描述恒流/负载下碱性电池电压的函数

电器工程 电池
2022-01-12 03:44:18

介绍

常用的碱性电池(金霸王等)有一个非常有趣的放电曲线。例如,AA 金霸王在恒定负载下具有以下电压特性,

恒定负载

和恒流:

恒流

( http://www.procell.nl/pc1500.pdf )

电池电压也受温度影响。例如,从我最近的一些测试中,波动大致对应于测量它们的时间(温度)。如果电池温度更高,它们会测量更高的电压。

真实测试

在我自己尝试这样做之前,有没有人知道一个数学函数来描述恒定电流和/或恒定负载下碱性电池的电压?一个额外的好处是一个将温度作为参数的函数。当然,线性近似通常就足够了,但我追求更好的拟合。

目的是将曲线(代表函数)拟合到从被测设备中获取的电池电压读数。这将能够预测电池寿命和不同温度下的电池寿命。

4个回答

描述时间、电流、温度等对电池电压的影响的方程/模型将非常有用。如果微控制器可以使用该模型来推断/估计电池的内部状态,那就更好了——特别是充电状态 (SoC) 和放电深度 (DoD)。理想情况下,通过观察正常使用的电池,但偶尔用正负电流的短暂脉冲探测电池可能会提供信息。

我的理解是,许多人将电池近似为与电池内阻(或更复杂的 RC 网络)串联的一些内部电压源。与其试图找到一个方程直接给出给定瞬时内部电池状态和从中拉出的瞬时电流的电池输出电压,不如假设内部电压源保持固定(对于给定的电池化学性质)并找到一些缓慢调整电池内阻的方程——当电池充满电时接近于零,随着电池放电而缓慢增加电阻。(其他快速瞬态效应由 RC 网络中的固定电容器和固定电阻器建模)。

我听说有一家制造商使用具有408 个不同值的电池充电状态模型。有更好的模型吗?

青少年时期开始接受电子和数学方面的正规培训,最终获得应用数学硕士学位(医学博士,1991 年)和 20 年的电子设计工程师经验 - 包括使用碘化锂1981 年用于 CMOS 内存备份的单元(是的,“回到过去”)——我会直截了当地告诉你,任何希望有一个“封闭形式”的数学方程(你可以“插入”参数)是正确的对着星星许愿。这与电子仪器或它们使用初级或次级电池作为工作电源无关:这完全与电化学有关!

所以去研究物理(和电)化学,因为这是这些设备背后的实际科学,而不是技术。所有常见的电池(我们所知道的)都是电能的化学来源——还是有人忘记提到这个简单而明显的事实?(这件事真的需要一个BSEE才能在智力上完全掌握吗?)

随时间变化的瞬时电压方程可能很有趣。

但是对于给定的截止电压,对于给定的负载值和类型(常数 I、R 或 P),什么是最重要的服务瓦特小时。

影响使用寿命的其他变量包括每天平均工作温度的占空比。

您可以尝试将此处的结果转换为使用温度影响容量的公式。

您可以使用 MS Excel 根据您的数据生成多项式曲线拟合,然后让 Excel 在图表上显示方程。您可能不得不稍微欺骗第一个术语以使其完全适合。我经常使用此功能,并采用显示的方程式并用它生成另一条曲线。这样我可以对多项式的第一项进行一些小的调整,直到计算出的曲线适合我的数据,然后我对实际数据有一个很好的近似。