实时监控型智能蓄电池充放控制电路文献综述

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1、文献综述实时监控型智能蓄电池充放控制电路一、前言以动力蓄电池作为能源的电动车被认为是21世纪的绿色工程，它的出现将汽车工业的发展带入了一个全新的领域。目前，电动车核心部件中的电动机、控制器和车体三大部件在理论和技术已较为成熟，而另两大部件蓄电池、充电器的发展还不能满足电动车的要求，有一些理论和技术问题还待攻关，现已成为影响电动交通工具发展的瓶颈。目前，我国的电动车蓄电池大多为铅酸蓄电池，这主要是由于铅酸蓄电池具有技术成熟、成本低、电池容量大、跟随负荷输出特性好、无记忆效应等优点。然而由于充电方法不正确，充电技术不能适应免维护电池的特殊需求，造成电池很难达到规定的循环寿命。虽然近年来蓄电池自身的

2、技术有了不小的进步，但作为其能量再次补充的充电器的发展非常缓慢。因此，研制性能良好的智能充电器，会带来显著的经济效应和良好的社会效益。铅酸蓄电池的现状及发展趋势铅酸电池诞生于1860年,目前正在开发的电动汽车用先进铅酸蓄电池主要有以下几种[1]:1)水平密封铅酸电池,美国Electrosour公司开发的。2)双极型密封铅酸电池,美国PLriasReSearchAs2sociates公司与加州喷气推进实验室开发。3)卷式电极铅酸电池,瑞典OPTIMA公司和美国EXIDE分别研制。近年来,铅酸蓄电池的性能参数大大提高:容量可1Ah～20KAh,质量比能量30～45Wh/kg,体积比能量80Wh/L

3、,循环使用寿命约为250～1600次,无记忆效应[2]。铅酸蓄电池作为车载动力,占有主要的市场。目前全球密封铅酸动力蓄电池的年销售额大约在110亿美元,其中美国、日本、西欧等发达国家密封铅酸动力蓄电池的比例超出传统的富液式铅酸蓄电池,而发展中国家正好相反。并且,铅酸蓄电池主要用于轻度混合的HEV,电池电压为36V,容量为50～60/Ah。在中混合和全混合方面,ALABC组织了澳大利亚CSIRO、美国Hawker公司对VRLA动力电池进行了几年的攻关,提出了解决方案,并在丰田Prius、本田Insight等HEV上作了两年多的道路运行试验,证明性能良好,成功用卷绕式VRLA电池代替了MH-Ni8

4、电池。中国的电动自行车电池几乎全部采用铅蓄电池。2009年1～1月,铅酸蓄电池累计完成产量同比增长17.8%,比1～9月提高1.2个百分点。今后铅酸蓄电池应由少维护向免维护方向发展,向提高产品的综合性能、绿色环保方向发展,特别是提高密封铅酸蓄电池的可靠性,使其成为新型12V和36V实用化汽车动力电池。未来市场应对铅酸蓄电池的要求是高起动能力、大容量、高功率、免维护、长寿命、耐高温、高电压等系统[3]。在某种程度上,铅酸电池时代可以称得上是电动汽车用电源的起步和过渡阶段。在2008年,国内铅酸电池厂商多年来凭借价格和渠道优势,市场已经有了不错的业绩,但是它们并不会安于现状,在加大研发力量的基础上

5、,逐步走向高附加值市场。数据爆炸所带来的对数据中心设备以及对供电系统的压力都是今后铅酸电池发展中需要重点解决的问题,铅酸电池技术也会更多的向节能、绿色的方向发展。[4]二、主题充电方法的研究容量和寿命是蓄电池的重要参数，蓄电池的额定容量通常作为电池充放电速率的单位，例如100A·h的蓄电池，采用20A电流充电式，充电速率为C/5。不正确的充电方式不仅会降低电池的储能容量，还会缩短电池的使用寿命。上世纪60年代末期。，美国科学家马斯（Mascc）提出了以最低出气率为前提的蓄电池可接受充电电流曲线如图1所示，原则上把这条曲线称为最佳充电曲线，其充电电流轨迹是一条呈指数规律下降的曲线，从而奠定了快速

6、充电方法的研究方向。8充电电流I充电时间t图1蓄电池可接受充电电流曲线由图1可以看出：初始充电电流很大，但是衰减很快。主要原因是充电过程中产生了极化现象。在密封式蓄电池充电过程中，内部产生氧气和氢气，当氧气不能被及时吸收时，便堆积在正极板（正极板产生氧气），使电池内部压力加大，电池温度上升，同时缩小了正极板的面积，表现为内阻上升，出现所谓的极化现象。蓄电池是可逆的。其放电及充电的化学反应式如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4→2PbSO4＋2H2O  很显然，充电过程和放电过程互为逆反应[5]。可逆过程就是热力学的平衡过程，为保障电池能够始终维持在平衡状态之下充电，必须尽量使通过电池的电流小一些

7、。理想条件是外加电压等于电池本身的电动势。但是，实践表明，蓄电池充电时，外加电压必须增大到一定数值才行,而这个数值又因为电极材料，溶液浓度等各种因素的差别而在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值。在化学应中，这种电动势超过热力学平衡值的现象，就是极化现象。常规充电法常规充电制度是依据1940年前国际公认的经验法则设计的。其中最著名的就是“安培小时规则”[6]：充电电流安培数，不应超过蓄电池待充电的