一种铅酸蓄电池充电器的设计与制作
随着各种电动汽车的发展，动力电池充电器的需求将越来越多。充电器质量的优劣关系到电池性能的发挥及寿命、充电器本身的智能化关系到用户的使用方便及电力系统电力计费等管理问题。不同电池，特点不同，充电策略也不相同。如将一种电池的冲电器做好了，就容易将技术向其他电池类型拓展。本选题具有实用性，对电赛方向人才培养也有针对性。
主要功能指标：
输入电压单相50HZ ±10%,电压有效值波动范围220V ±20%,即有效值为176V-264V;
输出直流额定电压50V;
输入端加功率因数校正，功率因数90 %;
充电初期效率大于80%;
输入电流失真度小于4%;
充电过程分为激，快充和浮充；
具有温度检测功能，可根据电池和环境温度改变充电策略；
具有友好的人机界面，可对充电策略进行调整；
散热方式：风冷。
主电路的整体框图：
EMI滤波电路：
C1和L1组成第一级EMI滤波
C2、C3、C4与L2组成第二级滤波。
L1,L2为共模电感
整流及功率因数校正电路：
整流桥：
流经二级管电流ID=3.55A
二极管反向电压V=373V
考虑实际工作情况故选BR601（35A/1000V）；
功率因数校正：
方案：BOOST型拓扑结构具有输出电阻低，硬件电路及控制简单，技术成熟，故选用BOOST 结构；
芯片选择：TI公司的UCC28019可控制功率输出为100W-2KW,功率因数可提高到0.95,符合设计要求，故此次设计选用该款芯片；
电路图
DC-DC主拓扑结构：
方案选择：
在开关管承受峰值电流和电压的情况下，全桥输出功率为半桥的两倍，并切在功率大于500W时，全桥相对于半桥更合适，故本次设计采用全桥拓扑。
功率开关管选择：
经过整流滤波后电压最大值为373V,最大初级电流为 3.5A 考虑实际工作情况选择FQA24N50
（24A/500V/0.2Ω）
输出整流二极管：
整流二极管要承受的最大反相电压为100V,电流为10A,考虑实际工作情况，我们选用MUR3060（600V/30A）
全桥电路图：
整流滤波输出电路：
驱动电路：
PWM信号通过光耦隔离，经过反相器进入半桥驱动芯片IR2110 ,的Q1、Q2半桥驱动电路，Q3、Q4驱动电路与此电路相同。
辅助电源供电：
本设计系统供电采用另制辅助电源，系统框图如下：
本供电系统可提供稳定的12V,5V,-12V电压，且效率较高。
智能控制电路设计：
电源PWM控制部分
本设计采用的电源核心控制部分的芯片为美国通用公司芯片SG3525.控制电路如图：
采样电路
热保护电路
本设计系统可以检测电池温度，充电器温度，当电池过温时会关闭PWM的输出波形，使电路停止工作，同时单片机会报警提示，当充电器过温时，风冷系统会开启，如果温度继续升高，则充电器会停止工作。
过流，短路保护电路
当电流过大，超过12A,电路会限流报警提示，在充电器启动之前会进行短路检测，当电阻小于0.5Ω时认为电路故障，并报警提示。
系统软件结构
四阶段充电控制策略：
四阶段充电策略解析：
激活充电：充电器开始工作后单片机采集采集蓄电池端电压检测，若电压过低说明曾过度放电，为避免充电电流过大，实行小电流激活。
恒流充电：恒流充电为10A.
恒压充电：恒压充电电压为59V.
涓流浮充：当充电电流下降到恒流下的0.1倍式，即1A时，采用涓流浮充。
四阶段充电策略保证充电初期能激活修复蓄电池，使蓄电池更经久耐用，末期不过充，又能达到充满的目的。
电源系统抗干扰
硬件抗干扰技术
电源EMC设计：整流二极管采用肖特基二级管做整流管，开关管回路加RCD网络，输入端加EMI滤波电路，优化变压器设计。
优化PCB板布局和走线。
软件抗干扰技术
采用程序模块间远程拦截技术。
// 铅酸蓄电池的制造成本低、容量大、价格低廉，使用十分广泛。由于其固有的特性，若使用不当，寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，采用正确的充电方式，能有效延长蓄电池的使用寿命。因此，设计一种全新的智能型铅酸蓄电池充电器是十分必要的。 1常规充电方式 铅酸蓄电池的常规充电方式有两种:浮充(又称恒压充电)和循环充电。 浮充时要严格掌握充电电压，如额定电压为12V的蓄电池，其充电电压应在13.5～13.8V 之间。浮充电压过低，蓄电池会充不满，过高则会造成过量充电。电压的调定，应以初期充电电流不超过0.3C(C为蓄电池的额定容量)为原则。 循环充电，其初期充电电流也不宜超过0.3C，充电的安培小时数要略大于放电安培小时数。也可先以0.1C的充电速率恒流充电数小时，当充电安培小时数达到放电安培小时数的90%时，再改用浮充电压充电，直至充满。 以上为目前常用的铅酸蓄电池充电方式，但这两种方式存在着一些不足之处。在充电过程中，电池电压逐渐增高，充电电流逐渐降低。由于恒压充电不管电池电压的实际状态，充电电压总是恒定的，充电电流刚开始比较大，然后按指数规律下降;采用快速充电可能使蓄电池过量充电，易导致电池损坏。对于循环充电而言，采用较小电流充电，充电效果较好。但对于大容量的蓄电池，充电时间就会拖得很长，时效低，造成诸多不便。 2智能型充电器的充电过程分析 通过对上述两种充电方式的分析比较，综合其优点设计出具有快充和慢充的智能型铅酸蓄电池充电器。该充电器采用单片机控制，充电过程分为快充、慢充及涓流充三个阶段，充电效果更佳。图1所示为该充电器的充电电流、电压曲线。 从图1可以看出:在快充阶段(0～t1)，充电器以恒定电流1C对蓄电池充电，由单片机控制快充时间，避免过量充电;在慢充阶段(t1～t2)，单片机输出PWM控制信号，控制斩波开关通断，以恒定电压对蓄电池进行充电，此时充电电流按指数规律下降，当电池电压上升到规定值时，结束慢充，进入涓流充阶段;在涓流充阶段(t2～t3)，单片机输出的PWM控制信号，使充电器以约0.09C的充电电流对蓄电池充电，在这种状态下，可长时间对蓄电池充电，从而能最大限度地延长蓄电池寿命。 3智能型充电器的工作原理 根据上述分析而设计的智能型铅酸蓄电池充电器，主要由开关稳压电源、斩波开关、控制器和辅助电源等四个部分组成，并具有过流保护、过压保护和超温保护功能。图2为充电器原理框图，图3为充电器电路原理图。 3.1开关稳压电源
铅酸蓄电池室设计要点随着互联网应用的飞速发展，也推动了大型数据中心或各类计算机机房建设的步伐。为保障数据中心和机房IT设备的正常运行，不间断电源（UPS）系统的配置必不可少。目前，在所有计算机机房和数据中心，给不间断电源系统提供后备电能的主要依靠免维护铅酸蓄电池。因此，在市电出现异常后，UPS的后备蓄电池正常提供电能就成为数据中心或计算机机房能否安全运行的关键。 目前，数据中心或中大型计算机机房在规划建设时为保证蓄电池正常工作和维护，均设计有单独的电池室为蓄电池安全运行提供保障。由于铅酸蓄电池是高污染和危险产品，因此国家对它的使用环境及电池室的建设有严格的要求，在设计和施工时要注意以下几个方面。 电池室的承重： 机房常用12V100AH的铅酸蓄电池，每节在30公斤左右，中大型机房或数据中心电池数量的配置一般在200节以上，按摆放4层放置40节设计，每平方约1200KG。这个重量是普通建筑（每平方300~500公斤）无法承受的。故《计算机机房设计标准GB50174》要求电池室承重电池室活载荷不低于16KN/米2，约每平方1632KG。因此，电池房一般选择放在地面或楼板经过特殊加固的房间。 电池室的环境： 1、温度：铅酸蓄电池内部为化学物质，环境温度过低时，化学反应速度放缓，电池容量会比额定容量降低。环境温度过高时，化学反应速度加快，会加速电池老化，减少电池使用寿命。《通信用阀控式铅酸蓄电池质量标准YD/T799-2010》质量要求电池使用温度20~30℃，《计算机机房设计标准GB50174-2008》要求电池室温度15~25℃。故建议电池室安装空调，温度设定在20~25℃。 2、通风：铅酸蓄电池在过充电后会产生腐蚀性气体和易燃气体，因此必须安装通风换气装置。《暖通与通风设计规范GB50019》要求电池房应该单独设置排风系统。通风装置应采用防爆式电动机。排风口上沿距屋顶距离不大于10CM.。《通用用电设备配电设计规范GB50055-2011》规定通风换气量不小于每小时8次。 3、装修：房间材料为不燃材料，四壁和顶棚要平整、光滑、不起尘，有很好的气密性。地面下不易通过无关的沟道或管线。 电池室配电、照明： 《建筑照明设计标准GB50034-2013》要求电池房的照度值不低于200lx，《通用用电设备配电设计规范GB50055-2011》要求灯具使用防爆型灯具。开关、熔断器、插座等应装在蓄电池室的外面。 电池室的消防： 铅酸蓄电池在过充电或短路后会发生自燃，因此要配备消防灭火设备。《建筑设计防火规范 GB50016-2014》和《计算机机房设计标准GB50174》要求电池室应安装自动灭火系统，灭火剂宜采用洁净气体。《暖通与通风设计规范GB50019》事故排烟机的风量设计，不小于每小时12次。 电池室的安防： 《计算机机房设计标准GB50174》要求电池室安装动力环境监控系统和漏水报警系统对蓄电池运行情况和水患进行监测，中大型机房的电池室安装门禁系统和视频监控系统。 西安东升科技
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。
铅酸蓄电池内阻模型 铅酸蓄电池的内阻受到制造工艺、材料以及结构等许多因素的影响，导致内阻模型复杂。由于铅酸蓄电池具有化学特性，因此其内阻不能简单的理解成为单纯的电阻。每个电池内阻模型的建立都是基于很多数学和化学的假设。 我们知道，铅酸蓄电池内部电极主要是由铅板及其氧化物组成，电解液是硫酸。由此可见，铅酸蓄电池的内阻就分为欧姆内阻和极化内阻。极化内阻就是铅酸蓄电池内部电极在进行电化学反应时产生的电阻。由于铅酸蓄电池的电极是多孔状的，并且是由多个电极并联起来的。因此铅酸蓄电池的欧姆内阻不但包括电极电阻，电解液电阻，还包括电离子穿过隔膜微孔时所受到的阻力，正负极与隔离层的接触电阻，连接条和极柱等全部零部件的电阻。极化电阻包括电化学电阻和浓差极化电阻。电化学极化电阻是由电极附近液层中参与反应或生成离子的浓度变化而引起，发生电化学反应时，反应离子的浓度总是在变化,因而它的数量也会随之变化，测量方法的不同、测量时间的不同，其测量的结果都是不同的。浓差极化电阻是由反应离子进行电化学反应引起，其在充放电过程中电阻是变化的。研究表明，随着蓄电池充电过程的进行，内阻逐步减小，随着放电过程的进行，内阻逐步增多。 经典的铅酸蓄电池内阻阻等效模型是经过对其电化学阻抗分析得到的，如下图1所示： 图1铅酸蓄电池内阻等效模型 图1所示电路中，L1为电极产生的电感，其值得范围为0.05到0.2mh，一般情况下电感在高频时影响较大，由于我们目前使用的电池设备中，频率的范围较低，故电感的影响可以忽略不计。R1是电解液中电子转移时遇到的阻力形成的电阻，此电阻值受到电解液与电极板表面的化学反应程度影响。R2是分析阻抗，用来表示反应物的扩散特性，是一个低频物件。C1是电解液中的平板导体间形成的电容，其典型值为100AH/1.3-1.7F。R3是金属电阻（包括汇流排、极柱、
技术方案 2014年1月
目录 目录 (2) 1 需求分析 (3) 2 集装箱方案设计 (3) 2.1 集装箱基本介绍 (3) 2.2 集装箱的接口特性 (5) 2.3 系统详细设计方案 (6) 2.4 集装箱温控方案 (14) 3 电池组串成组方案 (15) 3.1 电池组串内部及组间连接方案 (17) 3.2 系统拓扑图 (19) 4 蓄电池管理系统(BMS) (19) 4.1 BMS系统整体构架 (19) 4.2 BMS系统主要设备介绍 (21) 4.3 BMS系统保护方式 (23) 4.4 BMS系统通信方案 (24)
1需求分析 集装箱式铅酸蓄电池成套设备供货范围包括铅酸蓄电池、附属设备、标准40尺集装箱、备品备件、专用工具和安装附件等。 每个标准40尺集装箱含管式胶体（DOD80 1200次以上）或富液式（DOD80 1400次以上）免维护铅酸蓄电池、电池架及附件、电池管理系统（含外电路）、电池直流汇流设备、设备间的连接电缆及电缆附件（包括铜鼻、螺栓、螺母、弹垫、平垫等）、动力及控制信号接口等。 根据标书要求，综合铅酸电池特性，对于储能系统进行如下设计： 每3个标准40尺集装箱承载2MWh，每个集装箱由336只2V1000Ah管式胶体铅酸电池串联而成，电压672V，电池串容量672kWh。每3个集装箱并联到一台500kWh 储能双向变流器。三个电池堆的总容量可达2MWh，故本方案中三个集装箱为一单元，每个单元配置一套BMS电池管理系统,可监控每颗单体电池工作情况。集装箱中另含烟感探头、消防灭火器、加热器、摄像头、温湿度监测等设备，以保证铅酸电池安全稳定的工作环境，实现远程监控。 2集装箱方案设计 2.1集装箱基本介绍 根据项目要求，同时考虑电池堆的成组方式、集装箱内辅助系统的设计、安装以及日常巡视和检修等各方面，选用40英尺标准集装箱。外部尺寸： 12192*2438*2591mm 。 本项目共需要42个40英尺标准集装箱。集装箱设计静态承重60t，最大 起吊承重45t。 集装箱的主要任务是将铅酸电池、通讯监控等设备有机的集成到1个标准的
蓄电池de检测方案 一、检测目的 由于汽车上的需要，我们购买到了一台蓄电池。但出于对蓄电池质量、安全等方面的考虑，特对其进行检测。并制定出一套完整的检测方案。并选择其几项重要的性能指标进行检测。 二、检测要求 符合以下三个标准： ①GB/T2828.1-2003 按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划 ②ZBT35001 电器硬设备基本技术条件 ③ZBT36009 电器接线柱标记 三、蓄电池的性能指标 ①蓄电池的电压 ②蓄电池的容量 ③蓄电池的使用寿命 ④蓄电池的效率 ⑤蓄电池的自放电 ⑥蓄电池的放电深度与荷电态 ⑦蓄电池内阻的检测 ⑧蓄电池的串联与并联 四、蓄电池的检测项目 ①蓄电池的外观检测 ②蓄电池的主要性能指标检测 ③蓄电池的好坏检测 五、检测具体的方法 1、蓄电池的外观检测：
检查产品的标志和标识，其内容包括生产厂家、规格型号、商标、正负极。如果上述内容缺漏，这项检测即为不格。外观检查中应特别小心所标内容与实际不符的情况。外观检查还应该考核蓄电池外壳质量。确保外壳硬度、注液孔等指标。 2、蓄电池的电压检测： 方法一：如图所示，蓄电池的输出电压为12V，利用万用表进行检测。先把万用表打到20V档，让后红棒头与黑棒头分别接到蓄电池的正极和负极。根据万用表显示出的电压判断蓄电池的电压是否正常。但这种测量不准确！因为测量内无负载，所以测量的不一定是蓄电池的实际电压。 方法二：用蓄电池检测仪测量蓄电池接线柱间的断路电压时，如果检测出来的电压等于或大于12.5V时，这是说明蓄电池正常。但是如果电压低于12.5V，则说明蓄电池存在问题或欠压。 3、蓄电池容量检测： 测试需要的准备： 1、测试必要的工具准备 测试所需工具包括：绝缘手套、万用表、测温仪、钳形直流表、蓄电池内阻仪、棘轮扳手、测试记录表、警示标示、防护眼镜、手电筒、PH试纸。 2、环境检查 机房环境检查：机房应该凉爽、干燥，机房内的通风和制冷设备需运行正常，温湿度监控设备运行正常。 UPS设备检查：协调UPS厂家技术人员对设备参数进行确认，根据电池方提供的数据设置UPS参数，其中包括：放电截止电压、均充限流、均充时间限制、均浮充电压的设置。 3、电池检查 电池外观检查：检查外观是否清洁，有无液体或污渍，如有液体或污渍可借助PH试纸帮助判断，并做好设备间的清洁工作帮助对故障点的判断。 4、人员准备 方法一：传统容量测试法。将蓄电池接上假负载，并接上电压表与电流表。调整负载大小使得放电电流保持在一个定值，当蓄电池的端电压到达放电终止电压时放电测试结束。然后根据测出的放电时间和放电电流来计算其容量。 方法二：电源监控控制测试法。此方案利用电源本身的监控，实现对蓄电池在设定时间，设定放电电流（满负荷）的放电，通过放电后电池组的参量变化，来初步估算蓄电池的容量。电源监控控制测试法不需另外增加其它电池容量检测设备。 方法三：曲线比较法。利用蓄电池容量检测设备对蓄电池进行几分钟的放电后再充电，将此过程中记录的数据绘制成曲线，对比该型号蓄电池的特性曲线数据库，进而分析蓄电池的剩余容量。曲线比较方法的特点： （1）用测试后所得的曲线可以比较直观的分析蓄电池的状态； （2）测试蓄电池时，需要该型号的容量分析数据库，制作此数据库需要一定的时间； （3）如负载太小，小于10小时放电率的电流或负载电流波动太大，需连接智能负载。 方法四：交流检测法。交流检测法特点： （1）不改变电源系统的任何工作状态；
铅酸蓄电池的结构和工作原理 （一）铅酸蓄电池的结构 铅酸蓄电池主要由正极板组?负极板组?隔板?容器和电解液等构成,其结构如下图所示： 1.极板 铅酸蓄电池的正?负极极板由纯铅制成,上面直接形成有效物质,有些极板用铅镍合金制成栅架,上面涂以有效物质?正极(阳极)的有效物质为褐色的二氧化铅,这层二氧化铅由结合氧化的铅细粒构成,在这些细粒之间能够自由地通过电解液,将正极材料磨成细粒的原因是可以增大其与电解液的接触面积,这样可以增加反应面积,从而减小蓄电池的内阻?负极(阴极)的有效物质为深灰色的海绵状铅?在同一个电池内,同极性的极板片数超过两片者,用金属条连接起来,称为极板组
或极板群?至于极板组内的极板数的多少,随其容量(蓄电能力)的大小而异?为了获得较大的蓄电池容量,常将多片正?负极板分别并联,组成正?负极板组,如下图所示： 安装时,将正?负极板组相互嵌合,中间插入隔板,就形成了单格电池?在每个单格电池中,负极板的片数总要比正极板的片数多一片,从而使每片正极板都处于两片负极板之间,使正极板两侧放电均匀,避免因放电不均匀造成极板拱曲? 2.隔板 在各种类型的铅酸蓄电池中,除少数特殊组合的极板间留有宽大的空隙外,在两极板间均需插入隔板,以防止正?负极板相互接触而发生短路?这种隔板上密布着细小的孔,既可以保证电解液的通过,又可
以阻隔正?负极板之间的接触,控制反应速度,保护电池?隔板有木质?橡胶?微孔橡胶?微孔塑料?玻璃等数种,可根据蓄电池的类型适当选定?吸附式密封蓄电池的隔板是由超细玻璃丝绵制作的,这种隔板可以把电解液吸附在隔板内,吸附式密封蓄电池的名称也是由此而来的? 3.容器 容器是用来盛装电解液和支撑极板的,通常有玻璃容器?衬铅木质容器?硬橡胶容器和塑料容器四种?容器用于盛放电解液和极板组,应该耐酸?耐热?耐震?容器多采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成,为整体式结构,底部有凸起的肋条以搁置极板组?壳内由间壁分成3个或6个互不相通的单格,各单格之间用铅质联条串联起来?容器上部使用相同材料的电池盖密封,电池盖上设有对应于每个单格电池的加液孔,用于添加电解液和蒸馏水以及测量电解液密度?温度和液面高度? 4.电解液 铅酸蓄电池的电解液是用蒸馏水稀释高纯浓硫酸而成的?它的密度高低视铅蓄电池类型和所用极板而定,一般在15℃时为1.200～1.300g/cm3?蓄电池用的电解液(稀硫酸)必须保持纯净,不能含有危害铅酸蓄电池的任何杂质?电解液的作用是给正?负电极之间流动的离子创造一个液体环境,或者说充当离子流动的介质?电解液的相对密度对蓄电池的工作有重要影响,相对密度大,可减少结冰的危险并提
蓄电池仿真研究 一背景 铅酸蓄电池是电力系统中一种常用的器件 ，在以前的仿真中，我们是把它一个电压源替代 ，但是实 际上，电压源是无法准确描述蓄电池的各种工作特性的 ，尤其对于类似于 UPS 系统开发中，准确 描述蓄电池特性是很重要的，例如放电工作时的端电压变化趋势对于检测电路正常工作，充电 时的注入电流变化过程决定充电器的负载特性，等等。本文的主要目的是介绍运用仿真工具分 析蓄电池特性，以及蓄电池仿真模型中各种参数的理解和设置方法。 二蓄电池的基本特性 铅酸蓄电池作为一个电化学设备，完整描述其性能是极其复杂的，描述其内部过程是化学领域 的任务，我们这里关心的是它在电路中表现出来的外部性能，主要有以下一些。 2.1放电性能 当蓄电池给电路供电的时候，处于放电状态，它具有以下一些基本特性。 2.1.1容量限制 蓄电池是通过活物质反应产生电荷，当它放电时 ，这些活物质被消耗， 在消耗到一定度以前， 蓄电池端电压会维持在某个电平附近 （有轻微下降） 当超过这个限度，电压会急剧下降。一般我们用电池以某个恒定电流放电的电压 -时间曲线来表示, 如图2- 1。 通常，我们用一个电压和时间的曲线 表示这种放电特性，电压急剧下降的 转折点称为"拐点（knee point ） ”,表 示这个时候活物质已经接近消耗殆 尽，此时的对应电压称为放电终止电 压，在应用中应该设置保护电路防止 电池过放电，对应的时间则称为在该 放电电流下的放电时间。 图2-1 2.1.2放电电流的影响 通常电池的容量用安时（A.h ）来表示，字面含义可以理解为指放电时间和放电电流的乘积，但是 实际上，电池的容量是会随着放电电流而变化的，而且，电池的端电压的也是随着放电电流大小而 变化的。不同放电电流时的端电压 --时间关系可以用图 2-2表示。 Discharge Voltage Characteristics (V): t(s)
镉电极在铅酸蓄电池性能检测中的应用 我们知道，任何一种金属晶体都含有金属离子和自由电子，当金属插入该金属离子的溶液中，由于金属受到电解液溶质，溶剂离子及分子的作用，会出现下列情况：一种情况是组成金属晶格的金属离子脱离金属表面进入溶液中，由于金属离子离开金属表面造成金属表面剩有多余电子而使金属在该溶液中带有负电荷，另一种情况是由于金属离子的溶解度不大，而溶液中的金属阳离子向金属表面沉积使金属表面因阳离子过剩而带正电荷。这样一来，无论那种情况，都会因金属所带的电荷，使得金属与溶液分界处形成“双电层”。 如果金属带负电荷，则溶液中金属附近的阳离子会被金属吸引而集聚在它的附近．而阴离子则由于金属的排斥，在金属附近溶液中的浓度较低。这样，金属附近的溶液—中所带的电荷与金属本身所带的电荷与金属本身所带的电荷恰好相反，这就形成了“双电层”，由于金属与溶液的分界面上“双电层”的存在。则在金属与溶液的分界面上产生一定的电势差，这个电势差的太小与金属及溶液的性质有关。 金属在电解质溶液中形成的“双电层”产生的电势差就是该金属在该溶液中的电极电位。 金属插在溶液中，在同一时间内，有的金属离子从金属表面进入溶液中；有：曲存在于溶液中的金属离子沉积到金属表面上去，当金属离子进入溶液中的速度与溶液中的离子沉积到金属上去的速度相等时，这时的电极电位称为平衡电极电位。 目前，人们尚没有方法直接测量单个电极与溶液之间的电位差，也就是绝对电极电位。这是因为测量时使用电位差计，需要把电位差计测量端的一根导线接到电极上，而把另一根导线插入溶液中，但插入溶液中的导体本身又构成了一个电极，它与我们所测量跑电极组成了一个电池；实际电位差计测出的是这个电池两极的电位差也即电池电动势，而不是被测电极与溶液间的电位差。 因此，在实际中我们可以指定某一电极的电位为零，称为参比电极或标准电极，用参比电极与所测量的电极组成一个电池，用电位差计的负端接作为零点的参比电极，正端接被测量电极，当被测量电极的电位比参比电极高时，相对电极电位为正值，当被测量电极的电位低于参比电极电位时，则相对电极电位为负值。 同一个电极用不同的参比电极来测量，测得的电极电位不同，因此，一般电极电位应注明是相对于哪种参比电极测得的。例如，相对于镉电极铅负极的电极电位=0.1 V，相对于硫酸亚汞电极铅负极的电极电位=－0.101 V，而相对于镉电极硫酸亚汞电极电位=1.11 V。它们之间的关系为：? Pb(相对于Hg2S04电极)=?Pb(相对于Cd电极)－? Hg2S04(相对于Cd电极)=0.1－1.1=－1.01 V。 为了有一个统一的标准，国际上惯常使用标准氢电极作为参比电极，规定在任何温度下标准氢电极的平衡电极电位都为零，由于标准氢电极的精度很高，且制造结构复杂，溶液纯度要求很严，因此不便于实际应用，通常都是根据实际情况选用其它的参比电极进行测量，然后再利用已知的(统一测量完的)参比电极与氢标电极的电极电位再换算成氢标电极电位。 平时我们从标准电极电位表中查得某电极在某溶液中的电极电位有以下几个条件： 1、该电极电位是与标准氢电极电位的相对值。 2、标准电极电位是指标准状态下即各物质浓度为1M，101.33 KPa压力的状态下测得值。 3、该电极电位是平衡电极电位。 所以我们以往知道的铅蓄电池中铅的标准电极电位为－0.358 V，二氧化铅的标准电极电位为＋1.69 V，都是符合上述三个条件下的数值。 在实际测量中，要求选用的参比电极电位要稳定，重现性要好，并且参比电极的电解液最好能与被测电极的电解液一致。在铅酸蓄电池电极电位测量中最好用硫酸亚汞电极，即(Hg、Hg2S04·H2S04)，它的精度很高，但制作和使用比较麻烦，所以在一般试验室常采用镉电极(Cd、CdS04·H2S04)来测量铅蓄电地充放电时正负极的电位。其应用很方便，但准确性较低，误差可达十几毫伏以上。 参比电极的工作面积一般都不大，因此．有很小的电流通过，它的电位就会发生波动，在测量时，参比电极与被测电极之间存在龟位差会有电流经过测量仪表构成回路，测量电压表的内阻越大，经过的电流越小，对电位测量造成的误差越小，所以，在测量铅蓄电池的膈电压时要求电压表的阻抗在每伏1 000Ω以上。 在铅蓄电池的充放电过程中，常采用镉电极来测量正负极电位变化情况，通过测量结果可以判断极板是否工作正常。 金属镉(Cd)，密度为8.65，溶点约为388℃，镉电极用纯金属镉制成，新制的镉电极在使用前应浸泡在密度为1.10的稀硫酸溶液中3昼夜以上，否则因极化作用而量值不准，当镉电极不使用时，也必须把它浸在稀
WM-S2425C系列智能型充电器使用说明书 一：功能简介 WM-2460C 系列充电器是目前一款比较先进的智能型蓄电池充电器，它一改传统充电器的充电模式。自行研发的蓄电池充电管理功能，具有优化的充放电曲线。充电时、只要接好蓄电池和充电器插件，开通电源，本机可自动检测待充蓄电池现存电量和环境温度，根据待充蓄电池不同的放电量和实时的环境温度进行充电，蓄电池充足后自动关闭充电系统。 二：应用范围 本系列充电器广泛应用于剪叉式升降平台、电瓶车、电动叉车、电动汽车、电动摩托车、电动洗地车、电动船、电动观光车、电动巡逻车、电动高尔夫球车、电动牵引车、电动残疾车、电动代步车、电动医疗设备、电动搬运车等各类电动车的铅酸免维护蓄电池、铅酸加水蓄电池、铅酸胶体蓄电池循环充电。 三：技术参数 1 ；输入电压AC185V-265V 47Hz-~63Hz 2: 最大功耗0.75KW 3: 输出电压出厂时内部软件设定（28.8V在线式） 4 输出电流25A ； 5: 充电时间蓄电池放电80%时，全程充电6-11小时 6 体积344 X177 X81(L X W XH) ；
7: 重量 3.6Kg 8: EMC EMI LVD符合欧洲CE标准 9:环境温度-40 C to +55 C 10:湿度< 95% 11:安全等级1(IEC364-4-41) 12 :防护等级IP65 1、使用和安装充电器之前请仔细阅读说明书。 2、机内有相当于电网量的同等电压，非专业人员不得带电拆机 3、充电电器应该安装在一个干燥、清洁的环境中，以防潮湿和尘污； 4、充电器只能与相对应容量的电池充电，否则会产生危险或重大事故
铅酸蓄电池设计---方法一 铅酸蓄电池设计 本文以用于电动自行车能源的铅酸蓄电池设计为例，介绍有关设计中的计算和步骤，虽然针对铅酸电池系列，但其中的某些原则和方法，对其它系列的电池设计也有一定的参考价值。 设计要求： 电池用途和要求：电动自行车能源，行程50公里，时速20公里。 工作电压：24V 工作电流：9A 循环寿命：250个周期 电池组外形尺寸：233×133×204 单腔内格尺寸：60×33×178 设计： 一、确定单体电池数目： 单体电池数目= 工作电压/单体电池额定电压= 24/2 = 12（只） 另外根据给定的外形尺寸和内腔尺寸，确定电池组应由12个单元格组成双排结构。 二、单体电池的设计与计算： 1.电池容量的确定：提高电性能的途径就是改善限制电极的性能因素，而降低成本则是降低非限制电极因素的用量！
(1)额定容量：根据给定条件，电池额定容量为： 工作电流×（行程/时速）= 9A×（50km/20kmH-1）=22.5AH≒23AH (2)设计容量：1.1×额定容量=1.1×23=25.3（AH） 2.单体电池极板尺寸与数目的确定： 1)根据给定的内腔尺寸，确定极板尺寸为： 正极板（板栅）：164×58×2.0；负极板（板栅）：164×58×1.4值得注意的是极板的厚度设计。由于极板厚度直接影响着活物质的利用率。极板放电产物PbSO4的比容较大，随着放电过程的加深，极板孔率下降，使H2SO4的扩散发生困难，因而极板越厚，活物质的利用率就越低，所以在选择极板厚度时应全面考虑用户提出的性能要求和使用条件。首先应保证电池的性能指标，这样可能会影响到一些次要的性能指标，如对电池主要要求大功率，低温起动，则设计极板应薄些，然而相应地电池寿命可能就会降低。反之，如对电池主要须耐较强冲击振动和较长的寿命，则就要设计极板厚些。另外，负极板厚度至少为正极板的70～80％以上才适宜。 (2)单片正极板容量：据阿仑特(Arend t)经验公式：C=L×H×0.154 式中：C:单片容量；L:极板宽度（cm）; H:极板高度（cm）D:极板厚度（cm）
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C 10来表示。10小时率的放电电流的大小如下式： I 10= 1010C =0.1 C 10 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
开关型铅酸蓄电池智能充电器方案设计了一种基于UC3906与UC3823的免维护铅酸蓄电池开关型双电平智能充电器，这种充电器可保证蓄电池在很宽的温度范围内精确充电，延长蓄电池的使用寿命; 可以消除充电过程中的极化现象，提高充电效率。 1 UC3906的结构及工作原理。 UC3906内部框图如图1所示，该芯片内含有独立的电压控制电路和限流放大器，它可以控制芯片内的驱动器，驱动器提供的输出电流达25 mA, 可直接驱动外部串联的调整管，从而调整充电器的输出电压与电流。电压和电流检测比较器检测蓄电池的充电状态，并控制状态逻辑电路的输入信号。
图1 UC3906内部结构框图 当蓄电池电压或电流过低时，充电起动比较器控制充电器进入涓流充电状态，当驱动器截止时，该比较器还能输出25 mA涓流充电电流。这样，当蓄电池短路或反接时，充电器只能以小电流充电，避免了因充电电流过大而损坏蓄电池。 蓄电池的电压与环境温度有关，温度每升高1 ℃，蓄电池单格电压下降4 mV, 也就是说蓄电池的浮充电压有负的温度系数- 4 mV/℃。普通充电器如果在25 ℃处于最佳工作状态，在环境温度为
0 ℃就会充电不足，而在温度为45 ℃时可能因严重过充电而缩短蓄电池的使用寿命。而UC3906的最重要的特性是具有精确的基准电压，其基准电压的大小随环境温度而变化，且变化规律与铅酸蓄电池的温度特性一致。同时芯片只需1.7 mA的输入电流就可工作，这样可以尽量减小芯片的功耗，实现对环境温度的准确检测。在 0~70 ℃温度范围内可以保证蓄电池既充足电又不会出现过充电现象，完全满足蓄电池充电需要。 UC3906可构成双电平浮充充电器，充电过程分为3个充电状态，如图2所示：大电流恒流充电状态，高电压过充电状态和低电压恒压浮充状态。 图2 双电平浮充充电状态曲线 充电过程从大电流恒流充电状态开始，在这种状态下充电器输出恒定的充电电流Imax, 同时充电器连续监控蓄电池组的两端电压，当蓄电池的电压达到转换电压U12时，其电量已恢复到放电容量的
铅酸蓄电池设计方法 铅酸蓄电池设计 本文以用于电动自行车能源的铅酸蓄电池设计为例，介绍有关设计中的计算和步骤，虽然针对铅酸电池系列，但其中的某些原则和方法，对其它系列的电池设计也有一定的参考价值。 设计要求: 电池用途和要求: 电动自行车能源, 行程50公里，时速20公里。 工作电压：24V 工作电流：9A 循环寿命：250个周期 电池组外形尺寸: 233X133X204 单腔内格尺寸：60X33X178 设计: 、确定单体电池数目: 单体电池数目二工作电压/单体电池额定电压二24/2 = 12 （只） 另外根据给定的外形尺寸和内腔尺寸，确定电池组应由12个单元格组 成双排结构。 二、单体电池的设计与计算: 1.电池容量的确定：提高电性能的途径就是改善限制电极的性能因素, 而降低成本则是降低非限制电极因素的用量! （1）额定容量：根据给定条件，电池额定容量为: 工作电流X (行程/时速)二 9A X(50km/20kmH-1) =22.5AH = 23AH （2）设计容
量：1.1额定容量=1?1 X3=25?3 （AH ） 2.单体电池极板尺寸与数目的确定: 1）根据给定的内腔尺寸，确定极板尺寸为: 正极板（板栅）：164X58X2.0; 负极板（板栅）：164X58X1.4 值得注意的是极板的厚度设计。由于极板厚度直接影响着活物质的利用率。极板放电产物PbS04的比容较大，随着放电过程的加深，极 板孔率下降，使H2SO4的扩散发生困难，因而极板越厚，活物质的利用率就越低，所以在选择极板厚度时应全面考虑用户提出的性能要求和使用条件。首先应保证电池的性能指标，这样可能会影响到一些次要的性能指标，如对电池主要要求大功率，低温起动，则设计极板应薄些, 然而相应地电池寿命可能就会降低。反之，如对电池主要须耐较强冲击振动和较长的寿命，则就要设计极板厚些。另外，负极板厚度至少为正极板的70?80%以上才适宜。 （2）单片正极板容量：据阿仑特（Arend t）经验公式：C=LXHX0.154 式中: C：单片容量；L:极板宽度（cm）; H:极板高度（cm）D:极板厚度（cm）
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。
感谢您选用ZN系列充电机,读使用说明书并将此说明书保存以备参考 使用前请仔细阅 根据需要可定制或免维护铅酸蓄电池（A G M）充电模式 液态铅酸蓄电池（WET）中文安装和使用手册 蓄电池智能充电机SMART ELECTRONIC BATTERY CHARGER CE Declaration of Conformity We hereby declare that the battery chargers of the ZN charger series fulfills the requirements of the guideline Guideline 73/23 EWG ( Low-voltage Guideline ) Guideline 89/336 EWG ( EMC Guideline ) 2004-10-9
ZN系列充电机ZN系列充电机，2 特点和功能概述 ●，外壳采用铝合金特殊工艺制造，造形合理、美观大方。程序具有 ●是基于微处理器控制的智能采用优化的特性曲线工作，运用智能动态调整充电技术。在整个充电过程中蓄电池始终处于微析气状态，有效地防止了蓄电池极板活性物质的脱落，同时降低了电解液的挥发。dv/dt和di/dt技术的运用，使终止充电判断更准确，充电电量最合理，避免蓄电池寿命减少。特有的去硫化功能，有效地延长电池的使用寿命。通过特殊算法，电池组极板局部短路检测及保护功能，避免电池组过充电而损坏全部电池的现象发生。 ●具有短路、极性接反、电池断格、短格等多种保护功能。 ●采用长寿命高可靠性设计的大功率隔离变压器，使整机与市电网隔离。冷却方式采用空气自冷，能在恶劣环境安全、稳定工作。 ●具有功能全面的LED显示，指示运行状态和充电过程。操作简单，只要把充电机插头接入电池充电插座，充电过程自动完成。 ●灵活的充电模式选择，根据需要可选择定制液态铅酸蓄电池（WET）或免维护铅酸蓄电池（AGM）充电模式。 ●适用于电动车、电动高尔夫球车、电动游艇、电动升降平台、电动清洁机械所使用的深循环动力型蓄电池充电。 3 各部位部件名称作用1 提手—移动机器。 2 市电输入过载开关—机器出现故障时，此开关会凸起。 3 多种状态充电指示灯—指示运行状态和充电过程。 4 充电输出连接线—棕色线接电池组（+）极；蓝色线接电池组（-）极。 5 电源连接线和插头—插入市电电源插座，必须带接地线的电源插座！ 5.4 充电过程 5.4.1 首先将电源线插头入。然后把充电机插头接入电动车充电插座， 延时6-8秒，LED指示灯亮红灯，机器进入智能控制充电状态。 5.4.2 当LED指示灯亮橙灯，表示电池组已达到80%额定容量。当LED指示灯亮绿 灯，表示电池组已达到100%额定容量,电池已处于可用状态。 5.5 充电时间 充电时间取决于充电电流与蓄电池容量的比值以及蓄电池放电深度。对于80%放电的蓄电池，充入所需容量大约需要10-12小时。 5.6 维护 本充电机无需特别维护。 检查和清洁充电机，视当地灰尘情况而定，请制定适当的检查周期。 6 操作指示 6.1 重要提示 确认充电机的充电模式是否匹配当前蓄电池类别！ 接市电电源方法：充电机与电池连接时，通过LED显示绿灯闪烁次数，确认充电模式是否匹配 当前蓄电池类别。 ● LED绿灯闪烁1次：表示“液态铅酸蓄电池”（WET）充电模式。 ● LED绿灯闪烁8次：表示升降平台“液态铅酸蓄电池”（WET）充电模式。● LED绿灯闪烁若干次：表示“不同品牌免维护蓄电池”(AGM)充电模式。 LED绿灯重复两遍充电模式，如不匹配须请求售后服务！ 6.2 LED指示灯显示 6.2.1 LED指示灯亮红灯：表示蓄电池充电中6.2.2 LED指示灯亮橙灯：表示蓄电池电量达到80%6.2.3 LED指示灯亮绿灯：表示蓄电池电量达到100%6.2.4 LED指示灯循环闪烁2次红灯：表示市电电源连接故障6.2.4 LED指示灯循环闪烁红灯：（见第6页错误显示和故障处理）