2、基于物联网的电池生命周期测试仪与充电状态指示器的设计、实现与研究

基于物联网的电池生命周期测试仪与充电状态指示器的设计、实现与研究

1. 引言

在日常生活中，电池的应用极为广泛，无论是便携式设备还是固定式设备，都离不开电池作为能量存储单元。随着电动汽车的兴起以及传统燃油汽车的减少，对合适电池的需求大幅增加。同时，太阳能、风能、潮汐能等可再生能源具有不稳定性，需要将产生的能量存储在可随时获取的设备中，这也进一步推动了电池的使用。此外，电池还应用于医疗仪器、手机、笔记本电脑、汽车、无线电子设备、无线传感器网络等众多领域。

然而，可充电电池的寿命是有限的，一段时间后需要进行更换。因此，从质量、可靠性和经济性的角度出发，有必要检测特定类型电池或不同制造商生产的相同容量电池的使用寿命。生命周期测试是衡量电池容量降至额定容量 80% 之前的预期寿命的一种方法。虽然已经有相关的测试指南，但在印度，这方面的工作还相对较少。此前，一些方法如 1993 年 Mondal 和 Saha 提出的方法是独立的，且耗时较长；后来也有人提出了基于模型的方法。另外，Wang 等人还报道了通过容量衰减和内阻增加来估算牵引电池寿命的方法。

电池由多个电池单元组成，通过化学反应在电路中产生电子流。在本研究中，选择了密封铅酸电池和锂离子电池这两种可充电电池，因为它们应用广泛且受欢迎。密封铅酸电池使用海绵铅和过氧化铅将化学能转化为电能，能以较低成本提供较高的电池电压，常用于车辆、发电站等。其活性元素包括过氧化铅、海绵铅和作为电解质的稀硫酸，比能量为 40 Wh/kg。而锂离子电池的关键成分是锂离子，放电时，阳极中的锂原子被电离并与电子分离，锂离子通过电解质从阳极移动到阴极，与阴极的电子重新结合并中和。锂离子电池相比铅酸电池能提供更高的电压（3.7 V 对比 2 V），并且由于锂的尺寸较