專利名稱：電動助力車用鉛酸蓄電池組的充放電組件及其充放電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電化學(xué)產(chǎn)品技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種循環(huán)充放使用的電動助力車用鉛酸蓄電池組的充放電組件及其充放電方法。
背景技術(shù)：
電動助力車用作代步車輛，發(fā)展非常迅速，普及程度很高。目前，市場上電動助力車使用的動力源主要是閥控密封式鉛酸蓄電池組(以下敘述簡稱“鉛酸蓄電池組”)。鉛酸蓄電池組的使用壽命是影響電動助力車續(xù)航里程的主要因素之一。鉛酸蓄電池組的早期容量衰減則是影響鉛酸蓄電池組使用壽命的重要原因。造成鉛酸蓄電池組的早期容量衰減的主要原因之一，是鉛酸蓄電池組內(nèi)的各個蓄電池性能上的不一致性。這一問題尤其在電池組內(nèi)多個蓄電池采用串聯(lián)使用的情況之下更為突出。原理上而言，鉛酸蓄電池是一種兩次電池。即鉛酸蓄電池放電后，經(jīng)過補充電的逆向反應(yīng)過程，它能基本恢復(fù)原先儲存的電能。這是理想狀況下的情況。實際上隨著蓄電池的性能下降，蓄電池本身的充電接受能力也逐步呈下降的趨勢?，F(xiàn)在電動助力車使用的蓄電池主要是閥控密封式鉛酸蓄電池。這種蓄電池生產(chǎn)制造工藝比較復(fù)雜，產(chǎn)品具有少維護、 壽命長及安全性能好的特點。雖然鉛酸蓄電池組在出廠前一般都經(jīng)過基礎(chǔ)的配對組合，但是受制造過程中各種工藝因素的影響，各蓄電池在性能上仍然存在一定的差異，且這種性能上的差異隨著用戶充放電循環(huán)使用的動態(tài)變化，呈現(xiàn)可以預(yù)期的擴大趨勢?，F(xiàn)在市場上銷售的電動助力車用鉛酸蓄電池組，主要有36V(3節(jié)X 12V)和48V0 節(jié)X12V)兩種規(guī)格。它們都是采用固定串聯(lián)的連接方式進行充放電的，這樣的工作方式在充電時更易使蓄電池組內(nèi)各個蓄電池之間性能的差異愈加擴大，蓄電池的端電壓數(shù)值差距拉大，蓄電池內(nèi)阻明顯增大，其充電接受能力逐漸變劣。特別是當(dāng)個別蓄電池重復(fù)發(fā)生欠充電或過充電的情況，就要造成整個鉛酸蓄電池組壽命出現(xiàn)早期容量快速衰減。即使在沒有出現(xiàn)蓄電池內(nèi)部電解液失水或者極板變形的情況之下，也能使蓄電池組壽命過早失效。如此惡性循環(huán)，當(dāng)個別蓄電池出現(xiàn)充電熱失控時，蓄電池可能發(fā)生變形、漏液現(xiàn)象，極端情況之下，如果電池盒內(nèi)通風(fēng)不暢，不排除發(fā)生燒毀蓄電池組的事故隱患。因此需要找到一種新的充放電工作方式，得到的結(jié)果是既不降低現(xiàn)在的鉛酸蓄電池組的輸出電功率，又能明顯抑制各個蓄電池之間性能差異的擴大，改善各蓄電池之間性能的一致性，延長鉛酸蓄電池組的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種電動助力車用鉛酸蓄電池組的充放電組件及其充放電方式，能抑制鉛酸電池組內(nèi)各個蓄電池之間性能差異的擴大，延長鉛酸蓄電池組的使用壽命。根據(jù)本發(fā)明一方面，提供一種電動助力車用鉛酸蓄電池組的充放電組件，包括插座，具有八個引腳，所述八個引腳對稱布置為兩排，所述引腳與各蓄電池的正、負端子相連； 放電插頭和充電插頭，分別具有與所述插座的引腳所對應(yīng)的兩排對稱布置的八個引腳；所述放電插頭使所述蓄電池組內(nèi)的各蓄電池串聯(lián)，且所述放電插頭與所述電動助力車的驅(qū)動控制部件連通；所述充電插頭使所述蓄電池組內(nèi)的各蓄電池并聯(lián)，且所述充電插頭與充電器連通。所述插座、放電插頭和充電插頭各自包括位于第一排的依次排列的第一至第四引腳以及位于第二排的依次排列的第五至第八引腳，且所述第一排的第一至第四引腳與所述第二排的第八至第五引腳一一對稱布置。所述蓄電池包括四個蓄電池，所述插座的第一排的第一、第二引腳與第一蓄電池的正、負端子相連，第一排的第三、第四引腳與第二蓄電池的正、負端子相連，第二排的第五、第六引腳與第三蓄電池的正、負端子相連，第二排的第七、第八引腳與第四蓄電池的正、 負端子相連；且所述放電插頭和所述充電插頭的第一排的第一、第二引腳與第一蓄電池的正、負端子插入連通，第一排的第三、第四引腳與第二蓄電池的正、負端子插入連通，第二排的第五、第六引腳與第三蓄電池的正、負端子插入連通，第二排的第七、第八引腳與第四蓄電池的正、負端子插入連通。所述放電插頭的第一排的第二、第三引腳，第二排的第六、第七引腳以及第一排的第四引腳與第二排的第五引腳分別連通，第一排的第一引腳和第二排的第八引腳分別為與所述電動助力車的驅(qū)動控制部件連通的正、負輸出。所述充電插頭的第一排的第一、第三引腳與第二排的第五、第七引腳連通，第一排的第二、第四引腳與第二排的第六、第八引腳連通，第一排的第一引腳和第二排的第八引腳分別為與蓄電池充電器連通的正、負輸入。所述蓄電池包括三個蓄電池，所述插座的第一排的第一、第二引腳與第一蓄電池的正、負端子相連，第一排的第三、第四引腳與第二蓄電池的正、負端子相連，第二排的第五、第六引腳與第三蓄電池的正、負端子相連；且所述放電插頭和所述充電插頭的第一排的第一、第二引腳與第一蓄電池的正、負端子插入連通，第一排的第三、第四引腳與第二蓄電池的正、負端子插入連通，第二排的第五、第六引腳與第三蓄電池的正、負端子插入連通。所述放電插頭的第一排的第二、第三引腳，以及第一排的第四引腳與第二排的第五引腳分別連通，第一排的第一引腳和第二排的第六引腳分別為與所述電動助力車的驅(qū)動控制部件連通的正、負輸出。所述充電插頭的第一排的第一、第三引腳與第二排的第五引腳連通，第一排的第二、第四引腳與第二排的第六引腳連通，第一排的第一引腳和第二排的第六引腳分別為與蓄電池充電器連通的正、負輸入。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種使用如上所述的電動助力車用鉛酸蓄電池組的充放電組件的充放電方式，包括將插座安裝到蓄電池盒的外殼上；在電動助力車行駛時， 將放電插頭插在所述插座上，以使所述蓄電池盒內(nèi)的各蓄電池串聯(lián)連接；當(dāng)電動助力車停車需要充電時，拔掉所述放電插頭后再插上充電插頭，以使所述蓄電池盒內(nèi)的各蓄電池并聯(lián)連接。所述插座通過緊固裝置或者卡入方式安裝到所述蓄電池盒的外殼上。本發(fā)明改變現(xiàn)有電動助力車用鉛酸蓄電池組的傳統(tǒng)固定串聯(lián)充放電方式。本發(fā)明的充放電方式是電動助力車在行駛時，該蓄電池組仍然是用串聯(lián)的工作方式放電，沒有改變采用原方式時的輸出功率；而蓄電池組需要充電時則改用并聯(lián)工作的方式，實現(xiàn)能在同一個電流源(或電壓源)條件下對蓄電池組內(nèi)各節(jié)蓄電池同時均衡地補充電。這一發(fā)明的優(yōu)點是既能保證高的輸出功率，又可以收斂或抑制組內(nèi)各節(jié)蓄電池之間性能差異的擴大， 改善各蓄電池之間性能的一致性，從而能明顯減緩蓄電池組的容量衰減速率，減少鉛酸蓄電池出現(xiàn)早期壽命失效情況的出現(xiàn)。因此，這一方法能延長蓄電池組的使用壽命，也就延長了電動助力車的續(xù)航里程。同時它也能有效降低蓄電池可能出現(xiàn)的熱失控事故風(fēng)險。


圖1示出了用于48V蓄電池組的本發(fā)明充放電組件的插座的電氣連接示意圖；圖2示出了用于48V蓄電池組的本發(fā)明充放電組件的放電插頭的電氣連接示意圖；圖3示出了用于48V蓄電池組的本發(fā)明充放電組件的充電插頭的電氣連接示意圖。圖4示出了用于36V蓄電池組的本發(fā)明充放電組件的插座的電氣連接示意圖；圖5示出了用于36V蓄電池組的本發(fā)明充放電組件的放電插頭的電氣連接示意圖；圖6示出了用于36V蓄電池組的本發(fā)明充放電組件的充電插頭的電氣連接示意圖
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明在電動助力車行駛時，即鉛酸蓄電池組放電時，該蓄電池組內(nèi)的各個蓄電池以串聯(lián)的方式連接，以保證蓄電池組的原有輸出功率；而在對蓄電池組進行充電時，各蓄電池改用并聯(lián)的方式連接，以在同一個電流源(或電壓源)條件下對蓄電池組內(nèi)的各個蓄電池同時均衡地補充電能。在鉛酸蓄電池組進行放電和充電的用途轉(zhuǎn)換時，它不需要機械開關(guān)，也不需要電子元件控制，而是通過定制的插座和插頭的內(nèi)部固定連接，再由簡單的人工插拔插頭實現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換。本發(fā)明插座和插頭的設(shè)計(機械結(jié)構(gòu)、選用材料和電氣要求等)無特殊要求，只要符合低壓電器連接件的國標(biāo)(GB)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。其外形可以類同現(xiàn)在市場上通常采用的樣式，尺寸可按實際要求確定。插座固定安裝在蓄電池盒的外殼上。蓄電池盒的外殼上可開安裝孔，該插座可通過安裝孔用螺絲或螺栓固定安裝在蓄電池盒的外殼上。該插座也可以采用直接卡入的方式固定安裝在蓄電池盒的外殼上。插座可采用預(yù)制件工藝。插座與蓄電池之間的連接位于蓄電池組盒的內(nèi)部。充、放電插頭部件所需要的電氣連接都分別預(yù)制，分別一體化制作，組成一套充、 放電插頭組件。電氣連接可采用焊接工藝，或者金屬插套的連接方式。最后由整車制造工廠完工提供用戶使用。圖1 圖3示出了用于48”4節(jié)X12V)規(guī)格蓄電池組的應(yīng)用。
圖1示出了該插座的電氣連接示意圖。該插座具有八個引腳1# 8#。圖示該八個引腳1# 8#分別引自蓄電池組內(nèi)的四個蓄電池Cl C4的正、負端子。該插座的引腳布置為對稱的兩排，包括位于第一排的依次排列的第一至第四引腳(la ^)以及位于第二排的依次排列的第五至第八引腳(5a 8a)，且第一排的第一至第四引腳與第二排的第八至第五引腳一一對稱布置。每排四個引腳依次與兩個蓄電池的正負端子相連，相對稱的兩排引腳的極性相反。如圖1所示，第一排的第一、二個引腳(即引腳la、2a)與第一蓄電池Cl 的正、負端子相連，第一排的第三、四個引腳(即引腳3a、4a)與第二蓄電池C2的正、負端子相連，第二排的第五、六個引腳(即引腳5a、6a)與第三蓄電池C3的正、負端子相連，第二排的第七、八個引腳(即引腳7a、8a)與第四蓄電池C4的正、負端子相連。本發(fā)明的插頭按用途可分為放電插頭(電動助力車行駛狀態(tài)時做放電用)和充電插頭(電動助力車停駛狀態(tài)時做充電用)。該放電插頭和充電插頭分別具有與插座的引腳 Ia 8a相對應(yīng)的兩排對稱布置的引腳Ib 8b和引腳Ic 8c。放電插頭和充電插頭與插座對應(yīng)于相同的蓄電池引出端子。圖2示出了放電插頭的引腳Ib 8b的電氣連接方式， 圖3則示出了充電插頭的引腳Ic 8c的電氣連接方式。如圖2所示，放電插頭內(nèi)引腳Ib 8b的電氣連接采用串聯(lián)方式，一體化預(yù)加工完成，即將對應(yīng)于相鄰蓄電池的正、負端子的引腳分別連通。圖2中該放電插頭與插座對應(yīng)的第一排的第二、三引腳(即引腳2b、3b)，第二排的第六、第七引腳(即引腳6b、7b)以及第一排的第四引腳與第二排的第五引腳(即引腳4b、5b)分別連通，從而實現(xiàn)當(dāng)該放電插頭插入插座時使蓄電池組內(nèi)的四個蓄電池C1-C4串聯(lián)。該放電插頭的第一排的第一引腳與第二排的第八引腳(即引腳lb、8b)作為蓄電池組的輸出端，用電纜與電動助力車的驅(qū)動控制部件連通。如圖3所示，充電插頭內(nèi)引腳Ic 8c的電氣連接采用并聯(lián)方式，也是一體化預(yù)加工完成，即將對應(yīng)于各蓄電池的同一極性端子的引腳直接連通。圖3中第一排的第一、三引腳與第二排的第五、第七引腳(即引腳lc、3c、5c、7c)直接連通，第一排的第二、第四引腳與第二排的第六、第八引腳(即引腳2c、4c、6c、8c)直接連通。從而實現(xiàn)當(dāng)該充電插頭插入插座時使蓄電池組內(nèi)的四個蓄電池C1-C4并聯(lián)。該充電插頭的第一排的第一引腳與第二排的第八引腳(即引腳lc、8c)作為蓄電池組的輸入端，用與充電器連通。該充電插頭組件直接連接到外充電器的輸出端上，故又為充電器的輸出插頭。圖4 圖6示出了用于36V(3節(jié)X12V)規(guī)格蓄電池組的應(yīng)用。36V(3節(jié)X 12V)規(guī)格蓄電池組的應(yīng)用時插頭和插座的型式不變，但是組件內(nèi)部電氣信號的連接需作相應(yīng)的改變。圖4示出了該插座的電氣連接示意圖。如圖所示，該插座仍具有八個引腳la’ 8a，，其中7a，、8a，腳空置，因為只需連接三個蓄電池Cl， C3，。其余l(xiāng)a， 6a，的電氣連接及制作與48V蓄電池組相同。本發(fā)明的插頭按用途可分為放電插頭(電動助力車行駛狀態(tài)時做放電用)和充電插頭(電動助力車停駛狀態(tài)時做充電用)。該放電插頭和充電插頭分別具有與插座的引腳 la， 8a’相對應(yīng)的兩排對稱布置的引腳lb， 8b’和引腳Ic' 8c’，其中7b，、8b，腳和 7c’、8c’腳也空置。放電插頭和充電插頭與插座對應(yīng)于相同的蓄電池引出端子。圖5示出了放電插頭的引腳lb’ 6b’的電氣連接方式，圖6則示出了充電插頭的引腳lc’ 6c’的電氣連接方式。如圖5所示，放電插頭內(nèi)引腳lb’ 6b’的電氣連接采用串聯(lián)方式，7b’、8b’腳空置，一體化預(yù)加工完成。即將對應(yīng)于相鄰三個蓄電池的正、負端子的引腳分別連通。lb’ 6b’腳的電氣連接制作及功能與48V蓄電池組相同。如圖6所示，充電插頭內(nèi)引腳lc’ 6c’的電氣連接采用并聯(lián)方式，7c’、8c’腳空置，也是一體化預(yù)加工完成，即將對應(yīng)于三個蓄電池的同一極性的引腳直接連通。lc’ 6c’ 腳的電氣連接制作及功能與48V蓄電池組相同。本發(fā)明配用DC-12V蓄電池充電器。對用戶來講，采用本發(fā)明的充放電方法沒有增加額外的零部件，實際使用的操作方式也基本沒有變化。即電動助力車行駛時，放電插頭(連接在電動助力車的驅(qū)動控制部件上)要插在蓄電池盒的插座上；當(dāng)電動助力車停車需要充電時，拔掉放電插頭后，再插上 (連接在充電器上的)充電插頭進行充電，從而實現(xiàn)蓄電池組的串聯(lián)放電、并聯(lián)充電的工作方式轉(zhuǎn)變。采用本發(fā)明實施時布線簡單，容易實現(xiàn)，成本低，安全可靠，使用方便。以上所述僅為本發(fā)明的較佳例，并非用以限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的上述實施例還可以做出各種變化。即凡是依據(jù)本發(fā)明申請的權(quán)利要求書及說明書內(nèi)容所作的簡單、 等效變化與修飾，皆落入本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種電動助力車用鉛酸蓄電池組的充放電組件，其特征在于，包括插座，具有八個引腳，所述八個引腳對稱布置為兩排，所述引腳與各蓄電池的正、負端子相連；放電插頭和充電插頭，分別具有與所述插座的引腳所對應(yīng)的兩排對稱布置的八個引腳；所述放電插頭使所述蓄電池組內(nèi)的各蓄電池串聯(lián)，且所述放電插頭與所述電動助力車的驅(qū)動控制部件連通；所述充電插頭使所述蓄電池組內(nèi)的各蓄電池并聯(lián)，且所述充電插頭與充電器連通。
2.如權(quán)利要求1所述的電動助力車用鉛酸蓄電池組的充放電組件，其特征在于，所述插座、放電插頭和充電插頭各自包括位于第一排的依次排列的第一至第四引腳以及位于第二排的依次排列的第五至第八引腳，且所述第一排的第一至第四引腳與所述第二排的第八至第五引腳一一對稱布置。
3.如權(quán)利要求2所述的電動助力車用鉛酸蓄電池組的充放電組件，其特征在于，所述蓄電池包括四個蓄電池，所述插座的第一排的第一、第二引腳與第一蓄電池的正、負端子相連，第一排的第三、第四引腳與第二蓄電池的正、負端子相連，第二排的第五、第六引腳與第三蓄電池的正、負端子相連，第二排的第七、第八引腳與第四蓄電池的正、負端子相連，且所述放電插頭和所述充電插頭的第一排的第一、第二引腳與第一蓄電池的正、負端子插入連通，第一排的第三、第四引腳與第二蓄電池的正、負端子插入連通，第二排的第五、第六引腳與第三蓄電池的正、負端子插入連通，第二排的第七、第八引腳與第四蓄電池的正、負端子插入連通。
4.如權(quán)利要求3所述的電動助力車用鉛酸蓄電池組的充放電組件，其特征在于，所述放電插頭的第一排的第二、第三引腳，第二排的第六、第七引腳以及第一排的第四引腳與第二排的第五引腳分別連通，第一排的第一引腳和第二排的第八引腳分別為與所述電動助力車的驅(qū)動控制部件連通的正、負輸出。
5.如權(quán)利要求4所述的電動助力車用鉛酸蓄電池組的充放電組件，其特征在于，所述充電插頭的第一排的第一、第三引腳與第二排的第五、第七引腳連通，第一排的第二、第四引腳與第二排的第六、第八引腳連通，第一排的第一引腳和第二排的第八引腳分別為與蓄電池充電器連通的正、負輸入。
6.如權(quán)利要求2所述的電動助力車用鉛酸蓄電池組的充放電組件，其特征在于，所述蓄電池包括三個蓄電池，所述插座的第一排的第一、第二引腳與第一蓄電池的正、負端子相連，第一排的第三、第四引腳與第二蓄電池的正、負端子相連，第二排的第五、第六引腳與第三蓄電池的正、負端子相連，且所述放電插頭和所述充電插頭的第一排的第一、第二引腳與第一蓄電池的正、負端子插入連通，第一排的第三、第四引腳與第二蓄電池的正、負端子插入連通，第二排的第五、第六引腳與第三蓄電池的正、負端子插入連通。
7.如權(quán)利要求6所述的電動助力車用鉛酸蓄電池組的充放電組件，其特征在于，所述放電插頭的第一排的第二、第三引腳，以及第一排的第四引腳與第二排的第五引腳分別連通，第一排的第一引腳和第二排的第六引腳分別為與所述電動助力車的驅(qū)動控制部件連通的正、負輸出。
8.如權(quán)利要求7所述的電動助力車用鉛酸蓄電池組的充放電組件，其特征在于，所述充電插頭的第一排的第一、第三引腳與第二排的第五引腳連通，第一排的第二、第四引腳與第二排的第六引腳連通，第一排的第一引腳和第二排的第六引腳分別為與蓄電池充電器連通的正、負輸入。
9.一種使用如權(quán)利要求1 8中任一項所述的電動助力車用鉛酸蓄電池組的充放電組件的充放電方法，其特征在于，包括將插座安裝到蓄電池盒的外殼上；在電動助力車行駛時，將放電插頭插在所述插座上，以使所述蓄電池盒內(nèi)的各蓄電池串聯(lián)連接；當(dāng)電動助力車停車需要充電時，拔掉所述放電插頭后再插上充電插頭，以使所述蓄電池盒內(nèi)的各蓄電池并聯(lián)連接。
10.如權(quán)利要求9所述的充放電方法，其特征在于，所述插座通過緊固裝置或者卡入方式安裝到所述蓄電池盒的外殼上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動助力車用鉛酸蓄電池組的充放電組件及其充放電方法。該組件包括插座，具有八個引腳，所述八個引腳對稱布置為兩排，所述引腳與各蓄電池的正、負端子相連；放電插頭和充電插頭，分別具有與所述插座的引腳所對應(yīng)的兩排對稱布置的八個引腳；所述放電插頭使所述蓄電池組內(nèi)的各蓄電池串聯(lián)，且所述放電插頭與所述電動助力車的驅(qū)動控制部件連通；所述充電插頭使所述蓄電池組內(nèi)的各蓄電池并聯(lián)，且所述充電插頭與充電器連通。采用本發(fā)明可實現(xiàn)電動助力車用鉛酸蓄電池組的串聯(lián)放電和并聯(lián)充電。
文檔編號B60L11/18GK102195322SQ201110111908
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者王劍平 申請人:上海復(fù)華保護神電源有限公司, 包頭復(fù)華保護神電源有限公司