蓄电池性能检测电路设计设计
基于单片机的蓄电池性能测试电路的设计
电气工程及其自动化专业]
[摘要]
阀控铅酸蓄电池作为后备电源已经广泛应用于工业生产，交通、通信和军事领域。如何高效率管理这些蓄电池，提高后备电源系统的可靠性是一个很现实的重要课题。因此，本课题设计一基于单片机的船舶蓄电池性能检测系统。该系统采用精密电阻和电池构成串联电路，用交流注入法对蓄电池注入微弱正弦波信号，通过对输出响应进行一系列的放大、幅相检测、AD转换和采集，然后根据测量到的电压比来推算电池内阻。试验结果表明：该方法能够被有效地用于铅酸电池内阻测量，测量结果稳定有效。
[关键词]幅相检测；AD转换；单片机；电池内阻
目录
1引言 (1)
1.1研究背景 (1)
1.2蓄电池研究现状 (1)
1.3蓄电池的性能指标 (2)
1.4蓄电池性能的判断因素 (3)
2测试方法研究 (4)
2.1内阻参数的相对性与绝对性 (4)
2.2蓄电池内阻与容量的关系 (5)
2.3蓄电池等效电路 (5)
2.4方案的探讨 (6)
2.5交流法 (7)
3硬件电路的设计 (8)
3.1总体框架 (8)
3.2主处理器模块 (10)
3.3探测电路 (12)
3.4差分放大电路 (13)
3.4.1INA321芯片简化图 (13)
3.4.2INA2321电路图 (14)
3.5幅相检测电路 (14)
3.5.1AD8302介绍 (14)
3.5.2AD8302电路图 (15)
3.6模数转换模块设计 (16)
3.6.1模数转换芯片AD0809 (16)
3.6.2ADC0809与单片机的接口电路 (17)
3.7液晶显示 (18)
3.7.1LCD1602介绍 (18)
3.7.2LCD1602与单片机的接口电路 (20)
4软件部分 (21)
4.1主程序 (21)
4.2A/D转换子程序 (22)
4.3LCD1602初始化部分 (23)
结束语 (25)
参考文献 (26)
致谢 (27)
1引言
1.1研究背景
中国是全球铅酸蓄电池的产销大国，铅酸蓄电池已有200多年的历史，是一种应用广泛的动力电源。具有原材料易得、价格低廉、可靠性好等优点，目前约有95％的市场占有率。铅酸蓄电池作为稳定电源和主要的直流电源，需求广泛，用量巨大，与我们的社会生活息息相关
由于铅酸蓄电池维护简单、价格低廉、供电可靠、使用寿命长，广泛作为汽车、飞机、轮船等机动车辆或发电机组的启动电源，也在各类需要不间断供电的电子设备和便携式仪器仪表中用作一些电器及控制回路的工作电源。随着经济的发展，大容量蓄电池的应用迅速增加，人们希望能快捷、安全地对蓄电池进行充电
阀控铅酸蓄电池(Valve Regulated Lead Acid Battery——VRLAB)作为后备电源已经广泛应用于工业生产，交通、通信和军事领域。如何高效率管理这些蓄电池，提高后备电源系统的可靠性是一个很现实的重要课题。现代社会在能源日益紧张的情况下，太阳能、风能等新能源的开发，电动汽车或混合动力汽车的出现，能有效缓解能源紧张的局面，这就进一步引发了对具有高能量储备性能的VRLAB的巨大需求。对动力型VRLAB电池组进行实时有效的监测管理是提高系统可靠性必不可少的重要方法。本课题的研究设计具有非常广阔的发展前景和巨大的经济价值。
1.2蓄电池研究现状
目前测量蓄电池性能方法很多，常见的有以下几种：
第一种方法是通过检测电解液密度确定蓄电池剩余容量，这也是铅酸蓄电池检测普遍采用的方法。电解液密度在充电过程中逐渐变高，放电过程中逐渐降低。通过测量电解液的密度可判断蓄电池的充放电程度。
第二种方法是高电率放电法判断蓄电池剩余容量，它是通过测量大负荷下的端电压来判断蓄电池的剩余容量。它是模拟启动机启动时的负载，测出蓄电池在大电流放电时的端电压，根据端电压变化来判定蓄电池的技术状态。此方法能检测蓄电池有无故障及向启动机基与单片机的船用蓄电池智能检测系统供电的能力，但不能测量正在充电和刚充完电的蓄电池。
第三种方法是湿度法检侧蓄电池的容量，湿度法是借助固体电化学湿度传感器，在蓄电池充放电过程中，将电解液相对湿度变化转化为传感器阻抗值的变化来确定蓄电池的容量。相对湿度小时，阻抗较大，反之阻抗较小。这种方法只是刚刚提出，还没有看到真正的应用。
第四种方法是利用蓄电池的阻抗求算蓄电池的剩余容量，这种方法多用来测
量密封的蓄电池。它是利用蓄电池充电过程中阻抗值升高，放电过程中阻抗值降低的特性，从被测量电池的频率响应数据预示电池的容量。交流电桥法测量是在忽略浓差极化因素下进行的，因为电池对交流信号既有电阻特性又有电容特性，使得所测电池内阻随频率变化而变化。目前电池内阻的测量方式主要有两种：直流放电法和交流阻抗法．直流放电法以理想直流电路为基础，对蓄电池进行瞬间大电流放电(一般为几十到上百安培)，然后测量电池两端的瞬问压降，再通过欧姆定律计算出电池内阻。该方法简单、易于实现，在实践中得到了一定的应用。但该方法必须在静态或脱机的情况下进行，无法实现在线测量，且蓄电池组放出的瞬间电流较大，对蓄电池组和负载均会造成较大冲击，影响电池使用。此外，测量结果稳定性不佳，一般适用于对测量精度和安全性要求不高的场合。交流阻抗法是一种以小幅值的正弦波电流或者电压信号作为激励源，注入蓄电池，通过测定其响应信号来推算电池内阻。交流阻抗法既不是稳态法，也不是暂态法，而是在一个稳态下施加一个小的扰动，是一种准稳态方法。该方法的优点在于在线测量可避免小扰动对系统产生的影响，扰动与系统的响应之间保持近似线性关系。然而，目前这种方法在实现上较为困难，仍有值得改进之处。本文中基于交流阻抗法，给出一种易于实现的内阻测量方法，并通过实验验征了方法的有效性。
1.3蓄电池的性能指标
（1）安全性能
安全性能指标不合格的蓄电池是不可接受的，其中影响最大的是爆炸和漏液。爆炸和漏液的发生主要与蓄电池的内压、结构、工艺设计（比如安全阀失效）及应当禁止的不正确操作有关。
（2）额定容量
为了蓄电池的容量，定义了蓄电池的额定容量。额定容量是蓄电池制造的时候，规定蓄电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的电量，其单位为Ah。使用条件不同，蓄电池能够放出的容量也不同。
（3）内阻
蓄电池的内阻是指电流流过蓄电池内部时所受的阻力，铅酸蓄电池的内阻很小，需要用专门的仪器才可以测得到比较准确的结果。一般所指的蓄电池内阻是充电态内阻，即蓄电池充满电时的内阻。与之对应的是放电态内阻，并且不太稳定。蓄电池的内阻越大，蓄电池自身消耗掉的能量越多，其使用效率越低。内阻很大的蓄电池在充电时发热很厉害，使蓄电池的温度急剧上升，对蓄电池和充电器的影响都很大。随着蓄电池使用次数的增多，由于电解液的消耗及蓄电池内部化学物质活性的降低，蓄电池的内阻会有不同程度的增大，质量越差的蓄电池增大的越快。
蓄电池内部阻抗会因放电量增加而增大，尤其是在放电终止时阻抗最大，主要因为放电的进行使得极板内产生不良导体硫酸铅以及电解液比重下降，故放电后务必马上充电。若任其持续放电，则硫酸铅形成安定的白色结晶（即硫化现象）后，即使充电，极板的活性物质亦无法恢复原状，从而将缩短蓄电池的使用寿命。
（4）循环寿命
循环寿命是指蓄电池可经历的重复充放电次数。蓄电池的寿命和容量成反比关系，循环寿命还与充放电条件密切相关，一般充电电流越大（充电速度越快），循环寿命越短。
（5）蓄电池的额定电压
国家标准规定的蓄电池电压值为额定电压，用V表示。
（6）电解液
电解液是由高纯度硫酸和纯水组成的无色透明的稀硫酸，它和阴、阳极板起化学作用，把化学能转化成电能，同时在蓄电池内部起导电作用。
1.4蓄电池性能的判断因素
（1）使用环境温度对蓄电池的影响。目前电厂、供电局使用的绝大多数为阀控密封铅酸蓄电池，其最佳工作温度为25℃，由于其采用密封结构，其内部热量很难散失。升高10℃，蓄电池的寿命将减少1∕2。所以在蓄电池安装时也要注意，每节电池间要保持至少厘米的间距，这样有利于通风。
（2）过充电对蓄电池的影响阀控式密封铅蓄电池一直都是处于浮充状态下工作的，浮充电压选择是否妥当对电池寿命影响极大。浮充电压选得偏高或电池温度升高时，若没有及时将浮充电压调下来，就会造成过充加速电池的失水，导致电池的容量下降。在电池均充时，均充电压过高或环境温度过高会引起蓄电池内部液体温度升高，由于阀控式蓄电池采用密封结构，热量不易排除，进而也会导致“热失控”现象的发生，降低电池的容量。
（3）过放电对蓄电池的影响蓄电池的放电也是有严格规定的，蓄电池对负载放电时不能低于规定的终止电压，若低于此值则会对蓄电池产生过放，从而导致蓄电池活性物质降低而影响其性能及使用寿命，而且很难恢复。
（4）充电设备的输出质量对蓄电池的影响目前大量使用的阀控式密封铅酸蓄电池不同于铅酸蓄电池或镉镍蓄电池，其内阻更小，对充电设备的输出性能指标要求更高。充电设备与蓄电池并联运行时，纹波系数较大将引起蓄电池长期处于脉动充电放电状态，从而加速了蓄电池老化过程，影响蓄电池的使用寿命，同时，由于阀控式密封铅酸蓄电池采用贫液或少液结构，一次过充或过放，都有可能严重损坏蓄电池，新型蓄电池的出现对充电设备在调节精度、自动化程度、可靠性等方面提出了新的要求。
因此，充电设备的性能好坏将直接影响蓄电池及整个直流系统的安全运行。蓄电池的结构特殊，除漏液、鼓包外，无法从外观判断其性能的好坏，所以衡量其性能的唯一标准就是通过核对性放电来测试其实际容量。
1.5本论文所做的主要工作
本设计主要包括探测电路、差分放大电路、幅相检测电路、模数转换模块、主处理器模块以及液晶显示部分。经探测电路取得蓄电池两端电压，经过差分放大电路将微弱的电压信号进行放大，在幅相检测电路中测得与参考电压的比值和相位差，送入主处理器模块进行数据处理，根据处理结果在液晶显示中显示蓄电池性能。同时根据主处理器收到的数据判断蓄电池是否用充电。
2测试方法研究
根据大量试验发现，蓄电池的内阻可以反映出一个蓄电池的好与坏。
通过测量蓄电池内阻来判断蓄电池容量和性能经济可靠，操作方便，近年来已引起国内外的普遍重视。单体电池的内阻与其剩余容量以及性能状况的关系不是线性的，但大量实验结果以及统计数据表明，如果单体电池的内阻增加超过某个经验数据，这个电池就不能放出应有的容量了。
蓄电池完全充电（充满）和完全放电（放完）时，其内阻相差2-4倍左右。随着放电过程的进行，内阻逐步增大。另外，随着电池老化，其内阻也逐渐增大，剩余容量也随之下降。由于蓄电池完全充电和完全放电时内阻变化率比电池端电压变化率（端电压变化率为30%-40%）要大的多，故用测量蓄电池内阻R来预测其剩余容量，要比开路电压法精确的多。
在蓄电池的理论中，始终将蓄电池的内阻作为蓄电池的重要参数加以论述，但在实际中在，如何利用内阻参数的意义上，分歧较多。尤其在用蓄电池的内阻监测蓄电池性能失效方面，存在诸多争论。其实采用不同测量标准、不同条件下的测量蓄电池内阻，并讨论其意义（即与性能、容量等的关联性），由于标准不一，其结论自然不一。为了便于问题的分析，为此引入内阻的相对性、绝对性的概念。
2.1内阻参数的相对性与绝对性
内阻存在相对性与绝对性的两方面特性，应充分认识内阻参数相对特性与绝对特性的意义，从而全面把握内阻这一重要参数。
关于内阻参数的相对性方面是指，在众多铅酸蓄电池参数中，其内阻值是一个比较特殊的概念，这主要是因为：
（1）首先作为蓄电池内阻，其包含了欧姆阻抗和极化阻抗，蓄电池内阻是
指在某种条件下的数值，如是充电态还是放电态，充、放电的不同阶段，内阻是不同的，只有在明确其状态和明确其测量标准，才能有其具体意义，这是其本质的相对性。
（2）作为测量手段和方法的不同，由于测量原理不同，其包含的意义也不尽相同。这是因为测量方法和手段，对于欧姆阻抗和极化阻抗而言，在采用不同测量方法和手段时，各部分在测量值中所占比例差异较大，所以只有在明确其测量标准后，讨论才具有现实意义，这是蓄电池内阻参数测量方面相对性。
几十年来，在实践中广泛采用直流放电法，测量蓄电池内阻，即使这样，也同样是一个相对数值。虽然大家沿用至今，但仍然不能将其绝对化。
近十几年来，随着新技术的涌现，对于内阻测量的新方法，也不断涌出。如果仍然将直流法测量的内阻绝对化，则无法接受新的测量手段带来的对内阻意义的理解。
关于内阻绝对性是指蓄电池在运行或失效过程中，其内阻的变化是绝对的，从以下几个方面可以明确：
（1）在实际应用中，目前没有一个蓄电池性能严重衰减或容量严重下降，但其内阻没有变化的实例。通过近十年对蓄电池内阻的研究及国外相关机构的研究报告，都准确地说明了这一点。
（2）在蓄电池失效模式中（尤其是阀控铅酸蓄电池），无论何种模式的失效，都必然在内阻得以体现。
正是由于内阻的相对性及其变化的绝对性，为实际应用带来了清晰的理论：（1）只有在同一条件下，同一手段方法测量的内阻才是讨论蓄电池性能的参数的根本；在此标准下，讨论蓄电池内阻变化与蓄电池性能或容量存在其关联性，才可能得出准确可靠的结论。
（2）在同一条件下，采用不同手段方法，测量蓄电池内阻，内阻的含义不尽相同，其数值不可能完全一致。但始终以一种手段方法，测量蓄电池不同条件下的内阻变化，用以考察蓄电池性能状况是可行的。
（3）在不同条件下，采用不同手段方法，测量蓄电池内阻，以期建立蓄电池内阻与蓄电池性能或容量衰减的某种关联，是不能成立的。但可以在相同条件下、相同手段方法下，测量内阻变化值与蓄电池性能状况或容量衰减建立某种关联，这样才能清楚地加以分析。
2.2蓄电池内阻与容量的关系
在剩余容量高于高于50%的区间内，电池内阻几乎没有变化，而且几乎不受放电电流的影响；当剩余容量小于50%时，电池内阻却明显增大，而且放电电流越小，电池内阻增加越快。
测内阻法的优点在于对在线使用的蓄电池来说，此法对系统影响最小，并可在电池整个使用周期内精确测量。电池内阻可以采用很多方法来测，比如：动态电阻法、交流或直流法。
2.3蓄电池等效电路
蓄电池里面是依靠化学反应来提供电能的，阻抗分析是电化学研究中的常用方法，一般情况下，电池在充电或放电时，其内阻R有一下3部分组成，如公式（1）所示
Ω
+
=（1）
Re
R+
Rc
R
式中的RΩ为欧姆内阻；Rc为浓差内阻；Re为活化内阻。
在很多研究方法中，使用图1来等效蓄电池。
图1蓄电池阻抗等效电路
中Lp、Ln。为正负极电感；Rtp和Rtn,是电极离子迁移电阻；Cdlp，、Cdln。是极板双电层电容；Zwp，Zwn为Warburg阻抗，由离子在电解液和多孔电极中扩散速度决定；Rhf是前面提到的欧姆电阻。
蓄电池的阻抗包括欧姆电阻和正负极阻抗，电池阻抗是一个复阻抗，在其他条件不变的情况下与测试频率有关。
通常情况的内阻是指某一固定频率下的内阻值，一般的内阻测试有两种：测蓄电池的内阻测量，如镍镉电池、镍氢电池和锂电池，使用的频率一般为1KHz；用于测铅酸电池的频率一般为10-60Hz。
2.4设计方案论证
蓄电池内阻的精确测量是有一定的难度的，有几个原因。第一，蓄电池内阻小到毫欧数量级。第二，精度要求高，重复性，稳定性要好，内阻的变化在一个长时间里是很小的，达不到精度，重复性和稳定性的要求，测量是没有意义的。第三，在线测量，干扰十分严重，特别是在同心系统中使用中、还有来自通信设备的干扰。第四，必须是在线测量，离线测量意义不大。
目前测量蓄电池内阻的常见方法有密度法、开路电压法、直流放电法、交流注入法。
（1）密度法主要是通过测量蓄电池电解液的密度来估算蓄电池的内阻，而现在的蓄电池基本都是封闭式的，无法取得电解液。该方法的适用范围窄并且这种方法在精度上有很大的缺陷。
（2）开路电压法是通过测量蓄电池的端电压来估计蓄电池的内阻，精度很差，甚至得出错误的结论。因为，即使一个容量已变小的蓄电池，在浮充状态下其端电压仍可表现正常。
（3）直流放大法就是通过对电池进行瞬间大电流放电，测量电池的瞬间电压降，通过欧姆定律计算出电池内阻。由于瞬间大电流对蓄电池有一定的危害，并且当内阻值很小时，在一定电流下的电压变化幅值相对较小，给准确测量带来困难。另外，由于放电过程电压的变化，需要选择稳定区域计算电压变化幅值。实际测量中，直流方法所得数据的重复性较差。
（4）交流法通过对电池注入一个低频交流电流信号，测出蓄电池两端的低频电压和流过的低频电流以及两者的相位差，从而计算出电池内阻。
交流注入法由于不需要放电，不用处于静态或脱机状态，可以实现安全在线监测管理，避免了对设备运行安全性的影响。同时对蓄电池施加的低频信号频率非常低。电流值也非常小，故不会对电池的性能造成影响，并且不需要负载箱。
首先产生一个1KHz 的恒定交流激励信号，交流法通过对蓄电池注入一个交流信号Is，测量出蓄电池两端的电压响应信号Vo，以及两者的相位差θ，由阻抗公式（2）和（3）
Is
V Z 0=（2）θZCOS R =（3）
即可计算出蓄电池的阻抗，进而反映出蓄电池的性能。
有以上比较，我们选用交流法，来进行蓄电池性能的测试。
2.5交流法
当使用受控电流时电流如公式（4）所示
)2sin(Im ft ax I π=（4）
产生的电压响应如公式（5）所示
)2sin(max φπ+=ft V V （5）
若使用受控电压激励如公式（6）所示
)2sin(max ft V V π=（6）
产生的电流响应如公式（7）所示
)2sin(Im φπ+=ft ax I （7）
两种情况的阻抗均为：即阻抗是与频率有关的复阻抗，其模如公式（8）所示
ax V Z Im max =（8）
相角为φ。一般情况下激励引起的电压幅值变化小于10mV，这样能保证阻抗测量的线性。
从理论上讲，向电池馈入一个交流电流信号，测量由此信号产生的电压变化即可测得电池的内阻，如公式（9）所示
Iav Vav R =（9）
式中Vav----为检测到交流信号的平均值；Iav ----为馈入交流信号的平均值
用交流法测量内阻时，将一个交流测试信号加在电池上，然后测量出电池的电流（I）和该电流在电池两端的交流电压降（V），由此可以推到出阻抗R。由于交流信号频率一般都选择得可以忽略电容的影响，测得的数据实际上就是电阻，交流法的缺点是易受充电器纹波和其他噪声源的影响。但是如果选择适当的测试频率，并采用有效的滤波器，还可以避免电源纹波和其他噪声的影响的。交流法的有点对在线使用的蓄电池来说，此方法对系统的影响最小，并可在电池的整个使用期内精确测量。同时施加的低频信号频率非常之低，施加的交流电流也非常小，故不会对蓄电池的性能造成影响，并且不需要负载箱。
当蓄电池处于开路状态时，可以近似地认为蓄电池正负极处于平衡电位状态。在蓄电池正负极加上恒定的电位差时，就会有滞留在其中流过；如果在此电位差上叠加一个幅度相当小（一般小于10mV）的正弦交流电压就会有正弦交流电流虫其中流过，该电流的大小依赖于电极电位和电极表面附近液层中参与电化学反应的物质的浓度。交流电流中依赖于电极电位的这部分是跟交流电压同相位的，可以用传输电阻来表示。依赖于物质浓度的这部分交流电流是受反应物和生成物扩散过程控制的，Warbug 提出这种控制作用可以表示为一个电阻和一个电容串联组成的阻抗，该电阻和电容成分跟交流电频率平方根成正比。如果电化学反应结果会有一部分物质吸附在电极表面，则这部分表面就被覆盖了，就会对总的交流电流大小有影响，它跟交流电压的频率相同但相位不同，这种影响可以用电阻和电容并联组成的电抗来表示。当电池两级上没有电化学反应进行时，在正弦交流电压作用下的交流只用于电极双重电容的充放电。
由于铅酸蓄电池交流阻抗中有感抗存在，不能采用在复数平面图中相应虚部为零时阻抗实部值作为电池内阻值，而采用电池阻抗模变化最小的频率区域（0.1-10KHz）中阻抗实部的平均值作为电池内阻，此时浓差极化的干扰就相对小一些。
3硬件电路的设计
3.1总体框架
在实际使用中，由于馈入信号的幅值有限，电池的内阻在微欧或毫欧级，因此，产生的电压变化幅值也在微伏级，信号容易受到干扰。尤其是在线测量时，会受到充电机或用电负载的影响。
交流法，首先要有一个交流源，原理框图如图2所示，交流原，就是提供交流信号，使之注入到蓄电池后能在蓄电池两端产生一个交流相应信号。同时考虑到交流流源与蓄电池串联后，蓄电池会产生一个直流信号。为了避免与恒流源影响。故在串联电路中串联一个电容，电容可以起到隔直流，通交流的作用。其阻值的大小选取，选择较大电容阻值的，因为选择较大的电容c，交流信号在其分的电压降，就少，其阻抗为1/jωc。
蓄电池的内阻不是纯电阻，里面存在有容性成分，故交流信号经过蓄电池后相位差会发生变化。所以要测出蓄电池的阻抗，还要测出相位差θ。为了测出相位差我们需要一个参考电压，电阻Ro，就是提供一个参考电压，R取值1KΩ，流过一个恒定的交流信号，如公式（10）所示
A
=wt
I（10）
)
sin(φ
+
R上产生一个已知的电压信号，如公式（11）所示
=wt
AR
Ur（11）
+
)
sin(φ
设计总体框图如图2所示
图2设计总体框图
因为交流信号经过蓄电池后，在蓄电池两端的相应信号十分微弱，直接取值不方便，并且如果直接取值还携带有直流信号，故我们选择一个差分放大器，其输入信号就是蓄电池两端的的信号，经过差分放大。得到蓄电池两端的交流相应电压信号，并且此时已经将直流信号去掉。同样我们对已知的参考信号R 两端的信号作为输入信号也经过差分放大器。所以，我们就需要两个完全一样的差分放大器，放大器我们选用INA2321芯片，INA2321放大器一块芯片里面有两个完全一样的放大器。故经过INA2321后，信号放大同样的倍数。
放大后的信号经过AD8302幅相检测芯片可以得到两个输入信号的幅度之比和两输入信号的相位差θ。假设幅度之比为q,则蓄电池两端的相应电压信号如公式（12）所示
)1(0θφ++=wt qAR U （12）
带入阻抗公式（2）和（3），其中Vo=Umax=qARo，Is=Imax=A 得公式（13）
R=qRocosθ（13）
在单片机里数据处理后，送入LCD 显示。直观现实出来蓄电池性能的好坏。
3.2主处理器模块
AT89C51是一种带4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
（1）主要特性
?与MCS-51兼容
?4K 字节可编程闪烁存储器
?寿命：1000写/擦循环
?数据保留时间：10年
?全静态工作：0Hz-24Hz
?三级程序存储器锁定
?128*8位内部RAM
?32可编程I/O 线
?两个16位定时器/计数器
?5个中断源
?可编程串行通道
?低功耗的闲置和掉电模式
?片内振荡器和时钟电路
AT89C51引脚如图3所示
图3AT89C51引脚
（2）管脚说明：
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，
当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL 门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）
P3.4T0（记时器0外部输入）
P3.5T1（记时器1外部输入）
P3.6/WR（外部数据存储器写选通）
P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE 只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
本设计采用的处理器模块如图4所示
图4主处理器模块
3.3探测电路
此电路就是连接蓄电池的直接电路，伸出的两根线，分别如蓄电池的正负极相接，即可完成。该部分电路如图4所示
图5探测电路
3.4差分放大电路
放大器芯片INA2321是INA321系列输入输出电压范围可以达到电源电压的提供的微功耗CMOS仪表放大器，可以单电源以及双电源。INA321系列提供低成本、低噪声、微功耗的差分信号的放大器40μA的电流消耗。当芯片关闭，该INA321有静态电流小于1μA。在几纳秒返回到正常工作，关机功能，可以
在使INA321得到最佳应用，低功耗电池或多路复用。在内部增益配置为5V/V，INA321提供了灵活的外接电阻可以得到灵活的增益。
3.4.1INA321芯片简化图
该芯片引脚如图5所示
图6INA321芯片引脚
引脚5、6分别与1接上电阻R1和R2，电阻阻值的不同可以得到不同的增益，如公式（14）所示
G+
=（14）
R
1(5R
)1
2
3.4.2INA2321电路图
INA2321芯片有两个这样的，接法与之类似，其INA2321芯片的外围连接电路如图6，引脚3和2接蓄电池两端的信号，引脚5和6接已知电阻Ro两端的信号。作为差分放大器的输入信号。输出端为引脚13和9。此放大电路滤出了直流成分的影响，而且解决了，相应信号微弱，难易采集的问题，其中根据实际情况，图中电阻R7、R8、R9、R10的阻值选取合适的阻值。但是R7与R10、R9与R8必须分别取值相同，才能得到相同的增益。另外，INA2321中两个放大器存在相同的环境中（温度等），即它们产生相同的放大倍数。
图7差分放大电路
3.5幅相检测电路
本次设计用的是AD8302，该芯片可以得到两个输入信号的幅度之比和两输入信号的相位差。
3.5.1AD8302介绍
AD8302是ADI公司的用于RF/IF幅度和相位测量的单片集成电路，主要由精密匹配的两个宽带对数检波器、一个相位检波器、输出放大器组、一个偏置单元和一个输出参考电压缓冲器等部分组成，能同时测量从低频到2.7GHz频率范围内的两输入信号之间的幅度比和相位差，可应用于RF/IF功率放大器线性比的测量、RF功率的精确控制、驻波比测量及远程系统的监视和诊断等。AD8302引脚如图7所示。
AD8302主要有测量、控制器和电平比较器三种工作方式，但其主要的功能是测量幅度和相位。AD8302通过两个宽度对数检波器使幅度测量范围可达60dB，独立的相位检测器检测范围可达180°。
图8AD8302引脚图
当芯片输出引脚VMAG和VPHS直接跟芯片反馈设置输入引脚MSET和PSET 相连时，芯片的测量模式将工作在默认的斜率和中心点上(精确幅度测量比例系数为30mV/dB，精确相位测量比例系数为10mV/度，中心点为900mV)。另外测量模式下，工作斜率和中心点可以通过引脚MSET和PSET的分压加以修改。在中心点900mV处其增益是0dB，-30dB-+30dB的增益范围对应于0-1.8V的输出电压范围；在中心点900mV处其相位为90度，0-180度的相位范围对应于1.8-0V的输出电压范围。
3.5.2AD8302电路图
AD8302芯片的外围连接电路如图8
图9幅相检测电路
R1，R2为输入端电阻。R3为UREF输出端的负载。C1、C4为交流输入的耦合电容，C2和C3为滤波电容，C5，C6为电源退耦电容。
3.6模数转换模块设计
3.6.1模数转换芯片AD0809
AD0809芯片引脚如图9所示
图10AD0809芯片引脚
（1）A/D转换器的功能是将模拟量电信号转换成数字量。工作电压：+5V；
片内无时钟，一般需外加640KHz以下且不低于100KHz的时钟信号；模拟多路转
换开关由8路模拟开关和3位地址锁存与译码器组成，地址锁存允许信号ALE
将三位地址信号ADDC、ADDB和ADDA进行锁存，然后由译码电路选通其中一路摸信号加到A/D转换部分进行转换。A/D转换部分包括比较器、逐次逼近寄存器SAR、256R电阻网络、树状电子开关、控制与时序电路等，另外具有三态输出锁存缓冲器，其输出数据线可直接连CPU的DB。
（2）ADC芯片的控制信号
启动转换信号（START）：是由CPU提供给ADC芯片的，在正脉冲的下降沿转换开始；
转换结束信号（EOC）：一旦启动转换，EOC立即变低，直至转换结束，EOC 输出高电平，通知CPU转换已结束；
允许输出信号（OE）：ADC转换结束后，转换结果存放在输出锁存器中，并没有送入数据总线上。CPU取数时，发出OE信号选通芯片内部三态输出缓冲器将数据输出。
（3）引脚功能
D7～D0：8位数据输出线
IN7～IN0：8路模拟信号输入
ADDC、ADDB、ADDA：8路模拟信号输入通道的地址选择线
ALE：地址锁存允许，其正跳变锁存地址选择线状态，经译码选通对应的模拟输入信号
START：启动信号，上升沿使片内所有寄存器清零，下降沿启动A/D转换
EOC：转换结束，转换开始后，此引脚变为低电平，转换一结束，此引脚变为高电平
OE：输出允许，此引脚为高电平有效，当有效时，芯片内部三态数据输出锁存缓冲器被打开，转换结果送到D7～D0
CLOCK：时钟，最高可达1280KHz，由外部提供
REF（+）、REF（-）：参考电压正极、负极，通常REF（+）接Vcc，REF（-）接GND
Vcc：电源，+5V，GND：地线
模拟输入与数字量输出的关系为N＝（VIN-VREF（-））×256/（VREF（+）-VREF（-）），当VREF（+）＝+5V，VREF（-）＝0V，若输入模拟电压为2.5V，则转换后的数字量N＝128，即二进制数：10000000B
3.6.2ADC0809与单片机的接口电路
AD0809芯片与单片机的连接如图10所示
(整理)蓄电池性能检测装置详细资料
蓄电池性能检测系统锂电池充放电柜SBCT-3030TS 一、概述 蓄电池使用寿命一般为5-6年，在这么长的使用过程中往往会出现：电池端电压不均匀、电池壳变形、电解液渗漏、容量不足等现象，为供电带来安全隐患。蓄电池容量，是蓄电池充足电后放出电能大小的数值，因此蓄电池的容量反映了蓄电池的健康状况。 蓄电池长期浮充，容易造成活性物质钝化，电解液固化；蓄电池均充频繁，造成电解液干涸、极板栅格腐蚀； 大电流充电或过放电，造成极板变形、硫化。以上原因，导致电池容量降低甚至失效，给系统启动、通讯造成安全隐患； 蓄电池由于长期频繁使用，电解液比重不断增加，浮充电流加大，因此电极腐蚀更为迅速，电极腐蚀也会消耗氧气从而使电解液变干，这是蓄电池特有的故障。 当电池的实际容量下降到其标称容量的90%以下时，电池便进入衰退期。 当电池容量下降到标称容量的80%以下时，便进入急剧的衰退状态，这时电池已存在安全隐患，当电池容量下降到标称的70%以下时，电池已达到报废状态。 《电源维护规程》要求： 1)新安装的蓄电池验收应做100%容量实验； 2)蓄电池每年做一次放电深度为30%-40%实验； 3)超过三年后每年做一次放电深度为100%的容量试验； 4)蓄电池放电期间应每小时测量一次端电压和放电电流。 一、蓄电池检测方案 2.1.电池安装前检测、定期维护——电池容量寿命检测 充满电的蓄电池放置不用，逐渐失去电量的现象，称之自行放电。自行放电是不可避免的，在正常情况下，每天放电率不应超过0.35%～0.5%。自行放电的主要原因： 1)极板或电解液中含有杂质，杂质与极板间或不同杂质间产生了电位差，变成一个局部电池， 通过电解液构成回路，产生局部放电电流，使蓄电池放电。 2)隔板破裂，导致正负极板短路。 3)蓄电池壳表面上有电解液或水，在极桩间成为导体，导致蓄电池放电。 4)活性物质脱落过多，并沉积在电池底部，使极板短路造成放电。 因此安装备用蓄电池前，需要采用“电池容量寿命检测柜”进行100%的核对性实验，先对蓄电池进行补充电，再进行放电、放电完毕后再充电经检测确认蓄电池达到核定容量后，方可投入使用。
电池容量测试方法
容量是指电池存储电量的大小。电池容量的单位是“mAh”，中文名称是毫安时（在衡量大容量电池如铅蓄电池时，为了方便起见，一般用“Ah”来表示，中文名是安时，1Ah=1000mAh）。若电池的额定容量是1300mAh，如果以0.1C（C为电池容量）即130mA的电流给电池放电，那么该电池可以持续工作10小时（1300mAh/130mA=10h）；如果放电电流为1300mA，那供电时间就只有1小时左右（实际工作时间因电池的实际容量的个别差异而有一些差别）。这是理想状态下的分析，数码设备实际工作时的电流不可能始终恒定在某一数值（以数码相机为例，工作电流会因为LCD显示屏、闪光灯等部件的开启或关闭而发生较大的变化），因而电池能对某个设备的供电时间只能是个大约值，而这个值也只有通过实际操作经验来估计。 附：充电电池的分类 首先容我向大家介绍与充电电池种类以及相关术语。目前数码产品中使用最多的就是AA（俗称5号）和AAA（俗称7号）标准电池，还有一部份使用专用电池。不管它们的外形如何，从它里面的电芯可以分为镍镉可充电电池（Ni-Cd Battery）、镍氢可充电电池（Ni-Mh Battery）、锂离子电池（Li-lon Battery）三种。 镍镉可充电电池 镍镉可充电电池采用1.6倍电压充电，通常充电次数为300~800次。在充放电达500次后电容量会下降，只能达到约80%。镍镉电池的缺点是在充放电时，阴极会长出镉的针状结晶，有时会穿透分隔物而引起内部枝状晶体式的短路。 这里我顺带提一提大名鼎鼎的“记忆效应”，相信不少朋友都知道这个词，但它倒底是怎么一回事儿呢？针对镍镉电池而言，由于传统工艺中电池负极为烧结式，镉晶粒较粗，如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成放电平台。电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点。尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上，但在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量。也就是说电池容量变小了，这就是所谓的“记忆效应”。 镍氢可充电电池 镍氢可充电电池主要是为了取代镍镉电池而设计的。镍氢电池是使用氧化镍作为阳极，以及吸收了氢的金属合金作为阴极，氢氧化钾碱性水溶液为电解液。镍氢电池的能量密度比镍镉电池大，相同体积的镍氢电池容量可以达到镍镉电池的2倍左右。同时它不含有害金属、更加环保，同时镍氢电池基本消除了“记忆效应”。它的充电效率高，能在2小时内充足90%电量。但是不耐过充和过度放电，因此这种电池的充电器必须可自动断电，否则易造成电池损坏。 基于以上优点，镍氢电池几乎已经完全取代了镍镉电池。目前销售数码相机、MP3的电脑市场上出售的标准AA、AAA电池绝大多数是镍氢电池，主流AA镍氢电池容量达到了1500～2600mAH时，主流AAA镍氢电池容量达650～800mAH。而容量仅几百mAH的镍镉电池仅在一些百货商场可以见到，但与镍氢电池相同明显没有性价比，不建议贪图价格上的便宜而选用镍镉电池。关于容量方面的选择，目前DC、MP3等产品的液晶屏越来越大，应该尽量选择大容量的产品。 锂离子电池 我们俗称的锂电池一般将多颗电芯串连起来，电压范围在3.0~4.0V之间（公称电压3.6V）。以前还有一种金属锂电池，但锂离子电池比金属锂电子更安全，原因就在于是采用锂离子状态，锂离子电池没有可流动的液态电解质，而是改为聚合物电解质导电。锂离子电池与相同
基于单片机的蓄电池监测系统设计
河南科技大学 课程设计说明书 课程名称电气控制技术 题目基于单片机的蓄电池容量测试系统设计学院农业工程学院＿＿班级＿＿学生姓名 指导教师＿＿＿日期 2015年4月3日
专业课程设计任务书 班级：农电112 姓名：唐聪杰学号： 111403010224 设计题目：基于单片机的蓄电池容量测试系统设计 一、设计目的 熟悉专业课程设计的相关规程、规定，了解电力系统，电网设计数学模型的基本建立方 法和相关算法的计算机模拟，熟悉相关电力计算的内容，巩固已学习的相关专业课程内 容，学习撰写工程设计说明书，对电力系统相关状态进行模拟，对电网设计相关参数计 算机计算设计有初步的认识。 二、设计要求 （1）通过对相应文献的收集、分析以及总结，给出相应项目分析，建立数学模型。 （2）通过课题设计，掌握电力系统计算机算法设计的方法和设计步骤。 （3）学习按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计方法和计算结果。 （4）学生应抱着严谨认真的态度积极投入到课程设计过程中，认真查阅相应文献以及 实现，给出个人分析、设计以及实现。 三、设计任务 （一）设计内容 1．了解蓄电池容量测试原理； 2．设计基于单片机的蓄电池容量测试系统，包括软件和硬件； 3．利用protues软件对所设计系统进行仿真； 4．相关论文在学校图书馆中文数据库“万方数字化期刊”中查找。 （二）设计任务 1．建立相关算法、模型。 2．设计说明书，包括全部设计内容，对电力系统相关状态进行模拟。 3．总体方案图，仿真软件模拟波形图，计算相关参数。 四、设计时间安排 查找相关资料（2天）、确定总体方案，进行必要的计算。（1天）、对电力系统相关 状态进行模拟，计算相关参数，（2天）、 使用（MATLAB）等相关软件进行电路图系统图设计与仿真。（2天）、撰写设计报告（2 天）和答辩（1天）。 五、主要参考文献 [1] 电力工程基础 [2] 工厂供电，电力系统分析 [3] 相关设计仿真软件手册，如（MATLAB）等。 [4] 数学建模算法分析等 [5] 电气工程设计手册等 [2] 图书馆中文数据库“万方数字化期刊”其他相关网络资料 指导教师签字：年月日 基于单片机的蓄电池容量测试系统设计
(整理)蓄电池性能测试检测系统的详细说明
蓄电池性能测试检测系统 一，蓄电池性能测试检测系统概述 蓄电池使用寿命一般为5-6年，在这么长的使用过程中往往会出现：电池端电压不均匀、电池壳变形、电解液渗漏、容量不足等现象，为供电带来安全隐患。蓄电池容量，是蓄电池充足电后放出电能大小的数值，因此蓄电池的容量反映了蓄电池的健康状况。 蓄电池长期浮充，容易造成活性物质钝化，电解液固化；蓄电池均充频繁，造成电解液干涸、极板栅格腐蚀； 大电流充电或过放电，造成极板变形、硫化。以上原因，导致电池容量降低甚至失效，给系统启动、通讯造成安全隐患； 蓄电池由于长期频繁使用，电解液比重不断增加，浮充电流加大，因此电极腐蚀更为迅速，电极腐蚀也会消耗氧气从而使电解液变干，这是蓄电池特有的故障。 当电池的实际容量下降到其标称容量的90%以下时，电池便进入衰退期。 当电池容量下降到标称容量的80%以下时，便进入急剧的衰退状态，这时电池已存在安全隐患，当电池容量下降到标称的70%以下时，电池已达到报废状态。《电源维护规程》要求： 1)新安装的蓄电池验收应做100%容量实验； 2)蓄电池每年做一次放电深度为30%-40%实验； 3)超过三年后每年做一次放电深度为100%的容量试验； 4)蓄电池放电期间应每小时测量一次端电压和放电电流。 一、蓄电池性能测试检测系统 2.1.电池安装前检测、定期维护——电池容量寿命检测 充满电的蓄电池放置不用，逐渐失去电量的现象，称之自行放电。自行放电是不可避免的，在正常情况下，每天放电率不应超过0.35%～0.5%。自行放电的主要原因： 1)极板或电解液中含有杂质，杂质与极板间或不同杂质间产生了电位差，变成 一个局部电池，通过电解液构成回路，产生局部放电电流，使蓄电池放电。 2)隔板破裂，导致正负极板短路。 3)蓄电池壳表面上有电解液或水，在极桩间成为导体，导致蓄电池放电。 4)活性物质脱落过多，并沉积在电池底部，使极板短路造成放电。
汽车蓄电池容量的检测方法详解
汽车蓄电池容量的检测方法详解 汽车蓄电池是汽车启动时的唯一电源，在汽车发电机不工作时，它可以在一段时间内向汽车的用电设备供电（1～2h）；在发电机正常发电时，它将发电机供给用电器后多余的电能转化成化学能储存起来，供下次启动或其它用电。 蓄电池的工作能力随其规格型号不同而不同，也随其生产的年代、厂家牌号有较大区别。同一个蓄电池，由于不同的使用维护水平，其剩余的工作力也不同。加上蓄电池自身的自行放电，极板硫化等不可避免的因素作用，也会使蓄电池的工作能力逐渐削弱以至报废。因此，在必要时对蓄电池的工作能力进行检测就成为汽车维护与保养的重要工作之一。 一、蓄电池的容量指标及其测定 蓄电池的工作能力用“容量”来衡量，它是在规定的端电压范围内，蓄电池对负载供给一定电流所能持续的时间（t），即衡量蓄电池电能做功的能力A=UIt（瓦秒）。在实际运用中，蓄电池的容量指标Q常用安培小时（Ah）来表示： Q＝I·t（A·h） I—放电电流（A）；t—放电时间（h） 由于电流单位安培(A)＝库伦/秒，所以容量的单位安培小时（Ah）＝库伦/秒×3600秒=3600库伦（3.6kC）。 库伦是电荷量单位，1库伦=6.24×1018（624亿亿）个电子所带的电量，所以容量与电池的物质量（正负极板数、总面积、电解液密度）有关。对于标准正、负极板组而言，每片正极板的额定容量为15Ah，每个单格电池中负极板数总是比正极板多1片，因此可以算出一定容量的单格电池中正负极板的准确片数，如3-QA-60Ah蓄电池，其额定容量为60Ah，正极板数=60（Ah）/15（Ah）＝4；负极板数＝4+1＝5。如果蓄电池的额定容量不是15Ah 的整数倍数，则极板的尺寸、厚度及材料就会有所区别。 蓄电池的常用容量指标有“额定容量”、“储备容量”和“启动容量”三种。 1. 额定容量 根据GB5008-91规定，额定容量是：将充足电的新蓄电池在电解液温度为25±5℃条件下以20h率的放电电流（即0.05Q20）连续放电至单格电池平均电压降到1.75V时输出的电量。
蓄电池容量测试操作说明
1准备工作： 1.1工具准备 1.2资料准备 检修票，通信电源蓄电池组维护测试记录表（半年）， 1.3注意事项 放电仪的选用： 注意蓄电池放电仪型号选用，48V蓄电池放电仪（型号：IDCE-4815CT）只能用48V蓄电池测试，UPS蓄电池放电仪（型号：IDCE-6006CT）只能用于UPS蓄电池测试。切勿混用。 2操作步骤： 2.1手续办理： 2.1.1信息确认： 把测试事宜及内容告知管理处相关人员，了解测试站点近期市电供电情况，是否存在市电供电异常，确认测试站点当日及第二日市电供电正常，才进行测试，否则，不得进行测试。 2.1.2资料报备： （1）填写检修申请票，并由管理处相关人员签字确认，完成维护报备工作；
（2）通知网管中心，测试前将测试内容和涉及的设备向网管中心值班人员报备。 2.2检查记录： 2.2.1设备检查 （1）设备检查记录电池组浮充总电压、单体浮充电压、负载电流、环境温度以及开关电源的其它设置参数，检查蓄电池组的现有容量是否100%。 （2）检查所有的电池端子是否处于拧紧状态 （3）检查电池是否有漏液、酸雾等异常。 2.2.2仪器检查 按照设备清单清点配件是否齐全， 面板介绍 2.3开机与参数设置 2.3.1开机 UPS电源系统： 1)断开待测电池组断路器（注意：严禁两个断路器同时断开），如下图：
2)接交流电源，打开仪表上的市电开关，正常开机 40V蓄电池： 1)断开开关电源柜内的待测电池组熔断丝（注意：两组熔断丝严禁同时断开） 2)把正负极电缆接入仪器正负极接口，另一端与蓄电池正负极相连，然后先打开仪表 市电开关，再合上F1空开，仪表正常开机。(拆下的电池线铜鼻子做好绝缘保护）
(整理)铅酸蓄电池的性能检测
铅酸蓄电池的性能检测 一、容量 电池容量是指在规定条件下测得的并由制造商宣称的电池容量值。实际上是在规定 温度下，以一定电流放电一定时间，当达到规定的终止电压时，所能给出的电量，用C 表示，以安时(Ah)为单位。 ⑴起动电池的容量 a. 额定储备容量，用Cr.n表示，其值应符合GB/T 5008.2-2008标准的规定。 b. 实际储备容量，用Cr.e表示，其值应在第3次或之前的储备容量试验时，达到额定储备容量用Cr.n。 c. 20h率额定容量，用C20表示，其值应符合GB/T 5008.2-2008标准的规定。 d. 实际容量，用Ce表示，其值应在第3次或之前的容量试验时，应不低于额定容量C20的95%。 ⑵牵引电池的容量 a. 额定容量，用C5表示，在30℃温度下放电5h，放电电流是C5/5(A)，放电至单体电压1.70V，所给出的电量(Ah)，其值应符合GB/T 7403.1-2008标准的规定。 b. 实际容量，用Ce表示，在规定条件下，电池所能放出的电量(Ah)，其值应在第1次容量试验时应不低于额定容量C5的85%。实际容量在前10次容量试验内至少有1次 达到额定容量。 ⑶内燃机车用排气式电池的容量 电池的额定容量以C5表示，其值应在第6次循环内达到电池标称容量值，应符合GB/T 7404.1-2008标准的规定。 ⑷内燃机车用阀控密封式电池的容量 电池的额定容量以C5表示，其值应在第6次循环内达到电池标称容量值，应符合GB/T 7404.2-2008标准的规定。
⑸铁路客车用电池的容量 a. 额定容量，用C10、C5、C1表示，其容量值在进行容量试验时要达到额定值，在3次试验中有1次合格为合格，应符合GB/T 13281-2008标准的规定。 b. 实际容量，用Ce表示，即在规定条件下测得的电池实际放电容量。 c. 低温容量，用Cd表示，电池在零下40℃环境中静置8h，以I10(A)电流放电至单体电压1.60V，计算其容量，低温容量Cd与常温容量C10、C5、C1的比值不少于0.4(＞40%)。 ⑹固定型防酸式电池的容量 C10容量在第1次循环不低于0.90C10，第5次循环应达到C10；C1和1.0C容量分别在第7次、第9次循环达到额定值，应符合GB/T 13337.1-2008标准的规定。 ⑺固定型阀控密封式电池的容量 C10容量在第1次循环不低于0.95C10，第3次循环应达到C10、C3、C1，应符合GB/T 19638.1-2008的规定。 ⑻小型阀控密封式电池的容量 C20容量应符合GB/T 19639.2-2008的规定。实际容量Ce在第5次充/放循环内应不低于C20。 ⑼电动道路车辆用电池的容量 a. 额定容量，用C3表示，第1次放电容量应不低于0.85C3，第10次放电容量或之前放电容量应达到C3，应符合GB/T 18332.1-2008的规定。 b. 低温容量，用Cd表示，电池在零下18℃环境中静置24h，以I3(A)电流放电至单体电压1.40V，其容量应不低于0.5C3。 ⑽电动助力车用密封式电池的容量 a. 额定容量，用C2表示，应在第3次循环内达到。 b. 实际容量，用Ca表示，应符合GB/T 22199-2008的规定。
电池电量检测方法及原理 pdf
FUEL GAUGE 电池电量检测方法及原理锂电池具有高存储能量、寿命长、重量轻和无记忆效应等优点，已经在现行便携式设备中得到了广泛的使用，尤其是在手机、多媒体播放器、GPS终端等消费类电子设备中。这些设备不但单纯地只是支持单一的通讯功能，还支持流媒体播放和高速的无线发送和接收等等功能。随着越来越多功能的加入且要获得更长单次充电的使用时间，便携式设备中锂电池的容量也不断地增大，以智能手机为例，主流的电池容量已经800mAH增长到现在1500mAH，并且还有继续增长的趋势。 随着大容量电池的使用，如果设备能够精确的了解电池的电量，不仅能够很好地保护了电池，防止其过放电，同时也能够让用户精确地知道剩余电量来估算所能使用的时间，及时地保存重要数据。因此，在PMP和GPS中，电量计不断加入到设备中，并且电量计也在智能手机中得到了应用，尤其是在一些Windows Mobile操作系统的智能手机中，如图1所示，电池电量的显示已由原来的柱状图变为了数字显示。 本文介绍和比较三种种不同电量计的实现方法，并且以意法半导体的STC3100电池监控IC为例，在其Demo实现了1%精度的电池精度计量。 （a）柱状图电量显示（b）数字精确电量显示 图1 Windows Mobile 手机中电量计量 1，电量计的实现方法和分类。 据统计，现行设备中有三种电量计，分别是： 直接电池电压监控方法，也就是说，电池电量的估计是通过简单地监控电池的电压得来的，尽管该方法精度较低和缺乏对电池的有效保护，但其简单易行，所以在现行的设备中得到最广泛的应用。然而锂电池本身特有的放电特性，如图2所示。不难从中发现，电池的电量与其电压不是一个线性的关系，这种非线性导致电压直接检测方法的不准确性，电量测量精度超过20%。电池电量只能用分段式显示，，如图1.a所示，无法用数字显示精确的电池电量。手机用户经常发现，在手机显示还有两格电的时候，电池的电量下降得非常快，也就是因为这时候电池已经进入Phase3。 图2 锂电池放电曲线
蓄电池性能检测电路设计设计
基于单片机的蓄电池性能测试电路的设计 电气工程及其自动化专业] [摘要] 阀控铅酸蓄电池作为后备电源已经广泛应用于工业生产，交通、通信和军事领域。如何高效率管理这些蓄电池，提高后备电源系统的可靠性是一个很现实的重要课题。因此，本课题设计一基于单片机的船舶蓄电池性能检测系统。该系统采用精密电阻和电池构成串联电路，用交流注入法对蓄电池注入微弱正弦波信号，通过对输出响应进行一系列的放大、幅相检测、AD转换和采集，然后根据测量到的电压比来推算电池内阻。试验结果表明：该方法能够被有效地用于铅酸电池内阻测量，测量结果稳定有效。 [关键词]幅相检测；AD转换；单片机；电池内阻
目录 1引言 (1) 1.1研究背景 (1) 1.2蓄电池研究现状 (1) 1.3蓄电池的性能指标 (2) 1.4蓄电池性能的判断因素 (3) 2测试方法研究 (4) 2.1内阻参数的相对性与绝对性 (4) 2.2蓄电池内阻与容量的关系 (5) 2.3蓄电池等效电路 (5) 2.4方案的探讨 (6) 2.5交流法 (7) 3硬件电路的设计 (8) 3.1总体框架 (8) 3.2主处理器模块 (10) 3.3探测电路 (12) 3.4差分放大电路 (13) 3.4.1INA321芯片简化图 (13) 3.4.2INA2321电路图 (14) 3.5幅相检测电路 (14) 3.5.1AD8302介绍 (14)
3.5.2AD8302电路图 (15) 3.6模数转换模块设计 (16) 3.6.1模数转换芯片AD0809 (16) 3.6.2ADC0809与单片机的接口电路 (17) 3.7液晶显示 (18) 3.7.1LCD1602介绍 (18) 3.7.2LCD1602与单片机的接口电路 (20) 4软件部分 (21) 4.1主程序 (21) 4.2A/D转换子程序 (22) 4.3LCD1602初始化部分 (23) 结束语 (25) 参考文献 (26) 致谢 (27)
蓄电池在线监测系统的设计与实现
蓄电池在线监测系统的设计与实现 李立伟 邹积岩 (大连理工大学电气系 116024) 摘 要 对直流系统传统的蓄电池监测方法进行了比较分析,提出了一种直流系统蓄电池在线监测系统,通过实时测量蓄电池组的单体电池电压、温度、内阻及充放电电流,实现了蓄电池组运行参数的实时监测,着重介绍了该系统的设计原理以及软、硬件设计。 关键词 在线监测 单体电池电压 单体电池温度 单体电池内阻 1 概述 直流操作电源系统是电力系统中继电保护装置、信号装置、照明装置等重要负载的供电电源,其供电的可靠性直接影响变电站的安全运行。直流操作电源的后备电源一般采用蓄电池组,正常运行时由充电机浮充充电,当系统停电时,由蓄电池组提供后备电源。为保证直流操作电源供电的可靠性,必须对蓄电池组运行参数进行全面的在线监测。 目前,电力系统中蓄电池的常用检测方法就是平时测量单体电池的端电压及每年进行的容量核对性放电,但平时浮充状态下的电池端电压测量本身并不能真实反映电池的性能状况,即使性能变差的电池在浮充时也能测得合格的端电压;而一旦供电系统停电、蓄电池放电时,就可能无法保证事故状态下的放电要求,从而扩大事故范围。由于蓄电池的容量与电池内阻存在很强的相关性,一般而言,电池的容量越大,内阻就越小,因此可以通过对蓄电池内阻的测量,对电池的容量进行在线评估。 在我们研制的蓄电池在线监测系统中,通过实时测量蓄电池组的单体电池电压、温度、内阻及充放电电流,实现对蓄电池组运行参数的实时监测,并可通过通信网络将蓄电池组全部信息远传至监控中心机房,实现变电站直流操作电源系统的无人值守。 2 电池运行参数测量原理 211 单体电池电压测量 在大容量的直流操作电源系统中,蓄电池一般采用108节左右电压为2V的单体电池串联而成,单体电池两端存在较高的共模电压,如接在直流母线正端的蓄电池两端对母线负端的共模电压分别为216V、214V,大大超过一般电子模拟开关如CD4051、MAX358等的共模电压输入范围。为消除共模电压的影响,一般采用电磁继电器进行轮流切换,来实现单体电池电压的测量。但电磁继电器的寿命一般为105次,动作时间为10ms,不适合快速、长时间的测量,而Photo MOS继电器为无触点开关,但由于目前成本较高,也不适合大面积推广。 在本系统中,采用了BURR-BROWN公司推出的低价格、高精度的差分放大器INA148,在±15V电源供电时,其最大共模峰值输入电压为±500V,单体电池电压测量原理框图如图1所示。 图1 单体电池电压测量原理框图 212 单体电池温度测量 除了电化学反应的吸热和放热外,在充放电过程中,由于电池内阻的存在,电池内部产生的热量也会引起电池的温度发生变化。在同样电流的条件下,电池内阻不同,电池内部产生的热量不同,电 — 7 — ?研究与开发? 《电工技术杂志》2002年第11期
蓄电池容量检测方法
传统的蓄电池容量检测方法是进行整组核对性放电，即把蓄电池组连接到负载箱，然后进行放电，一直放到截止电压（没电）为止，来验证蓄电池的容量，但是这种方法有很多隐患和缺点： a、 电时间长，风险大，电池组须脱离系统，蓄电池组所存储的化学能全部以热能形式消耗掉，既浪费了电能又费时费力，效率低。 b、 行核对性放电试验，必须具备一定条件，首先，尽可能在市电基本保障的条件下进行；其次,必须有备用电池组 。 c、 目前，核对放电只能测试整组电池容量，不能测试每一节单体电池容量，以容量最低的一节作为整组容量，而其他部分电池由于放电深度不够，其劣化或落后程度还不能完全充分暴露出来。 d、 损蓄电池的容量。由于蓄电池的内部化学反应不是完全可逆的。全深度循环放电的次数是有限的，所以，不适宜对铅酸蓄电池频繁进行深放电。但是间隔时间过长，两次核对之间的蓄电池的状态是不确定的。蓄电池的容量下降到80％以下后，蓄电池便进入急剧的衰退状况，衰退期很短，可能在一次核对放电后几个月就失效，而在剩下的时间内电池组已存在极大的事故隐患。 内阻测试的原理： 通过大量的试验得出：蓄电池的内阻值随蓄电池容量的降低而升高，也就是说，当蓄电池不断的老化，容量在不断的降低时，蓄电池的内阻会不断加大。通过这个试验结果，我们可以得出，通过对比整组蓄电池的内阻值或跟踪单体电池的内阻变化程度，可以找出整组中落后的电池，通过跟踪单体电池的内阻变化程度，可以了解蓄电池的老化程度，达到维护蓄电池的目的。 对于VRLA蓄电池来说，如果内部电阻比基准值（平均值）增加20%以上，蓄电池性能则会下降到一个级低的水平。这个值也是IEEE STD建议立即采取纠正措施（放电试验或更换）的标准。IBEX1000则根据这个建议基准将报警值设定为20%。 相应的，VRLA蓄电池容量下降到80%以下时，蓄电池的老化程度就像在图形中的△T一样，该时间是无法预测的，同时容量衰减的速度会越来越块，而内阻值的增加也会越来越快。因此我们建议，及时更换蓄电池，以提高贵公司蓄电池系统的可靠性。 至今为止，实际应用的判别蓄电池健康状态的方法只用IEEE推荐的标准，因此我们建议，当蓄电池的内阻值增加20%以上，应考虑对此单元电池采取纠正或更换措施. 现在蓄电池的使用已经非常普遍，对蓄电池进行准确快速地检测及维护也日益迫切。国内外大量实践证明，电压与容量无必然相关性，电压只是反映电池的表面参数。国际电工IEEE-1188-1996为蓄电池维护制订了“定期测试蓄电池内阻预测蓄电池寿命”的标准。中国信息产业部邮电产品质量检验中心也提出了蓄电池内阻的相关规范（见YD/T799-2002）。蓄电池内阻已被公认是判断蓄电池容量状况的决定性参数。 内阻与容量的相关性是：当电池的内阻大于初始值(基值)的25％时，电池将无
基于单片机的蓄电池监测系统设计(互联网+)
1 引言 蓄电池作为一种供电方便、安全可靠的直流电源广泛应用于电力、石化、通讯等领域，为获得较高的电压，常用多节蓄电池串联工作方式。由于单体蓄电池特性的差异，在运行一段时间后，电池组中个别电池性能变差，进而失效，造成电池组整体性能下降，导致整个系统的可靠性降低，且蓄电池是一种化学反映装置，内部的化学反映不易及时发现，因此有必要对蓄电池的运行状态进行实时在线监测。 1.1 本课题研究的意义 铅酸蓄电池(Lead Acid Battery，LAB)作为一种化学电源，自1860年普兰特(Plante)首次发明了实用的蓄电池以来，尤其是近年来随着阀控式铅酸蓄电池(Valve Regulated LAB，VRLAB)的出现，蓄电池以其价格低廉、易于浮充使用、电能效率高、电源独立性好、可移动等优点被广泛应用于发电厂、变电站、邮电通讯系统、汽车、船舶、铁路客车等各个领域。在UPS系统中，蓄电池组作为储能元件，是系统极其重要的组成部分，它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠性，然而蓄电池却是整个UPS系统中平均无故障时间最短的器件。 现在随着国民经济的迅速发展，电力系统和通信系统发挥着越来越重要的作用，由蓄电池组、充电浮充电装置以及馈电支路开关和熔断器等组成的直流系统是发电厂、变电站和通信基站中的一个重要组成部分，其工作状况的好坏直接影响到电力系统和通信系统的安全、可靠和高效运行。而蓄电池组作为直流系统向外供电的唯一设备，为电力系统和通信系统中的信号装置、继电保护装置和控制装置等重要负载提供工作电源，其性能的好坏直接关系到电力系统和通信系统的安全可靠性。因此为了确保用电设备即使在交流电源全部中断的情况下也能正常安全连续运行，必须保证蓄电池组的运行状态性能良好，在发生火电中断时能够有足够的放电容量，所以重视和加强对蓄电池的维护工作，特别是对蓄电池实施实时在线监测意义重大。[1] 1.2 国内外发展状况 随着科学技术的发展，特别是单片机和计算机在智能化控制方面的应用，以及在变电站综合自动化系统等方面研究的深入，关于蓄电池的自动化监测问题也提到日程上来。近几年以来，很多人开始研究蓄电池的自动化监测。蓄电池监测系统中，主要内容
蓄电池性能检查
授课章节 名称 任务二：蓄电池的性能检查 授课课时 2 授课形式理实一体 使用教具整车、蓄电池、密度计、万用表、高率放电计、水具、抹布 教学目的知识目标： 1、知道蓄电池的容量的含义。 2、区别免维护蓄电池和普通蓄电池的区别。 3、知道蓄电池的检查内容。 技能目标： 1、能够熟练进行蓄电池的性能检查。 情感态度目标：、 1、从常规工作上提出要求，培养学生良好的行为习惯。 2、养成学生团结协作的职业意识； 教学重点蓄电池的性能检测教学难点电解液密度的检测 更新、补充、 删节内容 课外作业 教学后记
授课主要内容或板书设计 任务二蓄电池的性能检查 一、蓄电池的容量 1、额定容量 2、储备容量 3、起动容量 二、影响容量的因素 1、结构因素 2、使用因素 二、免维护蓄电池 1、免维护蓄电池的结构特点 2、免维护蓄电池的使用特点 三、蓄电池的性能检查 1、安装三件套 2、打开发动机室盖 3、安装翼子板护垫及前格栅布 4、检查蓄电池端子导线松动 5、检查蓄电池桩头是否腐蚀 6、检查蓄电池盒 7、检查蓄电池通风孔塞 8、检查电解液液位（目视液位标线） 9、检查电解液液位（目视指示器） 10、检测蓄电池端电压 11、用万用表测量蓄电池的开路电压 12、测量电解液比重（单格）
教学过程主要教学内容及步骤 复习提问5min 对话法 新课引入3min 讲授法、对话法 新课讲授 讲授法10min 采用多媒体课件，增强教学效果。 知道各个容量的意义 5min 讲授法 结合ppt图片展开 讲解1、蓄电池在哪些情况下起作用？ 2、蓄电池是由哪几部分组成的？ 汽车上的蓄电池在使用过程中需要注意哪些？这是我们在学习汽车蓄电池时必须掌握的内容。 任务二蓄电池的性能检查 一、蓄电池的容量 蓄电池的容量指蓄电池在规定条件下（包括放电温度、放电电流、放电终止电压）放出的电量。单位：安时（A·h）蓄电池容量C等于放电电流If与放电时间tf的乘积： C＝If ·tf 1、额定容量 据国标GB5008.1－91《起动用铅酸蓄电池技术条件》规定，将充足电的新蓄电池，在电解液温度为25±5℃的条件下，以20小时率的放电电流（即0.05C20安培）连续放电至单池 平均电压降到1.75V时，输出的电量称为蓄电池的额定容量，用C20表示。单位为A·h。 2、储备容量 据国标GB5008.1－91《起动用铅酸蓄电池技术条件》规定，蓄电池在25±2℃的条件下，以25A恒流放电至单池平均电压降到1.75V时的放电时间，称为蓄电池的储备容量。单位为分钟。 储备容量表达了在汽车充电系统失效时，蓄电池能为照明和点火系统等用电设备提供25A恒流的能力。 3、起动容量 动容量表征了铅蓄电池在发动机起动时的供电能力，是检验蓄电池质量的重要指标之一。起动容量受温度影响很大，故又分为低温起动容量和常温起动容量两种。 （1）低温起动容量：电解液在－18℃时，以3倍额定容量的电流持续放电至单格电压下降至1V时所放出的电量。持续时间应在1.5min以上。 （2）常温起动容量：电解液在30℃时，以3倍额定容量的电流持续放电至单格电压下降至 1.5V时所放出的电量。持续时间应在5min以上。 二、影响容量的因素 1、结构因素 2、使用因素 ⑴放电电流；⑵电解液温度；⑶电解液密度
电池电量检测芯片
电池电量检测芯片 时间：2011-12-17 22:29:42来源：作者： 电池电量监测计就是一种自动监控电池电量的IC，其向做出系统电源管理决定的处理器报告监控情况。一个不错的电池电量监测计至少需要一些测量电池电压、电池组温度和电流的方法、一颗微处理器、以及一种业经验证的电池电量监测计算法。bq2650x 和 bq27x00 均为完整的电池电量监测计，其拥有一个用于电压和温度测量的模数转换器(ADC) 以及一个电流和充电感应ADC。这些电池电量监测计还拥有一颗运行TI 电池电量监测计算法的内部微处理器。这些算法将对锂离子(Li-ion)电池的自放电、老化、温度和放电率进行补偿。该微处理器可以使主机系统处理器不用进行没完没了的计算。 电池电量监测计提供了诸如?电量剩余状态?等信息，同时bq27x00 系统还提供了?剩余运行时间?信息。主机在任何时候都可以询问到这种信息，并由主机来决定是通过LED 还是通过屏幕显示消息来通知最终用户有关电池的信息。由于系统处理器只需要一个12C 或一个HDQ 通信驱动，因此使用电池电量监测计非常简单。 电池组电路描述 图1 描述了电池组中的应用电路。根据所使用电池电量监测计IC 的不同，电池组将至少具有三到四个可用外部终端。 图1 典型的应用电路 VCC 和BAT 引脚将接入电池电压，用于IC 功率和电池电压的测量。一只低阻值感应电阻被安装在电池的接地端，以使感应电阻两端的电压能够被电池电量监测计的高阻抗SRP 和SRN 输入监控到。流经感应电阻的电流有助于我们确定电池的已充电量或已放电量。在选择感应电阻值时，设计人员必须考虑到其两端的电压不应该超过100 mV。太小的电阻值在低电流条件下可能会带来误差。电路板布局必须确保SRP 和SRN 到感应电阻的连接尽可能地靠近感应电阻的各个端点；即Kelvin 连接测量。
电池容量检测是通过电池分容柜进行的 - 副本
锂电池低于多少开始充电额定电压： 充电限制电压： 放电截止电压： 过充保护电压： 过充恢复电压： 充电电流小于 放电终止电流12mA 过放保护电压： 单节锂电池的截止电压一般设为，两节则是*2=，就是说低于就放不出电的，要马上充电了. 最好不超过,充电电流小于 单节锂电池的充电截止电压一般为
6节的话充电截止电压即= 你的笔记本即4节串,充电截止电压为16V/4A是完全匹配的. 两串锂电组成的电池充满电电压为，放电终止电压为，一般在就应停止放电，对锂电池充电最好采用先恒流充电，再恒压充电，这样对锂电池最好，有利于延长锂电池使用寿命。 电池容量检测是通过电池分容柜进行的 电池容量检测原理： 第一步，把电池充满电，达到额定电压，一般是 第二步，把电池放电，达到额定电压，并记录放出电量多少，电压一般为第三步，把电池充电到正常量，一般设定为 在第二步中记录出来的容量就是电池的容量了。 放电axh 电池容量(C)的计算方法： 容量C＝放电电池（恒流）I×放电时间（小时)T
反过来： 放电时间T＝容量C／放电电流（恒流）I 比如一个电池用500MA（毫安）的恒定电流放了2 个小时，那么这个电池的容量就等于500MA*2H＝1000MAH=1AH 再如一个电池用5安的电流放了2个小时，那么该电池的容量就是10AH 电池满电与放完电时的电压差是多少 其实这和电池的种类及类型有关，不同类型的电池不一样，比如手机用的锂电池，额定电压,最低电压3V，铅酸电池单格额定电压为2V，最低电如果是12V的铅酸电池额定电压为12V，最低。 怎样测试锂电池容量 充电电池代替一次电池正在运用到许多场合，电池容量的高低是决定电池质量的主要内容，但是社会上充斥着各种伪劣电池，我们可以用简单的三步法测量电池的真正容量 工具/原料 万用表，充电器，电池 说明 1.电池容量一般用mAh毫安时表示，1mAh表示：1毫安电流放电1个小时 2.电池总容量用C表示 步骤/方法1.把电池充满电，单只锂电池充充满电后的电压是 2.用万用表使电池恒流（，相对于电池容量而言)放电，终止电压设定为3v； 3. 用恒流放电的时间乘以放电电流就是电池容量了； 检验：如果恒流放电不能达到两个小时，那么标称电压就是不够的。电池
蓄电池在线监测系统的设计与实现
产业与科技论坛2012年第11卷第9期 .6 2012.（11）.9Industrial &Science Tribune 蓄电池在线监测系统的设计与实现 □刘生峰 【摘 要】本文对于蓄电池在线监督系统作出了一定深度的探讨，从蓄电池本身的特点入手，分成了两大部分进行论述，分别是 电池的运行参数和电池的充放电特性，这两点是作者认为落实好蓄电池监督的关键所在。此外还介绍了一种利用高 科技， 基于GPRS 的蓄电池在线先进监测系统，希望通过探讨可以更好地做好蓄电池的在线监测工作，让电力系统的安全稳定性得到最大的保障。 【关键词】蓄电池；在线监控；运行参数；GPRS 系统【作者单位】刘生峰，大庆职业学院机电系 蓄电池是通信系统和电力系统中直流系统向外供电的唯一设备，所以蓄电池性能的好坏直接会影响到通信系统和电力系统的稳定性。蓄电池组一般是担当直流操作电源的后备电源，当正常运行的时候由充电机充电。当系统停电之后， 提供电源的来源就是蓄电池组了。所以为了保证直流操作电源运行的可靠性，必须要对蓄电池运行的参数进行有效的在线监督，要是蓄电池使用不当或者出现问题没有及时地进行修复，会影响到整个电力系统的放电量和后备保障，严重的情况会导致整个电力系统的瘫痪和崩溃，所以对蓄电池进行在线及时监控是非常必要的一项工作。 一、蓄电池的简介 铅酸蓄电池作为一种化学资源的首次实现应用是在1860年的普兰特，近几年由于阀控式铅酸蓄电池的出现，蓄电池就凭借着它价格低廉、易于使用浮冲、可移动、电能效率高等一系列的特点，被广泛地使用在轮船、车间、变电站、铁路公路等各个不同的领域。在当今社会的工业交通业运输业等等行业之中，蓄电池已经成为了最重要的一种后备电源，在电力系统和通信系统中成为了重要的一个组成部分。 二、电池各个运行参数的测量要很好地对蓄电池进行在线的监控，就要准确地对蓄电池里面的各个运行参数进行测量，这样才可以及时地把握好蓄电池的运行状况和及时发现问题和做出解决的方法。 （一）电池单体的温度测量。蓄电池在一般的情况下，由于电池电阻的不同，电池内部所产生出来的热量也不一样。除了一般化学反应进行的吸热和放热反应以外，电池内部的电阻存在以及电池内部所产生的热量都会影响到电池的温度。一般电池温度的测量方法就是在电池的负极柱根部安装温度的传感器，通过在线去检测电池的温度，找出温度发生异常的电池。电池的温度值其实是电池内阻值的一个间接反映，研究的结果指出，无论是在恒流放电的状态下还是在限压恒充电，或者浮充状态下的电池，荷电量最小的电池温度就是最高。 （二）对电池内阻值的测量。对于测量电池内阻这么一个复杂具有难度的工作，一般现行的方法有三种，分别是密度法、开路电压法和直流电路法。密度法的主要测量对象 是蓄电池的电解液的密度， 是通过测量电解液的密度去估量蓄电池内阻。但是这个方法没有办法对密封的蓄电池进行有效的测量。第二种方法是通过测量蓄电池端电压来估算内阻的开路电压法，但是这种方法得出来的结果普遍精度较差， 甚至更坏的情况会得出一个错误的结果。第三个方法是直流电路法，这一个方法是借助欧姆定律来进行计算估量的，一瞬间对电池进行大电流的放电，从中测量出电池在此过程中的瞬间电压，再通过欧姆定律计算出电池的内阻。但是有时候过大的电流会对蓄电池产生巨大的伤害，影响它们的寿命。所以由于这三种方法都有自己的弊端和局限性，测量人员会采用另外一种低损害而且有效的测量方法就是用交流电去测量电池的内阻值。采用交流法去测量电池内阻，无需对电池进行放电，也不需要让蓄电池脱离工作，使之处在静止或者脱机状态，可以实现完全的实时在线监测管理，避免了对设备安全性运作的影响。而且交流电的电流电量很小，并不会对直流的系统造成影响，所以也不需要负载箱进行过多的运作，以最小的工作代价获得准确的测量值。 （三）对电池充电放电的电流量的测量。这一个测量的方法比较简单，在这一个测量的系统当中采用了霍尔电流传感器，它将电池中充放电的电流转换成了—4/+4V 的直流电压，然后把电压直接经A /D 转换器转换即可。 三、蓄电池的充、放电特性 要准备地把握和监督蓄电池的使用，就要先弄清楚蓄电池的工作原理和充、放电的特性，这样在日常的工作中才可以对其进行准确的监督， 在发现问题的时候可以根据蓄电池的特性作出最高效最准确的解决方法。 （一）电池充电端电压与容量的关系。经研究发现，为了使电池的容量完全恢复到100%并且能够让容量维持在最大的方法，是应该在电池充足电之后在电池组两端加入恒定的电压，也就是对电池进行浮充。浮充这一个步骤是对电池容量的最大化和稳定化起一个很重要的作用。这一个阶段补充的电流，应该是补充电池内部因为自己放电而失去的电流量。浮充的电压不可以过高，否则会对电池自身产生损害。所以使用适当的电压对蓄电池进行浮充，可以有助于维持蓄 · 85·
学生手册(蓄电池的技术性能检测)
1.1蓄电池的技术性能检
【情境导入】 一辆丰田卡罗拉1.6L轿车，行驶里程4万km,出现熄火一段时间后，就无法起动的故障。经检查，蓄电池电压过低，并找出导致蓄电池电压低的原因，给蓄电池充电后，故障消失。 【学习目标】 1．能通过与客户交流、查阅相关维修技术资料等方式获取车辆信息。 2．能根据故障现象制定正确的维修计划。 3．能正确选择诊断设备对蓄电池引起的故障进行诊断。 4．掌握蓄电池的结构、作用及工作原理。 5. 了解蓄电池的常见故障。 6．能根据环保要求，正确处理对环境和人体有害的废料和损坏的零部件。【理论知识】 1.1.1蓄电池的作用 汽车上装有蓄电池和发电机两个直流电源，这两个电源并联，全车的用电设备均为并联。蓄电池作为汽车的电源之一，其主要作用如下： （1）汽车发动机起动时，蓄电池向起动机及点火系统等供电，同时能向收音机、点烟器及常用灯光等供电。 （2）发电机不发电或发电机低转速运转导致电压较低时向用电设备供电，发电机电压低于蓄电池的充电电压时，由蓄电池向用电设备供电。 （3）发动机中、高速运转，发电机电压高于蓄电池的充电电压时，蓄电池将发电机的剩余电能储存起来。 （4）当发电机过载时，协助发电机向用电设备供电。 （5）蓄电池相当于一个大电容器，能吸收电路中出现的瞬时过电压，保护电子元件，保持汽车电气系统电压稳定。 1.1.2蓄电池的安装位置
当选择蓄电池在汽车上的安装位置时，应考虑以下因素： 1．汽车部件的重量分布。 2. 靠近起动机，以缩短电缆长度。 3．便于拆卸安装。 4．能防止污染。 5．环境温度适宜。 6. 减振性好。 一般轿车装在发动机罩内，货车装在车架前部的左侧或右侧，客车多装在车厢内。蓄电池都是用特制金属框架或防震垫固定的。 1.1.3蓄电池的构造 蓄电池是一种化学电源，靠其内部的化学反应来储存电能或向用电设备供电。目前汽车用的蓄电池多为铅酸蓄电池。铅酸蓄电池因结构简单、价格低廉、内阻小、起动性能好、能在短时间内提供起动机所需的大电流，因此得到了广泛的应用。 铅酸蓄电池是在盛有稀硫酸的容器内插入两组极板而构成的电能存储器，它主要由极板、隔板、电解液、外壳、联条和极柱等组成。如图1-1-1所示： 图1-1-1蓄电池组成