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电动自行车用铅酸蓄电池SOC透露电路打算

时间: 2019-12-24 来源: 扑克王APP

  动力源,其充电历程中析氢表象是发作爆炸的来历之一。经咨议阐明:铅酸蓄电池充电历程中,其容量抵达80%以上才发作析氢表象,可见监控蓄电池容量是需要的。本文基于铅酸蓄电池开途电压SOC估算法,以12V 2AH铅酸蓄电池行动咨议对象,打算

  铅酸蓄电池是目前电动自行车的动力源之一,其本能的口角直接影响电动自行车自身的本能。有尝试阐明铅酸蓄电池正在过充电的处境下,不会由于蓄电池内部温度升高导致起火或者电池内部压强较高而发作爆炸。可是充电历程中跟着蓄电池容量抵达80%时,电解液中的水将被电解,氢气会开释出来。一朝氢气的浓度抵达4%~74.2%,遭遇明火则极易发作爆炸。可见监测铅酸蓄电池的荷电状况(SOC , State of Charge),对电动自行车平和充电技能是需要的。

  目前电动自行车用铅酸蓄电池多为阀控式铅酸蓄电池,该类电池正在充电历程中发生的气体将通过氧轮回响应转化为水,故不须要向电解液插足花费的水。氧轮回道理如式(1)、(2)、(3),正在正极板,水电解发生氧气。通过扩散效率,氧气透过间歇和负极板的铅维系转化为氧化铅,而氧化铅将和电解液中的硫酸天生硫酸铅和水。氧气由发生到复合,抵达较好的密封功效。

  2 铅酸蓄电池特色弧线 Ah)蓄电池,数据手册可知:境遇温度25 ℃时,若待机操纵,最大充电电压为2.275±0.025 V/单体;若轮回操纵,最大充电电压为2.45±0.05 V/单体。电池内阻63.7 mΩ,最大初始充电电流为3.6 A。

  图1为区别温度时,蓄电池开途电压与SOC闭连。C为蓄电池额定容量2 AH。衡量手腕为:(1)对蓄电池举办放电,使其容量为0;(2)从零动手对蓄电池充电,使其容量为额定容量;(3)静置24幼时;(4)以0.05C电流对蓄电池举办放电2幼时, 静置10分钟后衡量开途电压;(5)反复第3、4步,直至荷电量为0。

  表1为区别温度时6FMD-12V 2AH 铅酸蓄电池开途电压OCV-荷电量SOC闭连

  影响蓄电池SOC估算的要素较多:境遇温度、充放电电流、电解液浓度等。目前常用的估算手腕有:开途电压法、内阻法、卡尔曼滤波法和神经搜集法。开途电压法须要电池长时刻静置而无法正在线估算,内阻法请求为蓄电池注入换取信号,通过衡量其发生的反响盘算推算电池内阻

  ,且SOC与电池内阻闭连繁杂,很难设立无误的模子。卡尔曼滤波法对电池模子的请求较高,是一种猜测值迫近真正值的手腕。神经搜集法属于智能算法,须要洪量的操练数据。3.1 蓄电池SOC与开途电压闭连

  正在蓄电池充放电历程中其开途电压不行直接衡量,但开途电压法中铅酸蓄电池开途电压与SOC餍足线]

  池实质R=63.7 mΩ和 充 电 电 流 较幼,将内阻的效率轻视,维系式(5)(6)可得铅酸蓄电池的端电压与SOC闭连为:

  平常电动自行车充电电途中主电途采用单端反激式打算,操纵电途采用电流型UC3842为中央,配合LM324、光耦和TL431来完毕蓄电池的充电操纵。其蓄电池的状况指示为:红灯显示充电历程,绿灯显示充电落成[5]

  。为了更好显示蓄电池的荷电状况,本次电途打算研商到显示蓄电池SOC为25%、50%、75%和100%。当蓄电池SOC低于75%,倡导用户充电;而蓄电池SOC亲近25%,属于蓄电池深度放电状况,永恒出于此状况将影响蓄电池的操纵寿命。蓄电池SOC亲近100%,为平和充电避免首要析氢,可打算相应电途割断蓄电池的充电主回途。

  LM339 内部有四途集成对照器,且每个对照器包罗两个输入端和一个输出端。两个输入端永别为同相输入端( 即 为“ + ”) 、 反 相 输 入 端 ( 即 为“- ”) 。当参考电压信号接同相输入端“ + ”,待对照的信号接反相输入端“- ”,两个电压信号举办对照时,若对照的信号高于参考电压信号,则输出饱和,输出端为低电平; 若对照的信号低于参考电压信号,则输出截至,输出端为高电平。LM339的两个输入端电压差逾越 10mV时,所以,用于弱信号检测的局面是对照理思的[6]

  图3为电动自行车蓄电池荷电状况显示电途打算,蓄电池SOC为25%、50%、75%和100%的四种状况的参考电压永别为U 5 、U 4 、U 3 、U 2 。蓄电池端电压经分压电阻R 11 、R 12 可得回LM339的参考电压U 1 。四途LM339对照器永别定名为LM339A、LM339C、LM339D。当U 5 U 1 时,LM339D输出低电平,则发光二极管D 4 点亮,显示蓄电池荷电状况为25%;当U 4 U1 时,LM339C输出低电平,则发光二极管D 3 点亮,显示蓄电池荷电状况为50%;当U 3 U 1 时,LM339B输出低电平,则发光二极管D 2 点亮,显示蓄电池荷电状况为75%;当U 2 U 1 时,LM339A输出低电平,则发光二极管D 1 点亮,显示蓄电池荷电状况为100%。

  当SOC=0.25时,U 1 =1.18 V,LED D 4 亮,;当SOC=0.5时,U 1 =1.21 V, LED D 3 和LED D 4 亮,;当SOC=0.75时,,LED D 2 、 LED D 3 和LED D 4 亮;当SOC=1时,U 1 =1.275 V,LED D 1 、LED D 2 、 LED D 3 和LED D 4 亮。若取 R 1 =R 3 =R 5 =R 15 =1000 K则运用电阻分压有R 15 =308 Ω R 6 =315 R 4 =329 Ω R 2 =342 Ω。

  本编造基于现有电动自行车充电器布局和分解铅酸蓄电池充电析氢道理、蓄电池荷电量估算手腕等,打算出能显示蓄电池荷电状况的电途。该电途不妨显示蓄电池SOC为25 %、50 %、75 %和100 %,提示用户正在充电前剖析蓄电池的状况,看待电动自行车平和充电有肯定意思。后续将络续打算蓄电池SOC为100 %时,若何主动割断蓄电池充电电途。

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