铅酸蓄电池硫化修复系统的设计.pdf

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1、第1期曾洁等．铅酸蓄电池硫化修复系统的设计57铅酸蓄电池硫化修复系统的设计曾洁孙佳佳张红伟(大连交通大学电气信息学院，辽宁大连116028)摘要针对铅酸蓄电池在使用过程中出现的硫酸盐化问题，开发了一套蓄电池硫化修复系统。该系统通过微控制器单元对采集的电池工况参数进行分析与处理，来实时调节控制脉冲频率和幅值。通过修复实验，结果表明修复后的蓄电池性能得到明显提高，所设计的脉冲修复系统完全满足设计要求。关键词铅酸蓄电池硫酸盐化脉冲修复调节控制中图分类号TQ1I1．167文献标识码A文章编号1000—3932(2014)01-0057-04当前世界各国正积极发展新能源电池技

2、术，1．2铅酸蓄电池的硫酸盐化但目前新能源电池技术尚不够成熟，大规模生产蓄电池极板硫酸盐化是指电池因过量放电或和应用还存在问题。铅酸蓄电池以其成熟的技者在长时间充电不饱和的情况下，使得蓄电池极术、低廉的价格、大电流放电及高可靠性等优点仍板上活性物质渐渐地转化成粗大、坚硬的硫酸铅然被广泛应用于诸多领域。铅酸蓄电池若不加以晶体，并附着在极板的表面，阻止了硫酸溶液渗入管理就会出现极板硫酸盐化问题，进而发生蓄电和电流传输，蓄电池的内阻变大。这样就造成池特性降低而提前报废的现象，势必造成能源利蓄电池充放电性能严重恶化，且应用常规的充电用率下降和使用成本的提高⋯。针对该问题笔者

3、方式不能将硫酸铅晶体转化为二氧化铅和铅，使提出了一套蓄电池硫化修复系统，使蓄电池性能得电池放电量比正常值小很多，电池的寿命大打得到明显提高。折扣。1铅酸蓄电池的工作原理及硫酸盐化复合脉冲谐振修复法的原理是运用频率不同1．1铅酸蓄电池的工作原理的脉冲来对硫酸盐化的硫酸铅晶体进行冲击振蓄电池放电过程：铅酸蓄电池在接通外电路荡，抑制硫酸铅晶体继续生长并消除硫化现象，从后，正负极板之间的电势差会在电池内形成电场，而使铅酸蓄电池内部硫化的硫酸铅在充放电过程负极板上的电子会在电场的作用下从负极板经由中参加电化学反应，由原来不可逆的硫酸铅转换外部电路流向正极板，这样负极板源源不断

4、地为成可逆的硫酸铅，同时脉冲修复不会给蓄电池两负载提供电子，同时电池内部发生一系列的化学极板带来伤害。如果在铅酸蓄电池充放电过程反应，以提供持续的电能。其相应的化学反应式中脉冲前沿比较陡峭，通过傅立叶级数对脉冲频为：谱展开分析，其带有丰富的谐波分量，其中低频谐总反应PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O波成分振幅大，可以为大硫酸铅晶粒提供谐振能正极PbO2+4H+s0一+2e一=PbSO4+2H20量，而高频谐波成分振幅小，可以为小硫酸铅晶粒负极Pb+so：一+2e一=PbSO提供谐振能量。蓄电池充电过程：蓄电池充电过程就是在两2脉冲修复系统硬件电路设

5、计极板之间接通直流电源，使放电过程中产生的硫该系统应具有对电池工况参数的采集、修复酸铅转化成活性物质铅和二氧化铅，这样就可以及控制功能等。系统主要由微控制器单元、数据通过化学能的形式把电能存储起来。铅酸蓄电池采集单元、上位机监控系统和脉冲修复单元4部充电过程化学反应方程式如下：分组成，图1所示为系统的总体架构。总反应2PbSO4+2H2O=PbO2+Ph+2H2SO4正极PbSO4+2H20+2e一=PbO2+4H+s0：一负极PbSO4+2e一=Ph+so：一收稿日期：2013-08．30化工自动化及仪表第41卷2．1．3温度测量模块该电路使用数字温度传感器DS1

6、8B20作为温度测量芯片。采用单总线上挂接6个DS18B20的方式来测量电池温度，同时采用外部电源供电，使用这种方式需要一个4．7kf／的上拉电阻来保图1系统总体架构证供电电流，图4所示为电池温度测量电路。2．1电池工况参数采集电路设计2．1．1单体电池电压巡检模块单体电池电压的采样巡检过程如图2所示。微控制器通过光电耦合器来控制采样电路中多路模拟开关的输入通道地址，在同一时刻获取其中一路单体电池电压，然后经过运算放大器进行放大，最后再将采样信号进行隔离输出，经过隔离后的模拟电压信号送给微控制器进行A／D转换。图4电池温度测量电路酋微体控2．2复合脉冲产生电路设计电

7、制池H鬟器2．2．1充放电修复工作过程硫化的铅酸蓄电池脉冲谐振修复工作过程如光耦隔离开关图5所示。系统首先对硫化铅酸蓄电池进行充电修复，等待充电修复完成后，为了提高铅酸蓄电池图2单体电池电压巡检过程的修复率，蓄电池静止一段时间就应该对其进行电压巡检单元包括两个多路模拟开关放电修复。一个修复周期结束后，根据修复进度AD7506，一个运放放大器AD620，一个光电耦合来调节控制脉冲频率和幅值，再进行下一个周期器TLP521-4和一个隔离放大器ISO122。该电路的脉冲谐振修复过程。设计中只需7路差动输人的电压采样通道，其中两个AD7506的S1通道分别对基准电源取样