英威騰蓄電池MF1500-2許昌總代理

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 國際鉛酸蓄電池發(fā)展概況
   
　　根據(jù)英國著名電池機(jī)構(gòu) BEST (Batteries and Energy Storage Technology) 2008年發(fā)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(yè)用途在內(nèi),全球鉛酸蓄電池總銷售 220 億美元。新增生產(chǎn)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(jù)亞洲電池協(xié)會的統(tǒng)計,全球鉛蓄電池市場規(guī)模已經(jīng)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(fā)展的影響下,2012 年全球鉛蓄電池的市場規(guī)模將上升至41,370 萬KVAH,年均增長率超過 4%。
　　環(huán)境問題將是影響未來鉛酸蓄電池市場的關(guān)鍵因素,特別是減少車輛排放和改進(jìn)燃油效率,將導(dǎo)致汽車用鉛酸蓄電池市場的變化。包括“微混”(start-stop)技術(shù)在內(nèi)的汽車新技術(shù),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(yīng)用。先進(jìn)結(jié)構(gòu)的 VRLA電池的開發(fā),將使鉛酸蓄電池的市場份額在混合動力技術(shù)引起的汽車制造業(yè)變革中得以維持。
　　移動電話,無線互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,需要建設(shè)更多的數(shù)據(jù)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(yè)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(shè)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(yīng)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(nèi)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(tǒng)是檢測蓄電池在線狀態(tài)下的內(nèi)阻值、蓄電池當(dāng)前電壓值、充電電流值以及機(jī)房的環(huán)境溫度。具體如下：

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

檢測蓄電池當(dāng)前電壓值:實時檢測蓄電池于在線放電狀態(tài)、在線浮充狀態(tài)、離線狀態(tài)下的當(dāng)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(tài)和浮充狀態(tài)下的電流值。

檢測環(huán)境溫度值：檢測蓄電池在機(jī)房工作的環(huán)境溫度。

技術(shù)指標(biāo)：

在實現(xiàn)主要功能的情況下，各技術(shù)指標(biāo)達(dá)到如下要求：

實時顯示三種檢測狀態(tài)下的內(nèi)阻值，誤差<5 mΩ。

實時顯示三種檢測狀態(tài)下的電壓值，誤差<0.1V。

實時顯示在線充電和浮充狀態(tài)下的電流值，電流精度值達(dá)到毫安級。

實時顯示環(huán)境溫度值，誤差。

第三部分：可行性分析

設(shè)計思路：

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

蓄電池內(nèi)阻在線檢測系統(tǒng)能精確檢測電池的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)和工作環(huán)境，然后把這些數(shù)據(jù)通過下位機(jī)的控制系統(tǒng)發(fā)送給PC 監(jiān)控系統(tǒng)，實行了智能化控制和管理，既保證了供電系統(tǒng)的可靠性又節(jié)省了一大筆費(fèi)用。

應(yīng)用的技術(shù)分析：

蓄電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性的研究對本設(shè)計方案有著重要的促進(jìn)作用，其中阻抗分析是電化學(xué)研究中的常用方法，也是電池性能研究和產(chǎn)品設(shè)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(xiàn)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(huán)(半徑R1);

低于0.1Hz 后的第二個大容性環(huán)(半徑R2)。

圖1 蓄電池阻抗譜圖

關(guān)于蓄電池阻抗譜圖，一般的解釋為：

超過100Hz 部分呈現(xiàn)的感性是電池內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)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(jié)合面電阻;

小容性環(huán)與電極的孔率有關(guān);

大容性環(huán)依賴于電極反應(yīng)，其速率受Pb2+離子傳質(zhì)速度限制。

通過以上的分析，可知內(nèi)阻是蓄電池的重要參數(shù)之一，為此設(shè)計內(nèi)阻檢測系統(tǒng)將是可行的。

本次設(shè)計團(tuán)隊是一支優(yōu)秀的研究生團(tuán)隊，其中指導(dǎo)老師早年獲得上海同濟(jì)大學(xué)博士學(xué)位，具有多年的項目開發(fā)經(jīng)驗;第一作者來自通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，曾多次參加電子設(shè)計大賽，并在化學(xué)專業(yè)獲學(xué)士學(xué)位，對電化學(xué)很了解，具有很強(qiáng)地電路設(shè)計能力。第二作者早年電子信息專業(yè)本科畢業(yè)，有著四年的項目開發(fā)經(jīng)驗，現(xiàn)就讀于信號與信息處理專業(yè)，在電路檢測、信號處理方面有著豐富的開發(fā)經(jīng)驗;第三作者同樣來自通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，有著扎實的電子理論基礎(chǔ)以及動手能力。所以，本團(tuán)隊兼有該方案各方面人才，不僅具有電子設(shè)計方面的專業(yè)知識，而且在生化方面也有很深的理論基礎(chǔ)，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(chǎn)廠商標(biāo)定該種電池有10-15年的浮充壽命，但由于浮充電壓、環(huán)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(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的企業(yè)用戶對蓄電池維護(hù)甚少，很少有專門負(fù)責(zé)和維護(hù)蓄電池設(shè)備的部門;為了確保整個供電系統(tǒng)能夠無故障運(yùn)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(shù)較少的電池產(chǎn)生了失效或容量不足，造成了系統(tǒng)虧電，而絕大部分蓄電池只達(dá)到使用壽命的一半時間，這將是很大的資源浪費(fèi)。因而，如果能在機(jī)房里事先檢測到蓄電池的運(yùn)行狀態(tài)，判斷出性能好壞，及時發(fā)現(xiàn)問題及時更換蓄電池，這不但能預(yù)防斷電事故的發(fā)生、增強(qiáng)整個供電系統(tǒng)的健壯性，而且還能給企業(yè)節(jié)省一大筆費(fèi)用。

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：

對蓄電池的研究主要集中在國外的蓄電池生產(chǎn)企業(yè)，以美國Alber 公司和日本HIOKI公司為主流生產(chǎn)企業(yè)其技術(shù)含量已經(jīng)達(dá)到國際頂尖水平;國內(nèi)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(nèi)阻的方法，該方法能精確測量蓄電池內(nèi)阻，操作簡單，對電池?zé)o損傷，能夠在線檢測蓄電池運(yùn)行狀態(tài)。

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