,电解液中的 硫酸就会被消耗掉 3.660g 左右。 3、放电率和放电终止电压 在讲电池容量的时候,首先,有必要来了解一下与铅酸蓄电池有关的两个 重要参数。即放电率和放电终止电压。 1) 放电率 放电率指的是铅酸蓄电池在一定条件下放电电流的大小,有电流 率和时间率之分。电流率指的是对额定容量不同的铅酸蓄电池间的放 电电流的比较, 一般用 10 小时率来作为电流率的标准, 表示符号为 I10。 时间率指的是铅酸蓄电池在一定的放电条件下,电池放电放到电池的 终止电压时止的时间长短。 2) 放电终止电压 放电终止电压指的是铅酸蓄电池在一定的温度下(例如 25℃) ,用 一定的放电率对电池进行放电,放电放到电池还可以再反复充电使用 时的最低电压,这个最低电压就称为放电终止电压。 因此,一般铅酸蓄电池的额定容量是这样规定的,在温度为 25 度的环 境下,以放电率为 10 小时率的电流对电池进行放电,放大终止电压时 电池所能释放出的电量,即为电池的额定容量。电池 10 小时放电率下 的额定容量用 C10 来表示。10 小时率的放电电流的大小如下式: I10= 4、影响铅酸蓄电池容量的因素 1) 生产工艺因素 这里包括电池铅板与电解液接触的面积、极板的中心距离、参与化学 反应的物质的孔率、电解液的量、铅板的厚度等。 2) 电池使用过程中的因素 包括电池放电时的放电终止电压、电池工作环境(温度、湿度) 、放电 电流大小、电解液的密度、电池使用的时间、电池使用过程中的保养 等。 5、铅酸蓄电池剩余容量测试方法 1) 传统测试方法 传统的容量测试方法是将电池接上一个负载进行放电,按照某一 个恒定的放电率,放到终止电压后,停止放电,计算放电时间和放电 电流的乘积,就得到电池的容量。这种方法虽然可以比较精确的得到 铅酸蓄电池的保有容量,但是这种方法在测量过程中时间长,人工成 本高,消耗的电池能量高,对在线的电池组有一定的风险,同时由于 要对电池经常性的放电,这样就加速了电池的老化,缩短了电池的使 用寿命,因此在很多场合不适用。 例如,电池用 10A 的电流放电,放电时间为 10H,则此电池的容 量为 10*10=100AH。 对于一个 200AH/12V 的蓄电池, 如果采用 20 小时放电率进行放电, 则放电电流为 10A(0.05C) ,放电到终止电压 10.5V,电池可以连续放 电 20 小时。 2) 安培时间积分法 C 10 10 =0.1 C10 此方法简单的来说就是对电池放电,放电电流是变化的,放到终 止电压为止,将放电放电电流与放电时间进行积分,得到的值就是铅 酸蓄电池的容量的估值。公式表示如下: C= ? i(t ) dt 0 t 式中:C 代表容量,单位为 AH; i(t)代表电流,单位为 A。 3) 曲线近似直线法 此方法就是将曲线进行等分,等分为很小的一段,然后将每一段 近似看成是直线,然后将这些直线首尾连接起来。 一般情况下,曲线的分段越多,直线段就越多,这些直线段拟合 出来的曲线就越接近实际的曲线,结果就越接近于实际的值。 当然,这些直线段的端点选取有一定的方法。当分段的数量确定 了以后,就可以选取直线的端点,端点的选择可以通过对曲线求二次 导数来确定(二次导数存在的情况下才可以)或者直观的观察。 电池的两端的开路电压跟电池的容量之间的关系是一个非线 电池开路电压与电池容量之间的关系 我们可以通过大量实验得到每个开路电压对应的容量的关系, 然后按照 上述的方法,用拟合的方法,得到一条关系曲线,进而得出容量与开路电压 的关系。 但是这种方法有它的缺点, 一是电池的容量会随着环境温度、 使用次数、 使用时间的变化而变化,导致我们获得关系式不具有代表性;二是电池两端 的电压在使用以后要等一段时间才能恢复,立即测量的不准确,就会导致时 间比较长。 不过这个方法也有应用,如我们的手机电池中,一般在手机屏幕上都会 显示剩余电量,例如 2.11V 时,对应于手机的电池电量记为 100%,当电压 降为 2.09V 时,对应的手机电池电量记为 87%。 4) 内阻法 对于铅酸蓄电池来说,电池的容量越小,内阻越大,二者之间存在非 线 内阻和容量的关系 大量的研究表明,内阻和容量的关系可以由下式表示: C= 式中:C 表示电池容量; r 表示电池内阻; a,b,m 为常数。 上式可由最小二乘法,利用大量实验数据可以求得 a,b,m 的值,进而求得容 量与内阻的关系。 5) 密度法 铅酸蓄电池的电解液是硫酸,在充电时,铅酸蓄电池电池内部的 化学反应产生硫酸,这样使溶液密度不断增大,活性物质不断增多,沙巴体育官方网站 越来越多的电能被储存起来。而在放电的时候,电池内部的硫酸会参 a +m r-b 与化学反应,生成硫酸铅,这样就会使溶液密度不断减小,活性物质 不断减少,电能被释放。 由上述分析可知,铅酸蓄电池的容量和它的电解液密度有一定的 正比关系。 通过测量电池内部电解液的密度, 就可以间接求出容量值, 且准确度还比较高。 但该方法在实际操作时存在一定的问题,一方面现在的铅酸蓄电 池都是密封的,测量要打开电池盖,会比较麻烦。另一方面当铅酸蓄 电池充电时,水会被分解成氧气和氢气从电池正极冒出,这无疑会增 大电解液的密度,使测量出现误差。此外,电解液密度只能在静止状 态下测量,电动汽车在行驶时,蓄电池会发生振动,不容易测量电池 电解液的密度。 6) 神经网络法 神经网络是人们在现代的人工智能领域应用比较多的一种算法,具 有自学习、自组织和分布式存储信息的特点。它使用的结构式并行处 理结构,不需要对其进行模型预测,它可以直接通过输入输出样本来 获取系统的输入输出关系,能够对非线性以及不确定的系统进行任意 逼近。我们可以利用神经网络的一些优秀的品质来进行铅酸蓄电池的 容量预测。 此方法的具体内容请参照神经网络方面的原理,或者请教神经网 络方面的专业人员来帮助完成。 7) 卡尔曼滤波法 卡尔曼滤波法的核心就是它德 五个递推公式,对研究对象做出最 小方差意义上的最优估计。 在卡尔曼公式中, 应包括电池的放电电流、 端电压、 环境温度等值。 有关公式在这里就不详细阐述了,可以参照有关卡尔曼滤波的相关 内容。

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