蓄电池的容量是指蓄电池在特定条件下放出的电量，有理论容量、实际容量、额定容量之分。实际工程应用中，只关注额定容量和实际容量。 额定容量是指在额定条件下（温度、放电时长、放电终止电压等，如25 ℃，恒流放电时长为50 h、20 h、10 h或5 h，终止电压1.85 V等）必须放出的最低电量Q，记为C N 。国内铅酸蓄电池一般以恒流放电时长10 h（称为10 h放电率）的容量作为额定容量，记为C 10 。额定容量可以理解为额定条件下的最大可用容量。 实际容量是指在区别于额定条件下，电池放电至某一终止电压所能输出的电量，也称为可用容量，记为C d 。恒流放电时，实际容量等于放电电流I与放电时间t的乘积，即C d = It；变流放电时， 剩余容量指蓄电池实际放出一定电量但未完全放电时，剩余能够输出的容量，记为C r 。当蓄电池在非额定条件下放电至终止电压时，剩余容量 = 额定容量 - 可用容量，即C r = C N - C d 。 蓄电池恒流放电时，可用容量满足经验公式Peukert方程，记为PE1： 1898年Peukert提出此经验公式时，n 1 取值1.3。随着工艺设计及制造技术的进步，n 1 取值有一定变化，或分段取值。 由式（1）可知，C d = It = K 1 I （1 - n1） 。对同一蓄电池，由于n 1 ＞ 1，当I越大，蓄电池可用容量C d 越小。 剩余容量C r 同样满足Peukert方程，记为PE2： 当采用“某种倍率电流放电 + 静置 + 标准小倍率放电”的二阶段放电法，放电到相同的终止电压时，电池将消耗到基本相同的状态（如极板状态、活性物质、电解液浓度、电池内阻等），两阶段放出的总电量之和C d + C r 为最大可用容量，亦即额定容量C N 。若标准小倍率为10 h放电率，则最大可用容量为C 10 。同样，文献《基于二阶段放电试验的磷酸铁锂电池的Peukert模型》、《Peukert方程的适用性分析及基于二阶段放电法的Peukert模型修正》指出，C N 满足修正后的Peukert方程，记为PE3： 令 则C N = I d /K c 。 这里的K c 正是DL / T 5044 - 2014中的容量换算系数，K c 值对应蓄电池初始状态至某一终止电压完全放电时的容量换算系数。 根据实验所测定的换算系数，可以得到同一蓄电池在相同终止电压、不同放电时间、恒流放电条件下的t d 、K c 、n 3 、I d 之间的对应关系。当额定容量为1 Ah、终止电压1.85 V、10 h放电率电流时，各参数值见表1（t d 、K c 数据引自DL / T 5044 - 2014表C.3 - 4）。可以看到，n 3 呈现明显的分段取值特性。由于蓄电池容量主要根据试验得到的参数求取，因此并无必要采用曲线拟合等方法分段求得固定的n 3 数值。
阶梯计算法
> > > > 恒流放电 现在流行的蓄电池容量HOXIE计算法或阶梯计算法，正是由换算系数而来。在文献 Some discharge characteristics of lead acid batteries 中，HOXIE基于以下方法得到阶梯计算法：整个放电时间被划分为2个时间段，如图1所示。 图1中I d 为放电电流，t 1 为第Ⅰ阶段放电时间，t 2 为放电至终止电压的时间（称为恒流I d 条件下的完全放电时间，简称完全放电时间）。 容量计算以换算系数和最后放电阶段容量为基准得到：
上述初始状态是指蓄电池充满电后未对外电路放电，电池端电压、极板状态、活性物质、电解液浓度、电池内阻等均处于初始状态。 式（5）问题在于：第Ⅱ阶段所需电池容量计算假定t 1 时刻为电池初始状态，而实际情况是t1时刻蓄电池已放电一段时间，其极板状态、活性物质、电解液浓度、电池内阻等均已发生变化。直接使用t 1 ～t 2 时间段容量换算系数计算，C II 容量明显偏大，同时使得C I 偏小。例如，当终止电压取1.85 V，I d = 100 A，t 1 = 60 min，t 2 = 120 min时（K c 见表1）： 可以看到，第Ⅰ阶段负载实际消耗电量100 Ah，而按计算所得10 h放电率下容量仅需86.1 Ah，与实际情况不符。对此，HOXIE给出的解释是初始阶段的条件更有利于释放更多电量。与此对应的是，第Ⅱ阶段所求的容量远超实际所需容量。 恒流放电时，由式（5）求得的总容量C N = C I + C II = I d /K c02 ，C I 与C II 偏差值相互抵消。 > > > > 变流放电 变流放电时，分阶段求取蓄电池容量如图2所示。 根据式（6）、式（7）表达式，蓄电池放电阶段可重新划分，如图3所示。图3假想物理意义可以解释为：蓄电池先以电流I 1 放电至t 1 时刻，再以I 2 完全放电至t 2 时刻。整个过程相当于容量为C 1 = I 1 /K c02 ]的蓄电池在t 1 时刻，撤出或并入容量为C 2 =| I 2 -I 1 |/K c12 的蓄电池。I 1 > I 2 时，C = C 1 - C 2 ；I 1 < I 2 时，C = C 1 + C 2 。 与"恒流放电“一节分析类似，所求 C 2 偏大，最后求得C 1 - C 2 偏小或C 1 + C 2 偏大。 > > > > 阶梯计算法的另一表达式 对图1所示的放电阶段，阶梯计算法还可以另外一种方式进行计算，即：
基于剩余容量的蓄电池容量计算方法
针对传统阶梯计算法所存在的问题，可以借用蓄电池剩余容量或荷电状态（SOC，state of charge）预测方法对容量需求进行计算，对阶梯计算法进行改进。
> > > > 剩余容量与时间关系 假设蓄电池额定容量为C N ，放电电流为I d ，放电时长t d ，设已放电量为C u ，则剩余容量： 对于铅酸蓄电池来讲，电解液的浓度总是对应电解液中硫酸的含量。硫酸参加成流反应严格按照化学当量进行。每放出1法拉第的电量就要消耗2克当量的硫酸，因此知道电解液中硫酸的含量便可以准确地测定铅酸蓄电池的剩余容量，而硫酸的含量可以由其浓度确定。蓄电池恒流放电时，电解液的浓度逐渐下降，蓄电池的剩余容量C r 随着电解液浓度的下降而成线性关系减少。同时，对于恒流放电，电解液浓度与放电时间也存在线性关系，因此C r 与放电时间存在线性关系。设： 对比式（9）、式（10），可知：I d = - k，C N = b。 不同电流完全放电时间与剩余容量关系如图4所示。 图中，各特性曲线放电终止电压相同，放电曲线斜率只与放电电流大小有关。t 1 代表以I 1 完全放电时的放电时间，T 1 表示I 1 恒流放电至剩余电量为0时的假想等效时间，此时t 1 时刻剩余电量表示为C T1 ；t 2 、T 2 、C T2 类似；I N 表示标准时长放电率放电电流，此时完全放电时间t N = 假想时间T N ，则剩余容量C TN = 0。由式（9）可知，I 1 > I 2 > I N 。 相比式（5），式（9）以容量换算系数、实际释放电量为基础计算剩余容量，进而计算额定容量，不妨称之为剩余容量计算法。 需要补充的是，式（10）是基于带有电解液循环系统的铅酸蓄电池的电化学反应物理解释，对无流动性电解液的铅酸蓄电池或碱镍电池等，并不适用。但由于式（9）的存在，并不影响对剩余容量本身的分析及求取，如图5所示。 > > > > 蓄电池容量计算 对于阶梯型变流放电，在电流变化时刻，电解液浓度等参数不能突变，因此可以利用恒流放电特性曲线分析变流放电时蓄电池剩余容量。根据式（9），放电阶段划分如图6所示。
> > > > 不同阶段求取的蓄电池容量大小比较 由图4可知，当蓄电池以某一大电流完全放电后，仍然含有一部分剩余容量，由容量换算系数Kc计算得到的蓄电池容量自然包含了这一部分剩余容量。电流越大，剩余容量越大。当蓄电池以如图6（a）的形式放电时，剩余容量与时间的关系如图8所示。 可以看到，第Ⅰ阶段大电流放电后，第Ⅱ阶段不同放电电流所需剩余容量不同，可能大于、也可能小于直接完全放电后剩余容量。如图8中C r1 > C r2 > C r3 ，直接导致C N1 > C N2 > C N 。因此，阶梯计算法或本文所述剩余容量计算法都需要分阶段求取容量，然后相互比较取最大值作为蓄电池的计算容量。
基本容量法中，蓄电池容量分为基本容量和消耗容量。其中基本容量为放电终止电压下维持恒流放电的基本容量，记为C B ，一般为蓄电池初始放电5s所需容量，可由容量换算系数得到；消耗容量为恒流放电时用于负载消耗的容量，记为C U 。电流越大，C B 越大；若电流减小，C B 相应释放部分容量，转化为消耗容量供给负载使用，释放的容量记为C F 。 基本容量法物理意义清晰，不需要分阶段求取最大容量值。但放电电流阶梯性变化时，基本容量法需要比较后续阶段消耗容量C u 与释放出的部分容量C F 之间大小，因此只是将传统阶梯计算法分阶段比较容量大小的步骤提前至基本容量中进行计算，步骤仍然比较繁琐。 基本容量法采用本文“阶梯计算法的另一表达式”一节所定义的第二种阶梯计算法，本质上与传统阶梯计算法没有区别。
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