英威騰蓄電池MF1500-2許昌總代理

 國際鉛酸蓄電池發展概況
   
　　根據英國著名電池機構 BEST (Batteries and Energy Storage Technology) 2008年發表的研究報告,2007 年全球汽車用鉛酸蓄電池銷售 3.8 億只,價值 190 億美元,如果包括工業用途在內,全球鉛酸蓄電池總銷售 220 億美元。新增生產主要集中在巴西、俄羅斯和中國。實際上,在未來 5 年中國會取代美國,成為最大的汽車用鉛酸蓄電池市場。根據亞洲電池協會的統計,全球鉛蓄電池市場規模已經從 2005年 34,570 萬 KVAH增長到 2009年的 37,290 萬 KVAH。在亞洲市場,尤其是中國市場快速發展的影響下,2012 年全球鉛蓄電池的市場規模將上升至41,370 萬KVAH,年均增長率超過 4%。
　　環境問題將是影響未來鉛酸蓄電池市場的關鍵因素,特別是減少車輛排放和改進燃油效率,將導致汽車用鉛酸蓄電池市場的變化。包括“微混”(start-stop)技術在內的汽車新技術,將帶動 VRLA電池、鎳氫電池以及潛在的鋰離子電池在汽車上的應用。先進結構的 VRLA電池的開發,將使鉛酸蓄電池的市場份額在混合動力技術引起的汽車制造業變革中得以維持。
　　移動電話,無線互聯網的發展,需要建設更多的數據中心,使得電信和UPS用途的鉛酸蓄電池用量增加。由于歐美制造業的不景氣,動力牽引蓄電池增長相對緩慢一些。

功能特點：

本設計方案采用是交流注入法，就是用激勵信號加到電池兩端，檢測電池的響應電壓值、電流值及兩者的相位差，由阻抗公式R=U/I*cosθ計算出內阻值。其主要的檢測對象是9V-12V、10Ah-70Ah的閥控式密封鉛酸蓄電池，檢測系統是檢測蓄電池在線狀態下的內阻值、蓄電池當前電壓值、充電電流值以及機房的環境溫度。具體如下：

檢測蓄電池內阻值：分別檢測出蓄電池在三種狀態下的內阻值：在線放電狀態、在線浮充狀態、離線狀態, 測量范圍在1mΩ-500 mΩ。

檢測蓄電池當前電壓值:實時檢測蓄電池于在線放電狀態、在線浮充狀態、離線狀態下的當前電壓值，測量范圍是1V-45V。

檢測蓄電池充電電流值：分別檢測蓄電池的在線充電狀態和浮充狀態下的電流值。

檢測環境溫度值：檢測蓄電池在機房工作的環境溫度。

技術指標：

在實現主要功能的情況下，各技術指標達到如下要求：

實時顯示三種檢測狀態下的內阻值，誤差<5 mΩ。

實時顯示三種檢測狀態下的電壓值，誤差<0.1V。

實時顯示在線充電和浮充狀態下的電流值，電流精度值達到毫安級。

實時顯示環境溫度值，誤差。

第三部分：可行性分析

設計思路：

電池的性能直接影響整個供電系統，而蓄電池內阻決定了電池性能的好壞，所以，對蓄電池工作狀態在線檢測將是必要的措施。

蓄電池內阻在線檢測系統能精確檢測電池的運行狀態參數和工作環境，然后把這些數據通過下位機的控制系統發送給PC 監控系統，實行了智能化控制和管理，既保證了供電系統的可靠性又節省了一大筆費用。

應用的技術分析：

蓄電池內部結構特性的研究對本設計方案有著重要的促進作用，其中阻抗分析是電化學研究中的常用方法，也是電池性能研究和產品設計的必要手段。圖1是典型的鉛酸電池阻抗圖，可見其包括以下幾部分：

100Hz后體現的電感部分;

高頻電阻RHF，即超過100Hz 后的實部;

在0.1Hz 和100Hz之間的第一個小容性環(半徑R1);

低于0.1Hz 后的第二個大容性環(半徑R2)。

圖1 蓄電池阻抗譜圖

關于蓄電池阻抗譜圖，一般的解釋為：

超過100Hz 部分呈現的感性是電池內部幾何結構和連接部件的影響;

歐姆電阻RHF包含連接件電阻、隔膜電阻、電解液電阻和電極與硫酸鉛晶體結合面電阻;

小容性環與電極的孔率有關;

大容性環依賴于電極反應，其速率受Pb2+離子傳質速度限制。

通過以上的分析，可知內阻是蓄電池的重要參數之一，為此設計內阻檢測系統將是可行的。

本次設計團隊是一支優秀的研究生團隊，其中指導老師早年獲得上海同濟大學博士學位，具有多年的項目開發經驗;第一作者來自通信與信息系統專業，曾多次參加電子設計大賽，并在化學專業獲學士學位，對電化學很了解，具有很強地電路設計能力。第二作者早年電子信息專業本科畢業，有著四年的項目開發經驗，現就讀于信號與信息處理專業，在電路檢測、信號處理方面有著豐富的開發經驗;第三作者同樣來自通信與信息系統專業，有著扎實的電子理論基礎以及動手能力。所以，本團隊兼有該方案各方面人才，不僅具有電子設計方面的專業知識，而且在生化方面也有很深的理論基礎，不管在理論分析和實際操作方面都是很出色。

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需求分析：

目前，閥控式密封鉛酸(VRLA)蓄電池市場占有率是80-90%，生產廠商標定該種電池有10-15年的浮充壽命，但由于浮充電壓、環境溫度、正極板柵的腐蝕、失水、熱失控等等因素的影響，通常使用壽命只有是5-8年。經調查發現，現有的企業用戶對蓄電池維護甚少，很少有專門負責和維護蓄電池設備的部門;為了確保整個供電系統能夠無故障運行，用戶通常在蓄電池使用3-5年就大批量地更換蓄電池組，實驗證明，在這些成批被更換掉的蓄電池中只有為數較少的電池產生了失效或容量不足，造成了系統虧電，而絕大部分蓄電池只達到使用壽命的一半時間，這將是很大的資源浪費。因而，如果能在機房里事先檢測到蓄電池的運行狀態，判斷出性能好壞，及時發現問題及時更換蓄電池，這不但能預防斷電事故的發生、增強整個供電系統的健壯性，而且還能給企業節省一大筆費用。

國內外研究現狀：

對蓄電池的研究主要集中在國外的蓄電池生產企業，以美國Alber 公司和日本HIOKI公司為主流生產企業其技術含量已經達到國際頂尖水平;國內廠家的研究主要集中在對直流放電法的研究，但該方法采用大電流放電的方式，安全性較差，對蓄電池的損傷較大;交流注入法是國際上研究最多的一種測量蓄電池內阻的方法，該方法能精確測量蓄電池內阻，操作簡單，對電池無損傷，能夠在線檢測蓄電池運行狀態。

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