資料介紹
方案介紹
本項目是對鉛酸蓄電池進行恒流放電,測量其實際容量。
由于硬件和設計限制,限制很少:
只有高達 200Ah 的 12 伏鉛酸電池可以放電!由于測量偏移(以實現更好的電壓測量分辨率),只能測量 10.1 伏至 14.7 伏的電壓,這意味著低于 10.1 伏的任何電壓都將讀數為 10.1 伏。
電流測量分辨率為 25 mA,以覆蓋更寬的測量范圍(0-13.9 A),這對于測量非常小的放電率(低于 300 mA)可能是個問題
電壓測量分辨率為 5 mV。測量的電壓會定期(每 5 分鐘)存儲在 EEPROM 中,并在測試完成后通過 USB-Serial 導出。
放電電流可由用戶通過 S1/S2 按鈕(設置)編程,可以是 0.1 A 到 10.0 A 的 0.1 A (100mA) 的任意值倍數。
C-Rate(等于放電時間/預期測試持續時間)可由用戶配置 5 小時或 10 小時或 20 小時。例如,如果 35 Ah 電池以 C/10 的 C 速率放電,則放電電流將為 3.5 A (3500 mA),預期放電持續時間應為 10 小時。
根據 OLED 屏幕菜單上顯示的說明,用戶可以通過按下 S1/S2 按鈕來中止測試(電流適當的斜坡下降到 0 A)!
在測試運行期間,OLED 顯示屏將在屏幕上顯示測試時間、放電電流、電池端子電壓。
只要達到電池切斷(此處為 10.5 V)或時間 (=C hrs) 結束,測試就會自動停止。
計時是使用帶有中斷的 AVR 內部 Timer1 完成的。S1/S2 按鈕連接到 Atmega328 微控制器的 INT0/INT1,用于控制用戶界面。
如何工作
動態電氣負載
放電電流流經的負載(MOSFET+電阻網絡)是可編程有源負載。它的驅動方式是恒定電流流過它,而不管電池電壓因放電而隨著時間的推移而下降!
有源負載由 MOSFET(Q1) 和高功率電阻器網絡(顯示為單個電阻器 R1)組成,MOSFET 的漏極到源極通道充當可變電阻器,高功率電阻器網絡具有固定值電阻(直到它也變熱)很多)。
現在,電阻 R2 是一個數字 10K 電位器 (MCP4131),電阻可以通過 SPI 通信進行編程。(Ar)Bareduino 完成這項工作和其他任務,例如 OLED 顯示器驅動、獲取用戶輸入、使用 ADC 測量來自傳感器的電流和電壓。
電源軌
此設備上的電源軌很少:
5.0 伏數字系統(Arduino(MCU)、OLED 顯示器、DigiPot、電流傳感器)
12.0 伏用于散熱器冷卻風扇
18.9 伏的運算放大器
9.35 伏和 1.8 伏精密基準電壓,用于 ADC 轉換前的差分測量和模擬信號調理。
結果
測試的結果是什么?首先,我們將得到一個時間與 Vbatt 曲線,可用于在未來的測試中進行局部放電容量估計。
我們如何獲得電池的容量?假設您使用了 100 Ah 電池并以 C/10(或 10 Amp)的放電電流開始測試。如果電池有 100% 的額定容量,10 小時后電池電壓應高于 10.50 伏。但是假設電池在 9 小時 30 分鐘后達到 10.50 伏,因此電池的電流容量為 95%。
改進范圍
電池容量很大程度上取決于環境溫度。該設備預計可在 25‘C +/- 5’C 環境溫度條件下運行??梢酝ㄟ^使用溫度補償(LM75 可以)來改進設計,這將允許設備在更冷或更溫暖的天氣中測量容量。
添加 pH 計以測量電解液的酸度并計算從完全充電到完全放電的比重水平,這將為分析提供進一步的數據。
代替放電,邊充電邊測量容量是一種更好、更合理的方法。
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