骇客帝国（二）电动车电池新技术探讨

骇客

原帖由 jingxiumotuo 于 2008-11-22 22:11 发表
乌龟干了26个小时了,在晚上6点我把电源关了,打开皮冒看到正好湿忽忽的.静置了1个半小时实在等不急了开始放电,放电前先测量电压,内阻,电压为14.2 14.2 14.1,内阻为12 12 12,为了节省时间6A放电起放电压在12.8以上,前5 ...

    很细致！很认真，很好！

骇客

原帖由 seesm 于 2008-11-22 22:26 发表
“天下英雄尽入我毂中”

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骇客大师的人品大大的X!(绝对不能说骇客大师的坏)

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只有一个人能获奖励?!

————这岂不是“二桃杀三士之计 ...

          一个人获得奖励比100人好。在未来的日子里，大家获得奖励的机会会不少！因为只有这样，大家就能一起参与，一起进步了！
小朋友为什么被动读书？因为有考试！
即便考试没有奖励，他们会为自己的满分而欢呼雀跃！让我们回到童年，那是成长与进步的快乐时光！
明天的奖励还没被拿，拿到奖励的价值不是意味这简单的3对A9，而是你的知识的融会贯通！
        前面这个问题不是很简单，当时是绿源倪董考厦门华天老板的题目，华天老板用了20分钟才讲清楚的。

[ 本帖最后由 骇客 于 2008-11-22 22:41 编辑 ]

a8427116

“前面这个问题不是很简单，当时是绿源倪董考厦门华天老板的题目，华天老板用了20分钟才讲清楚的。”
“不是很简单”！！！要用20分钟才能给一个内行讲清楚，“不简单”一词不太合适吧！想当年老师给我们将“相对论”的时候，才讲了一个礼拜啊！当然，那只是皮毛咯！不涉及计算和几何部分。

rupolo

我还没有收到乌龟,就猜测下了。
过流保护,
包含充电,放电,因为是串联,所以每只电流都相同,小乌龟只在一处即可操控全局.
过温保护.
因为电池是装在同一盒子里,充电时升温过程是循序渐进的,基本每只电池的温度都差不多,所以小乌龟又顺利保护了集体.
过压保护和欠压保护.
估计是有电压比较器将小乌龟所在的电池电压和另外几只的电压总和进行比较.说简单就是有两种组电压保护,一组是保护所在电池,另一组保护其他电池的总电压,两组电压有一组欠压或过压即实现保护..不知猜的对不对?

还要替骇客说句话:如果大家都只盯这修复,那我送什么小乌龟,送小田鸡鸡就是了啊!

st0675

今天晚上开始了测试，先拿了一只严重硫化的电池，将乌龟按说明装好，再用一只36V充电器（西普尔）进行充电，电池的端电压上升至16V，将雌乌龟孔对孔的放在公乌龟身上，充电器保持原状无反应。

再将两只充满电的电池接成24V，按说明把乌龟装好，仍用36V的充电器进行充电，充电器先是红灯在充电，很快变成绿灯，将雌乌龟再次孔对孔的放在公乌龟身上，等了好一会儿，充电器仍保持原状无反应。

在整操作过程中，按说明先给乌龟的红线和蓝线焊上夹子，在焊线时，烙铁是拔下电源端的，接电池时，也是先接正极，再接负极，最后将黑线接入。

是不是乌龟经长途跋涉，不行了？要不要来点伟哥？

st0675

经过一番折腾，终于知道原因了。前面好象也有和我一样现象的网友，注意一下，可能是工人在封装时把母乌龟里面的东西给弄反了，大家将母乌龟背靠着公乌龟，就可以了开始修复了，如下图。

骇客老大：凭这个可不可以再发一对乌龟过来给我啊。

lgg

准备了N组电池来试验小乌龟,到现在还没收到. 等它等的我心痛

djroger

我要小王八~~~~一对就好~~~~什么时候还有得领养啊~~~

ztx

骇客是铅酸电池特别是电动车铅酸电池真专家，我只有当学生请教的份。看到骇客老师的有奖提问，学生我踊跃举手回答。因为我还没有拿到小乌龟，没有解剖、测试的依据，很多是猜测。
   参考书：1，小乌龟的说明书；2，那张图；3，骇客回答网友的提问集。
   主电路部分：红线接电池正极，蓝线接电池负极；黑线与蓝线之间是两只功率MOS管串联，这两只功率MOS管可以是不同的（一个NMOS，一个PMOS）也可以是相同的。我在这里为了叙述方便，假设都是NMOS管（功率NMOS管也便宜），给它们编号V1和V2。功率NMOS管生产时都寄生了一个二极管，寄生二极管的负极接漏极、寄生二极管的正极接源极，我们把V1的寄生二极管命名为VD1，把V2的寄生二极管命名为VD2。
   V1的漏极和V2的漏极直接相连， V2管的源极接黑线，V1管源极接电池负极蓝线。这两只功率NMOS管相当于两只开关，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断。
   功率NMOS管的栅极G电压高于源极E某值时，开关导通，漏极D和源极S之间电阻很小应该是毫欧姆级的；降低栅极G电压时，开关关断，漏极D与源极S之间电阻很大接近无穷大。
   所有保护功能例如：过充电保护、过放电保护、过电流保护、短路保护、热失控保护都是通过关断相应功率NMOS管来实现。也就是控制栅极G高电压，开关导通，控制栅极G低电压，开关截止。修复功能则是控制功率NMOS管断续导通和截止，将脉宽调制脉冲加到功率NMOS管的栅极即可实现。操作栅极G的电压，可以用电子线路来实现，目前单片机便宜了，可以使用单片机。这样，电路可以简化、性能提高，如温度补偿等就很方便了。
    电路需要提供保护的依据，提供者术语叫传感器，例如温度传感器、电流传感器、电压传感器。这些传感器将温度变化、电流变化、电压变化以及和时间的关系提供给单片机，单片机按照程序进行比较、计算作出处理决定，操作功率NMOS管的G极电压，如果关断需要记忆的就锁住（锁存）。
部分工作原理分析如下：
   1、 正常状态
在正常状态下电路中V1的栅极G1和V2的栅极G2都得到高电压，两个NMOS功率管都处于导通状态，电池可以自由地进行充电和放电，由于NMOS功率管的导通阻抗很小，假设小于10 毫欧，其导通电阻对电路的性能影响很小。
   2、过放电保护
电池在对外部负载放电过程中，其电压会随着放电过程逐渐降低，例如电池电压降至10.5V时，其容量认为已被完全放光，此时如果让电池继续对负载放电，将造成电池的损坏。在电池放电过程中，当电池电压降至10.5V时，通知单片机将G1电压降低，使V1 由导通转为关断，从而切断了放电回路，使电池无法再对负载进行放电，起到过放电保护作用。而此时由于V1 自带的寄生二极管VD1 的存在，充电器可以通过该二极管对电池进行充电。
这里电压传感器可以叫电压取样，由串联电阻分压取得。当然，程序中要增加抗干扰的内容。按照说明书可以看出，保护动作后进行了锁存。
   3、 过电流保护
电池在对负载正常放电过程中，放电电流在经过串联的2个NMOS功率管时，由于漏、源极间的导通阻抗，会在其两端产生一个电压，该电压值U=I*R*2,R为单个NMOS功率管漏、源极间的导通阻抗，单片机对该电压值进行检测。若负载因某种原因导致异常，使回路电流增大，当该电压大到某值时，单片机将G1电压降低，使V1 由导通转为关断，从而切断了放电回路，使回路中电流为零，起到过电流保护作用。
这里电流传感器也叫电流取样电阻就是NMOS功率管漏、源极间的导通阻抗。电流动作值值按照说明书可以看出，不同电流给予了不同的延时，保护动作后也进行了锁存。
   4、 短路保护
其工作原理与过电流保护类似，只是判断方法不同，保护延时时间也不一样。
   5、对新电池增容
实质是高电压、慢脉冲充电，应该是G1低电压，V1截止关断，V2的栅极G2加的是脉宽调制（PWM）的脉冲。必须严格控制电压幅度和脉冲宽度，否则，高电压会大量析气，造成失水。
高电压来自充电器，说明书里有。脉宽由控制电路产生，当然也是程序决定。还有需要母乌龟来操纵控制电路。关于负脉冲，美国人麦斯先生讲过3点，可以增加极板接受能力，降低电解液温度，降低极化。关于这个问题，骇客先生的意见在极板接受能力强时不用加。
关于慢脉冲充电的要点，朱松然老师和一位学者有论文，以后我会贴到该网站的。
    6、对旧电池恢复容量
操作方法和对新电池增容类似，也有风险。不同的地方是调整酸量，我想对硫化、早期不均衡的效果是明显的。
     回到骇客大师的有奖解答问题：对乌龟本身趴在的电池有何问题公乌龟很容易知道，详见骇客给的那张图，其余几个电池的问题它是如何得知的呢？依据又是什么呢？由于单片计算机的介入，具有了“智能”。
     ⑴先看充电温度高的问题，我们知道温度升高是有原因的，热是可以传递的，而且是有规律的。A，内阻大温升多，热失控温升多。
    热失控的特点和区别方法，热失控就是氧循环变好，阳极产生的氧很容易穿过隔板与阴极绒状铅化合为氧化铅，氧化铅又和硫酸反应生成硫酸铅和水，这两个化学反应都放大量热。一般充电电流应该随充电时间的增长而下降，热失控充电电流不降反增。
    更简单有效的判断方法：如果在充电到了一定时间时（例如1小时），令G2电压降低一会儿（几秒即可）即关断V2一下，然后再恢复V2导通，比较关断前和重新导通后的电流，重新导通后的电流大大小于关断前的电流，那就是有的电池存在热失控了。
    说明，V2是充电保护开关，断开它的结果是充电电流为零了，大部分三段式充电器将进入到涓流充电电压（折算到单格小于2.35V析氧电压），V2重新导通后，热失控的电池由于生成的氧少了，解除了失控。当然，一般放完电的电池需要4－6小时才能红灯变绿灯，三段式充电器才能进入到涓流充电电压状态。那好吧，1小时判断一次。对于有短路的电池，电流降不到转折电流以下。
    转折电流是三段式充电器的一个重要参数，充电电流大于它红灯，此时稳压值折算到单格约2.42V，实际开始充电时由于电路的功率限制的作用小于此值，靠近转折电流时才达到此值；充电电流小于它绿灯，此时稳压值折算到单格小于2.35V析氧电压。转折电流的最佳值，骇客先生给过多次，10安时电池转折电流300－350毫安，20安时电池转折电流500－550毫安。
   ⑵温度和端电压关系
   ⑶
   ⑷
   ⑸不同极性功率MOS管的接法
   母乌龟的

walkman

张老师出马了，果然不同凡响，分析的很到位，大有醍醐灌顶之感，等着张老师继续分析下去。剩下的两对A9乌龟，铁定是归张老师所有了。