自动化学院工程设计训练及生产实习报告学院自动化学院专业自动化专业班级08062813学号08061633学生姓名陈庆勇指导教师林伟杰学期2011年-2012年第一学期完成日期2012年1月第一部分工程设计训练报告1.引言1.1课题背景铅酸蓄电池行业与电力、交通、信息等产业发展息息相关,铅酸蓄电池以其成本低、容量大、安全可靠等特点,在社会生产经营活动和人类生活中处于不可或缺的地位。我国蓄电池行业规模相当庞大,应用也非常广泛,针对铅酸蓄电池的使用不当带来的问题(如硫化、容量减小、使用寿命缩短等),实现蓄电池的管理显得非常有必要，然而国内目前应用于该领域的嵌入式系统产品不多。基于MSP430F149的蓄电池管理模块设计,就是为了在线检测电池状态,为用户选择充电方法提供数据依据,提高充电质量和效率，因此研究出一套低成本的管理系统是很有实际应用价值的。蓄电池特性及状态参数2.1蓄电池的工作原理2.1.1蓄电池的充电原理充电时，应在外接一直流电源（充电极或整流器），使正、负极板在放电后生成的物质恢复成原来的活性物质，并把外界的电能转变为化学能储存起来。充电时总的化学反应方程式：（2-1）当蓄电池充电后，两极板上原来被消耗的活性物质恢复了，同时电解液中硫酸成分增加，水分减少，密度升高。由此可以看出，电解液密度的变化反应了蓄电池的充电程度。2.1.2蓄电池的放电原理（1）正常放电放电时，在蓄电池的电位差作用下，负极板上的电子经负载进入正极板形成电流I。同时在电池内部进行化学反应。充电时总的化学反应方程式：（2-2）当蓄电池放电后，两极板上活性物质被消耗了，同时电解液中硫酸成分减少，水分增加，密度降低。由此可以看出，电解液密度的变化反应了蓄电池的放电程度。（2）过放电由多个单体电池串联组成的电池组放电时，容量最小的电池必然存在过放电现象。铅酸蓄电池过放电不会产生气体，这为电池的密封提供了有利的条件。（3）自放电电池在放置时存在自放电现象。蓄电池的自放电反应主要发生在负极，若想使电池密闭就必须最大限度的降低负极的自放电速度。2.2充放电特性2.2.1充电特性（1）恒压充电恒压充电是指在充电过程中保持电压，而充电电流随充电的深入而逐渐减少，但在初始阶段，为避免通过电池的电流太大，限定最大的电流。其特征曲线如图2-1所示：图2-1恒压充电特性图（2）恒流充电恒流充电是指在充电过程中保持电流恒定，特征是电池的充电电压随时间逐渐上升，直至最后达到一个相对高的值。其特征曲线如下图2-2所示：图2-2恒流充电特征图2.2.2放电特性（1）放电容量的影响因素放电电流越大，放出的容量越多；温度越高，防触电额容量越多；放电终止电压低，放出的容量多。为了避免电池的过度放电，根据放电电流的大小，制造厂家规定了最低放电终止电压，我们设置的终止电压最好不低于该终止电压。（2）放电特性曲线放电特性曲线是描述蓄电池放电过程的曲线，它与放电电流有密切的关系，如图2-3所示。图2-3蓄电池的放电特性曲线由放点特性曲线，可得：相同的放电特性曲线放映了相同的蓄电池性能；用较大的电流进行放电冲击，可在短时间内得到明显的下跌曲线，进而测的电池内阻。2.3特性参数2.3.1放电容量蓄电池的容量是指其在一定条件下所能放出的电量，它是衡量一只蓄电池优劣的主要指标，它标志着蓄电池存储能量的多少。容量的计算单位是安培每小时，可知当蓄电池进行放电时，容量等于放电电流和放电时间的乘积。蓄电池的容量通常定义为：蓄电池在特定的放电速率下有效的安时数。当蓄电池放电至终了电压时，可以认为其有效电量已全部消耗。2.3.2静止电动势蓄电池的电动势与电解液密度有关，一般电解液密度越大，电动势就越高。另外蓄电池电动势还和电解液的温度有关，但是温度的影响不是很大。用高阻抗电压表在常温下测得的正负极板间的电位差就是蓄电池的静止电动势。2.3.3电池内阻电池内阻是电池性能的一个关键参数。电池内阻与电池制造工艺、电池结构、极板、隔板、电解液等因素有关。蓄电池的内阻分为金属性电阻和电化学性电阻。金属性电阻包括终端、夹板、栅格以及栅格与涂胶之间的电阻，电化学性电阻包括涂胶、电解液和隔板的电阻。电池内阻越小，电池性能就越好。电池内阻可以通过内阻仪测得或充放电数据计算得到。2.3.4端电压蓄电池的端电压是在正负极上实际测得的电压。蓄电池的工作状态不同，端电压也不同。当蓄电池不工作，即不向用电设备供电时，蓄电池的端电压等于它的电动势。当蓄电池向外供电时，它的端电压将小于电动势，等于电动势减去内部电压降，即U=E-IR；当蓄电池处于充电状态时，它的端电压就是