关于银杉蓄电池DETA蓄电池结构如何存电供电

电池供电 篇1

现在, 科学家希望未来植入人体的人工器官不选用电池, 而是运用人体自身作为燃料源发生能量。科学家在最新实验研讨中将微型电池植入老鼠体内, 通过老鼠自身体内的糖物质可发生电流, 使微型电池持续供电数个月。

 

迄今功用最健壮的糖动力燃料电池叫做“葡萄糖生物燃料电池”, 它依赖于人体酶进行化学反应发生电流, 例如:葡萄糖和氧气结合在一同 (这两种物质都存在于实验老鼠体内) , 这种被称为“氧化恢复调停剂”的混合物质就像是电线, 持续向人工器官供电。科学家们正在研制相似的多样化设备以环保方法发生电流。

 

但在以前这种葡萄糖燃料电池并不适合于人体移植, 这是由于该电池不是要求较高的酸性情况作业, 就是被体内多种离子所克制。最新研制的电池系统不受以上条件的束缚, 成为首个有用植入性葡萄糖生物电池, 其规划原型在实验老鼠体内可持续供电至少3个月之久。

 

之前, 葡萄糖生物燃料电池通过化学键接结合将葡萄糖和氧化恢复调停剂组合在一同靠近电极区域, 可是并不是全部的酶和氧化恢复调停剂能够结合在一同。对此, 研讨人员在这两种物质结合之前, 先将它们物理装配在电极区域, 然后用渗析袋的薄膜进行包裹。这种半透膜能够使发生电流的一同坚持酶和氧化恢复调停剂防止渗漏。这种处理方法使科学家有机遇查询分析人体内最具习惯才干的酶物质, 在此之前研讨人员往往对此忽略。

 

这种植入电池供电方法依赖于装载葡萄糖氧化酶和多酚氧化酶的混合石墨盘, 它的南北极总共占有5毫升燃料电池中的0.266毫升, 最高可发生6.5微瓦电流。

 

研讨人员偏重称, 1毫升体积的该电极相当于可发生24.4微瓦电流, 这比10微瓦起膊器电流高出许多。一同, 新式电池系统在体积上更具优势, 起搏器体积一般为10~25毫升。

 

根据在老鼠实验体的成功检验, 现在外科手术中已选用了这种规划原型进行人体植入手术, 至今没有发现这种电池不适合运用于人体的任何原因。

 

电池供电产品的LED操控问题 篇2

摘要：白光LED具有运用简略、本钱低的特征，其用量在最近几年出现出稳步上升的趋势，在例携式产品中被广泛用作闪光灯、闪现器背光等。本文介绍几种白光LED的驱动方案。

要害词：白光LED 便携式产品 DC-DC转化器

 

1 概述

 

LED为电流驱动器件，光输出强度由流过二极管的电流抉择。图1是由电压源和限流电阻构成的一种简略偏置电路，流过LED的电流由下式承认：IDIODE=(VCC-VF)/[RLIM+RDS(ON)]这种方法本钱较低，但不同的二极管VF（正向电压）的参数一同。图2、图3标明25℃时LED的正向电压（典型值）与导通电流联络曲线。从电流政策能够看出：关于GaAsP二极管，VF能够上升到2.7V（+40%）；关于InGaN二极管，VF能够上程式到4.2V（+20%）。假设系统中需求多个LED，如蜂窝电话背板闪现器选用8个LED，则按照图1的规划方案将需求多个限流电阻，占用较大的线路板面积。

 

(本网网收集整理)

 

假设将Vcc增大到VF的10倍以上能够削减VF改动的影响，但耗电较大，不符合电池供电产品的需求。关于选用单片Li+电池供电的系统，Li+电池电压的改动规划为4.2～3V。假设LED的偏置电路只是简略的由Li+电池和限流电阻供应，输出亮度将会发生显着的改动。合理的方案应该是选用电流偏置电路。

 

2 电流偏置电路

 

电流偏置电路实践上是用1个电流源为LED供应偏置。假设电流源具有满足的动态规划，这种偏置方法将不受VF改动的影响。图4为电流偏置方案的原理框图。该电路将图1中的限流电阻用电流源替代。光输出强度与电源和正向电压无关，只需有满足的电源电压为电流源和LED供应偏置即可。图4中Q1为使能操控开关。

 

MAX1916等专用LED驱动芯片供应了一种先进的LED电流偏置电路。MAX1916在微型SOT23封装内集成了3组电流源，流过RSET的电流镜像到3个输出端，如图5所示。电路中几个相同的MOSFET具有相的栅-源电源，因此，它们的沟道电流相同，电流的大小由镜电流ISET抉择。MAX1916的电流最大失配度为±5%，“镜像系数”为200A/A。也就是说，当ISET为50μA时，每个输出端的电流为10（1±0.05）mA（最大）。SET端由内部偏置在1.25V。ISET由下式抉择：

 

ISET=(Vcc-1.25V)/RSET

 

IOUT=200ISET，每路电流之间差错为±5%。输出端饱满电压：

 

VOUT（SAT）=RD-S・IOUT

 

MAX1916的漏源电阻在整个温度规划内保证不高于50Ω,一个作业电流为2mA的`GaAsP二极管保证正常作业所需求的最低电压是：VF+100mV，2.71V的输入电压能够将将GaAsP LED作业电压维护到2.7V。为了取得更低的压差和更高的输出电流，能够将MAX1916的三路输出并联构成“镜像系数”为600的电流源，如图6所示，并联后的漏源电阻为50/3=16.67Ω(最大值)。这种联接方法容许单个白光LED在3V供电时电流抵达20mA以上，满足现在便携式蜂窝电话等产品的背光要求。用于设置端电流的电压源能够由带载才干较强的主电源单独供应，例如，在蜂窝电话中，VSET能够由射频（RF）电路的低噪声+2.8V电源供应。假设直接由单节Li+电池供电，MAX1916适用于驱动正向电压较低的GaAsP LED，而关于正向电压较高的InGaN白光LED则需选用其它驱动方案。由于Li+电池供电时，跟着电池的放电，输入电压或许无法满足LED所要求的偏置电压。

 

3 电荷泵升压转化器驱动白光LED

 

关于正向电压在3.5～4.2V（在20mA条件下）的白光LED一般需求升压转化器，能够用电荷泵（如MAX682～MAX684）与MAX1916一同构成这种LED的驱动电路，如图7所示。MAX682～MAX684能够将2.7V的输入电压

 

转化为5.05V输出，输出电流能够分别抵达250mA、100mA、50mA。运用MAX684的关断操控引脚或MAX1916的使能操控引脚能够关闭LED。图7电路中，MAX684在关断方式下，电源电流降至22μA；RSET=43kΩ时，LED电流为22mA；

 

图8是运用电荷泵构成LED电流操控电路，反应调度电压的典型值为1.235V，Ipk=1.235/R SENSE,选用24Ω的检流电阻能够为二极管供应50mA电流。电荷泵作业时，输出电压上升至LED的敞开电压，LED初步导通。白光LED的典型正向电压为3.5（1±0.1）V，加上反应调度电压，MAX1759输出端供应的偏置电压为4.735V。该电路输出电压的纹波在40mV以内，不会导致LED输出发生显着改动，一般人眼觉察不到。别的，图8电路在关断情况下输入与输出之间没直流通路。

 

4 根据电感的白光LED操控器

 

MAX1848将升压转化器与电流操控电路集成在6引脚SOT23封装内，运用电流检测驱动3组LED，每组LED包括3个串行联接的LED，如图9所示。输入电压规划为2.6～5.5V。MAX1848运用电压反应结构调度流过LED的电流，较小的检流电阻（5Ω）有利于节省功耗、坚持较高的转化功率。仿照操控器用于操控全部LED的亮度。典型运用中：L1=33μH，CCOMP=150nF，COUT=1.0μF，RSENSE=5Ω。LED电流由操控电压承认：IOUT=VCTRL/13.33RSENSE。

 

LED的亮度能够通过CTRL引脚的DAC调度或电位器分压电路调度，电压操控规划为+250mV～+5.5V，将操控引脚接地可结束关断。负载功率为800mW时电路转化功率达88%。

 

5 结论

 

MAX1916内部装备为3路可调电流源结构，可操控多种LED；直接选用单节Li+电池供电可驱动红光、绿光或黄光GaAsP LED；协作电荷泵升压转化器，MAX1916还可用于驱动白光InGaN LED。关于有更高功率要求的运用，需选用根据电感的MAX1848，外部只需求很少的元件，输出功率为800mW时转化功率达88%。

 

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串联蓄电池组抽头供电问题的研讨 篇3

【要害词】充放电；极化；不均衡电量；充电无效

 

1.导语

 

应急指挥通讯车装载多品种的通讯设备，如短波、超短波、集群车台，这些负载多为12V电源供电。为了满足这类设备动中通的要求，规划人员有时会直接运用轿车的蓄电池给设备供电。假设原车蓄电池为单节12V电压，可直接取电；若原车由两节24V电池组供应发起电压，在工程施跋涉程中，一般选用中心抽头，取后节电池供应设备电源。

 

2.实例简述

 

某机动指挥通讯系统装载有常规的集群电台，机动车发起机发起电池为两节电池串联，电压为直流24V，规划人员为了结束车辆跋涉中的集群通讯，对两节电池组中心抽头，选用了后节电池给集群电台供应电源。系统供电拓扑图如图1所示。

 

该机动车运用了一段时刻后，轿车不能燃烧发起，经查看，前节电池开路电压12.6V，后节电池电压只需11V，运用进程中，轿车发起机是一贯工作的，原车发电机对两节电池一贯充电，为什么后节电池电压过低？为了查出原因，下面对铅酸蓄电池的充放电和极化进程进行深化分析。

 

3.铅酸蓄电池的结构简略介绍

 

铅酸蓄电池一般由六个单元格组成，每个单元格由阳极板、阴极板、隔板和稀硫酸电解液组成；单元格串联输出12.6V电压，耐酸、耐热、耐震的硬橡胶或塑料壳体作为电池的外结构[1]。

 

极板以铅锑合金为骨架，涂一层松软的铅膏，化学处理后，阳极外层生成活性物质过氧化铅（PbO2），阴极外层生成活性物质铅（Pb）。隔板有玻璃纤维隔板、微孔橡胶隔板以及塑料维隔板，其效果使正负极板绝缘，而电解液中的带电离子能够自在通过。

 

4.铅酸蓄电池的放电进程

 

铅酸蓄电池放电是一个比较凌乱的电化学反应进程。

 

阴极反应：阴极板外层的活性物质铅在稀硫酸中发生氧化效果。反应方程式如下：

 

由于反应时极板发生的2价铅，排挤溶液中的氢离子，阴极附近虽然有剩余的氢离子，但不会从本极板上吸收电子，分出氢气；由于反应的产品不能从反应点移出，然后阻挠了反应持续不断的进行，所以电池开路时，阴极反应是动态平衡的可逆反应。

 

阳极反应：在没有外电荷效果下，少数氧化铅与水发生效果，其进程也是动态平衡的可逆反应。反应方程式如下：

 

当电池开路时，阳极只需少数带正电的4价铅，一同附近的溶液中含有氢氧根离子，而阴极有剩余的自在电子，南北极板以及电解液构成双电层，发生电势差，如图2所示。蓄电池由六个单元格串联，所以构成了蓄电池开路电压[2]，即蓄电池的电源电动势ES。

 

当用导线和负载将南北极板联接时，在电场的效果下，阴极剩余的自在电子向阳极定向移动，构成外部电流，阳极铅离子捕获2个自在电子，被恢复后与硫酸反应生成难溶解的硫酸铅，可逆反应式-2的动态平衡被损坏，持续向正向进行。一同，阴极附近的氢离子与阳极附近的氢氧根离子彼此招引，构成内部电流，彼此效果后生成水；由于阴极反应产品（剩余的自在电子）耗费到阳极反应，可逆反应式-1动态平衡也被损坏，反应式-1将持续进行。反应方程式如下：

 

从反应式-4可知，跟着放电反应持续发生，溶液中的硫酸分子将逐渐削减，当硫酸的浓度少到必定的程度后，极板被硫酸铅覆盖，蓄电池电动势下降，蓄电池需求充电。

 

5.铅酸蓄电池的充电和极化

 

5.1 充电进程

 

当外加充电器的电压大于蓄电池的开路电压时，南北极板之间的电荷将会发生反方向移动，即在充电器的效果下，电子从阳极强制迁移到阴极；一同，溶液中的氢离子在充电器发生的电场力的效果下，压榨到阴极，参与阴极反应，可逆反应方程式将反方向持续进行，如图3所示。

 

充电反应总方程闪现：跟着充电反应持续深化进行，溶液中的硫酸浓度前进，蓄电池的电量变大。

 

5.2 极化进程

 

充电进程中极板发生三种极化进程：欧姆极化、电化学极化、浓度差极化[3]。

 

欧姆极化：充电进程中电子从阳极通过外部导线移动到阴极；一同，溶液中也存在正负离子定向移动，溶液中的离子需求战胜极板、电解液、电池隔板的阻力，这种阻力构成蓄电池的欧姆极化内阻。欧姆极化电压符合欧姆定律：U?=I*R?，充电进程蓄电池电极的发热量符合焦耳定律：Q=I2R?t。

 

电化学极化：充电器向极板运送电荷速度大于极板上的电化学反应速度，来不及参与反应的电荷驻留在极板上，使得阳极板电势向正向违反，阴极板电势向负向违反。电化学极化电压理论上为：U1=（RT/nF）*Ln（I/Io）[4]。

 

浓度差极化：两个极板的充电反应都会发生硫酸，将导致极板附近的硫酸浓度升高，不能很快的分散，反应产品来不及移除，克制了反应的速度，需求等到极板附近的硫酸分子分散开，反应速度才干恢复。因此，充电进程中，充电器也需求战胜浓度差极化电压：U2=（RT/nF）*Ln（Id/（Id-I））[4]。

 

根据对蓄电池的充电和极化进程的分析能够得出如下结论：充电时，充电器需求战胜蓄电池极板开路电压和极化电压，充电电压U=ES+?U。其间?U为欧姆极化电压、电化学极化电压以及浓度差极化电压之和。

 

6.铅酸蓄电池充电进程中极化电压动态分析

 

充电时，蓄电池的极化电压是动态改动的。如14V恒压充电器对单个的11V蓄电池充电，如图4所示，充电电压器电压U=ES+?U，充电初始时刻，极化电压为3V，浓差极化电压占主导。由于初始时刻，溶液中的硫酸浓度低，反应速度快，在极板附近敏捷发生高浓度的硫酸，高的浓差极化电压；跟着充电持续进行，蓄电池的电量变大，电池的电动势ES增大，极化电压?U逐渐减小，当充电结束后，蓄电池电动势ES为12.6V，极化电压为1.4V，此时硫酸的浓度不再改动，极板的充电反应也现已结束，所以，不存在浓度差极化和电化学极化。

 

此时，极板的电化学反应不是有用充电的电化学反应，而是水的电解反应[5]，阳极分出O2，阴极分出H2，?U为溶液中离子定向移动欧姆电阻引起的电压。电化学反应方程式如下：

 

能斯特方程[4]能够证明，蓄电池充电时，发生充电反应极板的电位高于析气电解反应极板的电位。正是由于极化的效果，铅酸蓄电池充电时，由于极板电位的偏移，本应该是析气的电解反应，变成了带极化效果的充电反应。当蓄电池电量充电结束，硫酸分散结束，极化效果消失，充电反应变成析气的电解反应。

 

当用一个U=26V的恒压充电器对电量严峻不均匀的两节串联电池组充电时，对放电量较大的蓄电池充电无效。

 

实验数据如下：第一节蓄电池的放电量10%，测得开路电压ES1=12.4V；第二节蓄电池放电80%，测得开路电压ES2=11.2V。实验测得两节电池的极板电压严峻不均衡，第一节蓄电池分得充电器14.7V的电压，而放电量80%的蓄电池得到充电电压只是只需11.3V；如图5所示。

 

这是由于两节电池串联，充电电流持平；充电初始时刻，由于第一节蓄电池极板只需少数硫酸铅覆盖，所以充电的电化学反应速度快，极板附近的硫酸浓度高，发生较高的浓差极化电压?U1；而第二节电池极板被许多的硫酸铅覆盖，反映速度慢，发生较低的浓差极化电压?U2；通过屡次正反应，抵达平衡情况后，?U1≈U-（ES1+ES2），?U2≈0，放电量大的蓄电池并没有发生极化，其极板只是发生了析气的电解反应。

 

通过蓄电池充电进程中极化电压动态分析，能够得出如下结论：恒压充电器对两节串联蓄电池组充电时，假设两节蓄电池放电量严峻不均衡，放电量大的蓄电池充电无效。

 

7.结论

 

在机动指挥通讯系统中，规划人员对机动车两节电池组中心抽头，选用了后节蓄电池12V，供应集群电台的电源，这样的规划将导致后节蓄电池放电量大，引起轿车引擎发电机无法对蓄电池组进行有用的充电，终究导致蓄电池失效。

 

正确的规划方法：撤销电池组中心抽头规划，增加一台24V转12V的直流降压转换器，然后再给12V负载供电，如图6所示。

 

参看文献

 

[1]李柏林.蓄电池结构与原理[J].轿车电器，2010，12.

 

[2]龚竹青.理论电化学导论[M].湖南：中南工业出版社，1988.

 

[3]汤瑞湖，李莉.物理化学[M].北京：化学工业出版社，2008.

 

[4]廖斯达，贾志军，等.热力学平衡与能斯特方程的运用[J].储能科学与技术，2013，01.

 

无烦扰的蓄电池供电系统 篇4

开关电源特别的作业方法,其内部电路非线性元器件作业时发生许多谐波烦扰信号。专业为通讯设备运用的电源从电路规划和整机结构均特别采用了削减和消除这种烦扰的方法。非专业通讯电源,由于受经济本钱的束缚或采用的消除烦扰方法不妥,依然会存在显着的烦扰现象。一般对UHF/VHF波段FM制式的通讯烦扰不显着,而对HF波段SSB等制式有较显着烦扰。假设通过简略调整不能消除这种烦扰,那么只能替换电源。这个问题在选购制品开关稳压电源时要留心。也有一些为业余无线电短波通讯规划的电源,带有噪声选择开关。通过调度这个开关改动开关电源的高频振荡频率,错开相应的通讯频率点,抵达消除烦扰目的。

 

现在电动自行车在城市里很广泛,配套充电用的功率挺大,不少也是12V的电压输出。不过经实践检验,这类电源不适合做通讯电源。电动自行车充电电源仅考虑给蓄电池充电,关于电磁烦扰没有任何统筹。一同,受制造本钱等要素束缚这种充电器的烦扰十分大,许多时候对UV波段通讯的FM方式都有剧烈的烦扰。

 

除了开关电源影响电台作业,电台的高频辐射也会影响电源的安稳性。实践运用中曾出现:电台初步发射,稳压电源就出现电压下跌暂停作业的现象;电台间断发射,电源就恢复作业。出现这种情况,一是查看电台设备是否可靠接地,二是查看天线馈线系统是否联接正常、调谐妥当,三要留心稳压电源自身的接地。根据阅历,在稳压电源的13.8V直流输出线上串接几只磁环,能够大大削弱电台高频信号沿电源线回溯影响电源的症状。关于这些处理方法不能消除电台对电源烦扰的问题,除了自己着手DIY改造电源的屏蔽问题外就只能替换一台其他的电源了。

 

要完全防止直流稳压电源引入的市电烦扰或自有作业噪声,最好的方法是改用蓄电池供电。电池是实践运用中最纯净的真实直流供电电源。运用蓄电池为电台供电不会引入额定的背景噪声,既不受220V交流市电供电的规划束缚前进了电源的机动才干,又有利于应急通讯时接收分析微弱的小信号。

 

蓄电池供电的电压标准

 

除了大功率末级设备选用高压,或许轮船、飞机等特别条件下运用的设备选用更高的24V、48V电源电压,几乎在全部的无线电通讯系统中,不论专业或业余设备电源都以13.8V作为标准的作业电压。究其缘由,很难有声威的根据,不过凭阅历来讲这个标准与通讯设备运用的蓄电池有很大联络。

 

早期蓄电池单体电池充溢后最高电压为2.3V。12V的电池组,由6块单体电池组成。所以其电压为2.3×6=13.8V。现代电池单体的电解液配制浓度比早期有所下降,充溢后的电压是2.24V甚至更低。6块电池组成的蓄电池电压约为2.3×6=13.44V。将13.8V的数值作为标准只是对前史的怀念。为蓄电池进行浮充供电的电源电压规划一般不逾越14.4V,保证安全。

 

虽然13.8V是通讯设备的额定电源电压标准,但在实践中12V～14.4V电源输出电压均能让设备正常作业。

 

蓄电池分类

 

通讯用电池分为铅酸蓄电池、碱性蓄电池、锂离子电池三类。铅酸蓄电池更具用途分为发起型、牵引型、固定型等,根据工艺结构分为密封、胶体、免维护等类型。它被广泛用于轿车、摩托车、飞机、船只等。铅酸电池依然是现在产量最大、用途最广的电池之一,见图1。碱性碱性蓄电池有镍镉、镍氢、锌银等系列电池。它们现在各种电子设备中被广泛选用。锂离子电池是近几年在才广泛广泛选用的新式电池,由于它有体积小、分量轻、能量密度大等众多长处,被各种新式移动电子终端设备所选用。

 

三类电池中铅酸蓄电池运用最广泛,现代轿车、摩托车、电动自行车、飞机、船只等许多运用的都是铅酸电池中的免维电池。它具有本钱最低的优势,但有分量重、自放电率高、比能量低、低温功用差等缺点。常用的碱性蓄电池包括有镍镉、镍氢等系列电池。镍镉电池与铅酸蓄电相比,在自放电率、比能量、低温功用方面有很大改善,而且有放电才干强的长处。不过制造这种电池的材料本钱较高、镉元素对环境污染大、运用中简单出现容量的回想效应。镍氢电池出现减轻了除了回想效应对电池寿数的影响,除了具有镍镉电池的长处外,它还没有镉元素带来环境污染问题,仅有的问题是造价高于铅酸蓄电池许多。当金属锂电池出现后,它不但有镍镉电池和镍氢电池具有的特性,而且没有充放电的回想效应,放电才干更加健壮。最重要的是它的比能量大,相等容量下体积和分量最小。不过锂电池除了充电时要特别操控电流防止爆炸外,价格宝贵也是它最大的缺点。

 

应急通讯中,假设首要偏重分量、体积政策(比如由单兵担负设备步行举动时),考虑便当带着性选用锂电池作为电源最佳;假设经济本钱受束缚,能够恰当放宽对分量的要求,则选择镍氢或镍镉蓄电池比较不错。只是在实践运用中要特别留心对电池充电和放电的操作,防止发生回想效应;假设有运输工具(如车载应急通讯),能够带着更大更多的应急装备,那选用铅酸蓄电池也是不错的选择,虽然分量大大增加但本钱却相对较低。见图2。

 

蓄电池的政策

 

在业余无线电通讯中需求关怀的蓄电池政策为:额定作业电压、蓄电容量、充电放电率、放电特性等。不同种蓄电池对比见表1。

 

额定作业电压。

 

不同品种的电池单体电压有差异,适用于业余电台的蓄电池组额定作业电压为10.8V、12V、13.2V、14.4V。某些蓄电池组有或许的电压为6V或24V,不适合用于为电台供电。选择恰当的额定作业电压蓄电池组为电台供电是保证电池正常作业的必要条件。

 

蓄电容量。

 

电池容量指电池在必定的负载条件下的放电时刻长短,一般用单位AH (安培·小时)。相等放电条件下,蓄电池标示容量越大,其能持续作业的时刻越长;反之,蓄电池标示容量越小,其能坚持作业的时刻越短。

 

充放电率。

 

传统蓄电池要求充电电流为电池额定容量的1 0%,即0.1C。过小充电缓慢甚至充不进电,过大会构成电池寿数缩短、损坏甚至有爆炸的风险。放电时电流操控也既然,否则也会损坏或缩短电池寿数。新式蓄电池许多容许常规以电池额定容量的100%速率放电或充电,即1C。甚至容许有3C、4C的大速率充电或放电。充放电额定充放电速率较高的电池一方面比较宝贵,另一方面需求配套精密的充电电源严格操控充电进程。

 

放电特性。

 

不同品种的电池为不同的用途规划。发起型蓄电池,放电初步瞬间放电才干很强,但不能持续才干有限;动力型蓄电池,大电流放电才干有限,但能平稳持续长久供电;浮充放电型蓄电池,在外部浮充电源的坚持下有很长的运用寿数,但假设深度放电将会轻易损坏电池;深度放电型蓄电池,能够容许在规划放电条件下放电深度达30%或更多也能坚持满足的寿数。相对蓄电池放电才干而言,大多数类型的蓄电池用于通讯供电都没有问题。

 

为无线电电台供电的蓄电池选择需根据应急通讯的需求进行选择。为了轻巧便当、简单移动就应减小蓄电池分量和体积,此时需求牺牲一些电池容量,带来的问题是电池供电通讯持续时刻缩短;为了让电台持续作业延伸,就要加大电池容量,但会带来电池体积和分量的增加,构成搬运困难、移动不便当。见图3。

 

应急通讯用业余电台无线射频输出功率一般操控50W以下,其发射作业电流最大不会逾越15A,静态等候电流不逾越1A。假设操作电台发射与接收的时刻份额为1:4,则理论上一支容量60AH的蓄电池能够供其连续运用15小时以上,假设间歇运用持续时刻更长。实践运用应根据充电的条件、应急的紧急情况、通讯运用的方式进行选取。表2是蓄电池容量与用途的持续时刻预算参看。

 

蓄电池的寿数

 

蓄电池的寿数指在坚持必定容量水平的条件下的充放电的循环次数。一般蓄电池的标称寿数为600～1200次循环充放电。实践上这个循环充放电次数与电池放电深度有很大联络。以免维护型铅酸蓄电池为例,当运用放电深度为30%时,充放电循环寿数次数可逾越1000次,甚至1200次;当运用放电深度为100%时,充放电循环寿数次数仅有200次。因此实践运用傍边,蓄电池不宜过度放电。见图4。

 

镍镉电池有充放电的回想效应,运用应根据原厂阐明进行完全的充放电。假设出现回想效应,能够通过必定的方法批改。这样能大大前进镍镉电池的有用寿数时刻。

 

应急通讯运用的蓄电池与电台设备联接时应留心:

 

1.联接线间应串接刺进保险。

 

蓄电池存储能量巨大,一旦发生短路会时分风险。在供电线路中串接刺进保险是保证安全的必要方法。

 

2.联接线尽量粗短。

 

电源联接线尽量短而粗能够大大减小其上的压降损耗,一同也有利于作业时的散热。联接线又长又细或许会在大负荷作业时过热而带来安全风险。

 

3.电极接头的绝缘维护。

 

应急通讯作业环境凌乱,对电极接头做好绝缘维护是防止意外短路发生的必要方法。

 

4.记号与标示。

 

用显着的记号标示清楚蓄电池的正负极方位,选用不同色彩的电缆差异电源线的正负,能够最大极限的防止在紧急情况下错误接线构成设备损坏的情况发生。

 

5.DIY电源的维护。

 

爱好者自行DIY的蓄电池电源或拆机脱离原规划作业环境运用的电源应留心对电池放电的维护,防止深度放电构成的危害。最好设备联接适合的维护电路板,对电池充放电进行操控。如不设备维护电路,应在运用中亲近监督电池输出和充电电压及电流,发现异常应及时刻断运用。

 

蓄电池供电实例

 

17A UPS拆机蓄电池供电

 

进口APC品牌UPS电源,原装电池为两块12V17A免维电池,串联24V供电。拆卸电池组,取用其间一块电池,体积180mm×165mm×75mm,分量约6kg。直接联接电台原机配线为FT-897供电。电台原配电源线正负极已分别串接25A保险。

 

实践供FT-897接收持续时刻大于8小时;正常情况通联运用,视发射频度持续作业时刻大约为3～4小时。

 

充电运用3A稳压电源调度输出电压,人工操控以1C速率恒流1.5～2.2充电7～8小时。经7～8小时充电后,改为13.8～14.4V恒压充电,当充电电流逐渐减小,低于0.1A坚持1小时后充电结束。

 

多用途数码产品应急电源供电

 

某品牌笔记本电脑赠品应急电源MP3450。输出电压5～19V分19挡可调;标称电芯容量14AH,12V电压输出容量约3.7AH,12V最大输出才干2A;外形尺寸为174mm×8.5mm×21mm,分量约500g。附件原配多种通用输出插头。FT-817通过插头能够直接供电。见图5。

 

该应急电源内置锂电池电芯,输出通过DC-DC转换电源操控,能够选择需求的输出电压,电台供电运用12V或14V输出档,但最大供电电流不逾越2A否则会损坏电源。每次通电开机前查看应急电源输出指示灯是否为12V电压输出挡,正确后再联接电台运用。

 

应急电源足够电后,FT-817放电检验。收听耗电电流实测约0.4A,理论放电时刻为10小时,实测待机8小时以上无问题;小功率档发射耗电电流实测为1A,理论放电时刻为3.7小时。实践运用接收与发射正常通联频度交流,作业时刻3小时以上无问题。

 

充电器运用自行装备笔记本电脑电源。电源输出电压12V,输出最大电流3A。充电时刻约4小时。应急电源内置有维护电路,电充溢后会自行维护,堵截充电电流。

 

参看价格:700元

 

原厂参看网站:www.acon.com

 

爱好者DIY电源供电

 

广东爱好者BG9DW/7自制的P-BOX移动电源。标称输出电压12.6V,容量12.5AH。外形尺寸:225mm(W)×130mm(D)×45mm(H)mm,电池组整体净重:1.1kg。防水外壳封装,野外能够耐受雨淋环境运用。原配输出DC4.0mm电源插头可直接为FT-817供电。参看价格:500元。

 

P-BOX电源足够电后,FT-817放电时刻检验。收听耗电电流实测约0.4A,理论放电时刻为31小时,实测待机24小时以上无问题;大功率挡发射耗电电流实测约2A,理论放电时刻为6小时。实践运用接收与发射正常通联频度交流,作业时刻4小时以上无问题;小功率档发射耗电电流实测为1A,理论放电时刻为12小时。实践运用接收与发射正常通联频度交流,作业时刻7小时以上无问题。

 

P-BOX电源足够电后,FT-897放电时刻检验。收听耗电电流实测约0.7A,理论放电时刻为17小时,实测待机12小时以上无问题;发射功率功率菜单设定50W输出,发射时耗电电流实测约10.5A,理论放电时刻为1小时。实践运用接收与发射正常通联频度交流,作业时刻4小时以上无问题。

 

充电电源配套为12.6V 1.8A充电器。充电时刻约8小时。见图6、图7。

 

燃料电池并联供电系统的建模和操控 篇5

由于单台燃料电池供电系统很难满足巨大的负荷要求, 因此大负荷、大容量的供电系统需求多台燃料电池并联供电。燃料电池的输出特性较软, 其输出电压跟着输出电流增加而下降, 因此燃料电池不能像蓄电池那样能够直接并联运用。当2台燃料电池输出的电流纷歧同, 其端电压也不同, 则会在2台燃料电池之间构成电流回路, 严峻时或许构成燃料电池的损坏。因此, 燃料电池的并联供电系统与蓄电池并联供电系统相比, 不论是主电路的规划仍是操控方法都要凌乱[1,2]。

 

1 电路作业原理及系统小信号模型建立

 

燃料电池彼此之间不能直接并联, 因此每台燃料电池均需求装备一台DC/DC转换器, 而转换器的输出端并联在一同, 系统示目的如图1所示[3,4]。

 

为了分析便当, 以2组燃料电池并联供电系统来阐明整个系统的作业原理和操控方法。系统中的DC/DC转换器是整个供电系统主体部分, 现在用于燃料电池并联供电系统中的DC/DC转换器首要有反激式转换器、正激式转换器、半桥电路、全桥电路以及推挽式电路等。整体上全部的转换器可概括为2类:一类是通过变压器隔绝的转换器, 这种转换器需求的开关器件较多, 操控系统凌乱[5];另一类对错隔绝转换器, 其结构和操控系统简略, 可是这种转换器只适合功率不大、电压转化不同不大的电路[6,7]。针对系统需求提出了一种2级升压的DC/DC转换器, 其拓扑电路如图2所示[8,9,10,11]。

 

在一个完好的开关周期中, 转换器有6个作业进程, 上半周期与下半周期完全对称。开关管VT1、VT2、VT3的驱动电压波形ug1、ug2、ug3;电容器C2、C3所承受的电压波形uC2、uC3;电感L1中流过的电流波形iL1;变压器中流过的电流波形iT如图3所示。

 

设开关管VT1上承受的电压为UC1, 开关管VT2上承受的电压为UC2, 开关管VT3上承受的电压为UC3, 电容器C4上输出电压为UC4, 电容器C5上输出电压为UC5, 电容器C1上输出电压为Uo。燃料电池的电压为Uin, 电感L1中的电流为iL1, 变压器漏感Lr中的电流为iLr。开关管VT1的占空比为D, VT2和VT3导通、关断的时刻除去死区ξ时刻完全对称。根据情况均匀法以电感中的电流和电容两端的电压为变量, 得出系统稳态情况空间的矩阵方程[12,13]为

 

当输入量b由直流分量和小信号量构成时, 即那么对应的其间B、X标明直流分量, 标明小信号分量。式 (1) 可标明为

 

把直流分量和小信号分量分隔, 就能够得到小信号情况方程表达式为

 

通过整理就能够得出电感L1、Lr中电流以及输出电压UC1的小信号情况空间均匀数学模型:

 

其间, 为对应变量的小信号变量;为开关管VT1对应占空比D的小信号变量。由于死区ξ所占用的时刻很短, 因此能够忽略掉。所规划单台转换器输出功率为1 k W, 燃料电池的输入电压按24 V核算, 能够核算出电路各元器件的具体参数如下:直流电阻Ra=0.06Ω;电感L1=1.5 m H;负载电阻RL=45Ω;电容C4上的稳态电压UC4=30 V;变压器变比n=5;电感L1中的稳态电流IL1=42 A;电容C1=800μF;电容C4=200μF;变压器的漏感Lr=0.8μH。

 

令U赞in=0, 即让占空比单独效果, 并忽略4次以上小信号量的影响, 化简得出系统的输入/输出小信号情况模型函数为

 

2 系统的操控战略和补偿环节规划

 

通过对各种操控方法进行比较, 由于均匀电流法具有简略、有用、均流效果好等特征, 抉择选用此种操控方法。均匀电流的思维是每个并联模块通过均流母线与其他模块并接在均流母线上。每个模块检测电流与母线电流进行比较后转化成电压信号, 然后调度PWM操控信号, 结束均流。

 

2.1 单个DC/DC转换器电压操控模型

 

系统结束均流操控的前提条件是单个模块单独安稳闭环作业, 所以在建立均流操控系统之前, 需求建立单个DC/DC转换器电压操控模型, 规划能够保证闭环安稳作业的补偿网络。图4为单个DC/DC转换器电压操控框图[14,15]。其间, Gvd为占空比到输出电压传递函数, Gvd=U赞o (s) /d (s) ;Gcv为补偿函数;Fv为分压系数, Fv=1/60。

 

当系统的未加补偿环节时, 即Gcv=1, 其系统闭环函数的特征方程为

 

其系数有变号, 系统不安稳, 有必要对系统进行补偿规划, 通过比较选定补偿函数为

 

能够得出系统闭环函数的特征方程为

 

能够看出:

 

a.系统的各项系数为正;

 

这满足系统安稳的要求。因此通过补偿环节的规划, 能够使系统抵达安稳情况。

 

2.2 均匀电流法操控模型及系统安稳性分析

 

根据单个DC/DC转换器电压操控模型能够构建出均匀电流法操控结构框图如图5所示。其间uAC为均流信号;uA为均流差错信号;Fv为分压系数, Fv=1/60, 也就是输出电压的反应系数;Fr=rs/ZL=0.01, 标明单个模块负载电流信号转化成电压信号的函数, 其间rs为单个供电系统的电流采样电阻, ZL是每单个供电系统的负载电阻, Gcs为电流扩展倍数, 取为对应的小信号输入、输出量。

 

第n个模块的输出电流跟踪均匀电流的操控回路的开环传递函数为[16]

 

化简后得:

 

根据得出系统开环传递函数的截止频率ωc=0.01 rad/s, 其相应的相角安稳裕度γ=160°>40°, 满足安稳性要求。根据穿越频率的界说∠T (ωx) = (2 k+1) π (k=0, ±1, …) , 得出其穿越频率ωx=2 680 rad/s, 其相应的幅值安稳裕度h=39.08>2, 满足安稳性要求。

 

3 系统仿真和实验效果

 

通过分析和参数核算在仿真软件下建立系统的闭环仿真系统, 从理论分析上能够看出, 系统可结束n台燃料电池的并联供电, 但出于实践运用以及系统分析的便当, 本次规划以2台燃料电池并联供电考虑, 建立系统的仿真操控电路。图6为开关管VT1上的驱动电压和电感L1中的电流仿真输出波形。图7为2台燃料电池并联输出的电流i1、i2波形。

 

从图6、图7能够看出, 不论是电感L1中电流波形仍是负载电流波形, 都与理论分析效果完全一同。在理论分析和系统仿真的效果之上, 制造了一套由2台燃料电池并联供电的供电系统, 2台燃料电池的功率分配较为志向, 抵达规划要求。

 

4 结论

 

针对燃料电池并联供电系统, 从底子原理分析并用情况均匀法得出转换器在一个周期内情况方程以及小信号方程, 并从系统的安稳性方面规划了系统操控环节的参数。通过仿真波形验证了原理分析、操控方法的选择以及参数选取的正确性。

 

摘要：对燃料电池并联供电系统的数学模型建立进程和操控战略进行了研讨。根据电路的作业原理, 以电路中电感的电流和电容两端的电压为变量, 推导出系统稳态情况空间的矩阵方程, 从而建立主电路的小信号数学模型。在建立单个燃料电池供电的电压操控模型和安稳性分析之后, 以均匀电流法构建出整个系统的操控模型。通过分析闭环传递函数的幅频特性, 对系统的安稳性进行了断定。在理论分析的根底上, 对2台燃料电池并联供电系统及其操控方案进行了闭环仿真, 给出了仿真输出波形。效果证明, 所选用的分析方法和建立的数学模型以及采用的操控战略是正确的。

 

蓄电池供电的高压脉冲电源的研制 篇6

 

研讨紧凑型脉冲功率源,比如紧凑型Marx发生器、爆磁紧缩发生器等等,不论在军事仍是民用领域都有较严重的含义[1]。而紧凑型高压脉冲电源的研制则是紧凑型脉冲功率电源的前提条件,脱离地上的紧凑型脉冲功率源则进一步扩展了紧凑型脉冲功率源的运用环境,在野外等无大功率常规电源(比如市电)供应的场合具有特别的含义。

 

 

 

本文研讨的高压脉冲电源系统选用蓄电池供电,完全脱离地上动力,结束了核算机远程操作,并具有必定的操控和测量功用。能够用于驱动爆磁紧缩发生器,驱动由脉冲变压器、脉冲构成线和二极管构成的强流电子束加速器等脉冲功率设备。

 

 

1 高压脉冲电源系统原理

 

 

本高压脉冲电源系统原理框图如图1所示。蓄电池作为种子动力向系统供应24V直流,经高压逆变模块升压,输出直流高压,对储能电容器充电。高压逆变选用商业模块DW-P103-20F结束,其输出额定电压10kV,额定电流20mA。该高压逆变模块由0～5V仿照电压信号操控,模块输出与操控信号成线性联络的0～10kV的直流高压。通过调度操控信号结束对充电进程的操控。当脉冲电容器充电到设定高压后,触发放电开关导通,脉冲电容器向负载放电,发生高压脉冲。

 

 

 

2 逐级台阶升压充电

 

 

充电电流通过一个上升阶段后,坚持为一个安稳值,大约为11mA;而电容器两端电压也相应地通过一个相对缓慢的上升阶段后,底子上随时刻成线性上升,没有观察到如图3所示的锯齿型的电流改动曲线和阶段上升的电容器两端电压改动曲线。这是由于将充电进程分红了200个阶段,每个阶段需求的时刻根据核算应为175ms,电容器两端的电压改动为10V,充电电流的改动是从每个阶段初步时刻的12mA改动到该阶段结束时的10.8mA。也就是说,每个阶段电容器两端电压和充电电流的改动都比较小,且每个阶段持续的时刻比较短,而图6是核算机软件每0.5s取一个采样值制造而成的。因此,这样描绘出的实时改动曲线不能表达出电容器两端电压和充电电流的每个阶段内的改动进程,只能标明它们的必定时刻内的改动趋势。由图中咱们还能够看出充电时刻为45s左右,比核算效果要稍长。经分析,一方面是由于充电的初步阶段,充电电流有个一上升进程,与核算的情况有不同,另一方面是由于电容器存在固有的漏电现象,以及实践充电回路存在散布参数等要素构成。

 

 

6 结语

 

 

本文研制的高压脉冲电源系统选用蓄电池供电,能满足实验室及野外作业需求。选用近似恒流的逐级台阶升压充电方法对电容器充电,充电功率高。操控系统以核算机遥控操作,结束了操控与测量的自动化,保证操作人员的安全。实验标明,整个系统作业安稳、高效。

 

 

摘要：为满足野外实验需求,本文研制了蓄电池供电的高压脉冲电源系统。通过对逐级台阶升压充电方法的理论分析,得到了储能电容器两端电压和充电电流的改动规矩及充电功率与充电参数的联络。在理论分析的根底上,规划了根据核算机和单片机的自动化操控系统。为保证系统作业可靠,采用了高低压回路隔绝、光电隔绝、浮地及金属壳屏蔽等方法,前进系统的抗烦扰才干。实验效果标明,结束了对电容器近似恒流的高效充电,操控系统作业安稳。现在该充电系统已运用于强流电子束加速器和爆磁紧缩发生器研讨中,作为初始动力,为相应的设备供应高压脉冲大电流,取得了出色的运用效果。

 

要害词：蓄电池,野外实验,高压脉冲电源,电容器,充电

 

参看文献

 

[1]许建军,廖成,肖开奇(Xu Jianju,Liao Cheng,XiaoKaiqi).根据传输线充电技术的高功率电磁脉冲源(High power electromagnetic pulse source based ontransmission line charging technology)[J].电工电能新技术(Adv.Tech.of Elec.Eng.&Energy),2007,26(2):73-75.

 

[2]田青,戴文峰,李洪涛,等(Tian Qing,Dai Wenfeng,LiHongtao,et al.).高功率脉冲动力设备监控系统的研制(Design of control and monitoring system for a high pulsedpower device)[J].高电压技术(High Voltage Eng.),2006,32(4):68-70.

 

[3]袁捷,韩波,李平(Yuan Jie,Han Bo,Li Ping).根据89C52的气压高度计系统的规划和运用(Design andapplication of an altimeter system based on 89C52)[J].机电工程(Mechanical&Elec.Eng.Mag.),2005,22(10):30-34.

 

[4]章勇高,高彦丽,张凯(Zhang Yonggao,Gao Yanli,ZhangKai).克制共模电磁烦扰的并联有源补偿电路规划(Ascheme of reducing common mode EMI based on push-pullcompensating circuit)[J].电工电能新技术(Adv.Tech.ofElec.Eng.&Energy),2008,27(4):18-21.

 

[5]谭颖琦,范大鹏,陶溢(Tan Yingqi,Fan Dapeng,Tao Yi).根据线性光耦HCNR200的DSP收集电路规划与结束(Design and implementation of DSP acquisition circuit based onlinear optocoupler HCNR200)[J].电测与表面(E1ec.Measurement&Instrumentation),2006,43(486):46-48.

 

[6]张志刚,林福昌,王少荣,等(Zhang Zhigang,Lin Fuchang,Wang Shaorong,et al.).强激光脉冲电源远控设备的电磁兼容规划(Electromagnetic compatibility design of remotecontrol device for a pulsed supply of high power laser)[J].高电压技术(High Voltage Eng.),2007,33(3):132-135.

 

电池供电 篇7

1 系统组成

 

燃料电池应急供电系统组成如图1所示。

 

系统由120 W质子膜燃料电池、燃料电池操控器、锂电池及处理系统、能量管单元组成。锂电池的政策为13.2 V/10 Ah,以保证燃料电池缺点情况下或燃料耗尽替换不及情况下应急满功率支撑1 h的战术要求。燃料电池电堆政策:功率为120 W,输出电压为15 V~28 V。燃料电池操控器首要结束对电堆温度、输入氢气和空气压力、流量、以及电堆异常情况进行操控和监测,并通过CAN总线将信息传输至系统操控器。系统操控器首要结束对负载大小、锂电池SOC以及燃料电池电堆工况实时检测并根据迷糊算法动态进行能量处理,使应急供电系统个部件作业在最佳情况,以前进整机功率和要害部件运用寿数。

 

2 电路规划

 

2.1 充电与电池处理电路

 

锂电池充电电路如图2所示。直流电压通过隔绝二极管D5加到MAX1873的15脚。Ql为充电驱动信号输出开关管。R4为充电电流检测电阻,用于检测输出电流的大小。R2为系统电流的检测电阻。R5、R6为输出充电电压调整电阻。

 

燃料电池输出的15 V~28 V电压通过隔绝二极管D5和总电流检测电路,一路通过R2、DC/DC电路至输出端,另一路通过Q1、电感L1、D6和R4向锂电池充电。R4上的电压与充电电流成正比,经电压差错扩展器扩展,转化成直流分量输人微处理器,微处理器将从MAX1873的14脚输出反向操控电压,使Ql的导通电流减小。假设流经R4上的电流过小,由MAX1873的14脚输出操控电压使Ql的电流相应增加,则会使电池组有一个安稳的电流值。当电流很小且抵达充电电流最小值或0时,MAX1873从14脚输出低电平的脉冲操控信号,关断BGl,间断对电池充电。当操控输入端为低电平时,BG2导通,充电操控脚6脚(ICHG/EN)为低电平,14脚输出低电平,BG1关断,间断充电,此时充电电流仅为1μA,处于关闭情况(充电被阻止)。

 

2.2 直流转换与操控电路

 

DC/DC转换电路选用XL4012集成转换器,输入电压3.6 V~36 V,2 800 kHz的开关频率,输出电压能够从0.8 V~28 V可调,转化功率高达95%,最大输出电流12 A,外围电路简略。

 

应急供电系统需求检测的参数比较多:燃料电池的输出电压、输出电流;充电与BMS的充电电流、电池电压和电池SOC;输出端的输出电流、输出电压。因此需求扩展A/D接口,系统操控选用89S51CPU,A/D选用TLV2543芯片,该芯片有10路仿照电压输入,与单片机选用串行接口,占用口线资源较少,转化速度比较快,闪现选用LCD1602液晶闪现,不选用背光时液晶动态电流不大于5 mA,首要闪现燃料电池作业情况,锂电池SOC及充放电情况,输出电压、输出电流信息,整机功率等供电信息。

 

3 迷糊操控算法

 

让燃料电池处于最佳情况,一同让锂电池荷电情况在SOCmin以上。以分配给燃料电池的功率份额为束缚条件,调度锂电池的输出功率。对锂电池而言,当蓄电池SOC最小极限值(SOCmin)小于或等于30%时,锂电池有必要充电;当SOC在50%~70%时,视负载需求功率情况,能够充电也能够放电;当SOC大于90%时不充电。以负载功率Pg和锂电池荷电情况SOC为迷糊操控的输入变量,以燃料电池分配输出功率Pfc和锂电池输出功率Pb为迷糊操控器的输出变量。迷糊输入变量Pg和SOC底子论域为[0,100]W和[30,90]%,将输入变量迷糊化,迷糊子集为{ZO(零),PS(正小),PM(正中),PB(正大)};迷糊输出变量Pb的论域为[-100,110]kW,迷糊子集也为{NB(负大),NM(负中),NS(负小),ZO(零),PS(正小),PM(正中),PB(正大)},迷糊输出变量Pfc的论域为[0,110]kW,迷糊子集也为{ZO(零),PS(正小),PM(正中),PB(正大)}。

 

迷糊操控器以负载功率Pg和锂电池的荷电状选择输入、输出迷糊变量的从属度函数为三角形如图3、图4、图5和图6所示。

 

迷糊操控规矩由一系列联络词联接而成,最常用的联络词有if-then、also、or和and,承认各输出量与输入量的迷糊操控规矩,迷糊操控算法给出的操控量需进行去迷糊化处理,将其转化到操控对象所能承受的底子论域中,去迷糊化处理算法选用质心法。

 

4 软件规划

 

系统操控程序流程图如图7所示。

 

5 系统仿真

 

在Matlab仿真系统中建立迷糊操控器,取迷糊操控的输入变量政策功率Pg和锂电池的荷电情况SOC的论域为[-100,110]W和[30,90]%,取迷糊操控器的输出变量燃料电池分配输出功率Pfc、锂电池分配输出功率Pb的论域分别为[0,110]kW、[-100,110]W。锂电池为10 Ah/13.2 V,电池初始荷电情况SOC=60%。一同在Matlab/Simulink取时刻为0~15 min,其仿真波形如图8所示。

 

6 样机检验与点评

 

根据电池SOC和负载大小运用迷糊算法将PEM燃料电池和锂电池能量进举动态分配和处理,研制了样机,实践检验标明:整机供电功率在90%以上,比功率为120 W/500 g。在锂电池初始SOC=80%时可为容量为600升的金属储氢罐连续供电时刻16 h左右。连续作业时刻以及维护等方面比传统应急供电装备功用有极大前进,现在现已在进行产业化,极具推行价值。

 

摘要：提出一种根据质子膜燃料电池(PEMFC)和锂电池的混合联供的应急供电系统。该系统由PEM燃料电池电堆、锂电池、操控系统、氢气储存及管路系统组成,操控系统运用迷糊操控算法将锂电池的SOC、负载大小以及燃料经济性及PEMFC的最佳情况作为输入变量,将锂电池和燃料电池的输出功率配比作为输出,使应急供电系统的输出各部件作业于最佳情况。研制了样机,并运用于野外应急情况。实践检验和运用标明,系统各项政策满足战术技术要求,是抢险救灾唐塞突发事件的志向应急供电装备。

 

要害词：PEMFC,锂电池SOC,应急供电

 

参看文献

 

[1]纪小龙,杨静.燃料电池蓄电池混合供电系统[J].通讯电源技术,2010,27(2):39-43.

 

[2]王文博.燃料电池的展开方向[J].高科技与产业化,2010(01):118.

 

电池供电 篇8

低地板车是客运量介于地铁和公交车之间的一种交通方法, 以技术先进、环境污染小、节省动力、出资少且建设周期短等特征倍受重视, 国内已有多个城市规划有轨电车线路。供电方案是有轨电车的要害技术之一, 也是业主在车辆选择进程中的重视要点。

 

由于接触网关于现象的影响, 国内关于部分接触网和无接触网供电的需求越来越迫切[1]。跟着动力电池技术的展开, 其运用于低地板车成为或许。介绍低地板车的供电技术, 并以南京河西有轨电车1号线为例, 讨论供电方案的选择及根据动力电池的部分无接触网供电技术。

 

1 供电方案选择

 

1.1 低地板车供电方法

 

供电技术按照不同的分类准则有不同的分类方法。根据供电能量是否来历于接触网可分为3种:传统的全线接触网供电, 部分区间有网、部分区间无网的部分无接触网供电, 全线无接触网供电。根据能量来历可分为3种:接触网供电、车载储能设备供电和非连续式供电。

 

(1) 接触网供电:架空接触网供电是轨道交通车辆最常用、最老练的供电方法之一[2], 可靠性高, 对车辆功用没有束缚, 但影响城市现象。

 

(2) 车载储能设备供电:首要包括动力电池供电方案、超级电容供电方案及动力电池与超级电容相结合的供电方案。超级电容充放电速度快、寿数长、功率密度大, 但能量密度小;动力电池的能量密度高, 体积小、质量轻, 但功率密度和寿数不及超级电容。

 

(3) 非连续式供电:首要包括根据感应供电原理的Primove系统、地上供电Tram Wave系统和根据无线电操控的APS系统[3]。这3种供电方法的一同特征是对现象无影响。Primove系统是完全的无接触式供电部件, 无磨耗, 但存在传输功率的束缚, 且功率低。第三轨和集电靴磨耗都十分高, 维护本钱高;在雨天或轨面积水情况下, 车辆通过期, Tram Wave系统存在短路或触电的或许, APS系统则无法正常工作。

 

1.2 线路情况及方案选择

 

南京河西有轨电车1号线位于河西新城, 联接新城中、南部片区。起点位于地铁2号线奥体东站区域, 结束位于新河路中段。全长7.76 km, 全线共设车站13座, 均匀站间隔640 m。

 

河西新城是商务、商贸、文体三大功用为主的城市副中心, 是2014年青奥会的主赛场, 整个城区的线缆均设置在地下。河西新城的规划和定位抉择1号线不能选用全线接触网的方案;线路紧邻长江, 存在被吞没的风险, 选用APS和Tram Wave存在安全问题, 且本钱高, 维护困难;Primove尚处于研讨阶段, 因此抉择选用车载储能的供电方案。

 

低地板车关于车载储能设备的需求至少应满足以下几个方面:

 

(1) 安全。低地板车是公共交通工具, 若发生安全事端将带来严峻影响, 因此首先要满足安全的要求。

 

(2) 功率。在站间无接触网区段, 整列车的动力都来历于动力电池, 因此功率有必要能满足整列车的功率需求。

 

(3) 能量。至少要满足一站或几站, 并留有裕量以满足堵车、十字路口泊车、因变电站缺点无法充电等意外情况的能耗需求。

 

(4) 体积和质量。低地板车的设备均位于车顶, 设备储能设备的空间有限;由于轴重的束缚, 对质量有严苛的要求, 因此对储能设备的功率和能量密度都有很高的要求。

 

(5) 寿数。储能设备的寿数直接抉择了其全寿数周期本钱, 业首要求寿数抵达6年。

 

根据当时的技术展开, 超级电容的能量密度太小, 无法满足车辆关于体积和质量的要求;超级电容和动力电池相结合的方案操控凌乱、本钱高, 因此选择了动力电池作为车载储能设备。

 

2 车辆概况

 

2.1 编组

 

车辆编组方法见图1。车辆选用模块化组装, 包括5个底子模块, 其间1个转向架模块, 2个转向架模块加司机室模块, 2个悬浮的客室模块, 相互之间用铰接设备相连, 构成一列车。整车包括3个转向架, 中心为拖车转向架, 两端为动车转向架。

 

2.2 牵引制动功用

 

电气牵引系统为变压变频的交流传动系统, 供电电压为DC 750 V。车辆的牵引制动特性见图2。

 

2.3 牵引系统装备

 

每辆车装备一架受电弓, 设置在BM3模块, 用于在有接触网的区段给车辆供电并给动力电池充电。牵引变流器和辅助变流器的前端分别设置了熔断器进行短路维护, 避雷器防止系统由于闪电或牵引变电站缺点所构成的过压。

 

车辆装备2台牵引逆变器、2台制动电阻及冷却单元、2台辅助逆变器、4台牵引电机和6个接地回流设备。牵引变流器选用两层逆变器模块, 每个牵引逆变模块操控一台电机, 内部集成了双向DC/DC模块, 对动力电池进行充放电。车辆主回路见图3。

 

3 具体供电方案

 

3.1 站台设置

 

根据动力电池的功用和停站时刻的束缚, 仅靠停站时刻无法弥补溢意的能量, 无法满足能量的平衡, 因此选用了动力电池和站台接触网相结合的供电方案。站台区域设接触网, 每站设置90 m, 沿站台中心对称散布 (见图4) 。站间无接触网, 对城市现象无影响。在有接触网区域 (列车进站、停站及加速阶段) 给动力电池充电, 在站间无接触网的区域由动力电池为列车供应电能。

 

3.2 动力电池系统装备

 

动力电池的具体装备受以下要素影响: (1) 车辆功用, 首要是车辆在无接触网工作方式下的加速度和最大功率; (2) 线路条件, 首要是均匀站间隔和坡道; (3) 辅助设备的功率。综合以上几方面, 南京河西有轨电车1号线的动力电池选用能量密度和功率密度已优化的动力电池, 具体参数见表1 (每辆车装备2组动力电池, 表中数据为1组电池的参数) 。该电池单位体积质量存储的能量大, 体积小、质量轻, 满足低地板车的运用要求, 适用于中长间隔无接触网的线路运用。

 

注:CM为司机室模块;BM为转向架模块;SM为客室模块。

 

3.3 充放电操控

 

在站间无接触网的区段由动力电池供电, 南京河西有轨电车1号线站间动力电池的能耗都在5 k W·h以内, 选用站站弥补能量的方案, 在每站电制动期间、停站时刻通过接触网受电弓对牵引蓄电池进行充电;在出站加速的有网区段, 通过受电弓对车辆进行供电的一同给动力电池进行充电。这样, 每站耗费的能量能够得到及时弥补, 车辆一贯处于相似于初始的情况, 对持续工作的时刻没有束缚。电池充放电情况曲线见图5。

 

3.4 冷却系统

 

南京有轨电车1号线动力电池选用液冷的方案, 保证准确的温度操控, 使电池作业在最佳的温度规划。在正常温度规划内, 动力电池能够满功率地充放电, 逾越必定温度, 初步束缚电池的功率, 抵达更高的设定值则间断运营。

 

4 需求验证

 

4.1 安全性

 

动力电池的规划考虑了动态的安全要素 (如温度和电压) , 以保证安全工作。单元和模块符合欧洲标准, 一同系统考虑了以下几种维护方法。

 

(1) 冗余维护结构。由电池处理系统结束整体的操控、监测及与外部的通讯;一同设置安全操控单元, 结束了监控冗余。

 

(2) 过压和欠压维护。防止过压或由于深度放电而损坏部件, 每个电池单元设置电压测量单元, 结束单体电压的测量, 并通过电池处理系统结束过压和欠压维护。

 

(3) 过流维护。安全操控单元回路设置电流传感器来测量电流, 结束过流维护;系统设置主接触器, 在过流情况下电池处理系统可操控其断开。在充电和放电进程中, 电池处理系统不断核算和施行电流束缚, 牵引变流器通过持续监控电池处理系统的电流束缚来防止过流;通过线路熔断器和电芯所带的熔断器, 结束被动过流维护或短路维护。

 

(4) 过温维护。每个模块设有多个温度传感器保证温度测量, 通过电池处理系统和安全操控单元结束过温维护。

 

4.2 功率

 

由车辆的牵引特性可知, 车辆的最大牵引功率为611 k W, 2组动力电池的最大放电功率为720 k W, 满足车辆对储能设备功率的需求。

 

4.3 能量

 

现在, 不论是电动轿车仍是电动巴士, 一般的做法是车载存储设备装备可工作一天的能量, 假设有轨电车按照此种方式, 以南京河西有轨电车1号线为例, 每天工作17 h, 每小时运营一个往复, 每个往复耗费120 k W·h能量, 则至少需装备2 040 k W·h, 体积和质量无法承受。选用每站能量平衡的方案, 车载的储能需求能够大大下降, 98 k W·h的能量就可完全满足需求。

 

4.4 体积和质量

 

每组动力电池及其冷却系统的体积为1 800 mm×950 mm×600 mm, 质量为840 kg, 能够满足车辆关于储能设备空间和质量的要求。

 

4.5 寿数

 

影响动力电池寿数的首要要素为以下几个方面:

 

(1) 电芯的作业温度。选用液冷方法并装备温度操控单元, 保证电芯作业在适合的温度规划。

 

(2) 电池的充电情况 (SOC) 。电池的初始容量选择了50%, 且耗费的能量能够得到及时的弥补, 因此一贯处于可满功率放电的情况。

 

(3) 电芯休息时温度。电池组设置了保温功用, 若长时刻停放可使电池处于一个比较好的温度规划内。

 

(4) 充放电深度 (DOD) 。对蓄电池寿数周期影响最健壮的一个要素就是充放电深度, 锂电池深度充放电寿数一般是几千次, 南京河西有轨电车1号线所选择的动力电池放电深度为80%时的寿数为5 600次。本项目动力电池在工作进程中充放电的深度较小, 由图5能够看出放电深度在5%以内, 作业在浅充放的情况。电池供应商通过理论分析及实验验证证明:动力电池在浅充放的情况下整个寿数周期可放出的容量约是深充放情况下的10倍左右。

 

南京河西有轨电车1号线车辆每年工作300 d, 每天工作17 h, 每小时运营一个往复, 每个往复放电24次, 每年动力电池的充放电次数为300×17×24=122 400次。

 

深充放电池整个寿数周期内可放出的能量为98×80%×5 600=439 040 k W·h, 浅充放电池整个寿数周期内能够放出的能量约为4 390 400 k W·h。电池的寿数为4 390 400/5/122 400=7.17年。

 

因此, 南京河西有轨电车1号线项目的动力电池寿数能够抵达7年, 满足寿数的需求。

 

4.6 意外泊车

 

电池的初始容量为50%, 正常情况下一站耗费的电能为5%左右, 约5 k W·h。两站不充电, 所需能量为15 k W·h;意外泊车10 min, 空调全载2 min, 按照70 k W核算, 空调半载8 min, 按40 k W核算, 70×120/3 600+40×480/3 600=2.3+5.3=7.6 k W·h;意外泊车发起3次 (每次能耗2 k W·h) , 所需能量为6 k W·h。

 

即便以上几种意外情况一同发生, 所需的能量为15+7.6+6=28.6 k W·h, 所装备的动力电池依然能够满足能量的需求。因此, 动力电池的方案不仅能满足正常运营的要求, 也能够处理意外泊车的情况。

 

5 结束语

 

无接触网供电技术是低地板车辆领域新式的技术, 是很有展开远景的技术。现在动力电池的展开水平可结束部分无接触网供电, 但关于全线无接触网供电还有必定困难, 实践运营效果也有待正式运营的查验。假设动力电池的功率密度进一步前进, 寿数进一步改善, 动力电池在低地板车辆无接触网供电技术上的运用将具有更加广大的远景。

 

参看文献

 

[1]李娜, 陈小洪, 雄文.考虑用户偏好的有轨电车现象研讨[J].城市交通, 2009 (9) :72-77, 20.

 

[2]沈继强.现代有轨电车车辆选型和供电方法[J].我国市政工程, 2012 (5) :68-71, 75.

 

电池供电 篇9

1.1 通过实践负载进行蓄电池供电才干点评, 更具实践含义

 

传统的容量检验方法, 是通过运用专用检验设备, 将电池化学能转化为设备热能并进行核算, 来抵达测定蓄电池容量的目的。这种方法有以下缺点:

 

(1) 有必定的安全风险, 需求检验进程全程人工值守。

 

(2) 设备拆接线繁琐, 且检验进程往往长达数小时, 费时吃力, 功率低下。

 

(3) 要掌握电池对站点设备的供电时长, 还需求根据站点负载情况进行换算, 而站点的实践负载是根据负载运用率实时改动的, 换算会引入差错。

 

电力蓄电池远程供电才干检验系统 (以下简称“系统”) 通过仿照站点真实停电, 直接通过站点实践负载对电池供电才干进行检验, 将检验进程记载的电池供电时长和每分钟的负载电流通过容量核算公式进行核算, 既可将供电时长转化为电池放出的容量。

 

1.2 掌握电池动态改动趋势, 准确发现落后单体电池

 

蓄电池在处于浮充充饱的情况时, 其电压是底子没有改动的, 许多落后电池在浮充情况下其电压也与合格电池无异, 这就对电池的情况点评带来了很大的困难。

 

系统通过远程供电才干检验技术, 使电池处于放电情况, 检验全程实时记载电池改动数据, 然后可掌握电池动态改动趋势, 并从整组电池中准确找到落后电池, 为电池维护供应有用指导。

 

2 系统构成和功用结束

 

2.1 系统整体构成

 

系统由主站系统和站点侧设备两大部分组成。具体由蓄电池在线维护仪、服务器、蓄电池远程供电才干检验系统网管途径几大部分组成。

 

其间蓄电池在线维护仪设备于蓄电池地址站点, 起到以下效果:

 

(1) 收集蓄电池工作的各项参数。

 

(2) 担任与服务器端进行数据通讯, 具体为:将收集到的蓄电池工作参数发送至服务器端;接收服务器端发送的各项操控指令。

 

服务器设备于电力中心监控机房, 蓄电池在线维护仪内的数据发送模块与服务器建立数据联接, 一方面将实时收集到的电池参数发送至服务器端, 另一方面担任接收服务器端传送的各项查询和操控指令, 结束数据的双向传输。

 

蓄电池远程供电才干检验系统网管途径设备于服务器内, 担任各站点上传数据的收集和WEB接口闪现、数据后台分析核算和存储等, 通过该途径对上传数据的分析处理, 即可结束站点蓄电池各项参数的实时查看、站点风险智能分析和维护指导、电池均匀性改动分析等功用。

 

维护人员只需通过网页阅览的方法即可随时查看各站点蓄电池实时数据, 而通过网管相关操作, 即可结束对某站点的蓄电池进行供电才干检验。

 

2.2 蓄电池远程供电才干检验的结束方法

 

结束底子原理:蓄电池在线维护仪供应交流操控接口, 通过系统网管途径远程下发指令, 可操控该接口通断, 对站点整流器交流输入分路的通断进行操控, 从而操控站点整流器间断作业, 仿照真实交流停电情况, 迫使电池通过实践负载进行放电的方法进行电池供电才干检验。

 

具体进程如下:需求进行蓄电池供电才干检验时, 只需在系统网管途径上点击“初步检验”按钮, 蓄电池在线维护仪收到相关操控指令后, 通过蓄电池在线维护仪上的交流操控接口, 操控馈电柜对应交流分路的输出断开, 然后使与需求检验的蓄电池相联接的直流屏断电, 由蓄电池初步向负载供应电源, 初步蓄电池供电才干的检验作业。检验进程中, 蓄电池在线维护系统网管途径实时记载检验进程蓄电池各项数据, 包括电池端电压、各节单体电池电压、温度等数据, 并终究构成蓄电池检验陈说, 共用户在网管侧进行下载和打印, 如图1。

 

系统具有检验自动间断操控功用, 即当检验进程中, 系统检测到电池单体电压、电池端电压、放电时长中的任意一项参数抵达检验前的预设间断值时, 能够自动操控交流分路接触器闭合, 间断检验作业。

 

此外, 需求手动间断检验时, 只需点击网管上的“间断检验”功用, 当蓄电池在线维护仪收到该操控指令后, 操控交流分路接触器闭合, 直流屏初步作业, 向负载供应电源并初步对电池进行充电, 检验进程结束。

 

2.3 蓄电池组容量点评功用方法

 

蓄电池组容量点评功用是在蓄电池组供电才干检验功用的根底上结束的, 其结束方法如下:通过蓄电池供电才干检验功用掌握电池的可供电时长, 通过在负载端加装霍尔电流传感器, 实时收集站点负载电流, 掌握站点每分钟的实践耗电情况, 将蓄电池供电才干检验功用记载的电池供电时长和每分钟的负载电流通过容量核算公式进行核算, 既可将供电时长转化为电池放出的容量, 结束蓄电池容量的准确检验。

 

2.4 各项维护机制的结束方法

 

2.4.1 检验进程实时检测各节单体电池电压, 防止电池过放电情况的发生

 

检验时系统实时检测各节单体电池电压, 一旦检测到某节单体电池电压低于默许检验间断值, 立即间断检验, 整流器恢复作业。这样可有用防止其间某节单体电压低于1.8V但总压还很高构成电池过放, 危害电池情况的发生。

 

2.4.2 手动停机功用, 防止任何意外情况的发生

 

具有手动间断检验功用, 即通过网管操作, 可随时下发指令操控站点整流器恢复作业, 然后在检验任意时刻间断检验进程。

 

2.4.3 自动停机功用, 检验进程完全自动化

 

具有自动间断检验功用, 即当电池单体电压、电池端电压、检验时长任意一项参数抵达其默许间断值时, 系统自动宣布间断检验指令, 使整流器恢复作业, 检验进程自动间断。

 

2.4.4 通讯缺点维护功用, 防止设备失控

 

设备假设在6分钟内 (默许值, 可更改) 未收到服务器端下发的查询指令, 则认为网络通讯缺点, 将自动间断检验, 以防止因网络缺点导致设备失控, 保证设备安全。

 

2.4.5 防止负载失电的维护方法研讨

 

在检验进程中或许出现的最极点情况是:当放电检验进程中, 恰好在蓄电池容量耗尽点 (如某节单体电池降至1.8V) 时, 站点交流停电, 这种情况下, 站点负载设备将会由于电池容量现已耗尽, 无法供应其工作需求的能量, 然后导致站点负载失电的事端。

 

为防止这种情况的发生, 系统选用“部分放电+软件猜想”的方法对蓄电池供电才干进行点评, 具体为:在设定放电间断条件时, 可将单体电压间断值恰当前进 (如1.90~1.95V) , 即对蓄电池进行部分核定性放电实验而不是100%深度放电, 系统软件通过分析核定性放电实验的数据对电池剩余供电时长进行猜想, 抵达点评电池供电才干的目的, 得到的终究电池供电才干点评效果是由“核定性放电的真实效果” (准确度100%) +“剩余电量的猜想效果” (单体间断值设定的越迫临1.8V, 猜想效果越准确) 两部分组成。

 

举例阐明, 1组500AH的电池组, 在检验前设定单体电压间断值为1.95V, 检验进程在7小时20分钟时刻, 3号单体电池电压降至1.95V, 检验进程结束, 即现已放电7小时20分钟;系统网管软件对检验进程中的各项数据进行分析核算后得出, 假设持续对该组电池进行放电至容量耗尽时, 还能够放电1小时25分钟。则该组电池的可供电时长为:7小时20分钟 (肯定准确值) +1小时25分钟 (软件猜想值, 存在必定差错) =8小时45分钟。

 

这样做的长处有以下两点:

 

(1) 防止了上述极点情况带来的站点负载失电风险, 给维护人员留有满足的时刻发起应急处理机制 (如调度油机发电、发起备用电池等) 。

 

(2) 电池放电进程的电压、内阻改动对错线性的, 不通过放电就进行容量猜想差错较大, 而通过部分核定性放电, 可让猜想值迫临真实值, 且设定的间断条件越靠近1.8V, 猜想效果越准确。

 

2.5 系统软件描绘

 

服务器端软件包括Linux操作系统、在线维护系统收集软件、Oracle数据库、蓄电池在线维护系统网络途径、短信告警发布途径。

 

2.5.1 Linux操作系统

 

选用Linux5.8版别, 是服务器端各运用软件正常工作的根底, 具有系统安全性高、网络功用丰富、可移植性好等特征。

 

2.5.2 在线维护系统收集软件

 

担任接收各站点数据的上传和服务器端相关指令的下发。

 

2.5.3 Oracle数据库

 

选用Oracle10.2g版别, 对各站点数据进行存储。

 

2.5.4 蓄电池远程供电才干检验系统网管途径

 

系统网管途径选用java言语, 部署途径选用tomcat 6.0, 运用Struts2结构进行开发, 使页面和结束进行分离, 具有跨途径性和可移植性。

 

蓄电池远程供电才干检验系统网管途径首要功用为各站点上传数据闪现、曲线分析、报表统计、陈说打印等。维护人员只需访问该网管途径, 即可查看各站点蓄电池实时工作情况。

 

3 结语

 

系统结束了蓄电池网络化供电才干检验功用, 使得蓄电池容量检验作业无需再到现场, 远程操控即可结束;在检验进程中系统可准确确定整组电池中的落后单体电池, 使维护人员排除电池缺点风险有据可依, 有用保证了站点设备的安稳安全工作;通过系统的运用, 可准确掌控各个站点的电池可供电时长, 为站点停电后的油机发电调度供应了可靠的数据决策根据。

 

由于电力系统运用蓄电池规划广、数量大, 包括合闸电源、无人值守变电站、UPS供电系统的蓄电池, 均可通过该系统进行在线检验和维护处理, 可极大的前进现有蓄电池维护处理水平缓维护功率, 削减工作维护人员的维护强度和难度, 对传统的电源维护规程政策任务的结束供了高效、方便的方法, 运用远景十分广大。

 

摘要：本论文阐述了电力蓄电池远程供电才干检验系统的功用、特征及其组成结构, 并对其整体构架、结束原理进行了描绘, 其间偏重描绘了蓄电池远程供电才干检验功用的具体结束原理和方法。该系统的运用不仅可及时发现在网电池中的缺点风险, 还结束了蓄电池的远程容量检验, 为电源维护规程政策任务的结束供应了更加高效、方便的方法, 有用提升了电池维护功率。