英威腾蓄电池MF1500-2许昌总代理
国际铅酸蓄电池发展概况
根据英国着名电池机构 BEST (Batteries and Energy Storage Technology) 2008年发表的研究报告,2007 年全球汽车用铅酸蓄电池销售 3.8 亿只,价值 190 亿美元,如果包括工业用途在内,全球铅酸蓄电池总销售 220 亿美元。新增生产主要集中在巴西、俄罗斯和中国。实际上,在未来 5 年中国会取代美国,成为最大的汽车用铅酸蓄电池市场。根据亚洲电池协会的统计,全球铅蓄电池市场规模已经从 2005年 34,570 万 KVAH增长到 2009年的 37,290 万 KVAH。在亚洲市场,尤其是中国市场快速发展的影响下,2012 年全球铅蓄电池的市场规模将上升至41,370 万KVAH,年均增长率超过 4%。
环境问题将是影响未来铅酸蓄电池市场的关键因素,特别是减少车辆排放和改进燃油效率,将导致汽车用铅酸蓄电池市场的变化。包括“微混”(start-stop)技术在内的汽车新技术,将带动 VRLA电池、镍氢电池以及潜在的锂离子电池在汽车上的应用。先进结构的 VRLA电池的开发,将使铅酸蓄电池的市场份额在混合动力技术引起的汽车制造业变革中得以维持。
移动电话,无线互联网的发展,需要建设更多的数据中心,使得电信和UPS用途的铅酸蓄电池用量增加。由于欧美制造业的不景气,动力牵引蓄电池增长相对缓慢一些。
功能特点：
本设计方案采用是交流注入法，就是用激励信号加到电池两端，检测电池的响应电压值、电流值及两者的相位差，由阻抗公式R=U/I*cosθ计算出内阻值。其主要的检测对象是9V-12V、10Ah-70Ah的阀控式密封铅酸蓄电池，检测系统是检测蓄电池在线状态下的内阻值、蓄电池当前电压值、充电电流值以及机房的环境温度。具体如下：
检测蓄电池内阻值：分别检测出蓄电池在三种状态下的内阻值：在线放电状态、在线浮充状态、离线状态, 测量范围在1mΩ-500 mΩ。
检测蓄电池当前电压值:实时检测蓄电池于在线放电状态、在线浮充状态、离线状态下的当前电压值，测量范围是1V-45V。
检测蓄电池充电电流值：分别检测蓄电池的在线充电状态和浮充状态下的电流值。
检测环境温度值：检测蓄电池在机房工作的环境温度。
技术指标：
在实现主要功能的情况下，各技术指标达到如下要求：
实时显示三种检测状态下的内阻值，误差<5 mΩ。
实时显示三种检测状态下的电压值，误差<0.1V。
实时显示在线充电和浮充状态下的电流值，电流精度值达到毫安级。
实时显示环境温度值，误差。
第三部分：可行性分析
设计思路：
电池的性能直接影响整个供电系统，而蓄电池内阻决定了电池性能的好坏，所以，对蓄电池工作状态在线检测将是必要的措施。
蓄电池内阻在线检测系统能精确检测电池的运行状态参数和工作环境，然后把这些数据通过下位机的控制系统发送给PC 监控系统，实行了智能化控制和管理，既保证了供电系统的可靠性又节省了一大笔费用。
应用的技术分析：
蓄电池内部结构特性的研究对本设计方案有着重要的促进作用，其中阻抗分析是电化学研究中的常用方法，也是电池性能研究和产品设计的必要手段。图1是典型的铅酸电池阻抗图，可见其包括以下几部分：
100Hz后体现的电感部分;
高频电阻RHF，即超过100Hz 后的实部;
在0.1Hz 和100Hz之间的第一个小容性环(半径R1);
低于0.1Hz 后的第二个大容性环(半径R2)。
图1 蓄电池阻抗谱图
关于蓄电池阻抗谱图，一般的解释为：
超过100Hz 部分呈现的感性是电池内部几何结构和连接部件的影响;
欧姆电阻RHF包含连接件电阻、隔膜电阻、电解液电阻和电极与硫酸铅晶体结合面电阻;
小容性环与电极的孔率有关;
大容性环依赖于电极反应，其速率受Pb2+离子传质速度限制。
通过以上的分析，可知内阻是蓄电池的重要参数之一，为此设计内阻检测系统将是可行的。
本次设计团队是一支优秀的研究生团队，其中指导老师早年获得上海同济大学博士学位，具有多年的项目开发经验;第一作者来自通信与信息系统专业，曾多次参加电子设计大赛，并在化学专业获学士学位，对电化学很了解，具有很强地电路设计能力。第二作者早年电子信息专业本科毕业，有着四年的项目开发经验，现就读于信号与信息处理专业，在电路检测、信号处理方面有着丰富的开发经验;第三作者同样来自通信与信息系统专业，有着扎实的电子理论基础以及动手能力。所以，本团队兼有该方案各方面人才，不仅具有电子设计方面的专业知识，而且在生化方面也有很深的理论基础，不管在理论分析和实际操作方面都是很出色。
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需求分析：
目前，阀控式密封铅酸(VRLA)蓄电池市场占有率是80-90%，生产厂商标定该种电池有10-15年的浮充寿命，但由于浮充电压、环境温度、正极板栅的腐蚀、失水、热失控等等因素的影响，通常使用寿命只有是5-8年。经调查发现，现有的企业用户对蓄电池维护甚少，很少有专门负责和维护蓄电池设备的部门;为了确保整个供电系统能够无故障运行，用户通常在蓄电池使用3-5年就大批量地更换蓄电池组，实验证明，在这些成批被更换掉的蓄电池中只有为数较少的电池产生了失效或容量不足，造成了系统亏电，而绝大部分蓄电池只达到使用寿命的一半时间，这将是很大的资源浪费。因而，如果能在机房里事先检测到蓄电池的运行状态，判断出性能好坏，及时发现问题及时更换蓄电池，这不但能预防断电事故的发生、增强整个供电系统的健壮性，而且还能给企业节省一大笔费用。
国内外研究现状：
对蓄电池的研究主要集中在国外的蓄电池生产企业，以美国Alber 公司和日本HIOKI公司为主流生产企业其技术含量已经达到国际顶尖水平;国内厂家的研究主要集中在对直流放电法的研究，但该方法采用大电流放电的方式，安全性较差，对蓄电池的损伤较大;交流注入法是国际上研究最多的一种测量蓄电池内阻的方法，该方法能精确测量蓄电池内阻，操作简单，对电池无损伤，能够在线检测蓄电池运行状态。
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