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本项目是对铅酸蓄电池进行恒流放电,测量其实际容量。

由于硬件和设计限制,限制很少:

  • 只有高达 200Ah 的 12 伏铅酸电池可以放电!由于测量偏移(以实现更好的电压测量分辨率),只能测量 10.1 伏至 14.7 伏的电压,这意味着低于 10.1 伏的任何电压都将读数为 10.1 伏。
  • 电流测量分辨率为 25 mA,以覆盖更宽的测量范围(0-13.9 A),这对于测量非常小的放电率(低于 300 mA)可能是个问题
  • 电压测量分辨率为 5 mV。测量的电压会定期(每 5 分钟)存储在 EEPROM 中,并在测试完成后通过 USB-Serial 导出。
  • 放电电流可由用户通过 S1/S2 按钮(设置)编程,可以是 0.1 A 到 10.0 A 的 0.1 A (100mA) 的任意值倍数。
  • C-Rate(等于放电时间/预期测试持续时间)可由用户配置 5 小时或 10 小时或 20 小时。例如,如果 35 Ah 电池以 C/10 的 C 速率放电,则放电电流将为 3.5 A (3500 mA),预期放电持续时间应为 10 小时。
  • 根据 OLED 屏幕菜单上显示的说明,用户可以通过按下 S1/S2 按钮来中止测试(电流适当的斜坡下降到 0 A)!
  • 在测试运行期间,OLED 显示屏将在屏幕上显示测试时间、放电电流、电池端子电压。
  • 只要达到电池切断(此处为 10.5 V)或时间 (=C hrs) 结束,测试就会自动停止。
  • 计时是使用带有中断的 AVR 内部 Timer1 完成的。S1/S2 按钮连接到 Atmega328 微控制器的 INT0/INT1,用于控制用户界面。

如何工作
动态电气负载

放电电流流经的负载(MOSFET+电阻网络)是可编程有源负载。它的驱动方式是恒定电流流过它,而不管电池电压因放电而随着时间的推移而下降!

有源负载由 MOSFET(Q1) 和高功率电阻器网络(显示为单个电阻器 R1)组成,MOSFET 的漏极到源极通道充当可变电阻器,高功率电阻器网络具有固定值电阻(直到它也变热)很多)。

Arduino

现在,电阻 R2 是一个数字 10K 电位器 (MCP4131),电阻可以通过 SPI 通信进行编程。(Ar)Bareduino 完成这项工作和其他任务,例如 OLED 显示器驱动、获取用户输入、使用 ADC 测量来自传感器的电流和电压。

电源轨

此设备上的电源轨很少:

  • 5.0 伏数字系统(Arduino(MCU)、OLED 显示器、DigiPot、电流传感器)
  • 12.0 伏用于散热器冷却风扇
  • 18.9 伏的运算放大器
  • 9.35 伏和 1.8 伏精密基准电压,用于 ADC 转换前的差分测量和模拟信号调理。

结果
测试的结果是什么?首先,我们将得到一个时间与 Vbatt 曲线,可用于在未来的测试中进行局部放电容量估计。

我们如何获得电池的容量?假设您使用了 100 Ah 电池并以 C/10(或 10 Amp)的放电电流开始测试。如果电池有 100% 的额定容量,10 小时后电池电压应高于 10.50 伏。但是假设电池在 9 小时 30 分钟后达到 10.50 伏,因此电池的电流容量为 95%。

改进范围

  • 电池容量很大程度上取决于环境温度。该设备预计可在 25'C +/- 5'C 环境温度条件下运行。可以通过使用温度补偿(LM75 可以)来改进设计,这将允许设备在更冷或更温暖的天气中测量容量。
  • 添加 pH 计以测量电解液的酸度并计算从完全充电到完全放电的比重水平,这将为分析提供进一步的数据。
  • 代替放电,边充电边测量容量是一种更好、更合理的方法。

本方案更多详细资料可在附件中下载查看

以上内容翻译自网络,原作者:Shahariar,如涉及侵权,可联系删除。

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    描述:示意图
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