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基于C8051F单片机的镍氢电池组管理系统解析

消耗积分:2 | 格式:rar | 大小:0.3 MB | 2017-11-15

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文章描述了镍氢电池充放电原理和特性的分析,并根据镍氢电池充放电管理需求,提出了一种基于C8051F单片机对多节镍氢电池串联电池组进行综合监测和管理的方案,通过设计:实现了新型电池管理电路,包括完整的硬件和软件解决方案。
  随着中国煤炭工业的发展和矿山装备技术的进步,我国对煤矿甲烷安全监控系统,运输监控系统,应急救援系统等使用的后备电源的设备要求越来越高,尤其是其安全特性。作为煤矿用后备电源的重要的组成之一,镍氢电池无论在安全性上,还是可靠性,成本等方面,都具有较大优势。镍氢电池组是一个串联的组成系统,其中任何单节电池损坏必将影响整个电池组,如何在保证镍氢电池安全性能的同时,发挥电池自身最大的能量效率,这是矿用镍氢电池管理系统研究和设计的方向。
  1镍氢电池充放电原理
  镍氢电池(金属氢化物镍蓄电池)采用储氢合金,在充电的时候可以存储数大量的氢气形成金属氢化物,将电能转换为化学能;放电的时候又能将存储的氢气释放,将化学能转换为电能。其基本电化学反应为:Ni(OH)2+M〈=〉NiOH+MHab(式中:M为储氢合金,Hab为吸收的氢气)。
  在电池充电后期和充电结束时,还伴随发生下列反应:
  基于C8051F单片机的镍氢电池组管理系统解析
  基于以上3个电化学反应,镍氢电池的充放电表现如下特性:
  1)充电电流取决于电池容量C.充电电流过大会使电池内部压力升高较快,电池自身的安全阀打开,电池漏液,引起安全问题。在设计中,充电电流宜取0.1C.
  2)电池充电饱和后,极板上的物质已经全部中和,电池电压不再上升而是略有下降。此时,若继续大电流充电,将会大大影响电池的寿命,此时的电压称为充电终止电压,一般单节电池不超过1.5 V.充电终止电压与电流充电率、环境温度、电池生产工艺等因素有关。
  3)电池放电结束后,极板上的活性物质已经全部消耗。如果继续对外放电,会造成负极析出的氢气无法中和,电池内部压力上升,安全阀打开,对外析氢,引起安全问题。
  20节串联镍氢电池的充放电曲线如图1所示。
  基于C8051F单片机的镍氢电池组管理系统解析
  图1镍氢电池组充放电曲线
  根据镍氢电池的充放电特性,设计了一种新型的智能型镍氢电池组管理电路,能够支持多达20节镍氢电池串联的电池组管理,能够实现对单节电池和整体电池组的有效检测与控制,可以更高效,更安全的完成镍氢电池的充放电管理功能。

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