基于模糊控制理论铅酸蓄电池充电方式的研究 ㊣ 精品文档 值得下载

上活性物质脱落，影响电池的寿命。

图恒流充电法曲线恒压充电图恒压充电法曲线，充电电压充电电流，充电电压充电电流在恒压充电法中，充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值，随着电池端电压的逐渐升高，电流逐渐减少。

充电曲线如图所示。

从图中可以看到，充电初期充电电流过大，这样对电池的寿命会造成很大影响。

恒流恒压充电在充电器中，充电通过恒定电流开始。

在恒流充电周期中，为了防止过度充电而不断监视电池端电压。

当电压达到设定的端电压时，电路切换为恒定电压充电，直到把电池充满为止。

在充电期间，电池可以以较高电流强度进行充电，这期间电池被充电到大约的容量。

在周期中，电池电压恒定，充电电流逐渐下降，在电流下降到低于电池的容量时，充电周期完成。

恒流恒压充电曲线如图所示。

图恒流恒压充电曲线脉冲充电脉冲充电方式是比较新的种充电方式。

脉冲充电法是从对电池的恒流充电开始的，大部分的能量在恒流充电过程中被转移到电池内部。

当电池电压上升到充电终止电压后，脉冲充电法由恒流转入真正的脉冲充电阶段。

在这阶段，脉冲充电方式以与恒流充电阶段相同的电流值间歇性的对电池进行充电。

每次充电时间为后，然后关闭充电回路。

充电时由于充电电流的存在，电池电压将继续上并升超过充电终止电压当充电回路被切断后，电池电压又会慢慢下降。

电池电压恢复到时，重新打开充电回路，开始下个脉冲充电周期。

在脉冲充电电流的作用下，电池会渐渐充满，电池端压下降的速度也渐渐减慢，这过程直持续到电池电压恢复到的时间达到个预设的值为止，可以认为电池已接近充满，如图所示。

图脉冲充电法曲线三段式充电充电电流充电电压恒流恒压，充电电压充电电流，三段式充电主要包括恒流恒压和浮充三个阶段，在充电开始时采用恒电流充电，然后用恒电压充电。

当电流衰减到预定值时，由第二阶段转换到第三阶段的浮充充电。

见图所示就是三段式充电方法。

这种方法可以将出气量减到最少，但作为种快速充电方法，其使用受到定的限制。

这种充电法不仅遵循蓄电池固有的充电接受率，而且能够提高蓄电池充电接受率，从而打破了蓄电池指数充电接受曲线的限制，这也是目前普遍采用的充电方式。

图三段式充电法特性曲线温度对电池的影响众所周知，在化学反应中，温度起到了至关重要的作用。

温度较低时，化学反应变慢，旦温度上升就会加快化学反应的速度。

无论是采用何种电芯工艺设计生产的蓄电池，在充放电过程中，都将或大或小地受到温度的影响，主要影响有以下几个方面。

自放电现象温度越高电池的自放电就会加速，所以最好将电池储存在低温状态下。

电池在充电过程中的饱和状态和自放电并不是呈线性变化的。

般在的环境温度下，每月的自放电大约是电池容量的。

但对于个已经充满电的电池，在的环境温度下放置六个月，再使用时就必须重新充电而在的环境温度下只放置三个月后就必须重新充电。

电池的寿命电池的寿命般在十年左右，或者说电池可循环使用次数为次，这些都是在最佳环境温度条件下的参数。

但是作为用户必须清楚使用温度比相对标准温度每升高，电池的使用寿命就会缩减半左右。

例如，电池在标准温度为时，使用寿命为年，那么温度上升到时，其使用寿命就会减少到五年若温度继续上升到时，其使用寿命就会缩短到年半。

当蓄电池寿命终了时，其内阻就会增加这是由于活性材料损耗导致的，电池的容量就减少了。

若电池充满电后，其容量仍达不到新电池容量的时，就说明该电池可能已报废。

电池的内阻使用中，随着外界环境温度的降低，电池的内阻就会增加，内阻增加到定程度，电池就会停止供电。

表面上是在较冷的环境中电池无法提供足够的能量，但实际上是因为电池内阻太大，电池的电能都消耗在内阻上，因此无法正常供电。

但是，旦温度回到，电池就又可以恢复正常工作了。

高阻抗会缩短电流的恒定状态，所以想要完全充电则需要更多的时间。

充电条件充电参数充电基本上是放电的逆向过程。

只要电压刚刚高过平衡电压，充电就会立即开始。

实际上要使蓄电池中串连连结的所有电池在要求的时间内达到完全充电，就必须使用较高的电压。

随着电池电压的增高，副反应水分解作为附加反应变得更为重要。

因此，充电方法总是必须在低速率高效率充电和高速率低效率之间折衷。

充电过程主要是由三个参数决定的充电电压充电电流和蓄电池温度。

充电接受能力或充电电流效率表达了蓄电池实际所能接受的电流份额，并且可以在随后的放电中放出来。

它是有充电反应动力学参数和同时发生的副反应动力学参数之间的制衡来决定的。

充电接受能力不是个常数，其大小主要取决于蓄电池的荷电状态。

在电池的使用过程中，充放电是非常频繁的。

充电电压充电电流温度这三个参数会直接影响电池寿命。

电池的充电过程也直接影响着电池使用的稳定性。

个稳定的充电过程充电过程控制充电电压和电缆的低损耗，并对电池组的单节电池均匀充电可以保证设备的运行安全，提高电池充电能力延长电池寿命。

对电池充电可在的较宽的温度范围内进行，但由于温度对电池的影响，我们提倡在环境温度为左右进行充电。

为了防止充电时蓄电池的温度上升过快，减少电解液中水的损耗，应该遵守恒流恒压的模式来对电池进行充电。

下面从充电电流和充电电压两个方面进行阐述。

充电电压铅酸蓄电池有三个充电电压参数最大充电电压最大充电电压就是电池在充电过程中能达到的最大电压值。

般在的温度下，规定每个单电池充满时的电压在之间，所以块完整的电池包括单电池电压在之间，误差。

当温度上升时，最大充电电压就会降低。

电池充电过程中尽量不要断电，否则会影响电池寿命。

浮充电压小于最大充电电压为了使电池充电更饱和，当铅酸电池充电将要结束时，要改用浮充电压继续给电池充电。

浮充工作方式下的蓄电池充放电循环次数减少，自放电和深度放电的容量能及时得到补偿，活性物质的利用率较高，因此电池的使用寿命就会更长。

浮充时蓄电池的浮充电压必须保持恒定，同时，该电压的选择应使蓄电池因过充而造成的损失处于最低程度。

蓄电池在浮充过程中，由于浮充电压与温度有关系，所以浮充电压的选择要考虑到环境温度的变化，这对延长铅酸蓄电池的寿命十分重要。

根据铅酸电池制造商提供的数据单节电池在下的浮充电压为，这个值随温度有浮动。

虽然不同蓄电池的浮充电压浮充电流及温度特性曲线有所不同，但有点是可以肯定的，即浮充电流随着浮充电压的增大而增加，随温度升高而增加。

额定电压无论是什么样的电池都有个额定电压，即在电池放电段时间后的开路电压无负载。

由于铅酸蓄电池的放电曲线不呈线性变化，因此我们不能简单地认为额定电压就是电池容量在左右的开路电压。

假如电池充满电后放置以上，我们就认为额定电压为。

在每种电池的外包装上都标有其额定电压，见表所列。

表不同芯体类型的电池的额定电压值电池种类镍氢电池镍镉铅酸蓄电池锂离子电池额定电压块铅酸蓄电池般是由几个单电池组成的电池组来。

从表可以看出，个单电池的电压为，六个单电池组合时的铅酸蓄电池就为。

充电电流对于正常充电充电时间大约在左右，充电电流般设定为电池容量的。

如果个电池的容电能力在，那么它的充电电流就设置在。

通常，电池的最小充电电流不得小于电池容量的，最大的充电电流不能超过容量的。

图所示为典型的电池充电特性曲线，从图可以看出在蓄电池充入电量达到之前，保持恒流工作方式充入电量达到后充电过程从恒流过程转为恒压过程，电池端电压被限定到当电池端电压上升至稳定点附近时，充电过程已进入中后期，电极表面附近电解液浓度升高，使电池内电流迅速降低当充电至后期，电池电流已明显减小，所以浓差极化作用随之减少，而电化学极化作用随之增加，电池电流继续衰减，只是电流衰减的速度变得较为缓慢充电进入末期，充入的电流主要用于电池内氧循环，极少的电流用于电池活性物质的恢复，所以电池电流几乎保持不变。

图电池充电特性曲线电池放电条件绝不能让电池短路。

如果电源线不匹配，电池的内阻就会增加，放电过程中电池会发热，这将加快电压降的速度。

电池放电到定程度就必须更换，般单个的电池电压放电到之间就要停止使用，否则就有可能损坏电池，甚至可能使电池报废。

对于野外使用的标准电池来说，电压在之间就要停止使用。

由于电池使用初期端电压下降较为缓慢，随着放电深度的加大放电速度就会明显加快，到定程度电压会陡降。

所以，必须事先设定更换电池的电压范围值。

放电参数定的负载下，蓄电池能放出的容量取决于反应速率，是影响各个步骤反应速率的动力学参数决定了电池的容量。

因此，容量很大程度上取决于蓄电池的设计。

除了蓄电池的设计之外，主要影响容量的放电参数是放电电流。

电压限制，例如，必须要规定放电终止电压。

温度。

影响释放能量的另个参数是蓄电池的充电状态，并且在定程度上与蓄电池以前的履历有关。

铅酸蓄电池的深放电深放电是指蓄电池放电超过了生产者规定的放电终止电压，因此蓄电池放出了过量的容量。

深放电对蓄电池是有害的，因为活性物质过度工作，特别在重复进行深放电时尤其有害，其结果是早期衰减和容量损失。

甚至用正常的放电终止电压，可能进行经由模糊控制器变成控制电流的输出，构成双输入单输出的控制系统模型。

图为本文设计的模糊控制器结构框图，其目的是根据不同的电池电压和电量，得出最适当的充电电流值的控制。

方法是利用反馈回的电池电压与电池电流算出的电量加以模糊化输入，再根据规则库中的条件执行模糊推论，而输出值再经模糊化得出此时电池的充电电流。

电量总和电池的温度电池的电压充电电流单位时间内的电池电量反馈电池的电压反馈模糊控制器充电电路电池数字信号处理器图模糊控制器方框图将输入量分为个模糊状态正的很大正的适中正的很小，而将输入量分为四个模糊状态约为。

经由参考电池手册的资料，可以建立如表所示的模糊规则。

经由模糊化后的电量与电压，再利用模糊规则和的推理法，将其二维的模糊资讯得到组模糊量输出