基于单片机的蓄电池监测系统设计
河南科技大学
课程设计说明书
课程名称电气控制技术
题目基于单片机的蓄电池容量测试系统设计学院农业工程学院＿＿班级＿＿学生姓名
指导教师＿＿＿日期 2015年4月3日
专业课程设计任务书
班级：农电112 姓名：唐聪杰学号：111403010224 设计题目：基于单片机的蓄电池容量测试系统设计
一、设计目的
熟悉专业课程设计的相关规程、规定，了解电力系统，电网设计数学模型的基本建立方法和相关算法的计算机模拟，熟悉相关电力计算的内容，巩固已学习的相关专业课程内容，学习撰写工程设计说明书，对电力系统相关状态进行模拟，对电网设计相关参数计算机计算设计有初步的认识。
二、设计要求
（1）通过对相应文献的收集、分析以及总结，给出相应项目分析，建立数学模型。（2）通过课题设计，掌握电力系统计算机算法设计的方法和设计步骤。
（3）学习按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计方法和计算结果。
（4）学生应抱着严谨认真的态度积极投入到课程设计过程中，认真查阅相应文献以及实现，给出个人分析、设计以及实现。
三、设计任务
（一）设计内容
1．了解蓄电池容量测试原理；
2．设计基于单片机的蓄电池容量测试系统，包括软件和硬件；
3．利用protues软件对所设计系统进行仿真；
4．相关论文在学校图书馆中文数据库“万方数字化期刊”中查找。
（二）设计任务
1．建立相关算法、模型。
2．设计说明书，包括全部设计内容，对电力系统相关状态进行模拟。
3．总体方案图，仿真软件模拟波形图，计算相关参数。
四、设计时间安排
查找相关资料（2天）、确定总体方案，进行必要的计算。（1天）、对电力系统相关状态进行模拟，计算相关参数，（2天）、
使用（MATLAB）等相关软件进行电路图系统图设计与仿真。（2天）、撰写设计报告（2天）和答辩（1天）。
五、主要参考文献
[1] 电力工程基础
[2] 工厂供电，电力系统分析
[3] 相关设计仿真软件手册，如（MATLAB）等。
[4] 数学建模算法分析等
[5] 电气工程设计手册等
[2] 图书馆中文数据库“万方数字化期刊”其他相关网络资料
指导教师签字：年月日
基于单片机的蓄电池容量测试系统设计
摘要
蓄电池作为一种供电方便、安全可靠的直流电源广泛应用于电力、石化、通讯等领域，为获得较高的电压，常用多节蓄电池串联工作方式。由于单体蓄电池特性的差异，在运行一段时间后，电池组中个别电池性能变差，进而失效，造成电池组整体性能下降，导致整个系统的可靠性降低，且蓄电池是一种化学反映装置，内部的化学反映不易及时发现，因此有必要对蓄电池的运行状态进行实时在线监测。
因此为了确保用电设备即使在交流电源全部中断的情况下也能正常安全连续运行，必须保证蓄电池组的运行状态性能良好，在发生火电中断时能够有足够的放电容量，所以重视和加强对蓄电池的维护工作，特别是对蓄电池实施实时在线监测意义重大。
蓄电池监测系统中，主要内容是对单电池电压的监测。其中，关于温度和电流的测量都属常规测量，而且在这些方面的测量技术都已成熟。在电压的测量方法上，对单个电压量的测量方法非常简单。其中，最关键的是如何测量电池组中串联在一起的单体电池电压。在解决如何测量单体电池电压问题上，人们进行了大量的研究工作。
关键词：蓄电池，检测系统，电压
目录
第一章引言 (1)
1.1 本课题研究的意义 (1)
1.2 国内外发展状况 (1)
1.3 蓄电池组管理系统的功能 (2)
第二章设计要求及系统框图 (3)
2.1 控制要求 (3)
2.2 系统框图 (3)
第三章系统软件设计 (4)
3.1 开发语言和开发环境 (4)
3.2 主程序模块 (5)
3.3 数据测量程序模块 (6)
3.3.1 单总线的工作原理 (7)
3.3.2 DS2438与单片机通讯 (10)
3.3.3 系统对蓄电池各参数的检测 (11)
3.4 显示电路子程序模块 (12)
3.4.1 1602液晶显示基本操作时序 (12)
3.4.2 1602指令说明 (13)
3.4.3 1602标准字库 (14)
3.4.4 显示子程序功能及流程 (14)
3.5 串行通讯程序模块 (14)
3.6 键盘输入子程序模块 (15)
3.7 报警电路子程序模块 (15)
第四章结论 (16)
参考文献 (17)
第一章引言
1.1 本课题研究的意义
铅酸蓄电池(Lead Acid Battery，LAB)作为一种化学电源，自1860年普兰特(Plante)首次发明了实用的蓄电池以来，尤其是近年来随着阀控式铅酸蓄电池(Valve Regulated LAB，VRLAB)的出现，蓄电池以其价格低廉、易于浮充使用、电能效率高、电源独立性好、可移动等优点被广泛应用于发电厂、变电站、邮电通讯系统、汽车、船舶、铁路客车等各个领域。蓄电池组作为直流系统向外供电的唯一设备，为电力系统和通信系统中的信号装置、继电保护装置和控制装置等重要负载提供工作电源，其性能的好坏直接关系到电力系统和通信系统的安全可靠性。因此为了确保用电设备即使在交流电源全部中断的情况下也能正常安全连续运行，必须保证蓄电池组的运行状态性能良好，在发生火电中断时能够有足够的放电容量，所以重视和加强对蓄电池的维护工作，特别是对蓄电池实施实时在线监测意义重大。
1.2 国内外发展状况
随着科学技术的发展，特别是单片机和计算机在智能化控制方面的应用，以及在变电站综合自动化系统等方面研究的深入，关于蓄电池的自动化监测问题也提到日程上来。近几年以来，很多人开始研究蓄电池的自动化监测。蓄电池监测系统中，主要内容是对单电池电压的监测。其中，关于温度和电流的测量都属常规测量，而且在这些方面的测量技术都已成熟。在电压的测量方法上，对单个电压量的测量方法非常简单。其中，最关键的是如何测量电池组中串联在一起的单体电池电压。在解决如何测量单体电池电压问题上，人们进行了大量的研究工作。有人提出用继电器来切换电池组中的每只电池。用触点式继电器切换的缺点是：体积大、成本高、寿命短、速度慢，且其电压值计算比较麻烦；有人提出另外一种方法：在多路输入信号的选择上采用模拟开关进行选通，在模拟信号的转换上采用可编程定时器的V/F转换器。其中，在解决输入信号电压高于芯片的最大工作电压的问题上存在技术难点，且采用V/F 转换作为A/D转换器。其缺点是响应速度慢、在小信号范围内线性度差、精度低。关于在线测量单只电池电压的方法，
还有人提出用光电隔离器件和大电解电容器构成采样，保持电路来测量蓄电池组中单只电池电压。此电路的缺点是：在A/D转换过程中，电容上的电压能发生变化，使其精度趋低，而且电容充放电时间及晶体管和隔离芯片等器件动作延迟等因素，决定采样时间长等缺点。国内研制并投产的ZXJ24/2-1型蓄电池组智能监测仪，采用浮动地技术测量蓄电池组中各单体电池电压，测量结果比较准确，但也存在模拟开关切换以及各器件的不一致性问题对浮动地的电位的影响，从而使测量结果偏差加大。国外有人研究VMS （VRLA Battery Management System）阀控密封铅酸蓄电池管理系统。因为恒压充电的方法不能满足不同蓄电池所需的不同充电电流。系统监测的内容包括：单电池电压、电池内部温度、放电电流及放电过程中测量电池组总电压。VMS中包含了BMS，它是在监测的基础上对蓄电池进行分析，并进行管理和控制。这样更有利于对蓄电池的维护，延长蓄电池使用寿命。
1.3 蓄电池组管理系统的功能
蓄电池电池组监测系统要承担电池组的系统管理，一方面保证电池组的正常运做，显示电池的动态响应并及时报警，使操作人员随时都能掌握蓄电池的情况。另一方面要避免出现意想不到的各种事故。蓄电池电池组监测系统通过标准通讯接口和控制模块对电池组进行管理，它的基本功能包括以下几个方面的内容：
1)蓄电池电池组管理
监视电池组的双向的总电压和电流、电池组的温升，并通过液晶或其他显示装置，动态显示总电压、电流、温升的变化，避免电池组过放，使电池组不会受到人为的损坏。
2)单节电池管理
对电池组中的单节电池的管理，可以及时发现单节电池的电状态，对单节电池动态电压和温度的变化进行实时测量，以便及时发现单节电池存在的问题，并采取有效的防范措施。
第二章设计要求及系统框图
2.1 控制要求
UPS电源是电力、通信、银行等行业的必备电源，要求其稳定可靠。蓄电池是UPS 系统的重要组成部分，它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠性。精确预测蓄电池的临界失效期,对提高UPS系统的可靠性具有重要意义。本设计是基于单片机的蓄电池在线监测电路系统的设计。其主要任务是完成蓄电池各个参数（电压、电流、温度、剩余电量）的采集，并且可以显示输出，当各参数超限时，产生声光报警。
设计过程中要有理论的分析，选择合适的器件；运用Protel绘制电路；编辑相应的程序；通过仿真器来测试系统的可行性；按照学校有关文件的要求完成毕业设计前期材料。
2.2 系统框图
根据系统的需求分析，设计主要分为两部分：数据采集和数据处理，这两部分都需要硬件和软件的相互配合才能完成。蓄电池的电压、电流及温度等数据参数经采样电路得到后送单片机，经单片机运算处理，进行LCD显示、与上位机通讯等操作。信号采样电路选用DS2438蓄电池监测专用芯片，对单体电池电压、电流、温度等信号参数进行测量；单片机通过连接的键盘，可以设置产生报警的限值，同时能够实现显示数据的切换；当参数值超限时，自动进行声光报警。设计中加入硬件看门狗电路，进行保护。
本设计中模块单元的功能如下：
1)单体电池电压、电流、温度等信号采集电路：将被监测的蓄电池单体电池的电压、温度等信号进行采集，并且送到单片机内；
2)键盘单元：设定报警上下限值，并对显示内容进行切换；
3)89C51单片机：对接收到的二进制信号进行相应的处理，并产生相应的控制信号；
4)LCD显示电路：显示电压、电流、温度等参数值；
第三章系统软件设计
系统硬件电路设计完成之后，就要进行软件的设计和调试。如果没有软件来控制硬件电路和外围设备，系统仍然是不完善的。在监控系统中，软件的编制需要符合以下基本要求：
1) 易理解、易维护。通常是指软件系统容易阅读和理解，容易发现和纠正错误，容易修改和补充。由于检测控制系统的复杂性，设计人员很难在短时间内就对整个系统理解无误，应用软件的设计和调试不可能一次就完成，有些问题是在运行中逐步暴露出来的，这就要求编制的软件容易理解和完善。
2) 实时性。实时性是监测控制系统的普遍要求，既要求系统及时相应外部事件的发生，并及时给出处理结果。
3) 可测试性。检测控制系统软件的可测试性具有两方面的含义：其一是指比较容易地制定出测试准则，并根据这些准则对软件进行测定；其二是指软件设计完成后，首先在模拟环境下运行，经过静态分析和动态仿真运行，证明准确无误后才可以投入实际运行。
4) 准确性。准确性对检测控制系统具有重要意义。系统中要进行大量运算，算法的正确性和准确性对控制结果有直接影响，因此在算法的选择、位数选择方面要适合要求。
5) 可靠性。可靠性是检测控制软件最重要的指标之一，它要求两方面的意义：一试运行参数环境变化时，软件都能可靠运行并给出正确结果，也就是要求软件具有自适应性；二是工业环境极其恶劣，干扰严重，软件必须保证在严重干扰条件下也能可靠运行，这对检测控制系统尤为重要。
3.1 开发语言和开发环境
51单片机的编程语言常用的有两种，一种是汇编语言，一种是C语言。本设计中采用汇编语言编程，下面了解其基本概念和主要优点。
汇编语言是单片机设计的基础语言。它的特点是使开发人员能够充分的对单片机硬件资源进行管理和操作。所谓汇编语言就是用助记符、符号和数字等来表示指令的程序语言，容易理解和记忆，与机器语言是一一对应的。它是为了弥补机器语言不易记忆，不易查错和不易修改而产生的一种低级语言。所谓程序设计就是用计算机能够识别的语言，把需要解决的问题的步骤描述出来单片机不像其他微型计算机有自己的系统软件，所有的单片机程序均需要用户自己设定程序。到目前为止，虽然已经有绝大部分的单片机都能够在一些高级语言环境下编程，但汇编语言也有许多优点是其他高级语言所不具有的。如：程序结构紧凑、占用的内存和CPU资源少；程序简短、执行速度快；与计算机内部硬件结构紧密、能充分发挥硬件的作用；实时性强、适用于实时检测控制系统[9]。
汇编语言的程序设计步骤主要包括：分析问题、确定思路、画流程图、编写程序、程序调试。这些步骤在软件设计中将一一体现。
本设计中的软件采用WA VE公司开发的编译系统进行编写，采用各个子模块组成整个程序。软件主要功能包括：设置系统初始状态、电池电压、电流、剩余电量的在线测量，温度的测量、报警的设定和串行通讯、键盘的扫描、电池状态显示、声光报警等。
上述功能主要由：主程序模块、测量模块、键盘扫描模块、LCD显示模块、串口通信模块等来实现。
3.2 主程序模块
系统上电之后要对系统进行初始化设置，在初始化设置时主要对系统中用到的一些标志位和定时器进行设定，如果检查到报警值没有进行设置则设置报警值，对串口进行初始化等工作。在系统初始化之后要开启中断，开始扫描键盘，等待定时器的中断。具体框图如图4.1所示：
调显示子
3.3 数据测量程序模块
为了满足监测的实时性，本系统单片机采用定时中断的方式访问DS2438，进行电池参数采集。首先设置单片机的计数器为定时方式，开启计数器，定时长短可随需要灵活设定。然后单片机运行其它程序，等待定时中断的到来。定时中断发生之后进入中断服务程序，调用DS2438的控制操作程序，进行数据采集，并将采集来的数据进行处理和显示，最后重新初始化定时中断，返回。如图4．2所示：
3.3.1 单总线的工作原理 DS2438与单片机的通信采用的单总线协议，单总线技术有3个显著的特点：①单总线芯片通过一根信号线进行地址信息、控制信息及数据信息的传送，并通过该信号线为单总线芯片提供电源；②每个单总线芯片都有全球唯一的访问序列号，当多个单总线器件挂在同一单总线上时，对所有单总线芯片的访问都通过该惟一序列号进行区分：⑨单总线芯片在工作过程中，不需要提供外接电源，而通过它本身具有的“总线窃电”技术从总线上获取电源。为了较为全面地介绍单总线系统，将系统分为三个部分讨论：硬件结构、命令序列和信号方式(信号类型和时序)。
1）单总线芯片硬件电路
顾名思义，单总线只有一根数据线，系统中的数据交换、控制都由这根线完成，大部分器件完全依靠从数据线上获得的电源供电，个别器件在许可的情况下由本地电源供
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电。当数据线为高电平时，电荷存储在器件内部；当数据线为低电平时，器件利用这些电荷提供能量。主机或从机通过一个漏极开路或三态端口连接至该数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放数据总线，以便总线被其它设备所使用。单总线采用线或配置，端口为漏极开路，硬件电路可参考图3.5信号采集模块。
2）单总线命令时序
当需要通过单总线访问单总线器件时，必须严格遵守单总线命令序列，如果出现序列混乱，则单总线器件不会响应。典型的单总线命令序列为：第一步，初始化；第二步，ROM命令；第三步，功能命令。
a) 初始化
基于单总线上的所有传输过程都是以初始化开始的，初始化过程由主机发出的复位脉冲和从机响应的应答脉冲组成。应答脉冲使主机知道总线上有从机设备，且准备就绪。
b) ROM命令
当主机接收到单总线器件发回来的应答脉冲之后，就可以发出ROM命令，该命令与每个单总线器件设备的唯一64位ROM代码相关。该代码在生产时就已经被固化在器件之中，如同器件的身份证一样。通过该代码，主机可以指定对某一个单总线器件进行操作。该ROM码中第一个字节表示族码，最后一个字节为CRC校验码。从机设备可能支持5种ROM(实际情况与具体型号相关，这里通常以DS2438为例进行说明)，每种命令的长度均为8位。其所支持的5种ROM命令如下。
ⅰ）读ROM命令[33H](仅适用于单节点)：该命令仅适用于总线上只有一个从机设备。它允许主机直接读出从机的64位ROM代码，而无须执行搜索ROM过程。如果该命令用于多节点系统，则必然发生数据冲突，因为每个从机设备都会响应该命令，从而无法识别正确的代码。
ⅱ)匹配ROM[55H]：匹配ROM命令后跟随64位ROM代码，从而允许主机访问多节点系统中某个指定的从机设备，仅当从机完全匹配64位ROM代码时才会响应主机，随后发出功能命令。其它设备将处于等待复位脉冲状态。
ⅲ)搜索ROM[F0H]：当系统初始上电时，主机必须找出总线上所有从机设备的ROM
代码，这样主机就能够判断出从机的数目和类型。主机通过重复执行搜索ROM循环(搜索ROM命令跟随着位数据交换)，以找出总线上所有的从机设备。如果总线只有一个从机设备则可以采用读ROM命令来替代搜索ROM命令。在每次执行完搜索ROM循环后主机必须返回至命令序列的第一步(初始化)。
ⅳ)跳跃ROM[CCH](通常用于单节点)：采用该命令使得主机能同时访问总线上的所有从机设备，无须发出任何ROM代码信息。这种命令通常用于不需要从机设备向主机发送信息。值得注意，如果跳越ROM命令跟随的是读操作命令则该命令只能应用于单节点系统，否则将由于多个节点同时响应该命令而引起数据冲突。
ⅴ)报警搜索[ECH](仅用于少数单总线器件)：除那些设置了报警标志的从机响应外，该命令的工作方式完全等同于搜索ROM命令。该命令允许主机设备判断那些从机设备发生了报警(如最近的测量温度过高或过低)。等同搜索ROM命令一样，在完成报警搜索循环后，主机必须返回至命令序列的第一步。
c) 功能命令
功能命令即主机控制某个单总线器件完成某一特定功能。通常在主机发出ROM命令之后紧接着发出，常用的功能有读暂存器、写暂存器、复制暂存器、回读EEPROM等命令。其他根据不同的单总线器件还有一些特定命令，
DS2438的功能命令。
3)单总线通信的信号方式
与其他所有的数据通信传输方式一样，所有的单总线器件在数据传输过程中要求采用严格的通信协议，以保证数据的完整性。单总线通信协议定义了如下几种信号类型，即复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0和读1。所有这些信号（除了应答脉冲以外）都由主机发出同步信号。并且发送所有的命令和数据都是字节的低位在前，这一点与多数串行通信格式不同(多数为字节的高位在前)。单总线通信协议中不同类型的信号都采用一种类似于脉宽调制的波形表示，逻辑“0”用较长的低电平持续周期表示，逻辑“1”用较长的高电平持续周期表示。在主机初始化过程，主机通过拉低单总线至少480μs，以产生复位脉冲。接着，主机释放总线，并进入接收模式。当总线被释放后，4.7K上拉电阻将单总线拉高。在单总线器件(从机)检测到上升沿后，等待15μs～60μs，接着通
过拉低总线60μs～240μs以产生应答脉冲。以下重点介绍写时隙和读时隙。
在写时隙期间，主机向单总线器件写入数据；而在读时隙期间，主机读入来自从机的数据。在每一个时隙内总线只能传输一位数据。无论是读时隙还是写时隙，它们都以主机驱动数据线为低电平开始，数据线的下降沿使从机触发其内部的延迟电路，使之与主机同步。在写时隙内，该延迟电路决定从机采样数据线的时间窗口。
单总线通信协议中存在两种写时隙：写0和写1。主机采用写1时隙向从机写入1，而采用写0时隙向从机写入O。所有写时隙至少需要60μs，且在两次独立的写时隙之间至少需要1μs的恢复时间。两种写时隙均起始于主机拉低总线。产生写1时隙的方式：主机在拉低总线后，接着必须在15μs之内释放总线，由上拉电阻将总线拉至高电平：产生写0时隙的方式：在主机拉低总线后，只需在整个时隙期间保持低电平即可(至少60μs)。在写时隙起始后15-60μs期间，单总线器件采样总线电平状态。如果在此期间采样为高电平，则逻辑1被写入该器件；如果为0则写入逻辑0。
对于读时隙，单总线器件仅在主机发出读时隙时，才向主机传输数据，所以在主机发出读数据命令后，必须马上产生读时隙，以便从机能够传输数据。所有读时隙至少需要60μs，且在两次独立的读时隙之间至少需要1μs的恢复时间。每个读时隙都由主机发起，至少拉低总线1μs。在主机发起读时隙之后，单总线器件才开始在总线上发送O 或1。若从机发送1，则保持总线为高电平；若发送0，则拉低总线。当发送O时，从机在该时隙结束后释放总线，由上拉电阻将总线拉回至空闲高电平状态。从机发出的数据在起始时隙之后，保持有效时间15μs，因此主机在读时隙期间必须释放总线，并且在时隙起始后的15μs之内采样总线状态。
3.3.2 DS2438与单片机通讯
通常主机与单总线器件的通信都是通过初始化、写0、写1、读0、读1时序来的完成的。单总线通信时，每次传送的数据或命令都由一系列时序信号组成。单总线上共有四种基本时序信号：复位信号、写1位、写0位和读信号。发送字节命令可以通过多次调用这四种基本时序来实现。设计中应保证指令执行时间小于或等于时序信号中的最小时间。实现字节数据的读写后，我们就可以发送控制指令或内存指令了。进行数据通信时，单片机对单总线器件操作时一般分为以下四个过程：初始化器件、发送ROM命令、
发送RAM命令、数据交换。
3.3.3 系统对蓄电池各参数的检测
1）电压、电流、温度参数测量
DS2438采集到的数据参数均存放在蓄电池寄存器中，单片机通过单总线实现对该参数寄存器读取操作即能实现参数采集。
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可以看出对电流的采集与对电压、温度的采集流程有些不同，那是因为DS2438对电流的采样是以每秒钟36.41次的速度对流入或者流出电流进行自动采集，而电压与温度不会自动采集，必须通过单片机发出电压、温度转换命令（采集命令）之后，才能对电压、温度的寄存器读取数据操作。
2)剩余电量检测
为了能够功能更加准确和科学的表征蓄电池的剩余电量，通常用荷电状态来表征蓄电池的剩余容量，即SOC(State Of Charge)，它是对蓄电池剩余容量状态的重要参数，SOC不能直接通过测量获得，它可用电流积分累加(ICA)寄存器的值求得。DS2438对电池剩余电量的测量是借助其内部的电流积分累加器(ICA)实现的。ICA寄存器的值是由DS2438定时自动测量电池电流后更改的，存放的是流入、流出电池总电流的净累加值，无需对其进行控制，只需单片机读出ICA寄存器的值，然后将读出的值代入公式，剩余电量=ICA/(2048*RSENS)（式中RSENS的单位为Ω），便可得到电池的剩余电量。剩余电量检测的流程图见图4.6。
在读取寄存器的值时，为防止读取错误，先要检查DS2438是否正在修改寄存器的内容，这可通过对状态/标志寄存器中的NVB 位加以判断。
3.4 显示电路子程序模块
3.4.1 1602液晶显示基本操作时序
1602有四种基本操作时序，主要有读状态：输入为RS=L ， R/W=H ，E=H ，输出为D0-D7=状态字；写指令:输入为RS=L ，R/W=L ，E=高脉冲，D0-D7=指令码，输出无；读数据：输入为RS=H ，R/W=H ，E=H ，输出为D0-D7=数据；写数据:输入为RS=H ，R/W=L ，E=高脉冲，D0-D7=数据，输出无。
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3.4.2 1602指令说明
1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，见表4.2。
表4.2 1602液晶屏指令说明
D
1
S
B
1 DDRAM读数
1602液晶显示器的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。
3.4.3 1602标准字库
1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写字母“A”的代码是01000001B（41H），显示模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，就能看到字母“A”。
3.4.4 显示子程序功能及流程
该系统的液晶显示屏上要求显示蓄电池的电压，电流，温度，剩余电量信息。这些项目是固定显示的，而所显示的数字信息则是按一定周期刷新的。当系统进入设定状态时，屏幕的下方会出现相应的设置信息画面。系统使用时若不进行任何操作，默认显示第一路的状态；要观察其他路电池的状态可通过键盘操作完成。显示哪一路状态是通过判断一个标志位确定的。若是出现报警时，在屏幕右上角显示报警。
3.5 串行通讯程序模块
该蓄电池自动监测系统可以与上位机实现通讯。单片机有4种串行通讯方式。在蓄电池监测系统中选择使用方式3，串行口控制器SCON来设置。方式3是11位异步收发，波特率由定时器l控制，在使用前要设置波特率，而且方式3适用于多机通讯。在方式3下，通讯时的串行帧格式为：l位起始位，8位数据位，l位可编程的低9位，1个停止位。
在单片机与上位机通讯时，要遵循一定的通讯协议。通讯协议中要规定帧格式、波特率、数据差错检查、联络信号等。当通讯协议选择好后，通讯双方都要遵守协议。
蓄电池自动监测系统的通讯主要是由中断引发，但是由于系统的重点在于对蓄电池的状态监测，因而不能在中断程序中完成所有的事情，通讯程序则设计为当上位机发数据时，单片机响应中断并在中断程序中接收数据，但不马上进行处理，在主程序中判断
是否接受了数据，若接收到数据，再进行相应的处理。
3.6 键盘输入子程序模块
本设计采用行列式按键接口电路。由于机械原因，按键的断开和闭合均伴随着一定的抖动，为了确保CPU对一次按键动作的确认，必须消除抖动的影响。通常消抖有硬件和软件两种方法，为了避免增加电路的复杂性，这里选用软件消抖的方法。具体方法是在第一次检测到有键按下时，执行一个延时12 ms的子程序后，再次检测该键是否仍然保持闭合状态，如仍然保持，则确认该键真正被按下，否则，无键按下，从而消除了抖动的影响。
3.7 报警电路子程序模块
报警电路采用声光方式，当参数数据超限时，产生声音报警，同时对应的发光二极管以一定的频率闪烁。软件编程比较简单，只需将与蜂鸣器连接的I/O口置为高电平，即可产生警报声音；至于二极管的闪烁效果，只需经过一段时间，使对应的I/O端口电平取反即可。其程序模块融合在参数信号的采集模块中。此处不在赘述。
第四章结论
通过本次蓄电池在线系统的设计,我收获颇多。在设计的过程中，我时时刻刻注意对每一个设计内容的检查，反反复复查阅相关的资料，确保制作成功。
从整体来说，本设计是一个复杂的过程：在硬件电路的设计过程中，要考虑使用什么器件才能实现该系统的功能，在完成这个过程之后，还要考虑所使用的芯片是否合适、流行等问题；在软件编程过程中，要考虑所设计硬件电路，要考虑选用芯片的功能、编程方法等。最重要的是要考虑整个设计方案的可行性和实用性。
本次设计采用单片机进行控制，信号采集电路、LCD液晶电路、键盘输入电路、声光报警电路、与上位机接口电路、单片机最小系统电路等组成。用单片机作为控制器, 通过软件的编程和硬件电路的相互配合，完成蓄电池电压、电流、温度、剩余电量参数的测量，并且通过LCD液晶显示电路和上位机接口电路实现参数双重显示输出，当参数超限时，可产生声光报警。能够较好地对蓄电池的工作状态进行监测。
本设计的的重点在电池参数的采集以及参数数据的输出显示，难点在整个系统软件的设计，特别是单总线结构芯片DS2438的编程，时序问题比较复杂。限于能力有限，系统编程未能完成，系统的设计中可能还有一些不妥之处，对此我非常遗憾。
燃料电池系统工厂设计规范
燃料电池系统工厂设计规范 1范围 本文件规定了燃料电池系统工厂设计的基本规定、总体规划、系统工艺、测试区、数字化工厂设计、车间供氢站、建筑结构、气体管路、暖通、给水排水、电气和消防与安全规范。 本规范适用于氢燃料质子交换膜燃料电池系统工厂的新建、改建、扩建工程设计，也适用于燃料电池系统研发、生产、测试的场所。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T24548燃料电池电动汽车术语 GB/T37244质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气 GB3836.14爆炸性环境第14部分：场所分类爆炸性气体环境 GB3095环境空气质量标准 GB50016建筑设计防火规范（2018年版） GB50177氢气站设计规范 GB/T31139移动式加氢设施技术规范 GB/T14976流体输送用不锈钢无缝钢管 GB/T12771流体输送用不锈钢焊接钢管 GB50028城镇燃气设计规范 GB50516加氢站技术规范 GB50029压缩空气站设计规范 GB50316工业金属管道设计规范 GB4962氢气使用安全技术规程 GB7231工业管道的基本识别色、识别符号和安全标识 GB50019工业建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB50058爆炸危险环境电力装置设计规范 GB50116火灾自动报警系统设计规范 GB50222建筑内部装修设计防火规范
GB51245工业建筑节能设计统一标准 GB50011建筑抗震设计规范 GB51022门式刚架轻型房屋钢结构技术规范 GB/T50476混凝土结构耐久性设计规范 GB50223建筑工程抗震设防分类标准 GB50010混凝土结构设计规范 GB50017钢结构设计标准 GB50153工程结构可靠性设计统一标准 GB50009建筑结构荷载规范 GB50974消防给水及消火栓系统技术规范 GB50193二氧化碳气体灭火系统设计规范 GB50370气体灭火系统设计规范 GB50140建筑灭火器配置设计规范 GB51309消防应急照明和疏散指示系统技术标准 GB25972气体灭火系统及部件 GB50981建筑机电工程抗震设计规范 GB50013室外给水设计标准 GB50014室外排水设计规范 GB50015建筑给排水设计标准 GB50054低压配电设计规范 GB50034建筑照明设计标准 氢燃料电池汽车安全指南（2019版） 3.术语 3.1 燃料电池系统fuel cell system 指氢燃料电池发动机，主要部件包括电堆、发动机控制系统、氢气供给系统、水热管理系统、空气供给系统等，在外接氢源及物料（空气、水）的条件下可以正常工作。 3.2 氢燃料fuel hydrogen 满足燃料电池系统正常工作的气态氢气燃料，品质符合现行《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》GB/T37244。
蓄电池教学设计
蓄电池教学设计 一、教材分析 蓄电池是电源系统的重要组成部分，它是在发电机不发电，发电机输出电压过低或发电机过载时，向用电设备供电。这个教学单元主要向学生讲授蓄电池的作用分类，蓄电池的构造型号，通过实物让学生对蓄电池的构造充分了解。结合中职学生的学习能力，蓄电池的工作原理只需要学生简单了解它是通过电化学反应来实现充放电的，本教学单元的重难点是蓄电池的使用与维护以及常见故障的排除。 二、教学目标 1、认知目标：识记：蓄电池的作用、要求与分类 理解：蓄电池的工作原理与特性 2、能力目标：蓄电池的使用与维护 3、动手操作目标：蓄电池常见故障的排除 4、情感、态度、价值观目标 (1) 在探究知识的过程中，形成乐于探究的意识和敢于创新的精神。 (2)体验探索科学的乐趣，养成主动与他人交流合作的精神。 三、学情分析 本节课主要为一些理解识记内容，学起来比较枯燥，加之中职学生学习积极性差，本节课结合先进的多媒体设施，想方设法提高学生的学习兴趣；科学合理的规划教学各个环节。
四、教学设计 （一）问题情境 ：通过让学生观察学校实训室蓄电池的外部结构激发学生的学习兴趣，然后由外向内，有易向难引出本教学单元的内容。 （二）教学过程 蓄电池的作用、要求与分类 这部分内容为识记内容，主要要求学生了解蓄电池的类型，知道现在汽车蓄电池一般都为铅酸蓄电池。 蓄电池的构造和型号 主要由极板、隔板、电解液、外壳、联条、接线柱组成。 通过实物进一步加深学生对各个组成部分的认知。 铅蓄电池的型号：由三部分组成，其内容和排列如下 （1）串联单格电池数。是指该电池总成所包含的单格电池数目，用一位阿拉伯数字表示。 （2）电池类型。根据其主要用途划分，用一个汉语拼音字母表示，起动型铅蓄电池用“Q ”表示 （3）电池特征 （4）额定容量。是指20h 放电率时的额定容量，单位为A.h 串联单格电 池数 电池类型和特性 额定容量
铅酸蓄电池室设计要点
铅酸蓄电池室设计要点随着互联网应用的飞速发展，也推动了大型数据中心或各类计算机机房建设的步伐。为保障数据中心和机房IT设备的正常运行，不间断电源（UPS）系统的配置必不可少。目前，在所有计算机机房和数据中心，给不间断电源系统提供后备电能的主要依靠免维护铅酸蓄电池。因此，在市电出现异常后，UPS的后备蓄电池正常提供电能就成为数据中心或计算机机房能否安全运行的关键。 目前，数据中心或中大型计算机机房在规划建设时为保证蓄电池正常工作和维护，均设计有单独的电池室为蓄电池安全运行提供保障。由于铅酸蓄电池是高污染和危险产品，因此国家对它的使用环境及电池室的建设有严格的要求，在设计和施工时要注意以下几个方面。 电池室的承重： 机房常用12V100AH的铅酸蓄电池，每节在30公斤左右，中大型机房或数据中心电池数量的配置一般在200节以上，按摆放4层放置40节设计，每平方约1200KG。这个重量是普通建筑（每平方300~500公斤）无法承受的。故《计算机机房设计标准GB50174》要求电池室承重电池室活载荷不低于16KN/米2，约每平方1632KG。因此，电池房一般选择放在地面或楼板经过特殊加固的房间。 电池室的环境： 1、温度：铅酸蓄电池内部为化学物质，环境温度过低时，化学反应速度放缓，电池容量会比额定容量降低。环境温度过高时，化学反应速度加快，会加速电池老化，减少电池使用寿命。《通信用阀控式铅酸蓄电池质量标准YD/T799-2010》质量要求电池使用温度20~30℃，《计算机机房设计标准GB50174-2008》要求电池室温度15~25℃。故建议电池室安装空调，温度设定在20~25℃。 2、通风：铅酸蓄电池在过充电后会产生腐蚀性气体和易燃气体，因此必须安装通风换气装置。《暖通与通风设计规范GB50019》要求电池房应该单独设置排风系统。通风装置应采用防爆式电动机。排风口上沿距屋顶距离不大于10CM.。《通用用电设备配电设计规范GB50055-2011》规定通风换气量不小于每小时8次。 3、装修：房间材料为不燃材料，四壁和顶棚要平整、光滑、不起尘，有很好的气密性。地面下不易通过无关的沟道或管线。 电池室配电、照明： 《建筑照明设计标准GB50034-2013》要求电池房的照度值不低于200lx，《通用用电设备配电设计规范GB50055-2011》要求灯具使用防爆型灯具。开关、熔断器、插座等应装在蓄电池室的外面。 电池室的消防： 铅酸蓄电池在过充电或短路后会发生自燃，因此要配备消防灭火设备。《建筑设计防火规范 GB50016-2014》和《计算机机房设计标准GB50174》要求电池室应安装自动灭火系统，灭火剂宜采用洁净气体。《暖通与通风设计规范GB50019》事故排烟机的风量设计，不小于每小时12次。 电池室的安防： 《计算机机房设计标准GB50174》要求电池室安装动力环境监控系统和漏水报警系统对蓄电池运行情况和水患进行监测，中大型机房的电池室安装门禁系统和视频监控系统。 西安东升科技
基于单片机的蓄电池监测系统设计
河南科技大学 课程设计说明书 课程名称电气控制技术 题目基于单片机的蓄电池容量测试系统设计学院农业工程学院＿＿班级＿＿学生姓名 指导教师＿＿＿日期 2015年4月3日
专业课程设计任务书 班级：农电112 姓名：唐聪杰学号： 111403010224 设计题目：基于单片机的蓄电池容量测试系统设计 一、设计目的 熟悉专业课程设计的相关规程、规定，了解电力系统，电网设计数学模型的基本建立方 法和相关算法的计算机模拟，熟悉相关电力计算的内容，巩固已学习的相关专业课程内 容，学习撰写工程设计说明书，对电力系统相关状态进行模拟，对电网设计相关参数计 算机计算设计有初步的认识。 二、设计要求 （1）通过对相应文献的收集、分析以及总结，给出相应项目分析，建立数学模型。 （2）通过课题设计，掌握电力系统计算机算法设计的方法和设计步骤。 （3）学习按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计方法和计算结果。 （4）学生应抱着严谨认真的态度积极投入到课程设计过程中，认真查阅相应文献以及 实现，给出个人分析、设计以及实现。 三、设计任务 （一）设计内容 1．了解蓄电池容量测试原理； 2．设计基于单片机的蓄电池容量测试系统，包括软件和硬件； 3．利用protues软件对所设计系统进行仿真； 4．相关论文在学校图书馆中文数据库“万方数字化期刊”中查找。 （二）设计任务 1．建立相关算法、模型。 2．设计说明书，包括全部设计内容，对电力系统相关状态进行模拟。 3．总体方案图，仿真软件模拟波形图，计算相关参数。 四、设计时间安排 查找相关资料（2天）、确定总体方案，进行必要的计算。（1天）、对电力系统相关 状态进行模拟，计算相关参数，（2天）、 使用（MATLAB）等相关软件进行电路图系统图设计与仿真。（2天）、撰写设计报告（2 天）和答辩（1天）。 五、主要参考文献 [1] 电力工程基础 [2] 工厂供电，电力系统分析 [3] 相关设计仿真软件手册，如（MATLAB）等。 [4] 数学建模算法分析等 [5] 电气工程设计手册等 [2] 图书馆中文数据库“万方数字化期刊”其他相关网络资料 指导教师签字：年月日 基于单片机的蓄电池容量测试系统设计
铅酸蓄电池内阻模型
铅酸蓄电池内阻模型 铅酸蓄电池的内阻受到制造工艺、材料以及结构等许多因素的影响，导致内阻模型复杂。由于铅酸蓄电池具有化学特性，因此其内阻不能简单的理解成为单纯的电阻。每个电池内阻模型的建立都是基于很多数学和化学的假设。 我们知道，铅酸蓄电池内部电极主要是由铅板及其氧化物组成，电解液是硫酸。由此可见，铅酸蓄电池的内阻就分为欧姆内阻和极化内阻。极化内阻就是铅酸蓄电池内部电极在进行电化学反应时产生的电阻。由于铅酸蓄电池的电极是多孔状的，并且是由多个电极并联起来的。因此铅酸蓄电池的欧姆内阻不但包括电极电阻，电解液电阻，还包括电离子穿过隔膜微孔时所受到的阻力，正负极与隔离层的接触电阻，连接条和极柱等全部零部件的电阻。极化电阻包括电化学电阻和浓差极化电阻。电化学极化电阻是由电极附近液层中参与反应或生成离子的浓度变化而引起，发生电化学反应时，反应离子的浓度总是在变化,因而它的数量也会随之变化，测量方法的不同、测量时间的不同，其测量的结果都是不同的。浓差极化电阻是由反应离子进行电化学反应引起，其在充放电过程中电阻是变化的。研究表明，随着蓄电池充电过程的进行，内阻逐步减小，随着放电过程的进行，内阻逐步增多。 经典的铅酸蓄电池内阻阻等效模型是经过对其电化学阻抗分析得到的，如下图1所示： 图1铅酸蓄电池内阻等效模型 图1所示电路中，L1为电极产生的电感，其值得范围为0.05到0.2mh，一般情况下电感在高频时影响较大，由于我们目前使用的电池设备中，频率的范围较低，故电感的影响可以忽略不计。R1是电解液中电子转移时遇到的阻力形成的电阻，此电阻值受到电解液与电极板表面的化学反应程度影响。R2是分析阻抗，用来表示反应物的扩散特性，是一个低频物件。C1是电解液中的平板导体间形成的电容，其典型值为100AH/1.3-1.7F。R3是金属电阻（包括汇流排、极柱、
综合设计：车载用动力燃料电池系统设计
车载用动力燃料电池系统设计 背景：随着汽车工业的迅猛发展和汽车保有量的飞速增长，全球石油资源递减和环境污染等问题却日益突出。世界各国政府开始投入大量的人力、物力、财力竞相研制和开发旨在以节能、环保为终极目标的混合动力汽车、纯电动汽车等新能源汽车。电动汽车作为一种节能、无污染的理想“零排放”汽车，理所当然地受到了广泛的关注与重视，并在今后汽车工业的发展中占有越来越重要的地位。燃料电池电动汽车（FCEV）由燃料电池提供动力源，主要是以氢燃料类型为主，其具有无污染、零排放、氢能资源丰富，制取方法很多，可获取性大等优势。以质子交换膜燃料电池为主，其燃料转换效率相比传统内燃机高达60%～70%，代表了新能源汽车的发展方向，我国863计划当中，明确将燃料电池汽车发展放在了我国的电动汽车发展的首位。 一、FECV分类及构造 FCEV是以电力驱动为惟一的驱动模式，其电气化和自动化的程度大大高于内燃机汽车，早期用内燃机汽车底盘改装的FCEV，在汽车底盘上布置了氢气储存罐或甲醇改质系统，燃料电池发动机系统，电气控制系统和电机驱动系统等总成和装置，在进行总布置时受到一些局限。新研发的FCEV采用了滑板式底盘，将FCEV的氢气储存罐和供应系统、燃料电池发动机系统、电能转换系统、电机驱动系统、转向系统和制动
系统等，统统装在一个滑板式的底盘中，在底盘上部可以布置不同用途的车身和个性化造型的车身。采用多种现代技术，以计算机控制为核心和电子控制的"线传"系统(Control-by-wire)，CAN总线系统等，使新型燃料电池电动车辆进入一个全新的时代FCEV按主要燃料种类可分为:①以纯氢气为燃料的FCEV;②以甲醇改质后产生的氢气为燃料的FCEV。FCEV按"多电源"的配置不同，可分为:①纯燃料电池FCEV;②燃料电池与蓄电池混合电源的FCEV;③燃料电池与蓄电池和超级电容器混合电源的FCEV。后2种多电源的配置方式是FCEV的主要配置方式。辅助电源用于提供起动电流和回收制动反馈的电能。图 1 所示为典型的能量混合型的燃料电池动力系统示意图。这种车型不但具有纯燃料电池汽车的优点，还能够克服纯燃料电池汽车目前无法解决的缺陷。 图 1 燃料电池汽车混合动力系统示意图 二、动力蓄电池选型及参数设计 1 动力蓄电池的分类及比较作为辅助动力源的动力蓄电池，在汽车起步的工况下提供全部动力；当汽车在加速或爬坡等工况时，为主动力源
铅酸电池储能系统方案设计(有集装箱)
技术方案 2014年1月
目录 目录 (2) 1 需求分析 (3) 2 集装箱方案设计 (3) 2.1 集装箱基本介绍 (3) 2.2 集装箱的接口特性 (5) 2.3 系统详细设计方案 (6) 2.4 集装箱温控方案 (14) 3 电池组串成组方案 (15) 3.1 电池组串内部及组间连接方案 (17) 3.2 系统拓扑图 (19) 4 蓄电池管理系统(BMS) (19) 4.1 BMS系统整体构架 (19) 4.2 BMS系统主要设备介绍 (21) 4.3 BMS系统保护方式 (23) 4.4 BMS系统通信方案 (24)
1需求分析 集装箱式铅酸蓄电池成套设备供货范围包括铅酸蓄电池、附属设备、标准40尺集装箱、备品备件、专用工具和安装附件等。 每个标准40尺集装箱含管式胶体（DOD80 1200次以上）或富液式（DOD80 1400次以上）免维护铅酸蓄电池、电池架及附件、电池管理系统（含外电路）、电池直流汇流设备、设备间的连接电缆及电缆附件（包括铜鼻、螺栓、螺母、弹垫、平垫等）、动力及控制信号接口等。 根据标书要求，综合铅酸电池特性，对于储能系统进行如下设计： 每3个标准40尺集装箱承载2MWh，每个集装箱由336只2V1000Ah管式胶体铅酸电池串联而成，电压672V，电池串容量672kWh。每3个集装箱并联到一台500kWh 储能双向变流器。三个电池堆的总容量可达2MWh，故本方案中三个集装箱为一单元，每个单元配置一套BMS电池管理系统,可监控每颗单体电池工作情况。集装箱中另含烟感探头、消防灭火器、加热器、摄像头、温湿度监测等设备，以保证铅酸电池安全稳定的工作环境，实现远程监控。 2集装箱方案设计 2.1集装箱基本介绍 根据项目要求，同时考虑电池堆的成组方式、集装箱内辅助系统的设计、安装以及日常巡视和检修等各方面，选用40英尺标准集装箱。外部尺寸： 12192*2438*2591mm 。 本项目共需要42个40英尺标准集装箱。集装箱设计静态承重60t，最大 起吊承重45t。 集装箱的主要任务是将铅酸电池、通讯监控等设备有机的集成到1个标准的
蓄电池仿真研究
蓄电池仿真研究 一背景 铅酸蓄电池是电力系统中一种常用的器件 ，在以前的仿真中，我们是把它一个电压源替代 ，但是实 际上，电压源是无法准确描述蓄电池的各种工作特性的 ，尤其对于类似于 UPS 系统开发中，准确 描述蓄电池特性是很重要的，例如放电工作时的端电压变化趋势对于检测电路正常工作，充电 时的注入电流变化过程决定充电器的负载特性，等等。本文的主要目的是介绍运用仿真工具分 析蓄电池特性，以及蓄电池仿真模型中各种参数的理解和设置方法。 二蓄电池的基本特性 铅酸蓄电池作为一个电化学设备，完整描述其性能是极其复杂的，描述其内部过程是化学领域 的任务，我们这里关心的是它在电路中表现出来的外部性能，主要有以下一些。 2.1放电性能 当蓄电池给电路供电的时候，处于放电状态，它具有以下一些基本特性。 2.1.1容量限制 蓄电池是通过活物质反应产生电荷，当它放电时 ，这些活物质被消耗， 在消耗到一定度以前， 蓄电池端电压会维持在某个电平附近 （有轻微下降） 当超过这个限度，电压会急剧下降。一般我们用电池以某个恒定电流放电的电压 -时间曲线来表示, 如图2- 1。 通常，我们用一个电压和时间的曲线 表示这种放电特性，电压急剧下降的 转折点称为"拐点（knee point ） ”,表 示这个时候活物质已经接近消耗殆 尽，此时的对应电压称为放电终止电 压，在应用中应该设置保护电路防止 电池过放电，对应的时间则称为在该 放电电流下的放电时间。 图2-1 2.1.2放电电流的影响 通常电池的容量用安时（A.h ）来表示，字面含义可以理解为指放电时间和放电电流的乘积，但是 实际上，电池的容量是会随着放电电流而变化的，而且，电池的端电压的也是随着放电电流大小而 变化的。不同放电电流时的端电压 --时间关系可以用图 2-2表示。 Discharge Voltage Characteristics (V): t(s)
汽车发电机&蓄电池设计规范谈
1：点火开关开启/发动机工作：车辆处于典型电力负载设备的正常工作和怠速状态下，在蓄电池测得的系统电压应在12V到15V左右。发动机熄火（只有蓄电池供电）在蓄电池充电的正常范围且带典型电力负载的情况下：，在蓄电池测得的系统电压应该在12V到13V 左右。 2：.在任何工作条件下电压调节器“I”端子的电压值必须不小于1.0V，在正常工作条件下在调节器“IGN”端的电压值应不小于8V。 3：所有整车都拥有一个蓄电池低压时的增压功能以在电池电压小于12.1伏特时提供一个从最少每分50转的转速增加到发动机怠速的转速的这么个功能。该增压装置保持工作直到蓄电池电压达到13.1伏特 4：电能输出的电路结构必须提供以下功能特性：A）在点火钥匙处于off或者ACC位置时充电指示灯熄灭。B）在点火钥匙处于ON档并且发动机处于关闭状态充电指示灯打开。C）在点火钥匙处于ON档且发动机都处于工作状态时充电指示灯熄灭。 5：交流发电机输出接口（B+）被认为是装配工艺的一个关键点，在装配工艺中需要用到下列的硬件/装配工具：*用直流数显式扭矩扳手或者带扭矩显示的标准气动工具把十字螺母安装好并互锁到总装配线上，单个的操作方法-把螺母放入电动工具的槽里并安装相关配件，最后再安装保护帽盖。*用带扭矩显示的标准气动工具通过十字螺母来安装。两个操作工的安装方法：第一个操作工：把螺母放入电动工具的槽里并安装相关配件。第二个操作工：通过检测工具来核对力矩，并做好标记。最后再安装保护帽盖。 6：不允许出现皮带滑动，这可能造成交流发动机的速度降到每分1100转以下。 7 ：电压必须不超过调整器设计所定义的指定曲线，而且在低负荷和高负荷之间的电压差值必须0.25 V. 8：为了防止交流发电机因为腐蚀，电刷损坏和轴承润滑剂飞溅接触交流发电机等原因过早失效。 （1）.交流发电机滑轮中心线与曲轴滑轮中心线间的垂直距离大于或等于200mm,在交流发电机通过了腐蚀性和耐久性实验的条件下，安装在底部或者零件部上的防护罩就不做要求。如果交流发电机在没有防护罩条件下未通过腐蚀性和耐久性实验，那么底部或者零部件上的保护罩就必须安装。 （2）交流发电机滑轮中心线与曲轴滑轮中心线间的垂直距离小于200mm,做一个防水实验以决定底部和零部件上的保护罩安装是否是在腐蚀和耐久性的测试之前。如果交流发电机通过腐蚀性和耐久性实验，那么底部或者零件上的保护罩不需要安装。 9：交流发电机不能直接放置在任何管的开口或者充满液体的装置（比如柴油机泵）下，必须与任何管口间留有至少100mm的水平间隙，如果在实验或者分析中出现污染物可能接
S WB 6 12 9 F C 燃料电池电动客车总体设计
S WB 6 12 9 F C 燃料电池电动客车总体设计 沈海燕，蒋季伟 （上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心，上海 200438） 摘要：简要介绍 SWB6129FC 燃料电池电动客车的造型、技术参数、整车配置等设计方案，提出燃料电池客车在电安全和氢安全方面的控制策略。 关键词：燃料电池；电动客车；动力系统；设计；策略 中图分类号：U469.72；U462.2 文献标志码：B 文章编号：1006- 3331（2011）02- 0033- 03 近几年，各国政府和汽车产业纷纷将发展重点转向新能源汽车。2010 年上海举办的世博会，就采用了低噪声、零排放的新能源汽车，一方面体现“城市让生活更美好”的主题，另一方面展示我国新能源汽车方面的成果。全球环境基金（GEF）和联合国开发计划署（UNDP）在中国采购燃料电池公共汽车，用于世博园内以及世博会后在嘉定指定区域内使用，上海汽车商用车技术中心承担整车的设计及产品试制工作。SWB6129FC 燃料电池电动客车正是在这种背景下研发的。 1设计原则 1）“安全”原则：整车采用强电及氢燃料，以乘客及使用维修人员的安全为设计最高原则。 2）“精品、高质”原则：优先采用成熟技术、成熟产品及高品质配件，确保整车的可靠性，并对各系统总成进行优化匹配，使整车性能先进、质量可靠。同时运用工业设计理念，确保各零部件外形美观、布置协调。 3）“人性化”原则：充分考虑操纵轻便性，维修方便性，使用过程简单化，工作环境舒适化。 4）“联合开发”原则：设计、生产过程中结合上汽集团内部和外部优质设计资源，充分调动和运用供应商的资源，进行联合开发。 5）“标准化、系列化、通用化”原则：大力采用国际、国家标准和行业标准，设计中优先采用上汽集团内现有车型的平台与零部件，提高研发和试制及生产效率，降低成本。 2 主要技术方案 2.1 主要技术参数 长×宽×高 /mm 11 990×2 550×3 450 轴距 / 前悬 / 后悬 /mm 5 940/2 670/3 390 整车整备质量 / 最大总质量 /kg 14 200/18 000 乘员座位数 / 最大乘员数 / 人 29+1+1/67 最高车速 /km/h ≥70 接近角 / 离去角 /° 7/ 7 一次加氢续驶里程 /km 220 2.2 整车造型 该车造型完全由我公司自主设计，外观造型突破目前传统的平滑、缺乏变化的现状，而以变化的棱线为主基调。前围型体更加立体、饱满，体现时代感和进取精神。后围更多地使用切面来表现形体，线条和特征更加硬朗，张显个性。整车外观新颖、美观、棱角分明，给人带来强烈的视觉冲击。整车的外观如图1所示。
铅酸蓄电池设计..
铅酸蓄电池设计---方法一 铅酸蓄电池设计 本文以用于电动自行车能源的铅酸蓄电池设计为例，介绍有关设计中的计算和步骤，虽然针对铅酸电池系列，但其中的某些原则和方法，对其它系列的电池设计也有一定的参考价值。 设计要求： 电池用途和要求：电动自行车能源，行程50公里，时速20公里。 工作电压：24V 工作电流：9A 循环寿命：250个周期 电池组外形尺寸：233×133×204 单腔内格尺寸：60×33×178 设计： 一、确定单体电池数目： 单体电池数目= 工作电压/单体电池额定电压= 24/2 = 12（只） 另外根据给定的外形尺寸和内腔尺寸，确定电池组应由12个单元格组成双排结构。 二、单体电池的设计与计算： 1.电池容量的确定：提高电性能的途径就是改善限制电极的性能因素，而降低成本则是降低非限制电极因素的用量！
(1)额定容量：根据给定条件，电池额定容量为： 工作电流×（行程/时速）= 9A×（50km/20kmH-1）=22.5AH≒23AH (2)设计容量：1.1×额定容量=1.1×23=25.3（AH） 2.单体电池极板尺寸与数目的确定： 1)根据给定的内腔尺寸，确定极板尺寸为： 正极板（板栅）：164×58×2.0；负极板（板栅）：164×58×1.4值得注意的是极板的厚度设计。由于极板厚度直接影响着活物质的利用率。极板放电产物PbSO4的比容较大，随着放电过程的加深，极板孔率下降，使H2SO4的扩散发生困难，因而极板越厚，活物质的利用率就越低，所以在选择极板厚度时应全面考虑用户提出的性能要求和使用条件。首先应保证电池的性能指标，这样可能会影响到一些次要的性能指标，如对电池主要要求大功率，低温起动，则设计极板应薄些，然而相应地电池寿命可能就会降低。反之，如对电池主要须耐较强冲击振动和较长的寿命，则就要设计极板厚些。另外，负极板厚度至少为正极板的70～80％以上才适宜。 (2)单片正极板容量：据阿仑特(Arend t)经验公式：C=L×H×0.154 式中：C:单片容量；L:极板宽度（cm）; H:极板高度（cm）D:极板厚度（cm）
蓄电池在线监测系统的设计与实现
蓄电池在线监测系统的设计与实现 李立伟 邹积岩 (大连理工大学电气系 116024) 摘 要 对直流系统传统的蓄电池监测方法进行了比较分析,提出了一种直流系统蓄电池在线监测系统,通过实时测量蓄电池组的单体电池电压、温度、内阻及充放电电流,实现了蓄电池组运行参数的实时监测,着重介绍了该系统的设计原理以及软、硬件设计。 关键词 在线监测 单体电池电压 单体电池温度 单体电池内阻 1 概述 直流操作电源系统是电力系统中继电保护装置、信号装置、照明装置等重要负载的供电电源,其供电的可靠性直接影响变电站的安全运行。直流操作电源的后备电源一般采用蓄电池组,正常运行时由充电机浮充充电,当系统停电时,由蓄电池组提供后备电源。为保证直流操作电源供电的可靠性,必须对蓄电池组运行参数进行全面的在线监测。 目前,电力系统中蓄电池的常用检测方法就是平时测量单体电池的端电压及每年进行的容量核对性放电,但平时浮充状态下的电池端电压测量本身并不能真实反映电池的性能状况,即使性能变差的电池在浮充时也能测得合格的端电压;而一旦供电系统停电、蓄电池放电时,就可能无法保证事故状态下的放电要求,从而扩大事故范围。由于蓄电池的容量与电池内阻存在很强的相关性,一般而言,电池的容量越大,内阻就越小,因此可以通过对蓄电池内阻的测量,对电池的容量进行在线评估。 在我们研制的蓄电池在线监测系统中,通过实时测量蓄电池组的单体电池电压、温度、内阻及充放电电流,实现对蓄电池组运行参数的实时监测,并可通过通信网络将蓄电池组全部信息远传至监控中心机房,实现变电站直流操作电源系统的无人值守。 2 电池运行参数测量原理 211 单体电池电压测量 在大容量的直流操作电源系统中,蓄电池一般采用108节左右电压为2V的单体电池串联而成,单体电池两端存在较高的共模电压,如接在直流母线正端的蓄电池两端对母线负端的共模电压分别为216V、214V,大大超过一般电子模拟开关如CD4051、MAX358等的共模电压输入范围。为消除共模电压的影响,一般采用电磁继电器进行轮流切换,来实现单体电池电压的测量。但电磁继电器的寿命一般为105次,动作时间为10ms,不适合快速、长时间的测量,而Photo MOS继电器为无触点开关,但由于目前成本较高,也不适合大面积推广。 在本系统中,采用了BURR-BROWN公司推出的低价格、高精度的差分放大器INA148,在±15V电源供电时,其最大共模峰值输入电压为±500V,单体电池电压测量原理框图如图1所示。 图1 单体电池电压测量原理框图 212 单体电池温度测量 除了电化学反应的吸热和放热外,在充放电过程中,由于电池内阻的存在,电池内部产生的热量也会引起电池的温度发生变化。在同样电流的条件下,电池内阻不同,电池内部产生的热量不同,电 — 7 — ?研究与开发? 《电工技术杂志》2002年第11期
浅谈铅酸蓄电池容量 及其 测试方法
铅酸蓄电池剩余容量测试方法 1、容量的定义 铅酸蓄电池的容量即电池的放电能力，指的是当电池在一定的条件下进行放电，外界可以从电池中获取的容量，人们一般用安时数来表示，即AH，符号是C。 2、铅酸蓄电池容量的分类 铅酸蓄电池的容量分为额定容量、理论容量、实际容量。 1)额定容量 额定容量指的是在铅酸蓄电池设计和生产的时候，厂家规定在一定放 电条件下，电池能放出的最低限度的电量。 2)理论容量 理论容量指的是按照理论计算，参照化学反应方程式以及电解液中每 种化学物质的含量，假设电池中的所有化学物质在电池放电时全部参 加化学反应，所有化学物质消耗完所计算得到的容量。 3)实际容量 实际容量指的是在实际的电池放电中，电池放电放到规定条件时所释 放的电量。实际容量达不到理论容量，与铅酸蓄电池使用的次数多少、 使用时间的长短有关。电池使用越多，时间越久，实际容量就会越少。 一般铅酸蓄电池放出1A的电量，其正极的二氧化铅就会被消耗掉 4.463g左右，负极的海绵状铅就会被消耗掉3.866g左右，电解液中的 硫酸就会被消耗掉3.660g左右。 3、放电率和放电终止电压 在讲电池容量的时候，首先，有必要来了解一下与铅酸蓄电池有关的两个重要参数。即放电率和放电终止电压。 1)放电率 放电率指的是铅酸蓄电池在一定条件下放电电流的大小，有电流率和时间率之分。电流率指的是对额定容量不同的铅酸蓄电池间的放 电电流的比较，一般用10小时率来作为电流率的标准，表示符号为I10。 时间率指的是铅酸蓄电池在一定的放电条件下，电池放电放到电池的 终止电压时止的时间长短。 2)放电终止电压
放电终止电压指的是铅酸蓄电池在一定的温度下（例如25℃），用 一定的放电率对电池进行放电，放电放到电池还可以再反复充电使用时的最低电压，这个最低电压就称为放电终止电压。 因此，一般铅酸蓄电池的额定容量是这样规定的，在温度为25度的环境下，以放电率为10小时率的电流对电池进行放电，放大终止电压时电池所能释放出的电量，即为电池的额定容量。电池10小时放电率下的额定容量用C 10来表示。10小时率的放电电流的大小如下式： I 10= 1010C =0.1 C 10 4、影响铅酸蓄电池容量的因素 1) 生产工艺因素 这里包括电池铅板与电解液接触的面积、极板的中心距离、参与化学反应的物质的孔率、电解液的量、铅板的厚度等。 2) 电池使用过程中的因素 包括电池放电时的放电终止电压、电池工作环境（温度、湿度）、放电电流大小、电解液的密度、电池使用的时间、电池使用过程中的保养等。 5、铅酸蓄电池剩余容量测试方法 1) 传统测试方法 传统的容量测试方法是将电池接上一个负载进行放电，按照某一 个恒定的放电率，放到终止电压后，停止放电，计算放电时间和放电电流的乘积，就得到电池的容量。这种方法虽然可以比较精确的得到铅酸蓄电池的保有容量，但是这种方法在测量过程中时间长，人工成本高，消耗的电池能量高，对在线的电池组有一定的风险，同时由于要对电池经常性的放电，这样就加速了电池的老化，缩短了电池的使用寿命，因此在很多场合不适用。 例如，电池用10A 的电流放电，放电时间为10H ，则此电池的容 量为10*10=100AH 。 对于一个200AH/12V 的蓄电池，如果采用20小时放电率进行放电， 则放电电流为10A （0.05C ），放电到终止电压10.5V ，电池可以连续放电20小时。 2) 安培时间积分法
蓄电池实验报告doc
蓄电池实验报告 篇一：直流系统蓄电池充放电试验报告 2 篇二：蓄电池测试 报告 蓄电池测试报告 使用单位：凯翔电池型号：产品名称：制造厂商：测试单位：凯翔测试人员：测试日期：打印日期：测试站点：凯翔 05 XX-11-10 XX-02-20 电流曲线图: 特性比较图: 单体条形图: 容量分析: 篇三：实验报告01--车用蓄电池技术状况的检查 实验一车用蓄电池技术状况的检查 实验时间：XX年9月29日实验地点：A-08 107 指导教师：亢凤林 一、实验目的 1、认识铅酸免维护蓄电池 2、高效放电计在检测蓄电池技术状况中的正确使用； 3、认识和正确使用蓄电池充电机。 二、实验设备
蓄电池、12V高率放电计； GZL-24V-60型过载保护硅整流充电机。 三、实验方法及步骤 1、观察6-QW-54蓄电池外观； 记录：可以看到两个接线柱：红色的一个标有“+”，另一个黑色标有”—”两个都是螺栓接线柱，一个蓄电池技术状态观察窗口，从外边可以看到蓝色的圆点 2、观察蓄电池技术状态指示器 记录：看到蓝色的圆环中间位黑色的圆点 记录分析：说明技术状态良好存电充足 3、12V高率放电计的正确使用； （1）使用高率放电计辨别蓄电池正负极 方法步骤：把高效放电计两个接线端接在蓄电池的两极，要保证两个接线柱都与电极接触完好，通过观察高效放电计的只是灯判定蓄电池的正负极。 （2）使用高率放电计辨别蓄电池技术状态 方法步骤：保持高效放电计的两个接线端接通蓄电池的两极，通过观察放电计上的电压表示数，观察时间最好不超过五秒。 测量数据：11.2V 数据分析：11—12V技术状态良好，9-11V技术状态较好，小于9V技术状态不好。通过本次测量电压表示数为11.2V
铅酸蓄电池设计..
铅酸蓄电池设计方法 铅酸蓄电池设计 本文以用于电动自行车能源的铅酸蓄电池设计为例，介绍有关设计中的计算和步骤，虽然针对铅酸电池系列，但其中的某些原则和方法，对其它系列的电池设计也有一定的参考价值。 设计要求: 电池用途和要求: 电动自行车能源, 行程50公里，时速20公里。 工作电压：24V 工作电流：9A 循环寿命：250个周期 电池组外形尺寸: 233X133X204 单腔内格尺寸：60X33X178 设计: 、确定单体电池数目: 单体电池数目二工作电压/单体电池额定电压二24/2 = 12 （只） 另外根据给定的外形尺寸和内腔尺寸，确定电池组应由12个单元格组 成双排结构。 二、单体电池的设计与计算: 1.电池容量的确定：提高电性能的途径就是改善限制电极的性能因素, 而降低成本则是降低非限制电极因素的用量! （1）额定容量：根据给定条件，电池额定容量为: 工作电流X (行程/时速)二 9A X(50km/20kmH-1) =22.5AH = 23AH （2）设计容
量：1.1额定容量=1?1 X3=25?3 （AH ） 2.单体电池极板尺寸与数目的确定: 1）根据给定的内腔尺寸，确定极板尺寸为: 正极板（板栅）：164X58X2.0; 负极板（板栅）：164X58X1.4 值得注意的是极板的厚度设计。由于极板厚度直接影响着活物质的利用率。极板放电产物PbS04的比容较大，随着放电过程的加深，极 板孔率下降，使H2SO4的扩散发生困难，因而极板越厚，活物质的利用率就越低，所以在选择极板厚度时应全面考虑用户提出的性能要求和使用条件。首先应保证电池的性能指标，这样可能会影响到一些次要的性能指标，如对电池主要要求大功率，低温起动，则设计极板应薄些, 然而相应地电池寿命可能就会降低。反之，如对电池主要须耐较强冲击振动和较长的寿命，则就要设计极板厚些。另外，负极板厚度至少为正极板的70?80%以上才适宜。 （2）单片正极板容量：据阿仑特（Arend t）经验公式：C=LXHX0.154 式中: C：单片容量；L:极板宽度（cm）; H:极板高度（cm）D:极板厚度（cm）
基于单片机的蓄电池监测系统设计(互联网+)
1 引言 蓄电池作为一种供电方便、安全可靠的直流电源广泛应用于电力、石化、通讯等领域，为获得较高的电压，常用多节蓄电池串联工作方式。由于单体蓄电池特性的差异，在运行一段时间后，电池组中个别电池性能变差，进而失效，造成电池组整体性能下降，导致整个系统的可靠性降低，且蓄电池是一种化学反映装置，内部的化学反映不易及时发现，因此有必要对蓄电池的运行状态进行实时在线监测。 1.1 本课题研究的意义 铅酸蓄电池(Lead Acid Battery，LAB)作为一种化学电源，自1860年普兰特(Plante)首次发明了实用的蓄电池以来，尤其是近年来随着阀控式铅酸蓄电池(Valve Regulated LAB，VRLAB)的出现，蓄电池以其价格低廉、易于浮充使用、电能效率高、电源独立性好、可移动等优点被广泛应用于发电厂、变电站、邮电通讯系统、汽车、船舶、铁路客车等各个领域。在UPS系统中，蓄电池组作为储能元件，是系统极其重要的组成部分，它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠性，然而蓄电池却是整个UPS系统中平均无故障时间最短的器件。 现在随着国民经济的迅速发展，电力系统和通信系统发挥着越来越重要的作用，由蓄电池组、充电浮充电装置以及馈电支路开关和熔断器等组成的直流系统是发电厂、变电站和通信基站中的一个重要组成部分，其工作状况的好坏直接影响到电力系统和通信系统的安全、可靠和高效运行。而蓄电池组作为直流系统向外供电的唯一设备，为电力系统和通信系统中的信号装置、继电保护装置和控制装置等重要负载提供工作电源，其性能的好坏直接关系到电力系统和通信系统的安全可靠性。因此为了确保用电设备即使在交流电源全部中断的情况下也能正常安全连续运行，必须保证蓄电池组的运行状态性能良好，在发生火电中断时能够有足够的放电容量，所以重视和加强对蓄电池的维护工作，特别是对蓄电池实施实时在线监测意义重大。[1] 1.2 国内外发展状况 随着科学技术的发展，特别是单片机和计算机在智能化控制方面的应用，以及在变电站综合自动化系统等方面研究的深入，关于蓄电池的自动化监测问题也提到日程上来。近几年以来，很多人开始研究蓄电池的自动化监测。蓄电池监测系统中，主要内容
质子交换膜燃料电池控制器的设计
质子交换膜燃料电池控制器的设计 质子交换膜燃料电池控制器的设计 摘要：介绍了基于嵌入式PIC16F876A-I/SP芯片的质子交换膜燃料电池控制器的软硬件的设计，该控制器很好地改善了燃料电池的输出性能。实验结果表明，设计的质子交换膜燃料电池控制器不仅具有保护反应堆和蓄电池等功能，并可以在多变的环境下保持燃料电池的高度可靠性和稳定性。其性能基本达到预期指标。关键词：燃料电池；主控芯片；控制器质子交换膜燃料电池系统是一种功率调节设备，已广泛应用于电脑、医疗/生命维持系统、电信、工业控制等领域。它的主要功能是持续以高质量的功率供给负载。一个高性能燃料电池系统应该有一个线性和非线性负载的较低总谐波失真、效率高、可靠性好、突发电网故障和负载改变时的快速瞬态响应的净输出电压[1]。伴随着个人电脑和互联网的普及，低容量燃料电池产品将在工业领域和国内市场进一步增长。由于国际市场的高度竞争，许多先进的技术，例如更高的功率密度、更高的效率、智能化控制被应用在质子交换膜燃料电池系统中。1质子交换膜燃料电池的工作原理质子交换膜燃料电池由一个负充电电极(阳极)、一个正充电电极(阴极)和一个电介质膜组成[2]。氢气在阳极氧化，氧气在阴极还原。质子通过电解质膜从阳极传送至阴极，电子经外部电路负载传送。在阴极上，氧气与质子和电子发生反应，产生水和热。原理图，电极上的各化学反应如下：
2燃料电池控制器的硬件设计硬件的设计首先必须满足系统的要求才能实现有效的控制。由于燃料电池控制系统的组成比较复杂，采用单一的控制单元实现所有的功能存在连线复杂、控制单元负载率过高等缺点。因而可以根据实现功能和安装位置的不同进行功能模块划分，实现分布式控制。燃料电池控制器主要由以下几个部分组成[4]：燃料电池系统的主控制单元、燃料电池堆的电压检测单元、监控模块单元和显示模块。燃料电池控制器结构框图。 主控制单元作为控制系统的核心，其主要功能是：接收其他功能模块的数据，对发电系统的工作状态做出判断，根据当前发电系统的工作参数控制其工作在最佳状态。2.1主控芯片本次燃料电池控制系统采取PIC16F876A-I/SP作为主控芯片[5]，该芯片采用的是哈佛结构，其工作频率可达20MHz，片内具有8KB快速Flash程序存储器、368B数据存储器、256B EEPROM数据存储器。其内部包含2个模拟比较器，3个计时器，5输入通道的10位模数转换器。指令系统只有35个指令，通过外扩DAC芯片可以输出模拟电压或电流，进而实现对鼓风机和水泵的转速控制。2.2A/D采集模块在燃料电池发电系统中，温度、压力、电压、电流等被检测的对象都是连续变化的量，通过温度传感器、压力传感器、电压传感器、电流传感器将它们转换为连续变化的电压或电流。模数转换器ADC的作用就是将这些模拟电压或电流转换成计算机能识别的数字量。2.3保护与抗干扰电路故障检测由主控芯片和比较电路来完成。监测到故障后，由主控芯片发出信息给蜂鸣器报警，同时切断DC-DC模
VRLA铅酸蓄电池设计计算
VRLA电池酸量确定 VRLA电池相对于以前的开口富液式电池，其最大的优势是在电池寿命期间不需要添加电解液或水维护，电池可以任意位置放置使用等等。这就要求电解液被完全固定在AGM隔板和活性物质中不能流动，并且为了实现其寿命期间不需要加酸加水维护，就必须要实现电池寿命期间内的氧循环，即不能有电解液的损失。而形成氧循环的关键一点要求就是要严格限定电池的内的酸液总量，并且必须保证AGM隔板留有10%左右的孔不被电解液所淹没，从而为氧气的循环复合提供通道。但是又必须要求电池中电解液的总量能够维持活性物质放电反应的需要。 要想使电池中电解液总量完全够用，又能够为氧气的循环复合提供通道，就需要根据电池的实际用途，正确确定和控制电池的加酸量，下面将从三个大的方面来探讨VRLA电池加酸量确定的问题。 1、最低加酸量 VRLA电池需要的酸体积，取决于电池放电态与荷电态所要求的电解液密度以及电池放电过程输出的总电量和放电率。通常在VRLA设计时，荷电态的电解液密度要求1.28-1.30g/cm3,当其放出100%额定容量时又希望电解液密度为1.07-1.09g/cm3.这就要求电池中电解液总量至少必须满足能够维持电池在一定条件下放出其额定容量所必须消耗
的电解液总量，因此VRLA电池的最低用酸量可根据电池反液压方程式推导如下： PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O 根据电池充放电反应的方程式，结合充放电态物质各自的电化学当量值可知，电池每放出1AH的电量，要消耗纯的H2SO43.66g，生成水0.67g. 设放电开始时电池中电解液密度为ρ1(15℃)，对应的质量百分比浓度为m%，放电终了时电解液密度为ρ2，对应的质量百分比浓度为n%。当电解液浓度由ρ1降到ρ2时，反应开始时加入的密度为ρ1的酸的体积为V ml。则根据电池反应式中每放出1AH电量所消耗的硫酸量为3.66g，生成的水的质量为0.67g，经过方程式两边等值计算，整理得出VRLA电池中每放出1AH电量的最低用酸体积V的表达式为： V = (3.66-2.99n)/[(m-n)ρ1] 如果设定电池荷电态的电解液密度为1.28g/cm3，放电态的电解液密度为1.08 g/cm3，则将各自对应的质量百分比数值带入最低用酸体积V的表达式中可以得出放电容量为C的电池的最低用酸体积为：