蓄电池保护（精选11篇）
蓄电池保护 篇1
本刊2007年12期刊登过“电池充电完成自动关闭电路的制作”, 2009年第2期登过“防过充—欠充充电器定时插座”的文章。阅读之后, 认为有一定实用价值, 但还有美中不足之处。一是没有办法避免可能出现严重的错误, 二是它们都是从绿灯亮开始计时, 无法知道本次一共充电了多少时间。蓄电池在使用一段时间以后容量会逐渐变小, 充电所需的时间也会逐渐变少, 掌握充电时间的变化, 可以大致知道蓄电池容量的变化情况, 做到心中有数。还可以通过充电时间有无增长来判断蓄电池DIY去硫化的效果, 当然这需要在相同的充电起始点才有可比性。
笔者试验制作了“电动车蓄电池充电保护器”。它既可以防止欠充电和过充电, 还可以在充电器十小时不转换变灯的情况下自动断电, 防止出现严重的错误。而且还可以用石英钟自动记下充电的时间, 由此掌握蓄电池容量变化的情况, 并判断是否出现了充电器不转换变绿灯的问题, 以便决定要不要送维修点处理。
电路原理如图1所示, 按下AN按钮电路得电, 一开始CD4060的Q10和Q13均为0V, CD4011的U2C和U2D与非门输出为高电平, 故Q2三极管8050导通, J吸合并自保持, 充电器开始充电。555产生周期为8.789秒的脉冲作为计时基准加到CD4060计数。充电时, 从充电器红灯取出的约1.8V电压经插头加到三极管Q1基极使其导通, CD4011的U2A输出为高电平, U2B输出为低电平。所以如果一直亮红灯, 即使计数512个脉冲后Q10变高电平, 也不会使继电器J断开, 只有计数4096个脉冲 (10小时) Q13变高电平U2C输出0V, 才使Q2截止继电器J断电停止充电, 电路本身也停止工作。如果充电一段时间后红灯变绿灯了, Q1基极上的电压小于导通所需电压故截止, 其输出变高电平, U2A输出变低电平, U2B输出变高电平。与此同时, U2B的上升沿经过电容C3加到CD4060的RST复位端, 使它从零开始计数。计数到512个脉冲 (1小时15分) Q10变高电平, U2D输出变0V, Q2截止J断电, 充电停止电路也停止工作。这就起到了防欠充防过充和超过十小时不变绿灯自动断电的作用, 所以可称为充电保护器。
LED1亮表示充电器红灯电压已经正常取出接入, LED2几秒亮一次表示555工作正常, 调试时用来观察脉冲周期, LED3亮表示继电器吸合处于充电状态, 而且从它上面取出约1.8V电压可以作为石英钟的电源 (取下1.5V电池) , 使它能够记下充电所用的时间。调试的时候, 先将U2D的12脚临时接到CD4060的7脚Q4上, 不接人充电器红灯电压, 看LED2亮9次 (8个周期) 时继电器能否正常断开, 如果出现“啪塔”一声响但是并未断开, 就要在CD4060的12脚对地接上0.01μ左右电容, 消除继电器断开时电磁干扰在12脚上产生的错误复位脉冲, 错误复位会使三极管Q2在断开后, 因为Q10和Q13变为0V而立即导通, 继电器又吸合了。所并的电容也不能太大, 否则会影响正常复位的效果, 不能保证亮绿灯时是从零开始计数的。C3不能有漏电, 可以用1μ独石电容, 或玻璃釉电容。
调RP1使555的8个震荡周期大约为70秒即可, 调好后再把CD4011与非门U2D的12脚接到CD4060的15脚Q10处就成功了。
对于恒流充电为1.8A的充电器, 10小时可以充电18AH, 对于14AH以内的蓄电池, 即使从最低允许电压开始充电, 加上考虑电化学转换的效率, 需要充人14×1.2=16.8AH, 所以不超过10小时就会亮绿灯, 设定10小时作为保护时间是合理的。如果仍然用原来的充电器而更换成大容量蓄电池例如20AH, 从最低允许电压开始充电再考虑转换效率, 亮绿灯会超过10小时, 如果仍然用10小时作为保护时间, 就会出现欠充电。这就要调RP加长555的脉冲周期, 使保护时间大于亮绿灯所需要的时间即可。例如, 调为绿灯亮后1小时30分继电器断电, 保护断电时间就自动成为8×1.5=12小时了。使用充电保护器, 可以无人管理放心地充电, 并能延长蓄电池的使用寿命和节约电力。
蓄电池保护 篇2
其实，这样做的`危害是极大的。据资料显示：人们在日常生活中使用的电池是靠化学作用，通俗一点讲就是靠腐蚀作用产生电能的，而其腐蚀物含有大量的重金属污染物。
当其被随意丢弃，混在一般生活垃圾中，堆放在自然界时，这些有毒物质便会慢慢从电池中溢出来，经过雨水的冲刷渗透到土壤或地下水源中，再通过农作物进入人的食物链。这些有毒物质在人体内会长期累积难以排除，损害人的肌体，甚至致癌，有这样一组数据：一粒纽扣电池可以污染60万公升水，相当于一个人一生的饮水量！一个1号电池可以让1平方米土壤的庄稼绝收！若把废旧电池混入生活垃圾中一起填埋，久而久之，渗出的重金属可能污染地下水和土壤。
长期以来，我国在生产干电池时，要加入一种有毒的物质——汞或汞的化合物。汞和汞的化学物都是有毒的，科学家发现，汞具有明显的神经毒性。此外对内分泌系统`免疫系统等也有不良影响。20世纪50年发生在日本震惊世界的公寄存器病——水俣病，就是由于汞污染造成的。
但是，在调查中我们发现，很多人对乱扔废旧电池的危害一无所知，那么应该怎样正确处理这些废电池呢？据环保专家介绍，废旧电池中95%的物质均可以回收，尤其是重金属回收价值很高。
在废旧电池中每回收1000克金属，就有82克汞，88克镉。可以说，回收处理废电池不仅解决了环境污染问题，而且也实现了资源的回收再利用。
第三代高能固体蓄电池 篇3
技术源头 国内首创 国际先进 铅酸蓄电池兴替大时代
蓄电池专业研究生产技术服务企业高能固体蓄电池突出五大特点：不污染环境、不灼伤皮肤、不腐蚀车体；使用价值是铅酸蓄电池的3倍、寿命长出1-5倍；一次性灌装电解质，终身免加酸液；储存时间长，自放电极小；适应温度70℃、零下40℃起动车辆有奇效。国家“十一五”规划重点支持的环保能源、循环经济产业。适应经济大潮迎势而来的经济环保节能型、安全长寿命的高能固体蓄电池创新技术成果，自主知识产权，中国技术，民族品牌。1992、1998年两次政府立项、列入国家重点项目、科技部、能源部、冀科·计委省部级计划《科技攻关新产品、科学技术指导计划》政府文件为我单位技术、产品市场推广。产品经省技监局、国家蓄电池产品质检中心验证，各项技术指标均达到或超过国标2005年以后标准。自1988年经用于汽车系列、电动车系列、大型远洋船舶、大容量程控电话机房、UPS电源、石油系统、部队及矿山等领域二十余年市场验证，适合大、中、小企业传统铅酸蓄电池厂改造生产。国家高新技术产业开发区科技企业。研制发明人崔生才（总工程师）专业研发二十余年，是该技术成果国内唯一持有者，国内最早课题命名《绿色高能固体蓄电池》经技术创新，没有使用崔工的添加剂材料，固体蓄电池暂无成功之例。中国亚王商标（亚洲空白）。
愿技术转让，合作办厂（可协助曾做类似固体、胶体、硅能蓄电池等失败者重新改造厂：铅酸蓄电池厂改造，无须另投资；提升企业形象，多出一个系列产品，多出的是卖点，增加的是高利润回报；保证成功，分期付款）。固体蓄电池起动型、固定型、牵引型（包括电动自行车专用电池）、太阳能、风能四大系列。考察鉴别，识别真伪，决定企业命运成败。我厂产品招商。需分析论证报告、论文、政府推广文件、接产企业信息反馈等邮包费100元快寄，需投资9000万年产50万只产品的研究论证报告资料费3000元。来人考查论证，提供近二十年技术接产企业详址、电话。对技术、产品负法律责任。郑告：接产我方技术的个人及厂家转让本技术，追究其法律责任！
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蓄电池充放电保护电路设计 篇4
关键词：蓄电池,滞回比较,门电路,充放电
蓄电池充放电过程中的过充电和过放电都会严重影响蓄电池的使用特性,使蓄电池的内阻升高、容量减小。过充电会使蓄电池内部电解液温度升高,可能会导致蓄电池的自燃或者爆炸,所以在蓄电池的使用过程中一定要防止过充电和过放电这两种现象的出现。蓄电池是否过充电或过放电都无法通过观察实时判断,所以我们需要一个电路来防止电池过充电或过放电。
目前蓄电池的充放电管理以及保护方法有很多种,但不论是使用单片机控制还是使用分立元件构成的控制器都有电路复杂、面积大和功耗高的缺陷。同时,有人提出了通过设计集电池充电和保护功能于一身的IC,来解决面积大、功耗高的问题,可减少了一定的外围电路。但该方法还在设计阶段,且其本身还是存在电路复杂的缺陷。
介于以上问题,本文提出了电路简洁、面积小和功耗低的蓄电池的充放电保护电路。
1 蓄电池安全充放电过程分析
蓄电池安全充放电就是保证电池电量在一个合理范围内变化,根据蓄电池型号的参数可以设定蓄电池安全充放电的剩余电池容量门阈值, 设定上限门阈值Qmax可防止蓄电池过充电,设定下限门阈值Qmin可防止蓄电池过放电。即蓄电池充电时,电量上升,达到上限门
阈值停止充电;蓄电池放电时,电量下降,达到下限门阈值停止放电。这个过程如图1 所示, 蓄电池放电过程如图中A-B-C所示,电量降低到Qmin时停止放电;充电过程如图中C-D-A所示,电量上升到Qmax时停止充电,这样就保证了蓄电池的安全充放电。
2 蓄电池的充放电保护电路设计
由于蓄电池在工作状态下的电量检测电路比较复杂,本电路结合电池端电压和充电电流来估计电池的剩余容量。由蓄电池的安全充放电分析可得,电池充电和放电的安全门阈值不同,所以把采集到的蓄电池端电压通过滞回比较器电路比较,来控制充电或者放电。如图1 所示,放电过程中,蓄电池电压达到电压下限门阈值Qmin时,滞回比较器输出由低电平变为高电平;充电过程中,蓄电池电压上升到电压上限门阈值Qmax时,滞回比较器输出由高电平变为低电平。
充电时,采集到的蓄电池端电压是充电器两端电压,是恒高于上限门阈值的,所以不能只由滞回比较电路来判断蓄电池是否满电。而蓄电池充电时,随着电池剩余容量的增加,充电电流会越来越小,取电池达到过充电的临界充电电流值为电流采集输出门阈值M,充电时,电流采集输出达到这个门阈时,停止充电。
综合以上条件,只有在蓄电池充电电流低于门阈值M且滞回比较器输出为低时,电池停止充电,可供电;蓄电池充电电流高于门阈值M或滞回比较器输出为高时,电池停止供电,可充电。保护电路原理如图2 所示。其中D1、D2 为二极管,S1 为充电开关,S2 为供电开关。
3 小结
蓄电池全新修复方法诞生 篇5
该产品为固态颗粒状结晶体，添加至铅酸蓄电池中，可彻底消除硫酸盐化，使蓄电池恢复容量、并大大延长其使用寿命。该产品为国家军工保密专利，并已经被河北省科技专利事务列为重点推荐产品。
市场分析
目前，随着蓄电池周边产业的拉动及国际电池生产厂商在毕建厂的增多。我国铅酸电池发展较快，需求量的年增长速度维持在30％左右，已经是世界上蓄电池产量最多的国家。主要应用于机动车、电动自行车、太阳能光伏发电、通信电源、照明电源、UPS等电源中。但一般情况下，大部分莆电池的使用寿命为1-3年，而且，报废前其充放电能力降低、容量下降，不仅造成资源的浪费，而凡容易污染环境。另外，市场中的各种蓄电池修复设备真假难辨，尤其是用所谓的正负脉冲蓄电池修复仪(物理方法)治标不治本，根本不可能彻底解决化学问题，电化学问题必顽用化学力法来解决。而该产品不仅克服了以上缺点，而且市场上尚无同类产品，因此具有广泛的市场空间。
产品特点
1延长铅酸蓄电池使用寿命，一般情况下，牵引犁蓄电池可延长1-2年；起动型蓄电池可延长3-5年。
2可以彻底消除硫酸盐化现象，恢复蓄电池的容量。蓄电池的一生只需要加入一次。
3可以有效的改蓄电动车蓄电池阳极软化现象，廷长蓄电池使用寿命。
4环境适应能力较强，可以在-40℃至60℃的环境中使用。
5加入离子态蓄电池魔力修复剂的蓄电池可以带电、带液存放，存放期可达2年以上。再充电可以恢复100％容量。
6使用操作简单，液体型蓄电池直接加入蓄电池：对于电动助力车免维护蓄电池，先将“修复剂”配制成水溶液打入电池即可。
投资条件(办蒂电池修复店或经销)及效益分析
无首批进货要求，可以先试后销，亦可独立开办蓄电池修复中心。如果向蓄电池厂或蓄电池修复店推广销售本产品，可获净利润25％：如果独立开办蓄电池修复中心，日收入均在800元以上，月收入在2万元以上。
由于本产品的出现彻底颠覆了“用机器修复蓄电池”的历史，闻此根本不需要使用专用设备。所需基本设备仪器：恒流充电机+放电仪+水质电导率检测仪，三种设备总投资仅需1800元。赛博研究所可以低价格提供一切设备。
经销提示
1该产品属于军工保密产品，该公司不与任何国外投资机构合作，周内投资者在经销该产品时，也小得销往国外。
2中国已经成为世界上最大的铅蓄电池生产和山口国，铅蓄电池产最约占世界产量的分一。近年来，随着汽车、交通、电信等基础产业的快速发展，中国铅蓄电池工业进入高速增长期。据不完全统计，中国铅蓄电池制造，家已经达到1500家左右，生产量平均以每年约20％的速度高速增长。2006年，中国电池工业总产值为1221亿元，销售收入1183亿元。其中，铅蓄电池总产值为420亿元左右，约占电池总产值的35％。
过去，中国铅蓄电池以汽车电池为主，约占总产量的70％左右。近年来，随着电信、电力、备用电源、电动车等产业的快速发展，目前已经形成汽车电池、工业电池(包括电动汽车、电动助力车电池)平分秋色的局面。
电动车蓄电池充电保护系统的设计 篇6
随着电动车的发展,电动车蓄电池的管理已经逐步成为保养电动车的最重要环节,无论是电动汽车还是电动自行车,蓄电池都是核心部分,建立蓄电池充电保护措施是必不可少的,蓄电池在充电过程中是比较容易忽视的过程,温度过高会引起自燃,湿度过大也会引起短路。为此设计一种由传感器、继电器、单片机、GSM等模块组成的蓄电池充电保护系统。
1 保护系统基本结构
整个控制系统由传感器、继电器、单片机、GSM组成,系统框图如图1所示:
1.1 控制原理
传感器检测蓄电池的温度和湿度信息,蓄电池若有多个模块也可以进行多点检测。单片机为主控制器,若检测到的数据没有超出常规参数值,则GSM模块不发出消息;若超出常规参数值,则单片机控制继电保护设备先将充电电源断开,检测到的数据显示在LCD显示屏上,同时通过GSM模块发出信息提出警报,发送至手机上。
1.2 通信方式
GSM移动通信模块采用华为公司生产的GTM900作为控制核心,加以外围辅助电路实现系统短信的发送功能。
2 器件介绍及部分硬件
设计的控制电路主要使用以下元器件,包括GTM900、LCD模块、AT89C51单片机、继电器、温湿度传感器模块。
2.1 GTM900通信模块
GTM900是华为公司推出的GPRS模块,工作频段是EGSM900/GSM1800,具有短消息业务。
2.2 LCD模块
本设计使用带中文字库的LCD12864液晶,可以最大显示4行*8个一共32个中文汉字。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令,低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比,不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多。
2.3 AT89C51单片机
AT89C51有以下标准功能:4k字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/O口线,两个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时,AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
2.4 温湿度传感器DHT11
温湿度传感器采用的是DHT11,采用单总线结构,根据其使用手册,当传感器与MCU之间的距离较远时,需要在其数据引脚DATA上接一个阻值为5K的上拉电阻。
2.5 继电器
继电器是一种电控制器件,它具有控制系统和被控制系统之间的互动关系。在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。本设计中选择动断型(常闭)线圈不通电时两触点是闭合的,通电后两个触点就断开,由PNP三极管组成的电路作为功率驱动。
3 系统软件设计
系统主程序主要完成单片机端口初始化、以及控制继电器、GSM短信发送子程序的调用等,系统主程序是整个软件控制的核心部分,这部分主是整个系统的主体,在软件代码编写之前,需要先完成软件流程图的绘制,然后根据所绘制的软件流程图进行代码的编译和调试工作。
3.1 系统主程序设计
系统主程序如图2所示,系统初始化主要完成对单片机I/O端口初始电平高低的定义,以及液晶读写状态的初始设定,液晶初始化显示内容的赋值程序。当系统检测到有效的数据信息后,液晶显示界面和显示内容进行切换。
3.2 继电器子程序设计
如图3所示,从设备程序在运行时,首先进行系统的初始化,然后依次读取各个传感器的数据,并将数据整理成一定的格式存储起来,然后通过检测是否有主控制器发出的命令来判断是否将整理好的据发送给功率驱动是继电器断开,通过不断的循环接收传感器传出的数据来达到及时获取蓄电池表面信息的目的。
3.3 GSM短信发送子程序设计
GSM短信发送子程序主有串口初始化、波特率设置和短信内容和目标号码设置等,此部分程序流程图如图4所示。
4 结语
本系统采用了C51单片机作为主控制器对电动车充电过程中蓄电池表面信息进行检测。设计的系统不仅可以保障充电过程中因蓄电池过热引起的的意外,同时还能够检测蓄电池表面的湿度以防止充电时引起短路,具有很好的应用前景。
参考文献
[1]谭浩强.C程序设计[M].3版,北京,清华大学出版社出版,2005.
[2]彭为.单片机典型系统设计实例精讲[M].北京电子工业出版社,2006.
变电站蓄电池组开路保护方法研究 篇7
蓄电池组是变电站交流消失后维持变电站内继电保护、监控、照明等设备正常运行的重要备用应急电源,在交流消失后一旦蓄电池组也出现问题整个变电站将无法正常运行,对电力运维可靠性构成重大威胁[1,2,3]。尽管目前通过蓄电池巡检仪等监控设备可以有效地监控蓄电池组运行状态,并且当运行人员发现蓄电池存在开路后会马上通知直流技术人员前往处理,但是此种方法存在被动性,对于突发情况无法快速处理,对于蓄电池组开路没有形成自动化的应急保护方法,无法适应当前电力系统高可靠性的发展需求。
目前变电站蓄电池组开路保护在实际应用中并没有得到足够重视,由于蓄电池组开路而引发的各种事故时有发生[4,5,6,7,8]。传统蓄电池组开路人工抢修方法费时费力,同时由于交通拥堵、人员技术水平、抢修工作票办理等客观情况蓄电池组开路后修复时间无法保障,存在不可控性,因此急需研发一种蓄电池组开路自动保护方法,以自动化、快速的处理方法,最大限度的确保蓄电池组开路后变电站重要设备运行正常。
在此提出一种变电站蓄电池组开路保护方法,将继电保护的原理和思想应用在蓄电池组开路保护中,通过分析蓄电池组开路时开路蓄电池内阻、端电压及蓄电池组电压等变化情况,判断该蓄电池是否存在开路,若存在开路情况通过保护装置闭合继电器短接该开路蓄电池,从而保证整个蓄电池组正常运行。
1 蓄电池组开路保护系统构成
蓄电池组开路保护系统由开路保护装置、充电电压表、放电电压表、蓄电池组电流表、单节蓄电池二极管、单节蓄电池电流表、单节蓄电池短接开关、单节蓄电池短接熔断保险等组成,其系统构成如图1所示。
其中:PV1为蓄电池组充电电压表,PV2为蓄电池组放电电压表,PA1为蓄电池组充放电电流表,D1—D104为单节蓄电池反向二极管,I1—I104为单节蓄电池反向电流表,Z1—Z104为单节蓄电池短接开关,FU1—FU104为单节蓄电池短接熔断保险。开路保护装置是系统的控制中心,其输入包括:蓄电池组充电电压、蓄电池组放电电压、蓄电池组充放电电流、单节蓄电池反向二极管导通情况、单节蓄电池反向电流、单节蓄电池电压、单节蓄电池内阻等。开路保护装置输出主要为控制单节蓄电池短接开关断开或闭合,在蓄电池组发生单节蓄电池开路时短接该节蓄电池,从而不影响整组其他蓄电池的正常供电。
2 蓄电池组开路保护工作原理
从图1可以看出,正常情况下短路开关Z1—Z104均为断开方式,二极管反向并联在单节蓄电池上,由于二极管反向截止因此对正常系统没有影响。当出现蓄电池开路时蓄电池组开路保护一方面利用二极管单向导通及续流作用,保证蓄电池组开路时其他电池正常向负荷供电,另一方面将继电保护原理应用在蓄电池组开路保护中,通过对单节及整组蓄电池的信息采集,提取蓄电池组开路特征,利用逻辑判断具体哪节蓄电池存在开路,并驱动短接开关短接该开路蓄电池,使得其他蓄电池不因单个蓄电池开路而影响整个电池组正常工作。本文针对蓄电池组工作特点,下面分别分析充电和放电两种情况下发生单节蓄电池开路保护装置的工作原理。
2.1 充电情况下发生单节蓄电池开路保护原理
图2为蓄电池充电时电流的流向。充电时蓄电池组充电电压表PV1可以采集到此时的充电电压,而放电电压表PV2由于二极管反向截止作用无法采集电压,PV1、PV2电压的有无可以用作判断蓄电池处于充电状态还是放电状态的一个判断标准。假设在蓄电池充电时发生第二块蓄电池开路,此时PV1有压,PV2无压,同时在第二块蓄电池两侧将产生高压,其内阻也大大增加,开路保护装置在检测到上述条件后认为该块蓄电池存在开路,驱动该电池短路开关Z2闭合,此时蓄电池通过Z2和FU2将开路的蓄电池短接,从而保证其他蓄电池组的正常运行。若存在开路保护装置误动作,短接未开路蓄电池两端,此时FU2熔断保险将熔断,同时向后台发送FU2熔断信号,提醒运维人员前来检查,由于FU2的熔断蓄电池供电将不受影响。
2.2 放电情况下发生单节蓄电池开路保护原理
当蓄电池处于放电状态时其电流流向如图3所示。此时放电电压表PV2有压、充电电压变PV1无压,有明显的放电电流PA1。假设此时第二块蓄电池开路,由于与第二块蓄电池并联的二极管具有续流作用,其他蓄电池可以正常向负荷供电,并且第二块蓄电池反向电流表I2中有电流流过。当开路保护装置检测到D2导通且I2电流存在,则认为第二块蓄电池存在开路,此时保护装置闭合Z2短接开关,从而使得其他蓄电池正常运行。虽然在第二节蓄电池开路时不闭合Z2,由于二极管D2的续流作用蓄电池组还是可以正常工作,但是由于二极管具有方向性,此时若不闭合Z2,当交流系统恢复后将无法对蓄电池组进行充电,因此为更可靠的保证蓄电池工作,采用闭合Z2方式。
3 蓄电池组开路保护动作逻辑
当蓄电池开路时,开路保护装置需要根据逻辑关系判断该电池是否存在开路,并驱动相应短接开关闭合,从而确保其他蓄电池正常工作,因此开路保护逻辑判断十分重要。下面分别分析充电和放电两种情况下发生单节蓄电池开路保护装置的动作逻辑。
3.1 充电情况下发生单节蓄电池开路保护逻辑
图4为蓄电池充电情况下发生单节蓄电池开路保护装置的动作逻辑图。PV1>50V说明蓄电池充电电压较大,PV2<50V说明蓄电池放电电压很小,此时可认为蓄电池处于充电状态。当蓄电池处于充电状态时,单节蓄电池电压Vn变大超过设定值Vset,或者单节蓄电池内阻rn大于设定值rset,说明此时第n节电池存在开路,此时开路保护装置驱动该节蓄电池短路开关Zn闭合,短接开路蓄电池,从而保证其他电池组的正常运行。
3.2 放电情况下发生单节蓄电池开路保护逻辑
图5为蓄电池放电情况下发生单节蓄电池开路保护装置的动作逻辑图。PV1<50V说明蓄电池充电电压很小,PV2>50V说明蓄电池放电电压很大,此时可认为蓄电池处于放电状态。当蓄电池处于放电状态时,单节蓄电池短接二极管Dn导通并有电流流过,或者单节蓄电池内阻大于设定值,可认为该节蓄电池存在开路,开路保护装置使得Zn闭合,短接该开路蓄电池保证其他电池正常工作。
4 蓄电池组开路保护仿真验证
利用美国国家仪器公司推出的Multisim 12对蓄电池开路保护进行仿真实验,下面分别就充电和放电情况下发生单节蓄电池开路进行仿真验证。
4.1 充电情况开路保护仿真实验
铅酸蓄电池充电等效电路可用图6所示模型等效[9,10,11]。其中C为电容,R1为浓差极化和化学极化内阻,R2为电池的欧姆极化内阻。
根据铅酸蓄电池等效电路,充电情况下单节蓄电池开路保护仿真实验设计图如图7所示。本实验模拟充电情况下第53块蓄电池发生开路,其电池可由C2、R3、R4组成的等效电路代替,由于第1至52块电池串联充电正常,可以用C1’、R1’及R2’等效的电池统一表示,同理第54至104块电池由C3’、R5’及R6’等效的电池统一表示。图中I为充电电流表,示波器测量开路蓄电池两侧电压波动情况。
蓄电池充电电流和开路电压如图8、9所示。正常情况下S1闭合,Zk打开,蓄电池组未发生开路,电池正常充电,充电电流表中有电流流过。某时刻第53节蓄电池开路,即此时S1开关打开,开路蓄电池两侧产生高电压,同时充电电流表电流为零,说明蓄电池组由于Dk的反向截止无法正常充电,此时蓄电池开路保护驱动Zk闭合,蓄电池充电电流恢复,说明蓄电池组可以正常充电,开路蓄电池由于被Zk短接故其电压变为0。
由图8、9及分析可知,在充电情况下单节蓄电池开路会在开路蓄电池两端产生高电压,同时整个蓄电池组充电电流为0,蓄电池无法完成正常充电,因此必须依靠开路保护装置驱动Zk闭合,从而短接开路蓄电池,使得其他蓄电池组正常工作。
4.2 放电情况开路保护仿真实验
图10为放电情况下单节蓄电池开路保护仿真实验设计图。由于蓄电池在一定时间内放电电压下降很小,故本实验中用电压恒定的电池来进行模拟。假设每节蓄电池额定电压为2.25V,一组共104只蓄电池,变电站负载用直流电灯通断来代替,R为阻值很大的电阻,主要用来仿真时接地,对系统影响可以忽略不计。本实验模拟第53块蓄电池Vk发生开路,由于第1至52节蓄电池正常,其串联后等效电池可以用V1’来表示,电压串联后为117V。同理第54至104块蓄电池串联后等效电池可用V104’表示,其电压值为114.75V。
本实验模拟蓄电池组在放电情况下某时刻第53节蓄电池Vk开路,其后Zk动作闭合,图11为负载电压变化情况。在0到6.1ms时间内S1闭合Zk打开,蓄电池组放电正常,负载电压为234V。在6.1ms第53节电池Vk发生开路,即此时S1打开,负载电压迅速下降到230.57V,压降为3.43V,满足蓄电池电压10%波动范围,负载正常工作,由此可见此时单节蓄电池的开路并没有造成整个蓄电池组失压。在13.7ms第53节蓄电池短路开关Zk闭合,负载电压迅速恢复到231.75V,与蓄电池正常电压234V之间正好差单节电池电压2.25V,之所以存在由230.57V到231.75V的电压变化是因为二极管的导通电压的存在。从图11可以看出在放电情况下单节蓄电池开路负载电压波动范围在10%波动范围内,电池电压没有因开路消失,本设计保证了负载电压的正常。
5 结论
针对变电站蓄电池组存在开路问题,将继电保护思想用在蓄电池开路问题处理上,给出了蓄电池开路保护的系统结构,分析了在充电和放电情况下蓄电池开路保护的原理及保护动作逻辑,最后利用Multisim对实验进行了仿真,结果表明该开路保护在充电和放电情况下可以很好的解决蓄电池开路带来的问题,为蓄电池开路提供了一种较可行的自动化解决方案,对蓄电池开路可以做到自动化、快速处理,比常规人工处理具有较大优势。
摘要：蓄电池是变电站直流系统的重要应急电源,一旦开路将对整个变电站的电源安全构成严重威胁。针对变电站蓄电池存在开路问题,提出一种蓄电池开路自动保护方法,通过分析蓄电池组开路时蓄电池内阻、端电压、充放电电流、续流二极管导通情况等,判断该蓄电池是否存在开路,若存在开路情况通过保护装置闭合继电器短接该开路蓄电池,从而保证整个蓄电池组正常运行。蓄电池开路保护为解决变电站蓄电池发生开路提供了一种快速、自动的处理方法,对于变电站直流蓄电池电源安全具有重要意义。
关键词：蓄电池,开路,自动,保护
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蓄电池保护 篇8
关键词：欠压保护,欠压继电器,过放电
0 引言
地铁车辆蓄电池是车辆辅助供电系统设备的一部分, 主要用于在列车启动前激活列车[1], 在辅助逆变器工作后对110 V控制电源起滤波作用, 以降低控制电源的纹波系数, 提高控制电源的品质。在列车因故障而失去高压或辅助逆变器故障的紧急情况下, 蓄电池将为应急照明、紧急通风以及所有与安全有关的控制系统的紧急负载提供供电[2]。由于蓄电池在列车控制中是不可或缺的重要的供电设备, 因此在车辆辅助系统设计中, 设计者对蓄电池控制电路增加欠压保护措施以保障蓄电池的性能, 保障蓄电池的供电可靠性。城轨车辆目前主要采用镉镍蓄电池[3], 在紧急状况下, 蓄电池的供电时间的长短以及供电过程中的可靠性直接关系到列车正线运营的安全[4,5,6], 因此需定期测试。广州地铁五号线地铁车辆在进行蓄电池供电时长进行试验时, 发现欠压保护失效。本文主要针对蓄电池欠压保护失效现象进行分析并给出改进方案。
1 列车蓄电池及供电时长试验
广州地铁五号线列车为六节编组, 编组形式为-A+B+B1+B2=B3+A-。根据此形式分为三个单元, 每个单元含一个蓄电池组给全列车供电, 分别安装在B车、B1车和B3车。
根据列车的设计需求, 列车在无网压输入时, 全列车蓄电池的容量能够供给列车全部紧急照明、外部车灯、通信设备 (包括列车广播、车辆无线电等) 、开关门一次、紧急通风等负载工作45分钟。当网压恢复时, 蓄电池输出能保证辅助逆变器的起动。为避免蓄电池在运用中出现过放电而损坏, 在蓄电池控制中加入施密特的欠压继电器, 在电压降到83 V以下后切断负载。
蓄电池供电时长试验, 用于验证蓄电池在无充电情况下, 蓄电池是否能满足应急负载工作45分钟以上欠压继电器才失电。此项试验在列车检修中进行, 首先利用SIV辅助逆变器将蓄电池电量充满, 然后将高压断开使SIV停止工作, 让蓄电池作为应急电源单独工作。
2 蓄电池欠压保护失效情况
在对广州地铁五号线023024车进行蓄电池应急供电时长试验中, 检修人员发现在蓄电池电压持续消耗48分34秒后, 其B车在工作电压到达83 V欠压继电器失电, 随后其他两个继电器没有出现跳断, B1车和B3车的蓄电池电压快速下降, 两蓄电池组承担原来三个蓄电池组的输出电流, 并且无停止放电迹象。为避免出现蓄电池亏电现象, 重新将受电弓升起, 利用SIV对蓄电池进行充电。
为分析蓄电池欠压保护出现此异常现象的原因, 下面给出SIV停止工作45至50分钟的蓄电池组输出数据如表1, 以及三组蓄电池的输出特性曲线如图1。
3 电路工作原理及失效原因分析
3.1 蓄电池欠压保护原理
广州地铁五号线使用排气式镍镉碱性蓄电池, 每组蓄电池由13个蓄电池单体构成, 每个蓄电池单体由6节构成公称电压是7.2 V。根据镍镉电池的放电终止电压和放电速率的关系, 蓄电池单体理论上的放电终止电压为1 V[8]。为了防止蓄电池过放电, 设计人员将蓄电池组的保护电压设置为83 V。蓄电池欠压保护电路结构图如图2所示, 三组蓄电池A、B、C向蓄电池控制回路送电, KC1为欠压继电器, 通过蓄电池投入控制线的母线电压大小来实现继电器的控制, 欠压继电器触点控制蓄电池接触器控制开关的得电与失电, 来接通和切断蓄电池和负载的联系。
3.2 失效原因分析
欠压继电器的工作原理为当线圈电压低于截止值Uoff后, 触点断开, 直到线圈两端电压再次达到导通值Uon后, 触点吸合。在广州地铁五号线蓄电池采用施密特的UMD-81-KC欠压继电器, 其截止值Uoff=83V, 导通值Uon=91V。
从上述的表1中可以看出, 023024车B车的蓄电池是在83 V以后切断负载的。在蓄电池控制回路中的三个欠压继电器采集的同一电压值, 原则上是三个设置相同欠压值的继电器应同时切断所属蓄电池负载, 但实际上列车上的继电器没有同时断开。检查欠压继电器发现其状态良好, 但是每个欠压继电器失电临界点存在差值, 这是导致三个欠压继电器不能同步失电断开的原因。根据蓄电池的输出特性, 在切断负载后蓄电池的电压回升, B车蓄电池电压回升至88 V给电池投入控制的母线供电。此时其余两个没有跳开的继电器检测到的电压值始终大于83 V, 因此无法切断所属蓄电池的负责导致蓄电池出现过放电的情况。
因此列车三个欠压继电器监控同一母线, 但继电器断开临界点不一致是导致列车欠压保护回路失效的原因, 最终造成蓄电池过放电, 为避免此情况需制定切实有效的保护措施。
4 改进方案
列车蓄电池系统在欠压保护失效后无法断开负载, 导致蓄电池持续供电而造成过放电。蓄电池过放电是导致蓄电池提前损坏或报废的直接原因, 同时也直接影响仪器使用寿命[7]。要解决这个问题, 就必须使蓄电池端电压达到放电终止电压时, 停止放电[8]。
广州地铁五号线列车蓄电池欠压保护失效的原因有两点:一是欠压继电器的截止电压不一致;二是欠压继电器监控的为控制回路, 而非所属单元蓄电池电压。本章将主要针对这两种原因, 提出改进方案, 以杜绝因人为操作失误造成的蓄电池欠压亏电。
4.1 继电器换型
目前广州地铁五号线使用的继电器为免维护的欠压继电器, 检修人员无法对其欠压值进行调整。由于欠压继电器的设计误差, 导致其不同批次的继电器的欠压值存在差异。如果将欠压值存在差异的继电器安装到同一列车上, 就会造成三个继电器对同一电压值进行检测却不能同时断开的故障。
针对现车的电路设计, 为避免继电器的设计误差给欠压保护造成的影响, 需更换为可调节的欠压继电器。在日常检修过程中, 检修人员可通过对欠压保护值进行校准, 保证同一列车的欠压继电器欠压值为同一值。
4.2 电路设计改进
现有的电路设计中蓄电池欠压继电器电压采集存在设计缺陷, 需进行电路改造, 以达到欠压继电器监控各单元蓄电池电压。改进后的控制电路如图3所示, 在原有的基础上增加一个常规继电器。在进行改造后, 通过蓄电池激活开关SC5投入, 新增继电器的触点将各单元蓄电池输出端与所属的欠压继电器相连接, 欠压继电器开始进行蓄电池电压的监控。若蓄电池电压满足欠压继电器的要求时, 欠压继电器触点将闭合使QC1接触器的线圈得电, 从而控制负载输出。
5 结论
蓄电池在列车上起着至关重要的作用, 是地铁车辆的安全关键点。本文主要对广州地铁五号线车辆蓄电池的欠压保护工作原理及失效原因进行分析, 并给出防止因继电器内部欠压保护值的偏差而导致的失效的改进方案。两种方案在广州地铁五号线现有列车上进行验证, 均能有效的实现列车蓄电池在低于欠压设计值83 V后断开负载。改进后的电路能有效的避免蓄电池过放电导致蓄电池性能降低、寿命缩短甚至损坏。
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蓄电池保护 篇9
1 保护需求
锂电池组对于外部短路、充电失控情况和滥用过充所引起的故障非常敏感, 这些故障可能造成具有破坏性的过流和过热情况。此外, UL、IEC和IEEE等机构针对锂离子和锂聚合物电池组制定了强制执行的安全规范和既定测试要求, 以证实它们能够抵御短路和过充事件。
过充电、深度放电或短路情况可能产生热量而导致锂电池芯膨胀、破裂或可能起火。虽然电池芯内部的故障不太普遍, 但提供电池过热或过充保护及欠压或过压保护的电池组保护电路发生故障便可能引起热失控, 有可能产生灾难性故障。这些电子设备通常含有保护控制模块 (Protection Control Module, PCM) , 保护模块可能包含电量计、充电控制或者一个IC和FET器件, 因此多电池芯构成的电池组需要多级保护。
不同化学特性的电池需要特定的充电曲线来优化性能并最大限度地减小潜在的危害。如果这一特性曲线没有满足, 则可能发生过充情况。过流或过压情况或者两者的结合, 都可能导致电池芯的过充。如果充电电流或电压超过规定值, 电池温度便可能急剧升高。在典型的过充故障中, 当过大电压加在完全充电的电池芯上, 电池芯的温度便会上升, 导致电池芯内部的化学性能衰退。
2 Poly Switch PPTC器件
低温Poly Switch PPTC (正温度系数聚合物) 器件特别适用于限制充电电流不超过电池组的正常工作温度。该器件的可复位功能可确保因为暴露于高存储温度而引起的误动作 (如在大热天将手机留在车中) 而不会使电池组永久失效, 而且, 由于电池组可能遇到的大多数故障情况相对少见, 或者只是偶发事件, 因此可复位保护通常是首选方法。
锂电池组通常包括能够检测和实施过压保护、欠压保护、过热保护和过流保护的IC, IC和MOSFET用作主要的电池保护, 连同电量计来跟踪电池容量、充电状态 (百分比) 、用完时间 (分钟) 、电池电压 (m V) 和温度。
Poly Sw itch PPTC器件与电池串连, 如果控制电路发生故障便可提供二级保护。虽然半导体电路被认为是可靠的, 但在有些情况下, 包括过高的静电放电、短路状态下的高温或振荡, 主要保护电路可能会发生故障。这时, Poly Switch PPTC器件能帮助提供充电和放电时的电池过热保护, 以及多重过流保护。如果电路中加入了Poly Switch PPTC器件, 随着电池温度上升, PPTC周围温度相应上升, 较小的电流就会触发PPTC的保护功能。
Poly Switch PPTC器件具有低电阻特性, 有助于满足电池组的低电阻需求, 在发生过充电的情况下, 其低动作温度有助于防止电池的热失控。Poly Switch PPTC可复位器件具有各种外形尺寸和额定电流, 以及从85℃至125℃的一系列热保护温度。
Poly Switch带状产品
Poly Switch PPTC带状产品包括SRP、LR4、VTP、VLR、VLP、MGP和MXP系列, 这些器件能够安装在圆柱形电池组、方形电池, 甚至软包装电池中, 能够应用于特定化学性或使用规范的电池。PPTC“带状”器件被设计成具有标签一样的扁平外形, 被便于使用点焊方式连接到电池芯或电池组的条带上 (图1) 。
Poly Switch PPTC表面贴装器件
Poly Sw itch PPTC表面贴装产品体积小, 有助于节省电路板空间和降低成本, 非常适合空间受限的电池保护板应用。例如, mini SMDxxxx和mini SMDxxx LR (低电阻) 器件具有薄和小外形尺寸, 可以使用回流焊工艺。尽管多数表面贴装PPTC器件都已经具备低电阻, 但这些mini SMDx x x LR器件能提供更低的电阻, 有助于维持系统的低电阻。
Poly Switch PPTC圆环器件
Poly Switch PPTC环状器件是使用PTC材料制造的圆环, 可以放入Li-ion18650圆柱形状电池头部, 在电池芯装配之前的运输和搬运期间保护电池芯。这些环状器件还可为AA和AAA尺寸的非充电电池提供保护, 而这些电池可以单独销售予消费者使用。
Poly Switch PPTC L型带状器件
Poly Switch PPTC L型带状器件为锂电池应用提供一个可点焊及可回流焊方案, 在室温下的工作电流高达4A, 适用于高性能平板电脑。此外, 它们还具有超低电阻, 有助于维持系统低电阻。将保护电路放置在接近电池芯的地方, 能够减少较长的金属连接片, 有助于提升热感测性能。
L-Tab器件可以通过回流焊焊接到电池PCM上, 该器件的L形状一端可以直接点焊到电池芯的电极上, 从而节省成本。此外, 当折叠PCM以放入电池组时, 其L形状有助于减少生产流程。
3 具有热保护功能的金属混合PPTC器件 (MHP-TA)
MHP-TA (热保护) 系列MHP (金属混合PPTC) 器件为较高能量锂聚合物电池组提供了创新性的节省空间解决方案, 这些超薄、可复位热关断 (TCO) 器件包括一个与双金属片断路器并联的PPTC器件。它们在72 C°至90C°温度下进行热保护, 同时采用小型SMD封装, 提供高耐压和低保持电流。MHP-TA器件的优势包括极低的电阻、热关断能力并提供闭锁保护, 以及复位能力。由于内置PPTC在故障期间保持了双金属触点打开, 所以消除了传统双金属片的非闭锁特性。
4 表面贴装保险丝
表面贴装保险丝可以提供可能引起灾难性后果的不可恢复保护, TE电路保护部为这些器件提供了从0402到1206的表面安装封装尺寸范围, 大多数安全标准限制了最大熔断器电流为5A。在发生故障时熔断保险丝, 使电池组永久失效。当某个应用发生过流故障时希望电路永久关断, 此时需要的是保险丝而不是可恢复的Poly Switch PPTC。
5 总结
蓄电池亏电七宗罪 篇10
作为一名有专业操守的汽车编辑，真是怒其不争啊。本着造福人类的伟大使命，
我决定请全球汽车蓄电池领导品牌VARTA瓦尔塔的技术专家，给他们好好上上课。
汽车技术越来越精密，这对车辆养护的专业性提出了更高要求。中国的车主们已经习惯了按里程数将车辆送入4S店做保养，殊不知像发动机、轮胎、蓄电池这样的重要零部件有着自身的保养周期和养护需求。一般来说，汽车蓄电池的正常使用年限为2至3年；但若选择不当或疏于养护，都会导致蓄电池过早“缺电”，缩短产品使用寿命，为行车生活带来七大负面影响。
1.车辆趴窝，人在囧途
这是车主们经常遇到的尴尬事，尤其在早高峰上班或去机场接人之时，突然陷入车辆熄火或无法正常启动的困境，只能让人感叹“应该早点检查一下蓄电池”。
2.电流不稳，影响品质
对于那些购买了高档车的车主或者花大价钱改装娱乐设备的发烧友，如果没有享受到预期的音效品质，先别忙着怀疑自己是否花了冤枉钱；快去检查一下蓄电池吧，或许正是因为这点疏忽才让高级车载音响无法正常发挥。
3.损坏系统，加剧车耗
这是车主们最不容易察觉的车辆损耗原因之一。要知道，70%以上的动力系统磨损都是来自车辆冷启动瞬间的蓄电池供电不足；而且蓄电池供电不稳还很容易损坏其他车载电器（如GPS等）。
4.电脑锁死，费时费钱
如果蓄电池彻底没电了，除了会让爱车趴窝之外，可能会有更大的麻烦等着你；供电系统的突然中断，会让车载电脑突然锁死、系统数据丢失，这时只有去4S店解码才能摆脱困境。
5.蓄电池漏夜，线路短路
当蓄电池使用过长或长期没有清洁保养，在蓄电池端柱处会出现氧化后的白色粉末，腐蚀埋在发动机舱内的电子线路，导致漏电、短路现象，甚至会引发车辆自燃。
6.大灯恍惚，危及安全
在车辆的日常使用过程中，一般来说车主很难直接检测蓄电池的工作状态；但只要稍加留意，还是可以得出直观判断的。比如说，蓄电池缺电会让大灯亮度变得昏暗，影响夜间行车安全；尤其在车辆怠速时，如果大灯灯光逐渐变暗，那说明已经必须更换蓄电池了。
7.冬天闹情绪，夏季搞罢工
蓄电池保护 篇11
在便携式应用场合, 迫切需要有容量高、体积小、重量轻的电池。目前, 在一次、二次电池中, 锂电池已经取代镍镉、镍氢电池得到了广泛的应用。但锂电池存在“对过充电、过放电的耐受力差”的缺点, 所以, 锂电池都必须配有保护电路板, 对锂电池的过充电、过放电起保护作用[1]。保护板由锂电池供电, 正常耗漏电流为2 μA～3 μA, 如果保护板的漏电流超过5 μA, 将引起电池存储寿命缩短, 严重时可使电池损坏。因此, 迫切需要一种测试仪对锂电池保护板漏电流进行检测。
本研究利用集成电路ICL7107设计锂电池保护板漏电流快速检测仪。
1 保护电路漏电流过大的危害分析
1.1 保护电路分析
锂电池保护电路原理图如图1所示。图中U1采用日本理光R5421N151F锂电池保护芯片, U2采用三洋FTD2017金属氧化物半导体管 (MOST) 。当锂电池在工作过程中出现过充、过放、过流、短路等异常情况时, U2作为开关器件, 将迅速切断电路, 以保证锂电池的安全[2,3]。
1.2 产生漏电流的环节
由图1可知, 锂电池保护电路产生的漏电流包含以下3个环节:①电容C1产生的漏电流;②R5421N151F芯片的内部工作电流;③FTD2017金属氧化物半导体管产生的漏电流。
当电容C1产生过大的漏电流, 或R5421N151F芯片异常产生过大的内部工作电流, 或FTD2017晶体管G-S静电击穿, 或PCB线路板铜箔因距离近引起走线短路时, 保护电路将产生过大的漏电流。
1.3 漏电流过大的危害分析
从图1可知, 保护板接在电池两端。当保护板自身漏电流过大时, 一方面保护板本身无法对系统起有效保护作用;另一方面将使锂电池存储寿命缩短, 严重时可使电池损坏。据统计, 保护板漏电流过大, 约占总量3‰左右。由于保护板漏电流过大具有很大的隐蔽性, 一般须经3～6个月的使用后才能发觉, 如锂电池的价格以20元/块、产量以10 000块/天计算, 将造成锂电池生产厂家每天600元的损失, 一年将产生20万元的退货, 并造成负面的信誉影响。
2 保护板漏电流测试原理分析
2.1 测试仪工作原理
测试仪由基准电路、测试电压电路、比较电路、数显31/2微安表、报警电路等部分组成, 其原理图如图2所示。
基准电路:R1, DW1组成2.5 V的低温飘高稳定电压信号源, 经R2, W1分压, 得到约5 mV的基准电压。基准电压加比较电路LM358的反相输入端。
测试电压电路:本测试仪按锂电池的工作电压为4.2 V设计, 经DW2稳压, 通过调整W2获得4.2 V电压, 作为保护板测试电压。
保护板测试用电压通过OUT+, OUT-插座和测试表笔, 加到保护板两端, 保护板漏电流通过电阻R7产生一个电压降:
UR7=I漏×R7=X μA× (1×103) Ω=X mV (假设漏电流为x μA)
漏电流在电阻R7上产生的电压降, 同时通过电阻R3, 电容C4滤波, 加在LM358的同相输入端, 与5 mV的基准端比较, 当漏电流较大, 在R7上形成的压降超过5 mV, LM358的同相输入端电压超过反相输入端, 输出端电位变高, 驱动9013, 带动蜂鸣器产生声音告警信号。
2.2 毫伏电压表设计
本研究采用以31/2位A/D转换集成电路ICL7107为核心的数字毫伏电压表头, 满量程输入信号为DC±199.9 mV。A/D转换集成电路ICL7107与各种各样的前级电路配合, 可以成为测量显示电流、电压、电阻、压力、温度等等化学量、物理量的廉价优质数字显示仪表, 其高精度、高可靠、无视差、耐振动等显著优点, 是传统指针仪表望尘莫及的[4,5]。
表头可达到的指标有:①线性度:≤±1个字;②反极误差:≤2个字 (满量程时;③输入阻抗:≥100 M;④采样速率:2.5次/s;⑤溢出显示:当输入信号超出最大输入信号时, 表头显示"-1xxx"或"1xxx", (x表示消隐) ;⑥供电:DC5V±10%, ≤100 mA。
200 mV毫伏电压表工作原理图如图3所示, 各引脚功能如下:
a1～g1、a2～g2、a3～g3、bc4:分别为个位、十位、百位、千位笔划的驱动信号端, 依次接各显示器的对应笔划引脚;
POL:负极性指示的输出端, 接千位显示器的g段;
OSC1～OSC3:时钟振荡器的引出端, 外接R2、C6组成多谐振荡器, OSC3脚输出信号经CD4069反向器隔离, 驱动, 经C1, C2, VD1, VD2, 产生约-3.6 V负电压外接R2、C6组成多谐振荡器的RC网络;
VREF+、VREF-:基准电压的正、负端。VZ1产生2.5 V电压, 经R4, W1, R5分压, 得到100 mV基准电压。测量前应调整W1, 使基准电压VREF=100.0 mV, 加到VREF+端;
IN+、IN-:模拟电压输入端, R3、C5为输入端阻容滤波电路, 以提高仪表的抗干扰能力;
CREF:外接基准电容端, 接C3基准电容;
CAZ:积分器和比较器的反相输入端, 接自动调零电容C8;
BUF:缓冲放大器的输出端, 接积分电阻R7;
INT:积分输出端, 接积分电容C7;
COM:模拟信号公共端, 简称“模拟地”。V+与COM之间有2.8 V的稳压输出。电压测量时, 应使COM与IN-、VREF-相连;
TEST:测试端, 当它与V+短接后, LED显示器全部笔划点亮, 显示-1888。
2.3 安装调试
(1) 表头的简单判断:给表头供电端接上标准DC 5 V电压, 信号输入端开路, 这时显示数字是随机数字, 用金属把表头+/-输入端短路, 显示应该是"-001"～"000"～"001", >±2个字就要检查原因了。
(2) 如果上述检查合格, 可以给表头输入100 mV左右的DC信号电压, 显示应该是100.0±2个字, 如果不对, 可以微调印刷板上的基准电压电位器, 让显示合乎要求;最后输入反极性信号, 其显示值应该与正极性输入时基本一致, 不允许超出±2个字。
(3) 测电路上几个重要工作点电压值, 应与原理图所标接近, 不应相差过多, 否则应检查线路装配是否有误, 短接二表棒, 蜂鸣器应有报警声。
(4) 取一标准电流表, 进行整机精度效验, 合格后方投入使用。
3 结束语
锂电池保护板漏电流测试仪在2006年初设计完成后, 在杭州万马高能量电池有限公司投入使用。经过两年多的工程实践表明, 该测试仪日测试量达到10 000片/台以上, 使用方便, 能有效地对锂电池产品质量进行监控。
摘要：据统计, 锂电池保护板漏电流过大, 约占总量的3‰左右。针对锂电池保护板漏电流过大将引起电池存储寿命缩短, 严重时可损坏电池的问题, 利用集成电路ICL7107, 设计了锂电池保护板漏电流快速检测仪, 并详细介绍了该测试仪的工作原理。实际应用结果表明, 该测试仪可对锂电池产品质量进行有效地监控。
关键词：锂电池,保护板,漏电流,测试仪,金属氧化物半导体管
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