隨著電子技術(shù)的不斷進步,人們?nèi)粘Ｉ钪饾u智能化,便攜式電子設(shè)備的體積變小和功能的完善,越來越多的便攜式電子設(shè)備被各種行業(yè)和生活場景運用。比如在物聯(lián)網(wǎng)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)中,通常在惡劣的環(huán)境大規(guī)模的部署設(shè)備節(jié)點。由于設(shè)備節(jié)點部署在偏遠且環(huán)境惡劣的地方,因此對電池進行更換會比較困難,且使用二次電池會增加成本。在電池能量有限的情況下為了降低成本,需要電池長時間的工作或提高能量利用率。本文首先研究了低功耗設(shè)備的能源和電池荷電狀態(tài)（SOC）的研究背景與意義以及國內(nèi)外現(xiàn)狀,并對電池荷電狀態(tài)的研究現(xiàn)狀進行分析,其次對基于堿性電池的原理與組織結(jié)構(gòu)、小電流放電的相關(guān)理論知識、放電特性進行詳細研究,在此基礎(chǔ)上,完成了以下研究內(nèi)容:（1）研究針對低功耗設(shè)備的堿性電池小電流放電特性。對堿性電池進行了恒阻和恒流的小電流放電實驗,分析了電池電壓、消耗容量、剩余容量、荷電狀態(tài)及最大容量在電池放電過程中的變化關(guān)系,并對這些參數(shù)的影響進行了深入分析,發(fā)現(xiàn)電池的放電電流對電池特性的影響較大,電池端電壓Vt與電池荷電狀態(tài)SOC變化曲線比較集中,電池端電壓Vt與電池電動勢EMF的變化關(guān)系非常規(guī)律,且電池電動勢EMF與電池荷電狀態(tài)S... 

【文章來源】：重慶理工大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

labview數(shù)據(jù)采集控制VI

3堿性電池小電流放電特性13止電壓設(shè)置為0.05V，系統(tǒng)采樣率設(shè)置為1Hz。圖3.3測試實驗平臺表3.2測量電路的主要參數(shù)電池編號初始電壓U/V串聯(lián)電阻R/Ω放電電流范圍I/mA平均放電電流I/mA#11.63915.5101.95~3.2332.80#21.63930.352.79~1.6525.13#31.63950.132.09~1.0018.56#41.639102.415.75~0.4911.22#51.63915.6101.07~3.2131.97#61.63930.452.61~1.6524.98#71.63850.431.89~0.9916.24#81.639103.115.65~0.4911.022、測量結(jié)果與分析（1）小電流放電的輸出電壓特性測量完成后，使用Matlab對數(shù)據(jù)進行處理，得到電壓-時間關(guān)系曲線如圖3.4所示�？梢钥闯�，串聯(lián)電阻越大，放電電流越小，電壓下降越緩慢，達到放電截止電壓的時間越長。在放電通電瞬間，電池工作電壓的快速下降，主要是由電池的歐姆壓降引起的[54]。從圖3.4可以清楚地看出，小電流放電特性與大電流放電特性有著顯著的區(qū)別。大電流放電的電壓-時間關(guān)系曲線雖然變化較快，但比較平滑；小電流放電的電壓-時間關(guān)系曲線雖然變化較慢，但電壓波動較大。為了更清楚地表明這一特征，對0.9V~0.95V區(qū)間進行了局部放大。可以看出，小電流放電過程中，電壓并不是單調(diào)遞減的，而是出現(xiàn)了波動。電流越小，電壓波動越明顯。這一波動應(yīng)該是由松弛效應(yīng)引起的。當(dāng)放電電流較低或放電電流減小時，電解質(zhì)的擴散作用都會彌補正負極活性物質(zhì)的減少[55]。小電流恒阻放電過程恰好同時滿足上述條件，因此出現(xiàn)了較為明顯的端電壓上升，并且放電電流越低這一現(xiàn)象越明顯。

同放電電流下的放電量差異會有所不同，但速率容量效應(yīng)是引起放電量差異的決定因素。截止電壓為0.05V時的放電電量如圖3.7所示。由于0.05V之后電池所能提供的電量可以忽略，因此，此時的放電量可以看作堿性電池的最大容量。從圖中可以看出，堿性電池的最大容量在3200mAh左右，其中最小值為3164.3mAh，最大值為3251mAh，具有很好的一致性。電池最大容量的差異，主要是由電池制造過程中的工藝容差引起的。雖然速率容量效應(yīng)造成了相同截止電壓下不同負載的放電量差異，但當(dāng)放電電流非常小時，電池的剩余電量總能被完全釋放。圖3.60.9V截止電壓下的放電量對比圖3.7堿性電池的最大容量對比（3）不同截止電壓下的可用電量分析從圖3.4可以看出，在進入0.7V~0.8V區(qū)間之前，電池電壓變化較為緩慢，之后電壓出現(xiàn)陡降，使負載無法正常工作。從圖3.5可以看出，在進入0.7V~0.8V區(qū)間之前，放電量已占電池容量的較大比例，而這一區(qū)間之后所占比例較校另一方面，在0.7V~0.8V區(qū)間之前，放電量隨電壓的減小出現(xiàn)快速增長。這一現(xiàn)象050010001500200025003000350015.515.630.330.450.150.4102.4103.1電池最大容量（mAh）負載電阻（Ω）

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本文編號：3445686