【正文】 板放電容量不僅與上面提到的因素有關(guān)，而且還與極板的真實(shí)表面積有關(guān)。 極板中心距是指兩個(gè)同極性極板中心之間的距離。這是因?yàn)榉烹婋娏髅芏却髸r(shí)，電化學(xué)極化和濃差極化都將加劇，造成放電電壓迅速下降，放電容量減小。這是因?yàn)樾‰娏鞣烹姇r(shí)，放電曲線平坦部分很長(zhǎng)，到終止電壓后，如果繼續(xù)放電，則電壓急劇下降。這里需要著重說(shuō)明兩點(diǎn)：一是負(fù)極板受溫度的影響比正極板敏感，這也說(shuō)明了電池制造商為了提高電池的低溫或大電流放電性能，通常都只在負(fù)極鉛膏中增加相應(yīng)的添加劑；二是由于電解液溫度降低而引起的放電容量的降低，并不是說(shuō)電池?fù)p失了一部分容量，因?yàn)橹灰o蓄電池加溫，使電 解液溫度升高，鉛蓄電池仍可放出其額定的放電容量。 AT89C2051是一種帶 2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。壽命： 1000寫 /擦循環(huán) 可編程串行通道 P1口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。 P2口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 EA /VPP：當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則在此期間為外部程序存儲(chǔ)器 (0000HFFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2應(yīng)不接。 用戶也可以采用外部時(shí)鐘。為了提高準(zhǔn)確性，應(yīng)小電流放電，即放電電阻應(yīng)為大電阻，電阻 R R7選用 1K的 小功率電阻，由于電阻阻值存在較大的誤差， R8選用 1K左右的電位器 [6]；電流采樣，應(yīng)進(jìn)行大電流放電，放電電阻 RL為小阻值的大功率電阻。可調(diào)電源提供基準(zhǔn)電源，輸入信號(hào) Ei為蓄電池的電壓。 電路元器件的參 數(shù) [9]: RL ： (Emin3)/IL，其中 Emin為蓄電池的 放電終止電壓， IL為放電電流。動(dòng)態(tài)顯示的亮度與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān) [10]。 (2)具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。 ALE 端信號(hào)的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的 1/6。 電流 255D5U 22s ?? (52a) s2s RUI? (52b) 式中： 2D — A／ D轉(zhuǎn) 換 IN0輸入端的 8位輸出； 2sU — IN0輸入端的模擬電壓值； I — 蓄電池放電的電流值。 由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量問(wèn)題，將 ?I 累加值的高八位存入 82H，低八位存入 81H。 (3)等待 A/D采樣完成 (等待 1個(gè) tAD時(shí)間 )。外中斷 1 定義為跳變觸發(fā) MOV DPTR,87FFH 。 表 51 共陰極七段 LED顯示字型編碼表 顯示字符 共陰極段選碼 顯示字符 共陰極段選碼 0 3FH B 7CH 1 06H C 39H 2 5BH D 5EH 3 4FH E 79H 4 66H F 71H 5 6DH P 73H 6 7DH U 3EH 7 07H R 31H 8 6FH Y 6EH 9 6FH 8. FFH A 77H 不顯示 00H 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 程序框圖如圖 53。顯示小數(shù)點(diǎn) MOV 72H,A 。數(shù)字轉(zhuǎn)換成顯示碼 (最低位 ) MOV 73H,A 。51H,52H,53H 中為待顯示的十進(jìn)制數(shù) 。啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換 NOP NOP NOP NOP NOP 。 (5)等待 A/D轉(zhuǎn)換完成。當(dāng) ?I 再次累加到 36000時(shí)，83H的數(shù)據(jù)加 1，當(dāng) 83H的數(shù)據(jù)為 10時(shí)，即證明已經(jīng)加了 10次， ?I 的值已經(jīng)為 360000A，則容量 Q應(yīng)加上 。在使用過(guò)程中人們需要了解蓄電池的實(shí)際容量，蓄電池的容量 Q是以 “ Ah” 為單位來(lái)計(jì)量的。由于 ADC0809 具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，其 8 位數(shù)據(jù)輸出端可直接與數(shù)據(jù)總線相連。當(dāng) OE 輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù) 據(jù)總線上 [11]。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 REF(+)、 REF()：基準(zhǔn)電壓。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 。 (4)單個(gè) ＋ 5V電源供電 。 89C51的 、 、 口作為掃描口，經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)器 7406接顯示器公共陰極； P1口作為段數(shù)據(jù)口，接顯示器的各個(gè)陽(yáng)極。 RS： ； R1： ； R2： 1K； R3： 16K； R4： 1K； R5： 100K； R6： 1K。它經(jīng)過(guò)負(fù)載電阻、調(diào)整環(huán)節(jié)后在取樣電阻上形成取樣電壓。當(dāng)蓄電池電壓大于 時(shí)，通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，使 ，則三極管基極為高電平，三極管導(dǎo)通，進(jìn)而控制繼電器閉合；當(dāng)電壓小于 ，使 ，則三極管基極為低電平，三極管截止，繼 電器失電，切斷電路停止放電，并報(bào)警 [7]。這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 時(shí)鐘振蕩器 AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源 (VPP)。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。當(dāng) P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址 接收。片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說(shuō)明 VCC：供電電壓。全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。密度太低，不僅極板孔內(nèi)電解液密度下降太多，造成內(nèi)阻增加，容量下降，而且還會(huì)造成電極附近電解液擴(kuò)散困難而導(dǎo)致容量減少。而且這樣的小電流過(guò)放電，容易形成大的PbSO4結(jié)晶或者在電極深處生成 PbSO4，它們?cè)诔潆姇r(shí)不易復(fù)原成金屬鉛，造成極板損傷。反之，當(dāng)采用較小電流密度放電時(shí)，不僅電化學(xué)極化和濃差極化減小，而且由于鉛離子的過(guò)飽和度減小，生成的硫酸鉛層將是粗大而疏松的。說(shuō)到電解液量對(duì)電池容量的影響，就需要引入另一個(gè)和極板中心距密切相關(guān)的概念：極板面間距，它指的是一個(gè)電池中不同極性的相鄰極板之間的距離。因?yàn)閷?duì)于含活性物質(zhì)的極板來(lái)說(shuō)，活性物質(zhì)粒子越小，表面積就越大?？茁蕦?duì)放電容量的影響具有兩重性，一方面孔率大了，擴(kuò)散容易，容量提高；另一方面，孔率大了，活性物質(zhì)總量就會(huì)減少，容量反而減少，并且孔率過(guò)大，還會(huì)縮短 電池的壽命。這是因?yàn)樵诨钚晕镔|(zhì)總量相同的前提下，要么增加極板片數(shù)，要么增加單極板的表面積。而如果談電池的實(shí)際放電容量，則包括的因素最為全面，不僅包含對(duì)理論容量的影響因素，甚至連對(duì)額定容量的影響因素也包含在內(nèi)了，下面著重談一下各種因素對(duì)鉛酸蓄電池實(shí)際容量的影響。 放電中的溫度 當(dāng)電池過(guò)度放電，內(nèi)部阻抗即顯著增加，因此蓄電池溫度也會(huì)上升。 若欲延長(zhǎng)使用時(shí)間，則在冬季或是進(jìn)入冷凍庫(kù)前，應(yīng)先提高其溫度。 用于起重時(shí)電瓶電壓之所以比用于行走時(shí)的電壓低，乃是由于起重 用之油壓馬達(dá)比行走用之驅(qū)動(dòng)馬達(dá)功率大，因此放電流大，則上式的 IR亦變大 [3]。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第 2 章 鉛酸蓄電池 工作原理 所謂蓄電池即是貯存化學(xué)能量， 在 必要時(shí)放出電能的一種電氣化學(xué)設(shè)備。其次，應(yīng)該改進(jìn)目前的電導(dǎo)法 (內(nèi)阻法 )、電壓測(cè)量法等快速測(cè)量法，使 之提高測(cè)量精度，以滿足現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工程師的要求。 (4)容量相同的密封蓄電池的負(fù)載電壓和內(nèi)阻本身具有離散性。由于目前多是密封蓄電池，型號(hào)和規(guī)格千變?nèi)f化，性能也不盡相同，外部只有兩個(gè)電 極接頭。使用 Ah容量法記錄的電能量，需要知道蓄電池的初始狀態(tài)和終點(diǎn) SOC；但是初始狀態(tài)和終點(diǎn)SOC受到下述多種因素的影響，在一般情況下，并不是一個(gè)常數(shù)。采用電導(dǎo)法測(cè)試電池的內(nèi)阻或電導(dǎo)是判定蓄電池好壞的一種有價(jià)值的參考思路，但是問(wèn)題如下： (1)對(duì)于電池的好壞程度，還不能提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)；不足以準(zhǔn)確地測(cè)算出電池的實(shí)際性能指標(biāo)，尤其 是容量指標(biāo)；不能判斷 (SOC)容量 50%以上的蓄電池的好壞；不能到達(dá)國(guó)標(biāo)的要求。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)小，并可以快速查找落后電池。密封蓄電池的使用壽命是否終結(jié)的主要判據(jù)為，電池的剩余容量是否滿足機(jī)房工作要求，或者滿足有關(guān)維護(hù)規(guī)程的要求。不過(guò)它的缺點(diǎn)也很突出，主要表現(xiàn)為： 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 (1)放電時(shí)間長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)大，電池組須脫離系統(tǒng)，蓄電池組所存儲(chǔ)的化學(xué)能全部以熱能形式消耗掉，既浪費(fèi)了電能又費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低；少數(shù) 放電系統(tǒng)采用逆變技術(shù)可以將化學(xué)能予以回收利用。質(zhì)檢部門的監(jiān)督檢驗(yàn)及仲裁檢驗(yàn)，工 商部門市場(chǎng)監(jiān)測(cè)，教學(xué)研究等工作，務(wù)求對(duì)蓄電池容量檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。 To test the battery capacity, we must sample current, and discharge current is large. Discharge current is , also requires discharge current constant as possible. The constant current discharge circuit is posed of Integrated Operational amplifier. Structure is simple, and adjustment is easy. The constant discharge circuit ensure that the discharge current fundamental constant, so as to ensure the accurate of capacity detection. Measure and display voltage by realtime, V to the discharge, and the discharge is over. Display capacity by realtime, and calculate the capacity by integration, do not need manual calculations. Using AT89C51 SCM of Atmel, 4K ROM within the SCM, without external ROM, the battery capacity detection system, design made of it, showed its monolithic structure, hardware circuit is simple, the main function work by the software programming. So size is small, it is highly reliable and measurement and showing is convenient, intuitive, price is low. Key words: Leadacid batteries Capacity detection Constant current discharge 目 錄 第 1 章 緒論 ........................................................... 1 課題研究的目的及意義 ........................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................. 1 當(dāng)前蓄電池容量測(cè)試技術(shù)現(xiàn)狀 ............................... 1 快速容量測(cè)試技術(shù)的難點(diǎn)分析 ............................... 3 容量測(cè)試技術(shù)解決的方向 ................................... 4 論文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn) ........................................... 4 第 2 章 鉛酸蓄電池 ..................................................... 5 工作原理 ....................................................... 5 放電中的化學(xué)變化 ......................................... 5 充電中的化學(xué)變化 ......................................... 5 蓄電池的容量 ................................................... 6 放電中電壓下降 ........................................... 6 蓄電池之容量表示