本發(fā)明涉及一種可直接觀蓄電池壽命的低成本積分沙漏，屬于電池管理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)（bms）是提高車載動(dòng)力電池性能的重要裝置，其主要功能包括：蓄電池壽命；電池物理參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測；電池狀態(tài)估計(jì)；在線診斷與預(yù)警；充、放電與預(yù)充控制；均衡管理和熱管理等。

在電池充放電過程中，實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車蓄電池組(應(yīng)該為動(dòng)力電池組)中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流及電池包總電壓，防止電池發(fā)生過充電或過放電現(xiàn)象。同時(shí)能夠及時(shí)給出電池狀況，挑選出有問題的電池，保持整組電池運(yùn)行的可靠性和高效性，使剩余電量估計(jì)模型的實(shí)現(xiàn)成為可能。除此以外，還要建立每塊電池的使用歷史檔案，為進(jìn)一步優(yōu)化和開發(fā)新型電、充電器、電動(dòng)機(jī)等提供資料，為離線分析系統(tǒng)故障提供依據(jù)。此外，通過模型評(píng)估可以估算出蓄電池的剩余壽命。目前電源管理系統(tǒng)由采集板（采集電壓、電流、溫度，使用16位單片機(jī)）；主控板（與整車系統(tǒng)進(jìn)行通訊，控制充電機(jī)，使用16位單片機(jī)）；彩色液晶屏（使用串口液晶屏，帶觸摸，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能）構(gòu)成。其主要功能：1）容量預(yù)測soc（在充放電過程中在線實(shí)時(shí)監(jiān)測電池容量，隨時(shí)給出電池系統(tǒng)的剩余容量）；2）過流、過壓、溫度保護(hù)（當(dāng)電池系統(tǒng)出現(xiàn)過流、過壓、勻壓和溫度超標(biāo)時(shí)，能自動(dòng)切斷電池充放電回路，并通知管理系統(tǒng)發(fā)出示警信號(hào)）；3）自動(dòng)充電控制（當(dāng)電池的荷電量不足45%時(shí)，根據(jù)當(dāng)前電壓，對(duì)充電電流提出要求，當(dāng)達(dá)到或是超過70%的荷電量時(shí)停止充電）；4）充電均衡（在充電過程中，通過調(diào)整單節(jié)電池充電電流方式，保證系統(tǒng)內(nèi)所有電池的電池端電壓在每一時(shí)刻有良好的一致性）；5）自檢報(bào)警（自動(dòng)檢測電池功能是否正常，及時(shí)對(duì)電池有效性進(jìn)行判斷，若發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中有電池失效或是將要失效或是與其它電池不一致性增大時(shí)，則通知管理系統(tǒng)發(fā)出示警信號(hào)）；6）通訊功能（采用can總線的方式與整車管理系統(tǒng)進(jìn)行通訊）；7）參數(shù)設(shè)置（可以設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行的各種參數(shù)）；8）上位機(jī)管理系統(tǒng)：電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的上位機(jī)機(jī)管理系統(tǒng)，可以通過串口讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)bms數(shù)據(jù)的監(jiān)控、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)和電池性能分析等功能，數(shù)據(jù)可靈活接口監(jiān)視器、充電機(jī)、警報(bào)器、變頻器、功率開關(guān)、繼電器開關(guān)等，并可與這些設(shè)備聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。

電動(dòng)車未來將以鋰電池為主要?jiǎng)恿︱?qū)動(dòng)來源，目前通過電池管理系統(tǒng)（bms）能準(zhǔn)確量測電池組使用狀況，電池的輸出及充電電流狀況表征了電池的健康狀況。但是電池管理系統(tǒng)成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，如何直觀的判斷電池組的健康狀態(tài)，采用一種低成本的裝置，直觀測接?xùn)|西電池的壽命，目前還沒有可行的技術(shù)，該問題亟待解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為一種可直接觀蓄電池壽命的低成本積分沙漏，可直接判斷蓄電池的壽命。

本發(fā)明由電池包箱體（1）、單體電池（7）、分壓電阻（11）、可調(diào)電阻（12）、復(fù)位彈簧（13）、正反串接穩(wěn)壓管對(duì)（14）、電壓線圈（15）、led燈珠（16）、沙漏滑移槽（17）、沙漏滑移槽托板沙漏孔洞面積控制u型槽（18）、沙漏孔洞面積控制片u型槽（19）、沙漏孔洞面積控制片（20）、沙漏孔洞面積控制鐵心（21）、鐵磁體（22）、電流線圈（23）、鐵心滑移空腔（24）、沙漏滑移槽托板（25）、熱熔絲（27）構(gòu)成；

電池箱體正極電流輸出導(dǎo)電線分為兩路，一路為直流輸出端，串接電流線圈（23）后至負(fù)載，另一路串接分壓電阻r（11）、可調(diào)電阻（12）、led燈珠（16）、正反串接穩(wěn)壓管對(duì)（14）后再串接一個(gè)電壓線圈（15）至負(fù)極端，線圈內(nèi)部為電磁體（22），電磁體的一端植入沙漏滑移槽托板（25）右端鐵心滑移空腔（24）內(nèi)，該空腔的左端設(shè)置有沙漏孔洞面積控制鐵心（21），沙漏孔洞面積控制鐵心（21）與沙漏孔洞面積控制片（20）連接固定，沙漏孔洞面積控制片（20）內(nèi)設(shè)有沙漏孔洞面積控制片u型槽（19），沙漏滑移槽托板（25）內(nèi)嵌入有沙漏滑移槽托板沙漏孔洞面積控制u型槽（18），沙漏滑移槽托板沙漏孔洞面積控制u型槽（18）層疊擺放在沙漏孔洞面積控制片u型槽（19）之上，當(dāng)兩者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，沙漏孔洞面積發(fā)生改變。

電流積分沙漏（26）整體嵌入電池包箱體（1）的外壁上。

穩(wěn)壓管對(duì)（14）的導(dǎo)通電壓閾值高于電池靜態(tài)電壓。

電池包箱體設(shè)置有電池包箱體頂板（2）、電池包箱體透風(fēng)底座（3）、透風(fēng)孔（4）、電池組下端蓋（5）、電池包箱體底板（6）、單體電池（7）、電池組套管（8）、電池組上端蓋（9）、熱對(duì)流換氣窗口（10）；電池包箱體頂板（2）和電池包箱體底板（6）的電池組下端蓋（5）和電池組上端蓋（9）之間安裝電池組套管（8），套管內(nèi)裝有單體電池（7），電池組上端蓋（9）頂端設(shè)置熱對(duì)流換氣窗口（10），電池包箱體底端設(shè)置電池包箱體透風(fēng)底座（3）及透風(fēng)孔（4），電池組套管（9）內(nèi)壁與單體電池（7）外壁之間有電池組套管內(nèi)條使得電池組套管（9）內(nèi)壁與單體電池（7）外壁之間存在間隙，間隙大于0.1毫米，電池組的套管緊密排列，每8根套管電池組構(gòu)成一個(gè)測量單元。

工作原理：電池箱體正極電流輸出導(dǎo)電線分為兩路，一路為直流輸出端，串接電流線圈（23）后至負(fù)載，另一路串接分壓電阻r（11）、可調(diào)電阻（12）、led燈珠（16）和正反串接穩(wěn)壓管對(duì)（14）后再串接一個(gè)電壓線圈（15）至負(fù)極端。因此，串接電流線圈（15）中的電流正比于直流輸出端接負(fù)載的電流。而電池的壽命是與輸出輸入電流息息相關(guān)的，每一次充電和放電電池的壽命都在衰減，因此利用這一特性我們可以判斷出這個(gè)電池的壽命，特別是對(duì)于大電流充放電對(duì)電池的傷害是嚴(yán)重的，嚴(yán)重影響電池的壽命，而這種大電流的充放電是無法通過電度表來實(shí)現(xiàn)判斷，因?yàn)榇箅娏鲗?duì)電池壽命的影響是非線性的，而非線性累加。由于輸出輸入電流正比于電流線圈（23）的電流，那么電流越大磁場就越強(qiáng)。電磁體的一端植入沙漏滑移槽托板（25）右端鐵心滑移空腔（24）內(nèi)，該空腔的左端設(shè)置有沙漏孔洞面積控制鐵心（21），沙漏孔洞面積控制鐵心（21）與沙漏孔洞面積控制片（20）連接固定，沙漏孔洞面積控制片（20）內(nèi)設(shè)有沙漏孔洞面積控制片u型槽（19），沙漏滑移槽托板（25）內(nèi)嵌入有沙漏滑移槽托板沙漏孔洞面積控制u型槽（18），沙漏滑移槽托板沙漏孔洞面積控制u型槽（18）層疊擺放在沙漏孔洞面積控制片u型槽（19）之上，當(dāng)兩者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，沙漏孔洞面積發(fā)生改變，這種特別的結(jié)構(gòu)使得在電流發(fā)生改變的時(shí)候，沙漏孔洞的面積會(huì)發(fā)生改變，我們也可以根據(jù)電池壽命與電流的非線性關(guān)系特性，設(shè)計(jì)改變沙漏滑移槽托板沙漏孔洞面積控制u型槽（18）和沙漏孔洞面積控制片u型槽（19）的形狀，使得彼此間沙漏孔洞面積與電流構(gòu)成非線性關(guān)系，模擬大電流與電池壽命的情況，最后實(shí)現(xiàn)通過一個(gè)極低成本的沙漏判斷出電池的壽命。

電壓對(duì)電池壽命的影響?？紤]另一路串接分壓電阻r（11）、可調(diào)電阻（12）、led燈珠（16）、正反串接穩(wěn)壓管對(duì)（14）后再串接一個(gè)電壓線圈（15）至負(fù)極端。在充放電的時(shí)候，特別是在充電的時(shí)候，如果電壓過高，也會(huì)對(duì)電池的壽命產(chǎn)生影響，因此還要考慮高電壓對(duì)電池壽命的影響。由于設(shè)置了正反穩(wěn)壓管對(duì)（14），該穩(wěn)壓管對(duì)的導(dǎo)通電壓閾值高于蓄電池電壓，因此在電池放電的時(shí)候，這一路線路是沒有電流的；若輸入一個(gè)高電壓進(jìn)行充電，這個(gè)時(shí)候就會(huì)對(duì)蓄電池的壽命產(chǎn)生影響，充電電壓閾值高于穩(wěn)壓管對(duì)（14）的導(dǎo)通電壓閾值，該路電路通電，電流通過電壓線圈（15），產(chǎn)生磁場，另一方面，電流線圈（23）也產(chǎn)生磁場，兩個(gè)磁場進(jìn)行疊加，使得鐵磁體（22）磁力變強(qiáng)，其工作過程與上述相同，沙漏孔洞面積發(fā)生改變。我們也可以根據(jù)電池壽命與電壓、電流綜合構(gòu)成的非線性關(guān)系，設(shè)計(jì)改變沙漏滑移槽托板沙漏孔洞面積控制u型槽（18）和沙漏孔洞面積控制片u型槽（19）的形狀，使得彼此間沙漏孔洞面積與電流構(gòu)成非線性關(guān)系，模擬高電壓充電與電池壽命的情況，最后實(shí)現(xiàn)通過一個(gè)極低成本的沙漏判斷出電池的壽命。

綜合上述兩種情況，就可以更準(zhǔn)確的判斷電池的壽命。

電池包箱體頂板（2）和電池包箱體底板（6）的套管固定空心圓臺(tái)（19）位置同軸對(duì)應(yīng)，兩個(gè)圓臺(tái)之間安裝電池組套管（9），套管內(nèi)裝有單體電池（7），電池組套管（9）內(nèi)壁與單體電池（7）外壁之間有電池組套管內(nèi)條（11）使得電池組套管（9）內(nèi)壁與單體電池（7）外壁之間存在間隙，間隙大于0.1毫米，電池組的套管緊密排列，每8根套管電池組構(gòu)成一個(gè)測量單元，每一個(gè)電池套管的電池組正極電流輸出導(dǎo)電線，這樣的結(jié)構(gòu)有助于散熱。對(duì)于電池散熱而言，當(dāng)電池發(fā)熱量較小的時(shí)候，電池內(nèi)部的溫度與環(huán)境溫差較小，但一般而言環(huán)境溫度要高，單體電池會(huì)加熱周圍的空氣，由于單體電池處于套管之中，電池巨頭管之間又存在間隙，于是就產(chǎn)生了熱對(duì)流現(xiàn)象，熱空氣上升，冷空氣有底部補(bǔ)充進(jìn)來，形成氣流，及時(shí)的把單體電池（7）周圍的熱量帶走，從熱對(duì)流換氣窗口（10）排出，使得電池包內(nèi)的熱量及時(shí)散發(fā)，不會(huì)產(chǎn)生熱積累效應(yīng)，使得電池的溫度限制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。這樣的結(jié)構(gòu)可任意更換電池包的單體電池。

有益效果：本發(fā)明可以根據(jù)電池壽命與電流及電壓之間關(guān)系特性，設(shè)計(jì)改變沙漏滑移槽托板沙漏孔洞面積控制u型槽（18）和沙漏孔洞面積控制片u型槽（19）的形狀，使得彼此間沙漏孔洞面積與電流構(gòu)成非線性關(guān)系，模擬大電流與電池壽命的情況，這樣我們就可以通過觀測一個(gè)極低成本的沙漏判斷出電池的壽命。本發(fā)明避免了復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)，具有廣闊的應(yīng)用前景和市場前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)主視示意圖。

圖2電池組電流輸出整體電路原理圖。

圖3為電流積分沙漏結(jié)構(gòu)圖。

圖1-3：1.電池包箱體，2.電池包箱體頂板，3.電池包箱體透風(fēng)底座，4.透風(fēng)孔，5.電池組下端蓋，6.電池包箱體底板，7.單體電池，8.電池組套管，9.電池組上端蓋，10.熱對(duì)流換氣窗口，11.分壓電阻，12.可調(diào)電阻，13.復(fù)位彈簧，14.正反串接穩(wěn)壓管對(duì)，15.電壓線圈，16.led燈珠，17.沙漏滑移槽，18.沙漏滑移槽托板沙漏孔洞面積控制u型槽，19.沙漏孔洞面積控制片u型槽，20.沙漏孔洞面積控制片，21.沙漏孔洞面積控制鐵心，22.鐵磁體，23.電流線圈，24.鐵心滑移空腔，25.沙漏滑移槽托板，26.電流積分沙漏，27.熱熔絲。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于所述范圍。

參見附圖1至圖3：明由電池包箱體（1）、單體電池（7）、分壓電阻（11）、可調(diào)電阻（12）、復(fù)位彈簧（13）、正反串接穩(wěn)壓管對(duì)（14）、電壓線圈（15）、led燈珠（16）、沙漏滑移槽（17）、沙漏滑移槽托板沙漏孔洞面積控制u型槽（18）、沙漏孔洞面積控制片u型槽（19）、沙漏孔洞面積控制片（20）、沙漏孔洞面積控制鐵心（21）、鐵磁體（22）、電流線圈（23）、鐵心滑移空腔（24）、沙漏滑移槽托板（25）、熱熔絲（27）構(gòu)成；

電池箱體正極電流輸出導(dǎo)電線分為兩路，一路為直流輸出端，串接電流線圈（23）后至負(fù)載，另一路串接分壓電阻r（11）、可調(diào)電阻（12）、led燈珠（16）、正反串接穩(wěn)壓管對(duì)（14）后再串接一個(gè)電壓線圈（15）至負(fù)極端，線圈內(nèi)部為電磁體（22），電磁體的一端植入沙漏滑移槽托板（25）右端鐵心滑移空腔（24）內(nèi)，該空腔的左端設(shè)置有沙漏孔洞面積控制鐵心（21），沙漏孔洞面積控制鐵心（21）與沙漏孔洞面積控制片（20）連接固定，沙漏孔洞面積控制片（20）內(nèi)設(shè)有沙漏孔洞面積控制片u型槽（19），沙漏滑移槽托板（25）內(nèi)嵌入有沙漏滑移槽托板沙漏孔洞面積控制u型槽（18），沙漏滑移槽托板沙漏孔洞面積控制u型槽（18）層疊擺放在沙漏孔洞面積控制片u型槽（19）之上，當(dāng)兩者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，沙漏孔洞面積發(fā)生改變。

電流積分沙漏（26）整體嵌入電池包箱體（1）的外壁上。

穩(wěn)壓管對(duì)（14）的導(dǎo)通電壓閾值高于電池靜態(tài)電壓。