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文檔簡介
1、<p><b> 文獻綜述</b></p><p> 動力電池充電器設(shè)計(PLC控制)</p><p> 摘要:現(xiàn)代生活離不開電池充電器,它運用廣泛,小可以到動汽車,大到可以運用到潛艇,魚雷。電動汽車的發(fā)展還有很多問題需要解決,電池及其充電即使就是其中的關(guān)鍵。如何設(shè)計一種使用方便,充電速度快,運行高效的充電裝置已是人們迫切關(guān)注的東西,既能提高能量利用效
2、率,加快充電速度又不影響鉛酸電池的使用壽命的新型充電技術(shù)的研究是以后的研究方向。 </p><p> 關(guān)鍵詞: 鉛酸電池歷史 動力電池工作原理 充電池設(shè)計 板柵</p><p> 1 鉛酸電池的發(fā)展歷史</p><p> 自1860年普蘭特(Plante)用腐蝕的鉛箔形成活性物質(zhì),首次實現(xiàn)了使用的鉛蓄電池以來已有150年歷史。在這期間雖然有不斷地新體系涌現(xiàn)
3、諸如鐵-鎳蓄電池等,但由于鉛酸電池具有價格低廉,放電性能良好,利用率高等特點,至今在產(chǎn)量上任然是占領(lǐng)導(dǎo)地位。</p><p> 到20世紀初,鉛酸電池經(jīng)歷了愈多重大的改進,提高了能量密度,循環(huán)壽命高倍率放電等性能,然而,開口式鉛酸電池主要有2個缺點:一是充電末期水會分解位氫氧氣體析出,需常加酸加水,維護工作繁忙。二是氣體溢出是攜帶酸霧,腐蝕周圍設(shè)備,并污染環(huán)境,限制電池的使用。近二十年來,為了解決以上的而個問題
4、,世界各國開發(fā)密封是鉛蓄電池,希望實現(xiàn)電池的密封,活的干凈的綠色能源【2】。</p><p> 1991年,針對以前的問題,電池專家和生產(chǎn)廠家的技術(shù)元紛紛發(fā)表文章提出多冊和看法,其中Dr Darid Feder提出用測電導(dǎo)的方法對VRLA電池進行監(jiān)測I.c.Bearinger 從技術(shù)方面評述VRLA電池的先進性。</p><p> 1992年.世界上VRLA電池用量在歐洲和美洲都大幅度
5、增加,在亞洲國家電信部門提倡全部采用VRLA電池;1996年VRL電池基本取代傳統(tǒng)的富夜電池,VRLA已經(jīng)得到了廣大用戶的認可。</p><p> 2 鉛酸電池的工作原理</p><p> 雖然鉛酸電池經(jīng)歷了100多年的發(fā)展,但其工作原理基本上沒有什么變化,他的正常充放電方程式為; Pb+PbO2+H2SO4==2PbSO4+2H2O,以上鉛酸電池的充放電化學(xué)方程式為理想化的原理方程
6、式,似乎只要不受機械損傷,一直鉛酸電池就可以無休止的使用下去,完成充放電過程。當上述方程式由左向右進行時,式鉛酸電池的放電過程,當上述電化學(xué)反應(yīng)方程式由右向左進行時,是鉛酸電池的充電過程。其他的鉛酸電池的工作原理基本上是沿襲傳統(tǒng)的鉛酸電池[1]。文獻[2]對鉛酸電池的工作原理則有更加詳細的介紹,分為鉛酸電池?zé)崃W(xué)基礎(chǔ),其中包含電池成流反應(yīng),電動勢和開路電壓,熱效應(yīng),電化當量和電池容量。令一部分這是鉛酸電池的動力學(xué)基礎(chǔ),其中包含極化雨過電
7、位(超電勢),電極反應(yīng)過程的特征,電化學(xué)反應(yīng)的基本動力學(xué)參數(shù),濃差極化,鉛酸電池的動力學(xué)特性。</p><p> 3 板柵的合金組成、結(jié)構(gòu)及形狀</p><p> 3.1 板柵的合金組成</p><p> 為解決早期容量損失、延長深循環(huán)壽命等問題,應(yīng)選擇合適的板柵合金,改善板柵在電池工作期間所形成的陽極膜的組成和性質(zhì),使其具有良好的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性,也是閥控
8、鉛酸電池能否作為深循環(huán)動力型實用能源的關(guān)鍵。用于鉛酸電池的板柵合金應(yīng)具有良好的機械強度、導(dǎo)電能力強、可鑄造性和優(yōu)良的可焊接性能。目前使用的Pb2Sb合金具有“不可密封性”,使用改進的Pb2Ca2Sn2Al具有“不可深循環(huán)性”,在合金中添加一些添加劑可消除合金銻的缺點而保留其優(yōu)點,增加其蠕變阻力和腐蝕阻抗。尤其在選擇密封面維護蓄電池和閥控鉛酸電池的板柵是,應(yīng)考慮盡量減少氣體產(chǎn)生和抑制板柵的自放電,在負極板柵的合金中加入降低氫的過電位添加劑
9、,以降低析出氫的量,同時對于正極應(yīng)考慮提高氧的過電位,以降低析出氧氣的量。</p><p> 3.2 板柵的結(jié)構(gòu)及形狀</p><p> 要求板柵能容納一定質(zhì)量的活性物,同時在電流通過時電壓降的損失小,板柵的主要部分為:周邊框,極耳,板腳,垂直筋與垂直筋相交的水平筋,合理的設(shè)計應(yīng)為豎向垂直筋的橫截面積大,以減小電壓降,橫筋條的分布上密下疏,截面積應(yīng)豎粗橫細,才有利于活性物質(zhì)的充分利用
10、,因此板柵結(jié)構(gòu)有多方面的改進。</p><p> 目前使用結(jié)構(gòu)較多的是輻射形筋條與中間極耳相結(jié)構(gòu)型??筛鶕?jù)具體情況選擇不同形狀的板柵。板柵的厚度是很重要的,因為在一定的電流密度下,活性物質(zhì)從表面到內(nèi)部的反應(yīng)深度即滲透度是一個常數(shù),極板的厚度恰好相當于2倍的極板滲透深度,是活性物質(zhì)利用率很高,電池的比能量也較高,單循環(huán)壽命降低,選擇最佳的板極厚度能使電池打到比能量與循環(huán)壽命的最佳平衡【9】。</p>
11、<p><b> 4 充電器的設(shè)計</b></p><p> 新的鉛酸電池在投入使用之前,必須進行初充電,一般充電方法和初充電一樣先恒流后恒壓。充電器的設(shè)計必須滿足一下要求:</p><p> 安全性:由于充電電壓為24V,雖然電壓不是太高,也應(yīng)注意安全。</p><p> 均衡性:對于電池組充電,要求每一節(jié)單體電池都達到
12、或基本達到慢荷狀態(tài),不良的充電方式很容易破壞電池組的均衡性,均衡性的破壞又會導(dǎo)致安全性隱患。</p><p> 可靠性:在反復(fù)地充電過程中,不論外界條件如何變化,在各種可能的干擾噪聲以及電池組的不一致性的影響下,充放電保護裝置均能夠保持正確的工作狀態(tài)。</p><p> 經(jīng)濟性:作為實用的民用產(chǎn)品,要考慮經(jīng)濟性是否合理。如果單純?yōu)榱藵M足前三項要求而不計成本,這樣的產(chǎn)市場品是沒有前景的。
13、目前市面上各種鉛酸電池都不能同時滿足上面四項要求。</p><p> 結(jié)束語:動力電池系統(tǒng)是一個集物理、化學(xué)、機械、電工多門科學(xué)和知識于一體的綜合復(fù)雜體系,只有進行科學(xué)、合理的設(shè)計才能生產(chǎn)出高性能、低成本滿足各方面性能要求的產(chǎn)品。</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> [1] 周志敏,周紀海.充電器電路
14、設(shè)計與應(yīng)用[M].北京:人民郵電出版社,2005[2] 桂長青等.動力電池[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009</p><p> [3] 張萬忠.可編程控制器入門與應(yīng)用實例[M].北京:中國電力出版社,2005</p><p> [4] 秦增煌.電工學(xué)上/下[M],高等教育出版社,2006</p><p> [5] 劉新民,蔡瓊,白康生.Visua
15、l Basic 6.0程序設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004</p><p> [6] 冉多剛,張建,白芳,張獻逢,喬榮富.動力鋰電池組充電器設(shè)計與性能監(jiān)測[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2008: 32-45[7] Zhenhua Jiang, Roger A. Dougal .Design and testing of a fuel-cell powered battery charging stat
16、ion Zhenhua Jiang, Roger A. Dougal [J].Journal of Power Sources, 2003 : 279–287[8] Klaus-Dieter Merz , J.M. Stevenson .Progress in the design and development of improved lead/acid batteries for electric buses and vans
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