现代潜艇铅酸蓄电池充电模型
基于三阶动态模型的铅酸蓄电池建模与仿真
基于三阶动态模型的铅酸蓄电池建模与仿真摘要基于铅酸蓄电池内部化学反应的非线性、复杂性和对环境的敏感性等特点, 通过对铅酸蓄电池各类等效模型的研究和分析，本文采用三阶动态等效模型对铅酸蓄电池建模,并用MATLAB/Simulink 软件进行仿真验证。
关键词：铅酸蓄电池三阶动态模型仿真1 研究背景和意义目前应用的电池类别较多，如镍氢电池、铅酸电池和燃料电池等。
此中，通用汽车铅酸电池，便宜、能量是温和、高速率放电机能好、高温和低温机能好、效率高的优势，因此广泛普遍用在军事等行业。
由于铅酸电池具备广泛的应用远景，有必要深入研究铅酸电池的工作机理，但电池内在的电化学过程对环境敏感和复杂的非线性过程，这个过程要用数模来描述。
电池模型更好地反映电池充电和放电的，模型不要太复杂，方便工程使用。
2 铅酸蓄电池基本特性2.1 铅酸蓄电池的原理铅酸蓄电池的电极是由铅及其氧化物构成，其电解液是硫酸溶液,是由正负极板、隔板、电池槽、电解液以及接线端子等部分构成。
铅酸蓄电池的工作原理比较简单，包括正负极和电解质，正极活性物用二氧化铅()，负极活性物用铅()，电解液是用硫酸（)。
如图1-1所示为蓄电池工作原理。
在铅酸蓄电池的放电反应中，因为蓄电池电势差，负极板的电子会经过负载进到正极板由此就成了电流，同样电池的内部也在进行化学反应。
在电场的作用下，电解液的硫酸根离子()移到电池的正极，氢离子()移到电池的负极，从而在蓄电池内部就成了电流，导电通路就此构成，蓄电池便接连向外部放电。
相对地，充电过程是放电过程的反向过程，充电过程可以还原放电过程中消耗的正负极活性物质。
图1-1 铅酸蓄电池的工作原理2.2 铅酸蓄电池的基本特性2.2.1 蓄电池内阻特性当电流流过电池的内部,因为有内部阻力，所以电池的工作电压就会大于或者小于开路电压。
电池内阻的不固定性，往往影响因素如温度、电解液的浓度。
从文献知，铅酸电池内部阻力可以分成三个部分：欧姆极化内阻、电化学极化电阻和浓差极化电阻。
潜艇电池的使用
潜艇电池的使用增加电池的贮电量意味着依靠电池功率进行水下航行的潜艇能有比较长的潜航时间。
目前有些潜艇电池的充电时间已经比较短，由于需要充电而带来的水面暴露率已大为减少。
潜艇电池现在采用的是已经成熟的铅酸电池技术。
其电池由单个电池块组合而成。
每块高约1米或1米以上，约750千克。
现代潜艇需要使用的电池多达480块，由两组各240块电池串接而成。
这就是说，电池的可靠性和制造上的一致性非常关键，一块电池损坏会影响整个电池组。
第一艘使用铅酸电池的潜艇是“荷兰 1”号潜艇。
该艇1901年下水，由60块铅酸电池驱动。
每块电池重413千克，装在衬铅的木盒中。
4小时放电的储电量为1940安时(4.7安时／千克)。
“荷兰 1”号潜艇于1913年沉没，1982年从埃丁斯通灯塔外的海底打捞出海。
其中有些电池为1908年安装。
经送至制造厂清洗、注入电解液和充电后，尽管它们淹没海底已69年，但仍能以20安放电1 5小时。
1910年左右出现了粉末氧化物(MilledOxide)。
利用粉末氧化物发展了涂浆正极板电池。
涂浆正极板电池于1914年开始在英国海军的E级潜艇上使用。
较之在“荷兰”级潜艇上使用的“灯线盒”正极板电池来说，其贮电量翻了一番。
早期的涂浆正极板电池装在乌木盒中，重约402千克，4小时放电的贮电量为3810安时(9.5安时／千克)。
在第一次世界大战中，英国潜艇使用氯化物公司的涂浆极板电池，每月平均航行10000海里，电池没有出现过任何事故。
20年代开始使用一种新型电池，即管形正极板电池。
英国潜艇在1921年至1943年间使用这种电池。
1943年，英国海军潜艇开始使用扁平涂浆正极板电池。
这种电池的贮电量当时为12 3安时／千克，而管形正极板电池的贮电量只为10安时／千克，贮电量提高了23％。
以后，英国海军和世界其它国家海军继续使用涂浆正极板电池。
这些电池在过去50年中证明极为可靠、有效。
有些电池的贮电量已经达到19安时／千克。
潜艇用铅酸蓄电池综述
研 究开发潜艇用大容量式 阀控密封蓄电池技 术 已成为各 国竞相研究 的热点 ，如：美国 已将小 型阀控式 铅酸蓄 电池用于陆海战术车辆 、空军 的
进 ：板 栅 材 料和 结构 也 大 有 变 化 ， 电池 性 能 的检 测 也 由原 来 的手 工 检 测 发 展 到 自动 检测 。上 述 各
条 电力推进潜艇使用 的动力 电池 ，也是当今世 界 各 国常 规 动 力潜 艇 普 遍 使 用 的蓄 电池 。虽 然铅 酸
蓄 电池 比较 笨 重 ， 比 能量 不 高 ，但 技 术 成 熟 、 性 能可 靠 、价 廉 、使 用 寿命 长 、维 护 工 作 相 对 其 他 而 言 又 比较 容 易 ；此 外 ，铅 蓄 电池 近 几 十 年 来 在 技术 上 已经 有 了跨 越 式 的 发 展 ，至 今 仍 在 二 次 电 池 市 场 占有 举 足 轻 重 的 地位 。现 代 潜 艇 用 铅 酸 蓄 电池 存 在 充 电 时 问长 、 高 倍 率充 放 电寿 命 短 、 比 能较 低 、需 维 护 的缺 点 ，根据 新 一 代 潜 艇 的要 求 ， 需 要 开 发 更 加先 进 的铅 酸 电池 ， 以满 足潜 艇 机 动 作 战 需 求 ，提 高和 完 善 常规 潜 艇 战 术 使 命 。
为了能更加适应潜艇机动作战性能，潜艇用
铅 酸 蓄 电 池 还 有 待 提 高 其 快 速 充 放 电 性 能 及 寿
命。
２ 潜艇 用铅酸 蓄 电池 的发展
２１ 常规 潜 艇 ．
超 级 铅 酸 电池 将 超 级 电容 器 与 铅 酸 蓄 电池 合 二 为 一 ，它 是 新 一代 铅 蓄 电池 电源 系 统 的研 究方 向。将 铅 酸 蓄 电池 与 超 级 电容器 技 术 结 合 或 相 互 渗透 是提 升 铅 酸 蓄 电池 性 能 的有 效 途 径 ，对 克 服 铅 酸 电池 功 率密 度 低 、循 环 寿命 短 、 充 电速 度 慢
铅酸蓄电池最佳充电方法
铅酸蓄电池最佳充电方法(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--铅酸蓄电池最佳充电方法上世纪60年代中期，美国科学家马斯对开口蓄电池的充电过程作了大量的试验研究，并提出了以最低出气率为前提的，蓄电池可接受的充电曲线，如图1所示。
实验表明，如果充电电流按这条曲线变化，就可以大大缩短充电时间，并且对电池的容量和寿命也没有影响。
原则上把这条曲线称为最佳充电曲线。
目录1原理简介蓄电池放电后，用直流电按与放电电流相反的方向通过蓄电池，使它恢复工作能力，这个过程称为蓄电池充电。
蓄电池充电时，电池正极与电源正极相联，电池负极与电源负极相联，充电电源电压必须高于电池的总电动势。
充电方式有恒电流充电和恒电压充电两种。
2详细内容蓄电池充电器原理蓄电池里面有大量的硫酸等可供电离的溶液，当插上电源，电流就通过里面的铅板（有些电池不是铅）电离溶液，这样就将电能转化为化学能；如果要使用，溶液就会转化为电能通过电极输送出去。
这是原理上的描述，事实上，真实的情况十分复杂，可参考相关专业书籍。
充电方法制度常规充电制度是依据1940年前国际公认的经验法则设计的。
其中最着名的就是“安培小时规则”：充电电流安培数，不应超过蓄电池待充电的安时数。
实际上，常规充电的速度被蓄电池在充电过程中的温升和气体的产生所限制。
这个现象对蓄电池充电所必须的最短时间具有重要意义。
恒流充电法恒流充电法是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方法，保持充电电流强度不变的充电方法。
控制方法简单，但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，到充电后期，充电电流多用于电解水，产生气体，使出气过甚，因此，常选用阶段充电法。
恒压充电法充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值，随着蓄电池端电压的逐渐升高，电流逐渐减少。
与恒流充电法相比，其充电过程更接近于最佳充电曲线。
用恒定电压快速充电，由于充电初期蓄电池电动势较低，充电电流很大，随着充电的进行，电流将逐渐减少，因此，只需简易控制系统。
智能型船用蓄电池充电设备的研究与设计
电压 ，船员劳动强度大且充 电过程不易控制。通过 对 现役船 艇的调研 ， 目前 尚无 一种全 自动 蓄 电池充 电检测装置 ，对此 ，本 文研究 设计 了一种 应用单 片
机控 制 的智 能 型铅酸 蓄 电池充 电器 ，该设 备可 在现
役船 艇上加 装 。
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｏｗｉｇ ｔ ｏ ｆｉｓｉｈ ｒ ｎ ｈ ｒ ｃｅ ｓ ｔ ｉ ｓ ａ ｆａ ｂ ｔ ｒ ｙ ｂ ｒａｌ ｈ ａｅ ｅ ｙ ｉ ｓｒ ｃ ： ｎ ｏ ｓｍｅ ｏ ｎ ｅ ｅ ｔｃ ａａ ｔｒ ， ｈｅｌｆ ｐ ｎ ｏ ａｔ ｙ ｍａ ｅ ｇｅ ｔｙ ｓ ｏ ｎ ｄ ｂ ｍ— ｔ ｅ ｅ ｐ ｏ ｅ ｐ ｒ ｔ ｎ．Ａ ｏ ｒｃ ｈ ｒ ｉｇ ｍｅｈ ｄ， ｔ ｅｅｏ ， ｍ ｙ ｅ ｅ ｔｖ ｌ ｎ ｅ ｅｓ ｔ ｅ ｖｃ ｉ ｒｐ ｒｏ ｅａｉ ｏ ｃ ｒｅ ｔ ａ ｇｎ ｔ ｏ ｃ ｈ ｒｆ ｒ ａ ｆ ｃｉｅｙｉ ｃ ｒ ａ ｅｉｓｓ ｒｉ ｅｌ ｅ． Ｉ ｈｓｐ — ｅ ｆ ｎ ｔ ｉ ａ ｐ ｒ ｔ ｅ ａ ｔｏ ｎ ｌｚ ｓ ｔｅ ｃ ａｇｎ ｒｃ ｓｅ ｎ ｆｕ ｔｇ ｓｏ ｅ ｆｓ ｈ ｒ ｉ ｇ， ｃ ｎ ｔｎ— ｕ ｅ ｔｃ ａｇｎ ｅ ， ｈ ｕｈ ｒａ ａｙ ｅ ｈ ｈ ｒ ｉｇ ｐ ｏ ｅｓ ｓｉ ｏ ｒ ｓａ ｅ ｆｔ ａ ｔｃ ａｇｎ ｈ ｏ ｓａ ｔｃ ｒ ｎ ｈ ｒ ｉｇ
铅 酸蓄 电池 充 电器。 关 键词 ：铅 酸蓄 电池 ；智 能检测 ；分段 恒流 充 电
中图分类 号 ： Ｍ １ ． Ｔ ９０ ６
文献标 识码 ： Ｂ
文章编 号 ：０６— ８７ ２ ０ ） １ ０ ３ —０ １０ ０ ４ （０７ ０ — ０ ３ ３
Ｉ ｖ ｓｉａ ｏ ａ ｄ ｄ ｓｇ ｆｉ ｔｌｇ ｎ ａ ｔｒ ｈ ｒ ｅ ｏ ｅ ｓ ｌ ｎ ｅｔｇ ｔ ｎ ｎ ｅ ｉｎ ｏ ｎ ｅｌ ｅ ｔｂ ｔｅ ｙ ｃ ａ ｇ ｒｆ ｒ ｖ ｓｅｓ ｉ ｉ
现代潜艇铅酸蓄电池放电模型研究
率放 电规律 ， 仿真 蓄电池准稳 态恒 功率放 电过程 ． ３ ）如何确 定 蓄电池放 电起 始点 ， 以便 于计 算
水下 多工况放 电．
范 围 内［ ］而 潜 艇 蓄 电池 的工 作 方 式 要 复 杂 得 ２， 多 ， 作 特 点也 不 同 ， 以不 能 照搬 这 些 结论 ． 工 所 本 文 在分 析 了蓄 电池 水 下 工作 特 点 的基 础 上 ， 利用 基 于前 馈 的神 经 网络 建模 ， 出适 合 于潜 艇 动力 给 系统性 能优 化研 究 的放 电模型 ．
算如 下．
Ｔ ，
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（ ｚ— Ｖ１ （ ０一 Ｉ ） ．Ｔ ） １ ，
２ 潜 艇 蓄 电池 放 电过 程 建模
２ １ 蓄 电池放 电建模 的常 用方法 和研 究 ．
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十
显然 ， 种模 型还是 一种线 性化模 型 ， 这 虽然 对 动 力系统 建 模有 较 好 的效 果 ， 是 蓄 电池 模型 中 但 有 的预 测值 与 实际 值相 差 较大 ， 特别 是外 延插 值 困 难． 外 ， 性 插 值 法 中 采 用 的 蓄 电 池 容 量 另 线 Ｐ ｕ ｅｔ ｅ ｋ ｒ 经验 方程 预测 法不 能 很好 地 预测 实 际蓄
Ｖｏ１ ３Ｏ Ｎｏ． ． ４ Ａ ｕｇ ２ ０６ ． ０
现代 潜 艇铅 酸 蓄 电池 放 电模 型研 究 ＊
赵 建 华Ｄ 欧 阳光 耀Ｄ 徐 建 飞 刘 镇Ｄ
（ 军 工 程 大 学 船 舶 与 动力 工程 学 院 ” 武 汉 海 ４０３） ３０ ３ （ 警 船 艇 学 校 机 电 管 理 系 宁 波 ３４ ０ ） 武 ２ ０ ２
小型铅酸蓄电池充电的数学模型简化及充电研究
关键 词 ： 酸蓄电池； 铅 充电； 数学模型
中图分类号 ： ＴＭ９ ２ ２ １． 文献标识码 ： Ａ
Ｒｅ ｕ ｉ ｇ ｏ ａ ｈ ｍａｉａ— ｏ ｅ ｎ ｔ ｄ ａ ｇｎ ｂ ｕ ｉｏ ａ － ｉ ｔｅ ｙ ｄ ｃｎ ｆＭ ｔ ｅ ｔｃ ｌ Ｍ ｄ ｌａ ｄＳ ｕ ｙ ｉ Ｃｈ ｒ ｉ ｇ ａ ｏ ｔＭ ｎ ｒＬｅ ｄ Ａｃｄ Ｂａｔ ｒ ｎ
个惯性环节 １ （ ２ １ 丁 Ｓ＋１ 和一 个一 阶微 分环 节（ Ｓ＋１ 组成的。惯性环节在充 电过程 中起主 导作 用， ） ） 其时 间常数 丁 ２的大 小决定 了充电的快慢 ， 而 的大小由浓差极化和化 学极化 内阻 Ｒ 决定， 因此要解决快速充 电的问题 ， 就要 解决蓄 电池 的
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｒｅ ｕ ｉ ｇ ｃ ａ ｇ ｔ ｅ ｔ ａ — ｍｏ ｅ ｆ ｌａ — ｃｄ ｂ ｔｅ ｙ ｉ ｗｏ ｓ ａ ｅ ｃ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ａ ｔ ｃ ｒ ｅ ｔ ｄｓ ｄ ｃｎ ｈ ｒ ｅ ｍａ ｈ ｍａ ｉ ｌ ｃ ｄ ｌｏ ｅ ｄ ａ ｉ ａ ｔ ｒ ｎ ｔ － ｔ ｇ ｈ ｒ ｅ ａ ｄ ｃ ｎ ｔ ｎ ｕ ｒ ｎ ｉ— ｃ ａ ｇ ． ｅ ｕ ｅ ｔ ｅ ａｉ ａ－ ｄ ｌｉ ｃ ｍｐ ｓ ｄ ｏ ｎ ｉ ｅ ｔａ ｌ ｋ ａ ｄ ａ ｆ ｓ ｒ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔａ ｉ ｋ Ｉ ｅ ｔａ ｌ ｋ ｓ ｒ ｅ ｔ ｅ ｈ ｒ ｅ ｒ ｄ ｃ ｄ ｍａ ｈ ｍ ｔｃ ｌ ｍｏ ｅ Ｓ ｏ ｏ ｅ ｆ ａ ｎ ｒ ｉ ｉ ｎ ｉ ｔ ｏ ｄ ｒ ｄ ｆ ｒ ｎ ｉ ｌｌ ． ｎ ｒｉ ｉ ｅ ｖ ｈ ｎ ｒ ｆ ｎ ｎ ｌ ａ ｉ ｇ ｆ ｎ ｔ ｎ ｉ ｈ ｒ ｉ ｇ，ｔ ｉ ｏ ｓ ａ ｔＴ２ｓｚ ｅ ｏ ｖ ｈ ｒ ｉ ｇｓ ｅ ｄ￣ ｅ ｅ ｓ Ｔ２ｓｚ ｅｇ ｖ ｒ ｅ ｙ ｉ ｔ ｒ ａ ｅ ｉｔ ｅ ｄ ｎ ｕ ｃ ｉ ｃ ａ ｇ ｎ ｉｓｔ ｏ ｎ ｍｅ ｃ ｎ ｔ ｎ ｉｅｒ ｓ ｌｅ ｃ ａ ｇ ｎ ｐ ｅ ｗｈ ｒ ａ ， ｉｅｂ ｏ ｅ ｎ ｄ ｂ ｅ ｎ ｌ ｓｓ — ｎ ｒ ａ ｃ ｒ ｄ ｃ ｄ ｆ ｏ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｉｎ ｐ ｌｒｚ ｔ ｎ ａ ｄ ｃ ｅ ｃ ｌ ｏ ａ ｉａ ｉ ｎ ｃ ｎ ｅ ｕ ｎ ｌ ，ｋ ｙ ｔ ｅ ｏ ｖ ｕ ｃ ｈ ｒ ｅ ｐ ｏ — ｎ ｅＲ２ｐ ｏ ｕ ｅ ｒ ｍ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｏ ａ ｉａ ｉ ｎ ｈ ｍｉ ａ ｌｒｚ ｔ ； ｏ ｓ ｑ ｅ ｔｙ ｅ ｏ ｒ ｓ ｌ ｅｑ ｉｋ ｃ ａ ｇ ｒ ｂ ｏ ｏ ｐ ｏ ｌｍ ｓｒ ｓ ｌ ｉ ｇ ｉ ｉｉｌｐ ｌｒｚ ｔ ｎ ｐ ｏ ｌｍ ｆｌ ａ － ｃｄ ｂ ｔｅ ｙ，ｔｉ ｉ ｉ ａ ｉ ａ ｉ ｎ ｐ ｏ ｌｍ． ｅ ｉ ｅ ｏ ｖ ｎ ｎ ｔ ｏ ａ ｉａ ｉ ｒ ｂ ｅ Ｏ ｅ ｄ ａ ｉ ａ ｔ ｒ ｉ ｓ ｎ ｔ ｌ ｔ ｔ ｒ ｂ ｅ ａ ｏ ｉ ｓｕ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ｄ ａ ｉ ａ ｔ ｒ ；ｃ ａ ｇ ｎ ； ｔ ｅ ｔｃ ｌｍｏ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ：ｌａ — ｃｄ ｂ ｔｅ ｙ ｈ ｒ ｉ ｇ ｍａ ｈ ｍａ ｉａ ｄ ｌ
基于神经网络的铅酸蓄电池模型研究
充 放 电模 块 是 充 放 电装 置 中 的 执 行 机构 。三
相 交 流 电经 变 压器 降压 后 进 行 整 流 。整 流 后 的直
等 都 对 剩 余 容量 产 生 影 响 ，并 且 都 是 非 线 性 关 系
ｎ】
。
因此 ， 建 立 其 数 学 模 型 的难 度 较 大 。本 文 以
蓄 电池 的 充放 电伴 随着 复 杂 的化 学 变 化 和 物 理 变 化 过 程 ，使 得 影 响 蓄 电池 剩 余 容 量 和荷 电状 态 （ ＯＣ）的 因 素众 多 。蓄 电池 端 电压 、 电解 液 Ｓ
密 度 和 温 度 、搅 拌 系 统 、 使用 周 期 、 蓄 电池 内阻
置 、 电池 与 充 放 电装 置 间 的可 变 换 式 连 接 系 统 、 蓄 通 风 系 统 、氢 气 监 测 装 置 等 。
船 电技 术 １ 池 电
基于 神经 网络 的铅 酸蓄 电池 模 型研 究
周 智 勇 刘爱 华
摘
杨 占录
（ 军潜 艇 学院机 电研 究所 ，青 岛 ２ ６ ４ ） 海 ６ ０２ 要 ：根据 某型 潜艇 蓄 电池 充放 电的特 点 ，设计 了充 放 电装 备用 以进 行模 型试 验 ，提 出 了充放 电电流 、
蓄 电池 附属 系 统及 参数 测 量实验 的技术 方案 ，以实 验数 据 为基 础 ，结合 神经 网络技 术 ，建立 了比较准 确 的
蓄 电池模 型 。 关键 词 铅 酸蓄 电池 充放 电特性 参数 测 量 神 经 网络 附属 系统 文章 编号 ： １０ ．８ ２２ １）９０ ４ ．３ ０ ３４ ６ （０ １０ ．０ ９０
２ 充 放 电实验 室 设计 与建 设
船用铅酸电池充电器设计研究
关键词 ：电池充 电
开 关 电源 单 片机
文献标 识码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １ ０ －８ ２ （ ０ ２ ７０ ６ －４ ０ ３４ ６ ２ １ ）０ ・０ １０
中图分 类号 ：Ｔ ９２ Ｍ １
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｓ ａ ｃ ｎ Ｃｈ ｒ ｅ ｏ ａ ｉ ｅ Ｌｅ ｄ Ａｃ ｄ Ｂａ ｔ ｒ ｅ ｓｇ ｎｄ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ａ ｇ ｒ ｆ ｒＭ ｒ ｎ ａ ｉ ｔｅ ｉ ｓ
ｃａｇｎ ｅ ｅｈ ｏｏ ．Ｃ ｉ ｍｉｒｃ ｍ ｕｅ ａ ｎ ｄａ ｔｇｓｓｃ ｓｌｗｅ ｏｔ ｎ ｅｉｌ ｈ ｒｉｇ ｉ ａｋｙｔｃｎ ｌｇ ｓ ｙ ｈ ｃｏｏ ｐ ｔｒｈｓｍａｙａ ｖｎａ ｅ ｕｈａ ｏ ｒｃｓ ｄｆ ｘｂｅ ｐ ａ ｌ
ｃ ｎｒｌａ ｄ ｉ ｃ ｎ ｂ ｓｄ ａ ｈ ｒｅ ｏ ｔ ｌ ｒ ｈ ｎｅｌ ｅ ｔ ｕｃ ｈ ｒｅ ｓｓｅ ｔ ｕ ｃｉｎ ｆ ｏ ｔ ｎ ｔ ａ ｅｕ ｅ ｓ ｃ ａｇ ｒｃ ｎｒ ｌ ．Ｔ ｅ ｉｔｌｇ ｎ ｉ ｃ ａｇ ｙ ｔｍ ｗｉ ｆ ｎ ｔ ｓ ｏ ｏ ｏｅ ｉ ｑ ｋ ｈ ｏ
收 稿 日期 ： ２ １—－９ ０ １９ １
上 采 用 型 材 外 壳 ，输 入 采 用 线材 连接 ，输 出采 用
无 连 接 线 的 刚性 连 接 。且 输 入 输 出在 同一 侧 。散
热 方 式 采 用 一 整 块 型 材 散 热 片 放 置 于 Ｐ Ｂ 板 的 Ｃ
底 面 ，所 有 功 率器 件 均 用 此 散 热 片 散热 。 同时 外
船 电技 术 ｌ 应用研究
船用铅 酸 电池 充 电器 设计研 究
骆 海峰 陈远 江
（ ．中 国船舶 重工集 团公 司第七 一二研 究所 ，武 汉 ４ ０ ６ ：２ １ ３ ０ ４ ．武汉 军械 士官 学校 ，武汉 ４ ０ ７ ） ３０５ 摘 要 ：蓄 电池是 国 民经 济 以及 国防建设 的重要 能源 ，充 电技术 也成 为了其 关键技 术 。单片机 又 以其 低廉 的
如何制作一个简易的蓄电器模型
蓄电器模型制作 材料的选择问题
蓄电器模型制作 过程中的电路连 接问题
蓄电器模型制作 过程中的电源问 题
蓄电器模型制作 过程中的调试问 题
THANK YOU
汇报人：
制作外壳的模具，可以使用石膏、 橡胶等材料
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
设计外壳的形状和尺寸，考虑蓄 电器的大小和用途
将材料放入模具中，进行成型和 加工
安装电极
将电极插入蓄电器外壳 确保电极与蓄电器外壳紧密连接 调整电极位置，使其与蓄电器内部结构相匹配 确保电极安装牢固，无松动现象
填充介质
添加标题
使用时避免短路或过载
添加标题
添加标题
注意安全，遵循相关规定和操作 规程
安全保护措施
测试前应先检查蓄电器模型是否 完好无损，确保没有损坏或漏电 现象。
测试时应选择合适的电源和负载， 避免过载或短路，以免损坏蓄电 器模型。
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
在测试过程中，应遵循安全操作 规程，避免发生触电等意外事故。
蓄电器模型制 作过程中，需 要填充介质来
储存电荷。
常用的填充介 质有油浸纸、 纸板等绝缘材
料。
填充介质的作 用是绝缘和储 存电荷，保持 电容器性能稳
定。
选择合适的填 充介质对于蓄 电器模型的制 作至关重要。
完成制作
将蓄电器模型组装完毕 测试蓄电器模型的性能 调整蓄电器模型的参数以达到最佳效果 完成制作报告并记录制作过程
制作过程中的经验分享
正确连接电路：确保正负极 连接正确，避免短路或断路。
控制电容量：根据需求选择合 适的电容器，并注意串联或并
联的电容量。
铅蓄电池原理图
铅蓄电池原理图
抱歉，由于文本的限制，我无法提供图形化的原理图。
这里是一个简短的描述：
铅蓄电池是一种利用化学反应储存和释放电能的设备。
它由一个或多个电池单元组成，每个电池单元由两块铅板（一块是正极，另一块是负极）和一个电解质溶液（通常是硫酸）组成。
当电池连接到电路中时，化学反应开始发生。
在正极的铅板上，硫酸溶液分解为氢离子（H+）和硫酸根离子（SO4^2-）。
正
极的铅板上形成了硫酸铅（PbSO4）。
在负极的铅板上，氢离子（H+）接受两个电子并转化为氢气（H2）。
电子通过外部电路从负极流向正极，从而提供了电流。
当外部电路断开时，反应停止，化学物质保持在它们的状态中。
当再次连接到电路时，反应将重新开始。
铅蓄电池的充放电过程是可逆的，允许电池多次储存和释放电能。
需要注意的是，铅蓄电池会随着时间的推移或频繁的充放电而产生硫酸铅的积累，这会降低电池的性能。
因此，定期的维护和适当的使用是保持铅蓄电池寿命和性能的关键。
不为人知的秘密-聊聊潜艇的电池
不为人知的秘密-聊聊潜艇的电池电池是潜艇最重要的基础装备，不管是核潜艇还是常规的柴电潜艇，蓄电池都是最重要的组件之一，很多人也许认为核潜艇不是使用核反应堆么，还要电池干什么？实际上，所有的核潜艇只是柴电潜艇额外装了个核反应堆而已，所有的核潜艇都有不少于200节大型铅酸蓄电池，柴油发电机或者柴油动力机组，有了核反应堆只是让原来柴油机和电池都退居了相对次要的地位，用来辅助潜艇工作。
而常规的潜艇，蓄电池几乎就是潜艇最核心的基础。
和潜水艇采用同款动力的电动车，真的没错，就是个头小点从一战到现在，潜艇的蓄电池都是铅酸电池，和普通汽车用的蓄电池一样，铅酸电池性能稳定可靠，使用的原材料易于获得且廉价，本身结构简单易于维护，反复使用寿命长，易于维修翻新。
现代的常规潜艇，根据吨位和设计要求，大概拥有240-480块电池，总重量120-300吨左右，是潜艇里占空间最大，排水量最大的一个单一功能组件，会消耗潜艇至少10%左右的排水量。
现代的潜艇用铅酸电池，尺寸通常在470X470mm见方，高度1200到1500之间，重量450-610KG左右，电池放电电压2.1伏，潜艇电池的容量根据放电速度变化比较明显，标准的电池应该标注放电时间0.5，1.5，5，50（有些国家45）小时的数据，由于短时间快速放电会造成电池内阻减少，电池迅速过热，铅酸电池的短时间放电能力比长时间放电能力差了至少一倍以上，国际上通常比对电池一小时或5小时放电的指标。
铅酸电池应用很广泛，汽车，船舶，车辆到处都有，潜水艇电池外表也没有多少不同比如德国209级潜艇用的瓦特75型蓄电池，放电能力大约4750Ah。
我国033潜艇使用的电池是苏联22AK，重500KG，放电能力约4400Ah，70年代末我国033改和早期037型潜艇使用国产的铅-1电池，重625KG，放电能力大于6000Ah。
潜艇用铅酸电池的寿命比较长，但充放电循环次数还是有限的，国产电池早期充放电寿命只有100次，国际上主流水平大约400-500次左右，日本潜艇的寿命也偏短，只有300次左右，这方面最好的是法国电池，80年代末就能实现750次循环寿命。
船舶用动力铅酸蓄电池
船舶用动力铅酸蓄电池船舶用动力铅酸蓄电池是船舶上常见的一种电源装置，它为船舶提供动力和电能。
在航海中，船舶需要长时间连续运行，因此需要一种可靠的电源系统来支持船舶的动力需求。
动力铅酸蓄电池就是这样一种被广泛应用于船舶上的电源装置。
动力铅酸蓄电池是一种化学电源，它通过将化学能转化为电能来为船舶提供动力。
它的工作原理是利用电化学反应将正极上的铅过氧化物（PbO2）与负极上的铅（Pb）在电解液中的反应来释放电能。
这种电化学反应使得铅酸蓄电池能够长时间地提供稳定的电能输出。
船舶用动力铅酸蓄电池具有多种优点。
首先，它具有较高的能量密度，能够提供较大的电能储存量。
其次，它的充电和放电效率较高，能够在较短的时间内完成充电和放电过程。
此外，动力铅酸蓄电池还具有较长的使用寿命和较低的成本，使得它成为船舶上理想的电源选择。
然而，船舶用动力铅酸蓄电池也存在一些局限性。
首先，它的自放电率较高，如果长时间不使用，电能会自动消耗，需要定期充电以保持电能储存。
其次，动力铅酸蓄电池的重量较大，对船舶的负荷和航行性能会产生一定影响。
此外，动力铅酸蓄电池的充电速度较慢，需要较长时间才能完成充电过程。
为了最大限度地发挥船舶用动力铅酸蓄电池的性能，船舶上通常会配置多个电池组成电池组。
这样可以提高电能储存量和输出功率，保证船舶的正常运行。
同时，船舶上还需要安装充电设备和监控系统，以确保电池能够及时充电和正常运行。
在航行过程中，船舶的电池状态也需要进行实时监测，以便及时调整电池的使用和充电情况。
船舶用动力铅酸蓄电池在航海中扮演着重要的角色。
它不仅为船舶提供动力和电能，还能够应对突发情况和电力故障，保障船舶的安全和可靠性。
然而，在使用过程中，船舶需要注意合理使用电池，避免过度放电和过度充电，以延长电池的使用寿命。
此外，船舶还需要定期检查和维护电池，以确保其正常运行和安全使用。
船舶用动力铅酸蓄电池是船舶上重要的电源装置，它能够为船舶提供稳定的动力和电能。
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第３ ３卷 第 ４期
２ １年 ４ 月 ０１
舰
船科Biblioteka 学技术 Ｖｏ ． ３，Ｎｏ ４ １３ ．
Ａｐｒ ．，２ １ ０１
Ｓ Ｐ ＣＩ ＨＩ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
现 代 潜艇 铅 酸 蓄 电池 充 电模 型
厉 行 军 赵 建 华 ， ，杨 建 冰 ，张 建 涛
池 充 电所 需 的 时 间 与 蓄 电 池 的 充 电方 法 、 电 制 、 余 容 量 等 因 素 有 关 ， 充 电 的 规 律 具 有 强 烈 的 非 线 性 特 征 ， 经 放 剩 即 神 网络 方 法 是 充 电 模 型建 模 的可 行 技 术 手 段 。 基 于 前 馈 神 经 网 络 ， 立 了任 意 放 电 率 下 的 一 级 充 电 模 型 ， 用 插 值 法 建 利
（． 军 东海舰 队司令部 ， 江 宁波 ３５ ０ １海 浙 １ ０ ０；
２ 海军工程 大 学 船舶 与动 力工程 学 院 ， 北 武汉 ４０ ３ ； ． 湖 ３ ０ ３
３ 海 军 南 海 舰 队 广 州 基 地 ， 东 广 州 ３ ４ ０ ４ 海 军装 备 部 ， 京 １ ０ ８ ． 广 ２ ０ ２； ． 北 ０ ０ ６） 摘 要 ： 铅 酸蓄 电池是常规潜艇水下航 行的核心动 力 ， 为优化动 力系统工作性 能 ， 需要 建立充 电模 型。蓄 电
ｕｎ ｅ ｗａｅ ． ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｐ ｉ ｚ ｈ ｒ ｉ ｇｐｅｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｏ ｒｓ ｓｅ ，ｈ ｈ ｒ ｅｍ ｏ ｌｏ ａｔ ｒ ｅ ｄ ｄ ｒ ｔ ｒ Ｉ ｒ ｅ ｏ ｏ ｔｍｉｅ ｔ ｅｗｏ ｋ ｎ ｒｏ ｍａ ｃ ｆｐ ｗｅ ｙ ｔ ｍ ｔ ｅｃ ａ ｇ ｄｅ ｆｂ ｔｅ ｙ ｎ ｅ ｓ ｔ ｅ ｅ ｔ ｂ ｉｈ ｄ Ｔｈ ｈ ｒ ｅ ｔ ｅ ｉｔ ｒ ａ ｓｒ ｌｔ ｄ ｔ ｈａｇ ｔ ｄ， ｉｃ ａ ｇ ａｅ ，ｅ ｉ ｕ ｌｃ ｐａ ｉ ｎ ｏ ｂ ｓａ ｌ ｅ ． ｅ ｃ ａ ｇ ｉ ｎ ｅ ｖ ｌｉ ｅａｅ ｏ ｃ ｒ ｅ ｍｅｈｏ ｄｓ ｈ ｒ ｅ ｒ ｔ ｓ ｒ ｓｄ ａ ａ ｃｔ ａ ｄ ｓ ｍ ｙ Ｓ ｎ． ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｆ ｃ ｒ ｅ ｒ ｌ ｓ ｎ ｎ ｉ ｅ ｒ Ｔｈ ｎ ｕ ａ ｔ ｒ ｓ ｉ ｕ ｔｂ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｔ ｓａ ｌｓ Ｏ ｏ Ｔｈ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｏ ｈａｇ ｕ ｅ ｉ ｏ ｌｎ ａ ． ｅ ｅ ｒ ｌｎｅｗｏ ｋ ｓ ａ ｓ ｉａ ｌ ｔ ｏ ｏ ｅ ｔｂ ｉｈ
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模 拟 了二 级 至 五 级 充 电规 律 ， 型 能确 定 或 计 算 端 电压 、 电起 始 点 和 电 解 液 密 度 参数 ， 模 充 获得 了 蓄 电池 在 任 意 工 况 下 的充 电规 律 。 与 充 电试 验 值 对 比表 明所 建 立 的 充 电模 型可 行 。
关键 词 ： 铅 酸蓄 电池 ； 电模 型 ； 经 网络 ； 充 神 常规 潜艇
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