铅酸蓄电池修复新技术的研究

1、毕业设计铅酸蓄电池修复新技术的研究软件设计（一号黑体，居中）The research of Plumbous acid battery repairs new technical 2004 届 电气与电子工程分院专 业 自 动 化 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2008年5 月 25日毕业设计成绩单学生姓名学号班级电0402-2专业自动化毕业设计题目铅酸蓄电池修复新技术的研究指导教师姓名指导教师职称教 授评 定 成 绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：院长签字：年 月 日毕业设计任务书题目铅酸蓄电池修复新技术的研究学生姓名学号班级电0402-2专业自动化承担指导任务单位电气与

2、电子工程分院导师姓名导师职称教 授一、主要内容1、总结铅酸蓄电池的故障总类2、针对铅酸蓄电池的不同故障，研究不同的修复方法二、基本要求1、研究各种修复方法2、提出修复方案并设计相应的实现电路 3、设计实现修复的软件算法三、主要技术指标1、修复效果2、容量增加的百分比四、应收集的资料及参考文献1、数电、模拟电子方面的书籍2、蓄电池原理及其应用的书籍3、电子电路设计4、所用的各种数字芯片、电源芯片等资料五、进度计划 时段 工作内容第1 周 - 第 4 周 调研、搜集资料、初步设计第 5 周 - 第 10周 绘制原理图，制作板图第11 周 - 第13 编写软件，系统调试 第 14 周 整理论文，准备

3、答辩。教研室主任签字时间 年 月 日毕业设计开题报告题目铅酸蓄电池修复新技术的研究专 业自动化班 级电0402-2学生姓名一、研究背景 铅酸蓄电池应用领域相当广泛，在汽车启动、通信、铁路、牵引等诸多领域都有应用，铅酸蓄电池已有140多年的历史。由于中国汽车产业的迅速崛起，汽车电池消费高速增长，近5年年均递增达17%；呈高速增长的还有电动自行车和摩托车电池，年均递增达50%。随着全球经济复苏，电信及IT网络等基础建设将加快，各种备用电源、贮能电源(风力、太阳能发电)以及特殊用途的牵引电源等，其需求将进一步增长；中国还面临着电信、IT网络电源的大面积更新以及铅蓄电池出口市场的高速增长，其他工业发展

4、将拉动铅蓄电池工业同步发展。但是铅酸蓄电池的过早报废不仅严重浪费能源，而且严重污染环境，已成为各级政府及各企业事业单位的关注热点，因此对于废旧铅酸蓄电池修复技术的研究是很有必要的。二、研究现状 目前对于铅酸蓄电池的修复方法大多是针对电池失水和电池极板硫酸盐化进行的修复，而对于铅酸电池物理性损伤如极板的腐蚀；极板活性物质脱落、软化；电池内部短路，断路，热失效没有办法进行修复（只能更换极板或者购买个新的的电池）。对于铅酸蓄电池失水采用的方法就是补充蒸馏水（因为失水也会进一步导致极板硫酸盐化）除次之外多采用的是脉冲修复；过电流充电修复。近年来又出现了一些新的修复方法：大电流充电；采用大电流充电，使大

5、的硫酸铅结晶产生负阻击穿来溶解；负脉冲；添加活性剂；高频脉冲；串联式修复；复合式谐振脉冲修复。三、主要工作通过调查和搜集资料，完成对铅酸蓄电池的初步认识，了解铅酸蓄电池的工作原理和铅酸蓄电池出现故障的原因，从所借阅的资料以及互联网上检索出现在所有的修复方法，对于检索出的方法就行归类整理。从中提出一种修复方法，设计出四.预期达到的结果从众多的修复方法中挑选了一种修复方法：脉冲修复。设计了相应的硬件电路。画出了功能框图。并且试着去观察修复效果。指导教师签字时 间 年 月 日摘 要铅酸蓄电池应用领域相当广泛，在汽车启动、通信、铁路、牵引等诸多领域都有应用，铅酸蓄电池已有140多年的历史。本文分析了造

6、成铅酸蓄电池寿命减小的因素，铅酸蓄电池失效的方式。给出了铅酸蓄电池的性能指标，为修复之后查看修复效果提供了依据。检索了针对于不同故障引去的铅酸蓄电池的损坏对于修复铅酸蓄电池的很多方法。从众多的方法中提出了脉冲修复这种方法。设计了相应的电路图，并且画出了它的功能框图。解释了这个电路的工作原理。关键词：电池失效 电池性能指标 故障分析 脉冲修复AbstractThe lead-acid battery application domain is quite widespread, starts, the correspondence, the railroad, the hauling in th

7、e automobile and so on many domains all has the application, the lead-acid battery had more than 140 years history. This article analyzed has created the factor which the lead-acid battery life reduced, the way which the lead-acid battery expired. Has given the lead-acid battery performance index, a

8、fter repair examined the repair effect has provided the basis. Has retrieved in view of the lead-acid battery damage which directs in the different breakdown regarding repair lead-acid battery very many methods. Proposed from the multitudinous methods the pulse repairs this method. Has designed the

9、corresponding circuit diagram, and has drawn its function diagram. Explained this electric circuit principle of work.Keywords：The battery expires Battery performance index Fault analysis Pulse repair目 录第1章 绪论1.1 引言蓄电池即是贮存化学能量，于必要时放出电能的一种电气化学设备。铅酸蓄电池是1859年Gplante发明的。自铅酸蓄电池被发明以来，因其价格低廉、原料易得性能可靠容易回收和适于

10、大电流放电等特点，目前已成为世界上产量最大、用途最广泛得蓄电池品种。铅酸蓄电池经过一百多年得发展，技术不断更新，现已被广泛应用于汽车、通信、电力、铁路、电动车等各个领域。1.2 国内外研究现状1.2.1 造成铅酸蓄电池失效原因研究现状要了解铅酸蓄电池得修复，首先要明白铅酸蓄电池得失效模式。由于极板得种类、制造条件、使用方法有差异，最终导致蓄电池失效得原因各异。归纳起来，铅酸蓄电池得失效有以下几种情况：(1)正极板得腐蚀变型。目前生产上使用得合金有3类：传统得铅锑合金，锑的含量在47质量分数；低锑或超低锑合金，锑的含量在2质量分数或者低于1质量分数，含有锡、铜、镉、硫等变型晶剂；铅钙系列，实际为

11、铅钙锡铝四元合金，钙的含量在0.060.1质量分数。上述合金铸成的正极板栅，在蓄电池充电过程中都会被二氧化铅腐蚀层的形成，使铅合金产生应力，使板栅长大变形，这种变形超过4时将使极板整体遭到破坏，活性物质与板栅接触不良而脱落，或在汇流排出短路。(2)正极板活性物质脱落、软化。除板栅长大引起活性物质脱落之外，随着充放电反复进行，二氧化铅颗粒之间的结合也松弛，软化，从板栅上脱落下来。板栅的制造、装配的松紧和充放电条件等一系列因素，都对正极板活性物质的软化、脱落有影响。(3)不可逆硫酸盐化。蓄电池过放电并且长期在放电状态下贮存时，其负极将形成一种粗大的、难以接受充电的硫酸铅结晶，此现象称为不可逆硫酸盐

12、化。轻微的不可逆硫酸盐化，尚可用一些方法使它恢复，严重时，则电极失效，充不进电。(4)容量过早的损失。当低锑或铅钙为板栅合金时，在蓄电池使用初期（大约20个循环）出现容量突然下降的现象，使电池失效。(5)锑在活性物质上的严重积累。正极板板栅上的锑随着循环，部分地转移到负极板活性物质的表面上，由于H+在锑上还原比在铅上还原的超电势约低200mV，于是在锑积累时充电电压降低，大部分电流均用于水分解，电池不能正常充电因而失效。对充电电压只有2.30V而失效的铅酸蓄电池负极活性物质的锑含量进行过化验，发现在负极活性物质的表面层，锑的含量达到0.120.19质量分数。对某些电池，例如潜艇用蓄电池，对电池

13、析氢量有一定的限制。曾对析氢超过标准的蓄电池负极板活性物质化验，平均锑的含量达到0.4质量分数。(6)热失效。对于少维护电池，要求充电电压不超过单格2.4V。在实际使用中，例如在汽车上，调压装置可能失控，充电电压过高，从而充电电流过大，产生的热将使电池电解液温度升高，导致电池内阻下降；内阻的下降又加强了充电电流。电池的温升和电流过大互相加强，最终不可控制，使电池变形、开裂而失效。虽然热失效不使是铅酸蓄电池经常发生的失效模式，但也屡见不鲜。使用使应对充电电压过高、电池发热的现象予以注意。(7)负极汇流排的腐蚀。一般情况下，负极板栅及汇流排不存在腐蚀问题，但在阀控式密封蓄电池中，当建立氧循环时，电

14、池上部空间基本上充满了氧气，汇流排又多少为隔膜中电解液沿极耳上爬至汇流排。汇流排的合金会被氧化，进一步形成硫酸铅，如果汇流排焊条合金选择不当，汇流排有渣夹杂及缝隙，腐蚀会沿着这些缝隙加深，致使极耳与汇流排脱开，负极板失效。(8)隔膜穿孔造成短路。个别品种的隔膜，如PP（聚丙烯）隔膜，孔径较大，而且在使用过程中PP熔丝会发生位移，从而造成大孔，活性物质可在充电过程中穿过大孔，造成微短路，使电路失效。1.2.2 影响铅酸蓄电池寿命因素研究现状 铅酸蓄电池的失效是许多因素综合的结果，即决定于极板的内在因素，诸如活性物质的组成。晶型、孔隙率、极板尺寸、板栅材料和结构等，也取决于一系列外在因素，如放电电

15、流密度、电解液浓度和温度、放电深度、维护状况和贮存时间等。这里介绍主要是外部因素：(1)放电深度。放电深度即使用过程中放电到何程度开始停止。100深度指放出全部容量。铅酸蓄电池寿命受放电深度影响很大。设计考虑的重点就是深循环使用、浅循环使用还是浮充使用。若把浅循环使用的电池用于深循环使用时。则铅酸蓄电池会很快失效。因为正极活性物质二氧化铅本身的互相结合不牢，放电时生成硫酸铅，充电时又恢复为二氧化铅，硫酸铅的摩尔体积比二氧化铅大，则放电时活性物质体积膨胀，就使二氧化铅粒子之间的互相结合逐渐松弛，易于脱落。若一摩尔二氧化铅的活性物质只有20放电，则收缩、膨胀的程度就大大降低，结合力破坏变缓慢，因此

16、，放电深度越深，其循环寿命越短。(2)过充电程度。过充电时有大量气体析出，这时正极板活性物质遭受气体的冲击，这种冲击会促进活性物质脱落；此外，正极板栅合金也遭受严重的阳极氧化而腐蚀，所以电池过充电时会使应用期限缩短。(3)温度的影响。铅酸蓄电池寿命随温度升高而延长。在1035间，每升高1，大约增加56个循环，在3545之间，每升高1可延长寿命25个循环以上；高于50则因负极硫化容量损失而降低了寿命。电池寿命在一定温度范围内随温度升高而增加，是因为容量随温度升高而增加。如果放电容量不变，则在温度升高时其放电深度降低，寿命延长。(4)硫酸浓度的影响。酸密度的增加，虽对正极板容量有利，但电池的自放电

17、增加，板栅的腐蚀也加速，也促使二氧化铅的松散脱落，随着蓄电池中使用酸密度的增加，循环寿命下降。随着放电电流密度增加，电池的寿命降低，因为在大电流密度和高酸度浓度条件下，促使正极二氧化铅松散脱落。1.3 研究方向铅酸蓄电池应用领域相当广泛，在汽车启动、通信、铁路、牵引等诸多领域都有应用，铅酸蓄电池已有140年的历史，虽然与技术先进的锂电池、镍氢电池等相比能量低、深循环寿命短，但由于功率特性好、自放电小、高低温性能优越、生产和回收技术成熟以及具有廉价优势，该电池目前仍然是二次电池的主流产品，销售额居二次电池之首。但是随之而来就是铅酸蓄电池过早的报废，不仅浪费资源，而且污染环境。因此对于研究铅酸蓄电

18、池的修复方法是很有必要的。1.4 论文的内容及结构安排本文的主要内容是关于铅酸蓄电池修复方法的研究，检索了现在所有的修复方法，提出新的可行性方案。文章共分为六掌。第一章绪论介绍了铅酸蓄电池失效的原因，以及影响蓄电池寿命的因素。第二章介绍了铅酸蓄电池的相关知识：蓄电池的分类，它的构成和它的工作原理以及它的一些性能指标。第三章针对铅酸蓄电池发生故障的分析第四章总结针对于第三章蓄电池所发生故障的修复方法第五章提出和设计新的修复方法第六章总结第2章 铅酸蓄电池2.1 概述铅酸蓄电池具有电压稳定，使用方便，安全可靠等优点。而且铅酸蓄电池所用原料普通，制造容易，经济实用。因此得到了广泛地应用。2.2 铅酸

19、蓄电池的分类铅酸蓄电池主要由正、负极板、隔离板、电解液和电池槽等部件组成。铅酸蓄电池的极板由板栅和铅粉构成。铅酸蓄电池的正极是以结晶细密、疏松多孔的二氧化铅作为储存电能的物质，正常为红褐色，负极是以海绵状的金属铅作为储存电能的物质，正常为灰色。极板的板栅是用铅锑合金制成。正极和负极储存电能的物质统称为活性物质。隔离物（隔离板）是一种耐酸多微孔物。铅酸蓄电池用纯净的稀硫酸作为电解液，比重一般在1.21.3g/ml之间。电池槽是用来贮盛电解液和支撑极板组的。根据材料不同，由塑料、硬橡胶、玻璃等几种。2.3 铅酸蓄电池的工作原理铅酸电池是由二氧化铅（PbO2）的正极板与绒状纯铅的负极板(Pb)浸入电

20、解液里所构成。由于电极和电解液间所起的化学变化：使两级之间产生电位差（电压）。铅酸蓄电池充、放电化学反应的原理方程式如下：正极：PbO2+2e+H2SO4-+3H+=PbO4+2H2O负极：Pb+HSO4-=PbSO4+H+2e总反应：PbO2+2H2SO4+Pb=2PbSO4+2H2O2.4 铅酸蓄电池性能指标2.4.1 开路电压与工作电压 开路电压电池在开路状态下的状态端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池的正极的电极电势与负极电极电势之差。 工作电压工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称放电电压。在电池放电初始的工作电压称为初始电压。电池在接通负载后，由于欧姆电阻和极化

21、过电位的存在，电池的工作电压低于开路电压。容量电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，以符号C表示。常用的单位为安培小时，简称安时（Ah）或毫安时（mAh）。电池的容量可以分为理论容量，额定容量，实际容量。理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得得最高理论值。为了比较不同系列电池，常用比容量得概念，即单位体积或单位质量电池所能给出得理论电量，单位为Ah/l或Ah/kg。实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为，其值小于理论容量。额定容量也叫保证容量，是按国家或有关部门颁布的标准，保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。2.4

22、.3 内阻 电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学机化与浓差极化。内阻的存在，使电池放电时的端电压低于电池电动势和开路电压，充电时端电压高于电动势和开路电压。电池的内阻不是常数，在充放电过程中随时间不断变化，因为活性物质的组成、电解液浓度和不断地改变。欧姆电阻遵守欧姆定律，极化电阻随电流密度增加而增大，但不是线性关系，常随电流密度和温度都在不断地改变。2.4.4 能量电池的能量是指在一定放电制度下，蓄电池所能给出的电能，通常用瓦时(Wh)表示。电池的能量分为理论能量和实际能量。理论能量W理可用理论容量和电动E的乘积表示，即W理C理E电池的实际能量为一定放电条件下的实际容量C实与平

23、均工作电压U平的乘积。即W理=C理U平常用比能量来比较来比较不同的电池系统。比能量是指电池单位质量或单位体积所能输出的电能，单位分别是Wh/kg或Wh/l比能量有理论比能量和实际比能量之分。前者指1kg电池反应物质所能输出的实际能量。由于各种因素的影响，电池的实际比能量远小于理论比能量。实际比能量和理论比能量的关系可表示如下：W实 W理 . KV . KR . Km式中KV电压效率 KR 反应效率 Km 质量效率功率与比功率电池的功率是指电池在一定放电制度下，于单位时间内所给出能量的大小，单位为W(瓦)或kW（千瓦）。单位质量电池所能给出的功率称为比功率，单位为或。比功率也是电池重要的性能指标

24、之一。一个电池比功率大，表示它可以承受大电流放电。蓄电池的比能量和比功率性能是电池选型时的重要参数。因为电池要与用电的仪器、仪表、电动机器等互相配套，为了满足要求，首先要根据用电设备要求功率大小选择电池类型。当然，最终确定选用电池的类型还要考虑质量、体积、比能量、使用的温度范围和价格等因素。铅酸蓄电池概述铅酸蓄电池在使用的过程中，会出现各种故障，造成故障的原因也是多方面的，很多故障都不是短时间形成的。有几种主要故障：1“硫化”；2电池内部短路；3活性物质的过量脱落；4极板拱曲和断裂；5反极；6正极板板栅的腐蚀；7 负极板的硬化。3.2 铅酸蓄电池的“硫化”在极板上生成白色坚硬的硫酸铅结晶，充电

25、时又非常难于转化为活性物质的硫酸铅，这就是硫酸盐化，简称为“硫化”。生成这种硫酸铅的原因是过放电或放电后长期放置时，硫酸铅微粒在电解液中溶解，呈饱和状态，这些硫酸铅在温度低时重新结晶，而在结晶质硫酸铅是析出。这样在一度析出的粒子上一次又一次地因温度变动而生长、发展，使结晶粒增大。这种硫酸的导电性不良、电阻大，溶解度和溶解速度又很小，充电时恢复困难。因而成为容量降低和寿命缩短的原因，现在对于铅酸蓄电池修复主要是针对于“硫化”。轻微的电池“硫化”，会降低电池的容量，电池内阻增加，严重时则电极失效，充不进电。3.2.1 产生硫化的原因(1)缺少电解液因蒸或纯水蒸发过多或电解液因意外倒泄而没有及时补充

26、，致使液面过低，使极板上部与空气接触而强烈氧化（主要是负极板）。这氧化部分与电解液再接触时，也会形成大晶粒硫酸铅硬化层，使极板上部硫化。同时由于极板外露在充电时，板级上端的硫酸铅不能与电解液发生电化学反应作用，板级的有效物质得不到充分得恢复。(2)电解液不纯一般情况下，使用了不合格得电解液，铅酸蓄电池一年左右便报废。(3)经常使用铅酸电池过量放电或小电流深放电，会在极板深处生成较多得硫酸铅。(4)缺少应有的定期过充电或经常充电不足，在活性物质中或多或少残留一部分未能还原的硫酸铅。(5)电解液密度过高或温度过高，铅酸铅将深入形成，不易恢复。(6)电解液温度高低的变化：硫酸铅在电解液中，溶解于结晶

27、两个相反的过程交替着进行。当温度上升时，极板上的硫酸铅将有一部分溶解于电解液中，温度越高，溶解度越大。担当温度降低时，溶解度减小，会出现过饱和现象。这时有部分硫酸铅就会从电解液中析出，再次结晶成大晶粒硫酸铅附着在极板表面，形成硫化。(7)内部有短路故障，未及时排除。(8)长期处于半放电或放电（如漏电）状态下，或电池放电后，未及时进行充电。(9)放电后，24小时内没有及时补充充电。表31 不同地区的气温条件下的电解液密度冬季温度条件 完全充足的蓄电池在25时的电解液密度夏季 冬季 -40以下地区 1.3 1.26-40-30地区 1.28 1.2-30-20地区 1.27 1.24 -20地区

28、1.26 1.23 0以上地区 1.23 1.23表32 蒸馏水标准（ZBK84 004-89）名称 最大允许量（）有机物 0.005硝酸及亚硝酸盐 0.001 铁Fe 0.0008 氧化物 0.005 氧O 0.01残渣 0.0065 氯CL 0.004氨NH3 0.008锰Mn 0.00006电阻率 30000 3.2.2 极板硫化的现象(1)蓄电池的容量显著降低，用高率放电叉检查蓄电池时，每单格电池电压迅速减低到1.5V(2)充电开始时，电压上升很快；放电时电压急剧下降，即过早的降至终止电压。(3)在充电过程中，电解液质量浓度增加很慢，甚至无显著变化。当浓度上升至一定数值后就不再上升，不

29、能达到原来充电时电解液的浓度标准数值。(4)充电时，电解液温度升高得快。过早冒气，气泡粗大，甚至一开始充电就发生气泡。(5)对蓄电池进行解剖，仔细观察可以发现，负极板表面粗糙，触摸时如同砂粒得感觉，而且极板颜色不同于正常颜色，正极板呈浅棕，负极板呈浅灰色，并且还有白色斑点得硫酸铅布满在极板表面，使极板上得活性物质硬化。3.3 电池内部短路蓄电池的正负极板直接相碰，称为短路。3.3.1 蓄电池内部短路的原因(1)由于隔离板质量差，使极板活性物质穿过，或者隔离板缺损，致使正负极板相接触或直接接触，造成短路。(2)蓄电池在安装时，由于铅渣卡在正负极板之间，或者导电物掉入电池内部，形成导电桥梁，而致使

30、电池内部短路。(3)电池底部沉淀物积聚过多，达到与极板下边缘相接触。(4)极板弯曲过甚，挤破隔离物，从而使正负极板接触。(5)电解液温度过高，浓度过大，使隔离物受腐蚀而损坏，造成电池短路。3.3.2 蓄电池内部短路的现象蓄电池内部短路的主要特征是开路端电压低，电解液浓度下降到1.150以下，如果用大电流时，例如用高率放电叉测试时，单格电池电压迅速下降至零。若用一般放电率放电时，电池的电压也是迅速下降到终止电压。在充电时，电压上升很慢，电解液浓度几乎不变。充电到了终期气泡冒到很微弱，甚至没有气泡产生，但是电解液得温度却是很高，上升也快。 3.4 活性物质得过量脱落3.4.1 活性物质过量脱落的原

31、因(1)过量充电和充电电流过大。蓄电池在充电后期，正负极有气体析出，这部分气体必须达到一定压力，才能克服小孔中电解液的阻力，从极板内部运动至极板表面逸出，这时，如果过量充电或充电电流过大，使极板气体析出速度加快，活性物质脱落得越多。(2)放电电流过大，也是造成极板活性物质脱落得重要原因。实践证明，电池在放电时如形成的硫酸铅疏松的话，充电时就能获得较致密二氧化铅，它是粗晶粒得坚固物质，则极板上的活性物质不容易脱落。反之若形成得硫酸铅是紧密层，则在充电时生成的二氧化铅将主要以树枝状晶体生成。这种树枝状晶体质地疏松，在充电和放电时易于脱落。因此，放电电流过大，使硫酸铅的过饱和度增大，这样就生成了晶粒

32、细小而紧密的硫酸铅层，那么充电时，极板就处在很高的电流密度下，会形成疏松的二氧化铅，在放电开始或充电末期很容易脱落。3.4.2 极板活性物质脱落得现象电解液中有沉淀物，当充电末期发生气泡时，电解液反腾，引起电解液混浊，蓄电池容量显著降级。蓄电池拆开后，可以看到活性物质脱落严重得只剩下板栅。3.5 板极拱曲和断裂板极弯曲多数发生在正极板，在负极板很少见到。有得负极板弯曲则是由于正极板弯曲过甚而迫使负极板亦随子弯曲。3.5.1 板极拱曲和断裂得原因(1)在极板活性物质得制造过程中，铅膏涂填不均匀，有效物质得形成也就不均匀，因此在充放电使极板各部分所引起得电化学作用强弱不均匀，致使板极膨胀和收缩不一

33、致而引起弯曲(2)过量放电因过量放电时，容易使硫酸铅在极板内层深入生成，在充电时得不到恢复，造成内部膨胀，导致极板弯曲或断裂。(3)长时间大电流充放电，使极板表面各部分电流密度不同，极板上的活性物质不能从容均匀地起电化学作用，致使极板各部分膨胀和收缩情况不一，导致弯曲或断裂。(4)过量充电尤其是采取浮充质地蓄电池，浮充时地补充电流过大，又没有定期进行放电，使极板经常处于充电状态，极板地颜色很好，但弯曲断裂很多。(5)高温放电因电池在高温度下放电，电化学反应速度加快，活性物质迅速转为硫酸铅，较常温下在规定时间内放出地电量多，造成深放电；使活性物质在充放电时难以恢复。而且造成极板膨胀不均匀，致使极

34、板弯曲。(6)电解液中含有能溶解铅的酸类（如硝酸、盐酸、醋酸），或含有镁、锰、铜、砷等金属物质。他们对极板会产生腐蚀和硬化作用，致使极板断裂。(7)电池槽多大，使极板组装在电池中松旷，经长期充电后，也会造成极板拱曲。3.6 反极当蓄电池在串联使用中，往往会发生单个电池的电解液浓度、电压、容量不均衡现象。尤其是起动型电池，是由几只单体电池串联组成的，如果有某个电池容量降低，在放电时它就会比其他的两个单格电池先放完自己的容量，即过早的到达了终止电压，如果继续放电，它的单体电压很快降至零。这时若不停止放电（不断开外电路的情况下），由于它的端电压比其他正常电池的端电压低，于是其他两个单格电池的放电电流

35、通过它，使原来的正极板变成负极板，而原来的负极板变成了正极板，这种现象称为“反极”。3.6.1 反极的原因(1)电池充电时，充电电源的正端应与蓄电池的正极联接，充电电源的负端应与电池的负极相联接。充电电流应从正极流入，从负极流出，如果电源的极性与蓄电池的极性接错，使蓄电池继续充电，即为反向充电。(2)由于电池内部故障以及“落后”电池，降低了单格电池的容量，因此在蓄电池组整组放电时，它们过早的放完电，良好的电池对过早放完电的单体电池进行反向充电。(3)在蓄电池组中，要抽出部分单电池组负担额外的负荷。(4)如果将容量大小不同的单电池组装在一起，在连续放电时共同承担相同的负荷，当放电停止时，小容量的

36、单电池将提早放完电，此时大容量的蓄电池继续向小容量的蓄电池继续向小容量的单电池反向充电。3.6.2 出现“反极”现象当直流电压测的其单格电压时，当电压表的“”接到正极上时，则指针将指向反方向或不指示；当电压表的“”接到正极上的时候，则指针将有微小的正向指示；当电压表的“”接到负极上的，指针将有微小的正向指示。反极的蓄电池的正极板由正常的深褐色变为铁青色，极板上看不出有活性物质存在，极板上看不出有绒状铅的存在，几乎与正极板的颜色相似，并失去全部容量。3.7 正极板板栅的腐蚀新的铅酸蓄电池，活性物质都能较好地覆盖在板栅上，电解液对板栅的腐蚀作用极小。但使用较长时间后，有些活性物质就可能从板栅上脱落

37、，而露出栅筋，因此在充放电循环中，极板栅不断地被腐蚀，使板栅胀大、变形。3.7.1 正极板板栅腐蚀的原因(1)经常过量充电或大电流充电是造成正极板板栅腐蚀的主要原因。由于过量充电和大电流充电，容易使极板活性物质大量脱落，使栅筋外露，与电解液接触，被氧化腐蚀。(2)过量充电，使正极电位迅速下降，此时暴露在电解液中板栅的覆盖层，就会遭到破坏，成为多孔性的PbSO4,电解液经过这些孔道流进覆盖层内的板栅，使板栅遭到腐蚀。(3)电解液浓度温度过膏。(4)蓄电池的电解液中，若含有对正极板板栅有腐蚀作用的酸类或其他有机物盐类，都会逐渐腐蚀正极板板栅。3.8 负极板的硬化3.8.1 负极板的硬化的原因造成负

38、极板硬化的原因主要是属于极板制造质量低劣，负极板铅膏配方不合适。但如果由于维护不当，长期充电不足，极板“硫化”，负极板干藏于空气中时间过久和长时间小电流放电，也可造成负极板的硬化。3.8.2 负极板的硬化的现象在正常情况下，充电后的负极板应呈纯灰色，活性物质紧紧地涂填在板栅的小格中，看起来有柔弱感。如果蓄电池在使用过程中，负极板活性物质的孔率逐渐降级，并出项白色颗粒状晶体，严重时极板活性物质造成开裂。使电解液难以渗透到活性物质内部，造成电池容量减低。第4章 各种修复铅酸蓄电池方法概述4.1 对于“硫化”的处理方法4.1.1 水疗法对于“硫化”的蓄电池，如果硫化不太严重,可以使用较稀的电解液,密

39、度在1.100g/cn3以下,即向电池中加水稀释电解液,以提高硫酸铅的溶解度.并用20h率以下的电流,在液温3040的范围内较长时间充电,最后在充足充电情况下用稍高电解液调整电池内电解液密度至标准溶液浓度，蓄电池容量得以恢复.如果电解液密度较高,则充电时只进行水分解,活性物质难以恢复。这种方法原理：用降低酸液密度提高硫酸盐的溶解度，采取小电流长时间充电以降低欧姆极化延缓水分解电压的提早出现，最终使硫酸盐结晶体在溶解和转化为活性物质过程中逐渐被消除。次种方法对于加水蓄电池比较适用，对于“硫化”现象亦可以反复处理。这种方法无须投资设备既可在自行修复，缺点是对于密封电池来说,水疗法是无法进行的.另外

40、,水疗法的成本和使用工时都比较大。4.1.2 浅循环大电流充电法对已硫化电池，采用大电流5Ah以内电流，对电池充电至稍过充状态控制液温不超过40为宜，然后放电30，如此反复数次可减少和消除硫化现象。次法机理：用过充电析出气体对极板表面轻微硫化盐冲刷，使其脱附溶解并转化为活性物质。次法的特点：对于轻微硫化可以明显修复。但对于老电池不适用，因为在析出气体冲刷硫酸盐的同时也对正极板的活性物产生强烈冲刷，使活性物质变软甚至脱落。4.1.3 化学修复方法添加活性剂，采用化学方法，消除硫酸铅结晶，对于已硫化电池，倒掉原电解液，加入纯水与硫钠、硫酸钾、酒石酸等物质混合液，采取正常充放电几次，然后倒出纯水加入

41、稍高密度酸液调整电池内酸液至标准液浓度，容量恢复至80以上可认为修复成功。次法机理：加入的这些硫酸盐配位掺杂剂，可与很多金属离子，包括硫化盐形成配位化合物。形成的化合物在酸性介质中是不稳定的，不导电的硫化层将逐步溶解返回倒溶液中，使极板硫化脱附溶解。次法的特点：修复效果和功率高于前两种修复方法，缺点太繁嗦，成本太高，增加电池内阻，并且还改变了电解液的原结构，修复后的使用期较短，其修复率约为45左右。4.1.4 脉冲修复 4.1.5 串联式修复无法准确判断每块电池性能的好坏，对整体串联电池组采用恒流恒压充电机串联充电修复仅能起到简单的充电作用，去硫化效率和修复效果极差。4.1.6 复合式谐振脉冲

42、修复合理的控制修复脉冲的前沿，利用充电脉冲中的高次谐波与大的硫酸铅结晶谐振的方法，在修复过程中消除电池硫化，利用这种方法修复效率高，对电池损伤小，极大的延长电池使用寿命。4.2 对于电池了内部短路的处理方法拆开电池，找出短路的原因，再迅速进行修理。若是隔离板损坏，酌情更换新的隔离板。若是板极弯曲相碰造成短路，可取出极板，用同面积木板压平。如果短路原因是由于脱落的活性物质沉积过多而造成的，则应清洗沉淀物，洗净，更换新电解液。当正、负极板活性物质脱落过多而引起电压和容量低落时，则应更换新的极板。如果有导电物体存在，只要想法除去即可消除短路现象。4.3 对于活性物质过量脱落的处理方法(1)不要过充电

43、，充电电流不宜过大，尤其是充电末期更需要减少电流，使冒气不致过于剧烈。(2)不要过放电，严格按照放电终止电压标准停止放电。放电时电解液温度不要过低。(3)沉积物过多，可清除后继续再用。若极板脱粉严重，造成明显影响蓄电池放电容量时，须更换极板。4.4 极板拱曲和断裂的处理方法(1)再充电和放电时，要防止用过大的工作电流，更不宜多放电，放电后必须及时进行充电。不要采用恒定电流充电。如自始至终用大电流比将导致过充电，造成极板弯曲。刚停充的电池要冷却至常温时再进行充电。(2)为了防止极板弯曲和破裂，除了再运输和保管时防止极板受潮外，使用中应当采用较好的工作方式，尽可能地减少蓄电池的充放电周期的次数。对

44、采用浮充电方式运行的蓄电池，浮充时的补充电流应适当，并定期进行充放电。(3)如果电池的极板已经弯曲，应首先检查电解液是否能达到无色、透明、无悬浮物等外观条件。否则应化验电解液的杂质含量，若超过规定标准，需要更换电解液。对于弯曲的极板，先从容器中取出，抽出隔离板，立即将正负极板分开并浸入纯水中洗去酸液，经干燥后，将极板组装入隔板，放在压紧虎钳中压实。4.5 蓄电池反极的处理方法(1)为了防止蓄电池的反极，必须加强其维护，要勤加检查，发现有故障的单电池，应及早排除，对于“落后”的单体电池应采取单独充放电，严重的要反复充放，使其容量与其它正常单体电池容量接近或相同时方可使用。(2)由于充电时，接反了

45、极板造成的电池的机性颠倒，可对其进行正向充电，使电池容量接近正常后再使用。(3)对于极性颠倒严重无法挽救的电池，应更换新极板。(4)改善运行方式，让蓄电池组中不要有部分电池承担额外负荷的现象。有些蓄电池车上用本身电池来供给喇叭照面电池的。应定期对这几个电池进行一次单独的补充电。4.6 对于正极板栅的腐蚀一般对于正极板栅腐蚀的蓄电池，修复方法酒使更换新的极板或者购买新的电池。4.7 对于负极板的硬化负极板上有轻微的硬化时，可对电池采用全容量的充电，半容量的放电，然后再进行充电或均衡充电，但是一般效果不显著。因此遇到情况严重时需要更换新极板。第5章 铅酸蓄电池脉冲修复5.1 概述通过前面对于铅酸蓄

46、电池修复方法的检索，传统的修复方法比较复杂。譬如：采用大电流充电、活性剂置换、正负脉冲充电等这些方法修复率低。经过大量的实践的证明，现在修复效果最好的方法还是通过脉冲来对铅酸蓄电池进行修复。下面就更尽一步讲述铅酸蓄电池脉冲修复的情况。5.2 脉冲修复的原理按照原子物理学和固体物理学的原理,硫离子具有5个不同的能级状态，通常处于亚稳定能级状态的离子趋向与迁落到最稳定的共价键能级而存在.在最低能级(即共价键能级状态)，硫以包含8个原子的环形分子形式存在,这8个原子的环形分子模式是一种稳定的组合，难以被打碎，形成电池的不可拟硫酸盐化“硫化” 。多次发生这样的情况,就形成了一层类似与绝缘层一样的硫酸铅

47、结晶。要打碎这些硫酸盐层的束缚，就要提升原子的能级到一定的程度，这时候在外层原子加带的电子被激活到下一个更高的能带，使原子之间解除束缚。每一个特定的能级都有唯一的谐振频率，必须提供给一些能量，才能够使得被激活得分子迁移到更高得能级状态，太低得能量无法达到跃迁所需要得能量要求，但是，过高的能量会使已经脱离了束缚而跃迁的原子处于不稳定状态，又回落到原来的能级。这样，必须通过多次谐振，使的其中一次脱离了束缚，达到最活跃的能级状态而又没有回落的原来的能级，这样，就转化为溶解于电解液的自由离子，而参与电化学反应。很高的电压可以实现，就是大电流高电压充电的方法，谐振也可以实现，就是脉冲谐波谐振的方法。从固

48、体物理上来讲,任何绝缘层在足够高的电压下都可以击穿.一旦绝缘层被击穿,粗大的硫酸铅就会呈现导电状态.如果对高电阻率的绝缘施加瞬间的高电压,也可以击穿大的硫酸铅结晶.如果这个高电压足够短,并且进行限流,在打穿绝缘层的条件下,充电电流不大,也不至于形成大量析气.电池析气量强正相关于充电电流和充电时间,如果脉冲宽度足够短,占空比足够大,就可以在保证击穿粗大硫酸铅结晶的条件下,同时发生的微充电来不及形成析气.这样,实现了脉冲消除硫化。铅酸蓄电池脉冲修复能产生短暂而强大的脉冲电流，通过脉冲电流对蓄电池进行充电。再脉冲间歇其间对蓄电池进行放电。这种方法能够有效的消除极板上的硫酸盐沉积物，从而恢复蓄电池的容

49、量。5.3 铅酸蓄电池脉冲修复的设计5.3.1 铅酸蓄电池脉冲修复功能框图多谐振荡发生器待修复的电池蓄电池容量指示器电源5.3.2 铅酸蓄电池脉冲修复电路图5.3.3 铅酸蓄电池脉冲修复电路的器件 四则运算放大器集成电路LM339LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点：(1)失调电压小，典型值为2mV。(2)电源电压范围宽，单电源为236V，双电源电压为1V18V，消耗电流小，输入失调电压小。(3)对比较信号源的内阻限制较宽。(4)共模输入电压第四章 结论与展望4.1 结论本系统所使用的元件的价格底，功能比较齐全，系统的结构紧凑可扩展性好。数据的处理精度高，处理速度快

50、。但是系统的负载识别不够精确，也不够准确。但经过测试，系统是可以满足设计所能够要求的功能。4.2 展望鉴于此次设计的不足，希望以后的设计者能够设计出更好的硬件电路图，以满足日益增高的要求。致 谢在做2812DSP硬件系统过程中，分院老师给我们了很大的帮助，给我们提供了极好设计环境。课题的指导教师高蒙和余志强给我了很多的帮助。高蒙和余志强老师每周四都会和我们见面，检查我们的进展情况，提出改进的意见和建议。他们耐心的给我们讲解每一个问题，分析每一个环节，使我们弄懂了一个个的问题，掌握了设计的关键所在，保证了我们下一步设计的顺利进行。 并且我还要感谢所有对我们设计上有帮助的同学和老师，正是在你们的支

51、持和帮助下，我们才能够顺利的完成了设计。同时我们的毕业设计也得到了实验室老师们的帮助，在此，向你们深表谢意。参考文献1 记宗南.DSP实用技术和应用实例.航空工业出版社,20062 张雄伟,陈亮,徐光辉.DSP芯片的原理与开发应用.电子工业出版社，20033 李哲英,骆丽,刘元盛.DSP基础理论与应用技术.北京航空航天大学出版社,20024 吴冬梅,张玉杰.DSP技术与应用.北京大学出版社，20065苏奎峰,吕强,耿庆锋,陈圣俭.TMS320F2812原理与开发.电子工业出版社,20056 王念旭等.DSP基础与应用系统设计.北京航空航天大学出版社,19917 胡乾斌,李广斌,李玲,喻红.单片

52、微型计算机原理与应用.华中科技大学出版社,20068 刘和平,严利平,张学锋等.TMS320LF240X DSP结构、原理及应用.北京航空航天大学出版社，20029 王港元.电子技能基础.四川大学出版社,200610 王兆安,黄俊.电力电子技术,机械工业出版社11 汪华,俞时全.微处理器外围器件手册,湖南科学技术出版社,198912 TMS320F/C24DSP Controllers Reference Guide.CPU and Instruction Set,Literature Number:SPRU160C,June 199613 TMS320 x280 x DSP Boot ROM

53、 Reference Guide.Texas Instuments,30 Nov 200414 TMS320C28x DSP CPU and Instruction Set Reference Guide.Texas Instruments,31 Mar 200415 TMS320C28x Instruction Set Simulator Technical Overview.Texas Instruments,30 Nov 200216 DSP/BIOS Device Drivrer Developer Guide.Texas Instruments,30 Sep 2002附录A 外文资料

54、及翻译TMS320LF/C24 DSP Controllers Reference GuideTMS320LF2407,TMS320LF2406,TMS320LF2402DSP CONTROLLERSDSP CONTROLLERSWhat is the slice of DSP?The slice of DSP,also call the digital signal processor,is a kind of having the special and structural microprocessor.The slice of DSP internal adoption procedu

55、re separate Harvard with the data construction, have the specialized hardware multiplication machine, the extensive adoption flowing water line operates, providing the special the instruction of DSP, canning use to come to realizes quickly every kind of arithmetic figure signal handles calculate way

56、 According to request that arithmetic figure signal handles,the slice of DSP has the as follows some main characteristics generally:(1) Can complete in an instruction period once multiplication with once addition.(2) The procedure separates with the data space,can visit the instruction at the same t

57、ime with the data.(3) An inside has the fleetness RAM,canning usually passes the total line in independent data to visit at the same time in two pieces overly.(4) Have the low expense or have no expense circulation and jump the hardware support that turn.(5) Quickly of the interruption handles with

58、the hardware I/ O support.(6) Have several hardwires address creation machine operated in single period.(7) Can proceed together to carry out several operations.(8) Support the flowing water line operate, making take to point,translate the code with carry out the etc.operation can lap over to carry

59、out.Compare with the in general use microprocessor, the slice of DSP other in general use function is opposite a little bit weak.The slice of DSP developmentIn the world a S2811 for single a DSP slice is 1978 AMI Company declaring,the company that 1979 the United States Lintel Company announce uses

60、the programmable period 2920 is the slice of DSP a main milestone. These two kinds of slices an inner part has no modern DSP a single period for slice.1980.The Japanese PD7720 that the company of NEC release is the first has the company of the multiplication machine uses the slice of DSP.The first a