專利名稱：數(shù)字蓄電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄電池組，特別是涉及一種把蓄電池組實時狀態(tài)測控數(shù) 據(jù)數(shù)字化后傳輸給自適應(yīng)充電器的數(shù)字化測控蓄電池組。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)鉛酸蓄電池組，在幾十年以前就可以輕松實現(xiàn)1500——2000次深 循環(huán)，浮充使用壽命可長達(dá)15年 20年(詳見機(jī)械工業(yè)出版社出版的《鉛 酸蓄電池制造與過程控制》 一書，第一章第12頁；人民郵電出版社出版的 《充電器電路設(shè)計與應(yīng)用》 一書，第二章第15頁)。而目前好的閥控式密 封鉛酸蓄電池組的隨車深循環(huán)使用壽命只能達(dá)到三百多次。
正常情況下，當(dāng)蓄電池組的循環(huán)壽命達(dá)到300次以后，由于隔板液體飽 和度的明顯改變，在隔板中逐漸形成了氧循環(huán)快速通道，蓄電池組內(nèi)部的 氧循環(huán)作用快速加強(qiáng)。由于氧循環(huán)是放熱反應(yīng)，導(dǎo)致蓄電池溫度升高，因 此蓄電池組的電動勢降低。由于目前電動自行車普遍采用的充電器此時往 往處于恒壓階段(包括智能多階段式充電器)，充電電流應(yīng)該逐漸下降。然 而蓄電池組電動勢因體溫增加而下降，致使充電電流不降反升(恒壓智能 多階段式充電模式固有的缺陷)，造成蓄電池組內(nèi)部的氧循環(huán)作用更強(qiáng)， 導(dǎo)致蓄電池組的體溫進(jìn)一步升高，如此惡性循環(huán)，充電電流一直會回升到 最大限流值，直至蓄電池組外殼因高熱軟化變形，智能多階段式充電器還 在以最大的電流給蓄電池組充電！因蓄電池組熱變形時內(nèi)部充滿高壓氧氣， 所以可看到大多數(shù)因熱失控而損壞的蓄電池組鼓脹扭曲的外形。由于蓄電池組的端電壓對溫度非常敏感，以48V14Ah蓄電池組為例，如 北京住樓房的電動自行車用戶冬季在室外充電十分普遍，這時蓄電池組體 溫可降至零下十幾度，到夏季可能升至四十多度。如按每格蓄電池電動勢 溫度系數(shù)是負(fù)3.9mV計算(詳見人民郵電出版社出版的《充電器電路設(shè)計 與應(yīng)用》書，第一章第50頁等)蓄電池組體溫從負(fù)1CTC升至39"C時， 充電器應(yīng)跟隨蓄電池組體溫從58. 500V反向按比例降至52. 950V，共計要 下降4680mV。也就是說浮充電壓應(yīng)跟隨蓄電池組體溫每變化一度，自動無 臺階升、降93.6mV。
請參見附圖六。附圖六是單格蓄電池的浮充電壓與蓄電池體溫關(guān)系圖。 橫坐標(biāo)表示蓄電池體溫，縱坐標(biāo)表示電壓，單位為V。
而現(xiàn)在公知的電動自行車充電器是按照固定的環(huán)境溫度25°C設(shè)計的！沒 有監(jiān)測蓄電池組體溫的感知系統(tǒng)，更沒有適應(yīng)環(huán)境溫度變化的自動控制系 統(tǒng)。不論天南地北、不論春夏秋冬，只能輸出一個固定的浮充電壓 55.5V，也就是說一年中浮充電壓偏差10%!這樣就導(dǎo)致中午充電和晚上 充電效果就不一樣，而且必然有夏季過充電、冬季欠充電的問題。
請參見附圖五。附圖五是單格蓄電池的浮充電壓與蓄電池壽命關(guān)系圖， 橫坐標(biāo)表示電壓單位為V，縱坐標(biāo)表示壽命的百分?jǐn)?shù)。
過充電會造成蓄電池緩慢失水并發(fā)生熱失控而使蓄電池失效。而長期欠 充電必然導(dǎo)致蓄電池硫化，硫化不僅僅會使蓄電池負(fù)極板的容量下降，也 會加重失水和正極板軟化，最好的蓄電池組在偏高(或偏低)1%的浮充電 壓下都會快速損壞。因此，電動自行車蓄電池組隨車使用壽命奇短現(xiàn)象也 就不足為奇了 ！隨著蓄電池組循環(huán)壽命的增加，在充電后期，由于逐漸加強(qiáng)的氧循環(huán)使 負(fù)極越來越成為一個混合電位，其表面一部分實現(xiàn)氧循環(huán)，另一部分析出 氫氣，這是一個極端敏感的平衡，其微小的變化將對蓄電池電動勢產(chǎn)生十 分顯著的影響，蓄電池電動勢因此變得忽高忽低。再加上蓄電池組總是串聯(lián)充電的，以48V14Ah蓄電池組為例就是由六乘四共計二十四只蓄電池 串聯(lián)組成的，由于蓄電池存在個體差異，每個蓄電池的端電壓不會嚴(yán)格一 致，雖然總的浮充電壓可能正常，但是個別蓄電池的浮充電壓可能已嚴(yán)重 偏移，甚至出現(xiàn)反極。僅此幾點即可看出，目前電動自行車普遍采用的恒壓、浮充的充電方式 不能適應(yīng)蓄電池組完整生命周期內(nèi)，內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境溫度發(fā)生的 各種變化，是導(dǎo)致蓄電池組隨車使用壽命過短的決定性因素，尤其是在電 動三輪車、電動汽車等更多蓄電池組串聯(lián)應(yīng)用中，更成為限制性因素。因 此，要想在確保有效隨車容量的前提下大幅度延長蓄電池組的使用壽命， 必須讓蓄電池組這個"主角"也具有"發(fā)言權(quán)"，避免被動受充！必須實 現(xiàn)能根據(jù)蓄電池組完整生命周期內(nèi)，因內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境溫度不斷 變化，控制充電器輸出的電壓、電流、充放電比也產(chǎn)生相應(yīng)變化的充電模 式。發(fā)明內(nèi)容充電過程的參數(shù)設(shè)定是蓄電池組隨車使用壽命的決定性因素，特別是充 電電壓和充電因子必須適應(yīng)蓄電池組內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境溫度的不斷 變化，為確保在蓄電池組完整生命周期內(nèi)始終具有適宜的充電過程，要求 充電器具有自動適應(yīng)這些變化的能力，這就要求蓄電池組能夠輸出實時的狀態(tài)測控數(shù)據(jù)為充電過程提供技術(shù)支持。由于相關(guān)物理變量微弱，有效感知和可靠傳輸是成功的關(guān)鍵，為此，本發(fā)明實現(xiàn)一種將蓄電池組實時狀態(tài) 測控數(shù)據(jù)數(shù)字化后傳輸給自適應(yīng)充電器的數(shù)字化測控蓄電池組，包括測 控模塊、接口規(guī)范、封裝腔體，下文結(jié)合附圖闡述本發(fā)明詳細(xì)內(nèi)容。


附圖一是蓄電池蓋與封裝腔體構(gòu)示意圖。 附圖二是測控功能模塊信號傳遞方框圖。 附圖三是實施例一的測控模塊原理圖。 附圖四是實施例二的測控模塊原理圖。 附圖五是浮充電壓與使用壽命關(guān)系圖。 附圖六是浮充電壓與蓄電池體溫關(guān)系圖。請參見附圖一、附圖二。所述的測控模塊是在一塊電路板上集成裝配 有蓄電池體溫傳感器、溫度信號調(diào)理電路、蓄電池體溫監(jiān)視器、氧循環(huán)強(qiáng) 度傳感器、氧循環(huán)信號變送電路、蓄電池端電壓監(jiān)視器、荷電狀態(tài)測算控 制器、數(shù)字化狀態(tài)機(jī)、隔離驅(qū)動器并封裝在數(shù)字蓄電池組的局部可拆裝殼 體內(nèi)。圖中l(wèi)、 2為測控模塊的封裝腔體，l是傳感器部分，2是電路板部分；3是可拆裝安全閥蓋板部分，4是安全閥，5是電極孔，6是蓄電池蓋部分。 在某些應(yīng)用中，測控模塊的封裝腔體l、 2也可設(shè)置在殼體的其他側(cè)面 或內(nèi)部，如礦燈的槽壁上，電動自行車蓄電池組的某個分組蓄電池蓋的內(nèi)部。請參見附圖二。蓄電池體溫傳感器10緊貼一體化測控模塊封裝腔體的內(nèi)側(cè)壁固定后加一隔熱層與外側(cè)壁熱隔離封裝。這樣是為了讓蓄電池體溫 傳感器周圍的環(huán)境溫度更接近蓄電池中心區(qū)的溫度。溫度信號調(diào)理電路11通過恒壓、恒流源、電阻網(wǎng)絡(luò)校正、讀取蓄電池 體溫傳感器的輸出電流變化曲線，獲得與蓄電池體溫按比例線性變化的電壓信號。并根據(jù)蓄電池電解液的濃度，對每格蓄電池電動勢進(jìn)行每度負(fù)2 mV 至負(fù)4 mV體溫變化補(bǔ)償，確保荷電狀態(tài)測算控制器14根據(jù)經(jīng)蓄電池體溫 變化補(bǔ)償?shù)男铍姵囟穗妷簻?zhǔn)確測算出蓄電池組的荷電狀態(tài)。系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性是高品質(zhì)產(chǎn)品的必然要求，完善的保護(hù)功能 可防患于未然，為了確保在某些特殊情況下也不發(fā)生蓄電池組過熱現(xiàn)象， 蓄電池體溫監(jiān)視器12連續(xù)監(jiān)視蓄電池體溫信號調(diào)理電路輸出的電壓值，并 具有最高優(yōu)先權(quán)，在某些極端情況下， 一旦蓄電池體溫超限，立即控制數(shù) 字化狀態(tài)機(jī)進(jìn)入超限狀態(tài)，同時通過隔離驅(qū)動器18控制數(shù)據(jù)線19輸出停 止充電控制信號，避免蓄電池組過熱失效。所謂熱失控其實是氧循環(huán)作用強(qiáng)度的失控，如果氧循環(huán)作用強(qiáng)度得到了 有效的調(diào)控，發(fā)熱也就自然跟隨被控制在正常的范圍內(nèi)了。研究發(fā)現(xiàn)，氧 循環(huán)作用強(qiáng)度增、減，必然伴隨著蓄電池組內(nèi)部與周圍環(huán)境溫差值的增、 減，并具有良好的對應(yīng)關(guān)系。本發(fā)明通過合理的傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計，使蓄電 池組內(nèi)部氧循環(huán)作用強(qiáng)度的監(jiān)測幾乎不受蓄電池組內(nèi)部與周圍環(huán)境具體溫 度值和蓄電池組新舊程度的影響。為經(jīng)濟(jì)、可靠地監(jiān)測蓄電池組內(nèi)部的氧 循環(huán)作用強(qiáng)度，并根據(jù)氧循環(huán)作用強(qiáng)度由數(shù)字蓄電池組調(diào)控自適應(yīng)充電器 相關(guān)參量，實現(xiàn)優(yōu)化的充電過程，提供了可能。氧循環(huán)作用強(qiáng)度傳感器15由兩支具有溫度傳導(dǎo)方向選擇結(jié)構(gòu)的溫度傳 感器串聯(lián)連接組成，其中溫度傳感器A緊貼一體化測控模塊封裝腔體的內(nèi) 側(cè)壁固定后加一隔熱層與外側(cè)壁熱隔離封裝，溫度傳感器B緊貼一體化測 控模塊封裝腔體的外側(cè)壁固定后加一隔熱層與內(nèi)側(cè)壁熱隔離封裝。這樣就 可通過測量蓄電池組內(nèi)部與周圍環(huán)境的溫差值間接感知蓄電池組內(nèi)部氧循 環(huán)作用強(qiáng)度。氧循環(huán)信號變送電路16在恒壓源支持下，讀取氧循環(huán)作用強(qiáng)度傳感器 內(nèi)兩支溫度傳感器的阻值差，并將差值饋送給數(shù)字化狀態(tài)機(jī)。當(dāng)蓄電池組荷電狀態(tài)達(dá)到進(jìn)入自適應(yīng)程控恒流積分充電狀態(tài)設(shè)定值域 時，荷電狀態(tài)測算控制器控制數(shù)字化狀態(tài)機(jī)由快速充電狀態(tài)進(jìn)入自適應(yīng)程 控恒流積分充電狀態(tài)。數(shù)字化狀態(tài)機(jī)進(jìn)入自適應(yīng)程控恒流積分充電狀態(tài)后， 連續(xù)輸出持續(xù)時間長度與氧循環(huán)作用強(qiáng)度相對應(yīng)的0、 1兩種狀態(tài)的跳變 沿，為自適應(yīng)充電器保持優(yōu)化的充電過程提供技術(shù)支持。數(shù)字化狀態(tài)機(jī)進(jìn)入自適應(yīng)程控恒流積分充電狀態(tài)后，同時還連續(xù)輸出固 定時長的與氧循環(huán)作用強(qiáng)度跳變沿相反的狀態(tài)跳變沿，為自適應(yīng)程控恒流 積分充電方式提供技術(shù)支持。這樣就徹底決了長期困擾我們的電動自行車 蓄電池組普遍因發(fā)生熱失控而使蓄電池失效的技術(shù)難題。公知的電動自行車充電模式，需要按時人工干預(yù)才能終止充電，同 樣開始充電也需要人工干預(yù)才能開始充電，長期使用中很有可能忘開了 或者忘關(guān)了，不但誤事對動力蓄電池組也不利。這在家中無人值守(如 長期出差、旅游)或蓄電池組的循環(huán)壽命達(dá)到300次以后更有許多難以 解決的弊端。荷電狀態(tài)測算控制器具有確保充電過程單向循環(huán)的蓄電池 端電壓測量值返回臺階。這樣，每當(dāng)完成一次自適應(yīng)程控恒流積分充電過程后，只有經(jīng)放電或長期儲存，蓄電池端電壓才能降到進(jìn)入快速充電 狀態(tài)設(shè)定值域，只有這時，荷電狀態(tài)測算控制器才能控制數(shù)字化狀態(tài)機(jī) 由自適應(yīng)程控恒流積分充電狀態(tài)進(jìn)入快速充電狀態(tài)，并通過隔離驅(qū)動器18控制數(shù)據(jù)線19持續(xù)輸出高電平1?？蓤A滿實現(xiàn)每月只需一天有電， 即可常年無人監(jiān)管，自動進(jìn)行維護(hù)性充電、充電完成后自動關(guān)閉充電器 等功能。由于蓄電池端電壓監(jiān)視器13是連續(xù)監(jiān)視蓄電池端電壓的電壓值，當(dāng)發(fā) 生機(jī)械、結(jié)構(gòu)性破壞、數(shù)字蓄電池極板損壞等其他短路、漏電性故障時， 一旦蓄電池端電壓超限，立即控制數(shù)字化狀態(tài)機(jī)進(jìn)入超限狀態(tài)，同時通過 隔離驅(qū)動器18控制數(shù)據(jù)線19輸出停止充電控制信號，避免故障擴(kuò)大。測控模塊在利用輸出接口線傳輸實時測控數(shù)據(jù)的同時還能通過輸出接 口線獲得工作電流，這樣，只有在充電時測控模塊才能獲得工作電源，其 他時間幾乎不耗電。數(shù)字化狀態(tài)機(jī)可接受多路傳感器輸出的模擬信號測控數(shù)據(jù)值，如蓄電池 體溫可以通過蓄電池體溫傳感器7溫度信號調(diào)理電路8溫度信號變送電路 9控制數(shù)字化狀態(tài)機(jī)以精確的時間單位將相應(yīng)測控模擬信號數(shù)據(jù)值按比例 轉(zhuǎn)換為持續(xù)時間長度與其相對應(yīng)的O、 l兩種數(shù)字狀態(tài)的跳變沿，逋過隔離 驅(qū)動器18控制數(shù)據(jù)線19直接輸出，為其它監(jiān)控目的提供支持。通過上述對蓄電池組的數(shù)字化升級改造，就為在許多應(yīng)用中淘汰恒壓、 浮充的充電方式，確立自適應(yīng)程控恒流積分充電模式創(chuàng)造了必要的技術(shù)條 件，特別是蓄電池組在深循環(huán)應(yīng)用中，更能充分發(fā)揮此模式的獨特優(yōu)勢。 自適應(yīng)程控電流積分充電模式不僅能夠自動適應(yīng)蓄電池電動勢的個體差 異、高、低變化，自動均衡充電，更為促進(jìn)大型的電動交通產(chǎn)品的創(chuàng)新應(yīng)用、特別是為電動汽車蓄電池組的超長串聯(lián)充電和快速充電應(yīng)用，提供了 必要的技術(shù)支持。
具體實施方式
實施例一請參見附圖三。根據(jù)附圖三制作一個20乘40乘4毫米體積的測控模塊， 封裝在蓄電池組的局部可拆裝殼體內(nèi)。下文結(jié)合附圖三闡述本實施例詳細(xì) 內(nèi)容。蓄電池體溫傳感器R17、 R23緊貼一體化測控模塊封裝腔體的內(nèi)側(cè)壁固 定后加一隔熱層與外側(cè)壁熱隔離封裝。溫度信號調(diào)理電路由恒壓源U1、 R8、恒流源Q1、 R2、 C2、校正電阻R16、 R19聯(lián)合組成。由Q3、 R12、 C8組成的溫度信號變送電路讀取溫度信號調(diào) 理電路的值，并饋送給數(shù)字化狀態(tài)機(jī)。在自適應(yīng)程控恒流積分充電狀態(tài)時， 以精確的時間單位將相應(yīng)測控模擬信號數(shù)據(jù)值，按比例轉(zhuǎn)換為持續(xù)時間長 度與溫度信號相對應(yīng)的0、 1兩種數(shù)字狀態(tài)的跳變沿，傳輸給自適應(yīng)充電器， 為自適應(yīng)程控恒流積分充電方式提供技術(shù)支持。根據(jù)蓄電池電解液的濃度，調(diào)整R2對每格蓄電池電動勢進(jìn)行負(fù)2 mV至 負(fù)4mV體溫變化補(bǔ)償，這樣就能確保由U3C、 R4、 RIO、 R13、 C4組成的 荷電狀態(tài)測算控制器根據(jù)經(jīng)蓄電池體溫變化補(bǔ)償?shù)男铍姵囟穗妷?，?zhǔn)確測 算出蓄電池組的荷電狀態(tài)。當(dāng)荷電狀態(tài)達(dá)到進(jìn)入恒流積分充電狀態(tài)設(shè)定值域時，通過Rll、 D2控 制由U3A、 R7、 R21、 R15、 C7、 D3 、 D5組成的數(shù)字化狀態(tài)機(jī)由快速充電 狀態(tài)進(jìn)入自適應(yīng)程控恒流積分充電狀態(tài)。數(shù)字化狀態(tài)機(jī)進(jìn)入自適應(yīng)程控恒流積分充電狀態(tài)后，持續(xù)輸出固定時長的1、0兩種狀態(tài)的跳變沿，為自適應(yīng)程控恒流積分充電方式提供技術(shù)支持。如果自適應(yīng)充電器設(shè)有微控制器，在控制策略需要的情況下，可以撤除 荷電狀態(tài)測算控制器，在此情況下，測控模塊連續(xù)輸出蓄電池體溫變化和 氧循環(huán)作用強(qiáng)度變化值、蓄電池端電壓和蓄電池體溫超限值，荷電狀態(tài)的 測算控制可交由自適應(yīng)充電器的微控制器完成。由U3D、 R20、 R22、 R24組成的蓄電池體溫監(jiān)視器連續(xù)監(jiān)視蓄電池體 溫信號調(diào)理電路輸出的電壓值，并具有最高優(yōu)先權(quán)，在某些極端情況下， 一旦蓄電池體溫超限，立即通過M控制數(shù)字化狀態(tài)機(jī)進(jìn)入超限狀態(tài)，并經(jīng) 由隔離驅(qū)動器R18、 C7、 Q2、 R14、 P2輸出小電流(用數(shù)字"0"表示)， 控制自適應(yīng)充電器停止充電。溫度傳感器R27緊貼一體化測控模塊封裝腔體的內(nèi)側(cè)壁固定后加一隔熱 層與外側(cè)壁熱隔離封裝，溫度傳感器R26緊貼一體化測控模塊封裝腔體的 外側(cè)壁固定后加一隔熱層與內(nèi)側(cè)壁熱隔離封裝，R27、 R26串連組成氧循環(huán) 作用強(qiáng)度傳感器。在由U1、 R8組成的恒壓源支持下，由Q4、 R25組成的氧循環(huán)信號變送 電路讀取氧循環(huán)作用強(qiáng)度傳感器內(nèi)兩支溫度傳感器的阻值差，并將差值饋 送給數(shù)字化狀態(tài)機(jī)。在自適應(yīng)程控恒流積分充電狀態(tài)時，以精確的時間單 位將相應(yīng)測控模擬信號數(shù)據(jù)值按比例轉(zhuǎn)換為持續(xù)時間長度與氧循環(huán)作用強(qiáng) 度相對應(yīng)的O、 l兩種數(shù)字狀態(tài)的跳變沿傳輸給自適應(yīng)充電器，為自適應(yīng)程 控恒流積分充電方式提供技術(shù)支持。由U3B、 R5、 R9、 Rl、 R3、 C3組成的蓄電池端電壓監(jiān)視器連續(xù)監(jiān)視由 Pl輸入的蓄電池端電壓，一旦蓄電池端電壓值超限，立即通過D1控制數(shù)字化狀態(tài)機(jī)進(jìn)入超限狀態(tài)，并經(jīng)由隔離驅(qū)動器R18、 C7、 Q2、 R14、 P2輸出小電流(用數(shù)字"0"表示)，控制自適應(yīng)充電器停止充電。經(jīng)放電或長期儲存，當(dāng)荷電狀態(tài)達(dá)到進(jìn)入快速充電狀態(tài)設(shè)定值域時，通 過Rll、 D2控制由U3A、 R7、 R21、 R15、 C7、 D3 、 D5組成的數(shù)字化狀態(tài)機(jī)由自適應(yīng)程控恒流積分充電狀態(tài)進(jìn)入快速充電狀態(tài)。數(shù)字化狀態(tài)機(jī)進(jìn)入快速充電狀態(tài)后，經(jīng)由隔離驅(qū)動器R18、 C7、 Q2、 R14、 P2輸出大電流控制自適應(yīng)充電器快速充電。測控模塊的穩(wěn)壓電源由U2、 Cl組成。實施例二請參見附圖四。本例不需要微控制器的支持即可實現(xiàn)自適應(yīng)程控恒流 積分充電方式，更適合低成本的應(yīng)用，如電動自行車蓄電池組。根據(jù)附圖 四制作一個20乘40乘4毫米體積的測控模塊，并封裝在蓄電池組的局部 可拆裝殼體內(nèi)即可。下文結(jié)合附圖四闡述本實施例詳細(xì)內(nèi)容。蓄電池體溫傳感器R17、 R23緊貼一體化測控模塊封裝腔體的內(nèi)側(cè)壁固 定后加一隔熱層與外側(cè)壁熱隔離封裝。溫度信號調(diào)理電路由恒壓源U1、 R8、恒流源Q1、 R2、 C2、校正電阻 R16、 R19聯(lián)合組成。用來校正蓄電池體溫傳感器的輸出電流變化曲線，獲 得與蓄電池體溫按比例線性變化的電壓信號。并根據(jù)蓄電池電解液的濃度， 調(diào)整R2對每格蓄電池電動勢進(jìn)行負(fù)2 mV至負(fù)4mV體溫變化補(bǔ)償，這樣就 能確保由U3C、 R4、 RIO、 R13、 C4組成的荷電狀態(tài)測算控制器根據(jù)經(jīng)蓄 電池體溫變化補(bǔ)償?shù)男铍姵囟穗妷?，?zhǔn)確測算出蓄電池組的荷電狀態(tài)，當(dāng) 荷電狀態(tài)達(dá)到進(jìn)入恒流積分充電狀態(tài)設(shè)定值域時，通過Rll、 D2控制由、 C7、 D3 、 D5組成的數(shù)字化狀態(tài)機(jī)由快速充電狀態(tài) 進(jìn)入自適應(yīng)程控恒流積分充電狀態(tài)。數(shù)字化狀態(tài)機(jī)進(jìn)入自適應(yīng)程控恒流積 分充電狀態(tài)后，持續(xù)輸出固定時長的l、 0兩種狀態(tài)的跳變沿，為自適應(yīng)程 控恒流積分充電方式提供技術(shù)支持。由U3D、 R20、 R22、 R24組成的蓄電池體溫監(jiān)視器連續(xù)監(jiān)視蓄電池體 溫信號調(diào)理電路輸出的電壓值，并具有最高優(yōu)先權(quán)，在某些極端情況下， 一旦蓄電池體溫超限，立即通過D4控制數(shù)字化狀態(tài)機(jī)進(jìn)入超限狀態(tài)，并經(jīng) 由隔離驅(qū)動器R18、 C7、 Q2、 R14、 P2輸出小電流(用數(shù)字"0"表示)， 控制自適應(yīng)充電器停止充電。溫度傳感器R27緊貼一體化測控模塊封裝腔體的內(nèi)側(cè)壁固定后加一隔熱 層與外側(cè)壁熱隔離封裝，溫度傳感器R26緊貼一體化測控模塊封裝腔體的 外側(cè)壁固定后加一隔熱層與內(nèi)側(cè)壁熱隔離封裝，R27、 R26串連組成的氧循 環(huán)作用強(qiáng)度傳感器。在由U4、 R6、 C5組成的恒壓源支持下，由Q3、 R25組成的氧循環(huán)信號 變送電路讀取氧循環(huán)作用強(qiáng)度傳感器內(nèi)兩支溫度傳感器的阻值差，并將差 值饋送給數(shù)字化狀態(tài)機(jī)。在自適應(yīng)程控恒流積分充電狀態(tài)時，以精確的時 間單位將相應(yīng)測控模擬信號數(shù)據(jù)值按比例轉(zhuǎn)換為持續(xù)時間長度與氧循環(huán)作 用強(qiáng)度相對應(yīng)的O、 l兩種數(shù)字狀態(tài)的跳變沿傳輸給自適應(yīng)充電器，為自適 應(yīng)程控恒流積分充電方式提供技術(shù)支持。由U3B、 R5、 R9、 Rl、 R3、 C3組成的蓄電池端電壓監(jiān)視器連續(xù)監(jiān)視由 Pl輸入的蓄電池端電壓， 一旦蓄電池端電壓值超限，立即通過D1控制數(shù) 字化狀態(tài)機(jī)進(jìn)入超限狀態(tài)，并經(jīng)由隔離驅(qū)動器R18、 C7、 Q2、 R14、 P2輸出 小電流O，控制自適應(yīng)充電器停止充電。經(jīng)放電或長期儲存，當(dāng)荷電狀態(tài)達(dá)到進(jìn)入快速充電狀態(tài)設(shè)定值域時，通過Rll、 D2控制由U3A、 R7、 R21、 R12、 R15、 C7、 D3 、 D5組成的數(shù)字 化狀態(tài)機(jī)由自適應(yīng)程控恒流積分充電狀態(tài)進(jìn)入快速充電狀態(tài)。數(shù)字化狀態(tài) 機(jī)進(jìn)入快速充電狀態(tài)后，經(jīng)由隔離驅(qū)動器R18、 C7、 Q2、 R14、 P2輸出大電 流(用數(shù)字"1"表示)控制自適應(yīng)充電器快速充電。 測控模塊的穩(wěn)壓電源由U2、 Cl組成。
權(quán)利要求
1、一種將蓄電池組實時狀態(tài)測控數(shù)據(jù)數(shù)字化后傳輸給自適應(yīng)充電器的數(shù)字化測控蓄電池組，包括測控模塊、接口規(guī)范、封裝腔體，其特征在于所述的測控模塊是在一塊電路板上集成裝配有蓄電池體溫傳感器、溫度信號調(diào)理電路、蓄電池體溫監(jiān)視器、氧循環(huán)強(qiáng)度傳感器、氧循環(huán)信號變送電路、蓄電池端電壓監(jiān)視器、荷電狀態(tài)測算控制器、數(shù)字化狀態(tài)機(jī)、隔離驅(qū)動器；所述的接口規(guī)范是測控模塊把蓄電池組實時狀態(tài)測控數(shù)據(jù)數(shù)字化后，通過控制輸出接口線上的電流以大、小兩種狀態(tài)表示數(shù)字1、0，用傳送0、1兩種狀態(tài)轉(zhuǎn)換的相距時間值，精確地表示和傳送實時測控數(shù)據(jù)值，使測控模塊只需通過一條普通導(dǎo)電線作為接口線，即可精確地向自適應(yīng)充電器傳送開啟、休眠、荷電狀態(tài)、蓄電池體溫、蓄電池體內(nèi)溫度與外部環(huán)境溫度差、氧循環(huán)強(qiáng)度閾值信息；所述的封裝腔體設(shè)置在數(shù)字蓄電池組的局部可拆裝殼體內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)力要求l所述的數(shù)字蓄電池組，其特征是所述的蓄電池體溫傳感器緊貼一體化領(lǐng)啦模塊封裝腔體的內(nèi)側(cè)壁面定后加二隔熱層與外側(cè)壁熱隔離封裝。
3、 根據(jù)權(quán)力要求l所述的數(shù)字蓄電池組，其特征是所述的蓄電池體溫監(jiān)視器連續(xù)監(jiān)視 蓄電池體溫信號調(diào)理電路輸出的電壓值，具有最高優(yōu)先權(quán)， 一旦蓄電池體溫超限， 立即控制數(shù)字化狀態(tài)機(jī)進(jìn)入超限狀態(tài)，同時輸出停止充電信號。
4、 根據(jù)權(quán)力要求l所述的數(shù)字蓄電池組，其特征是所述的氧循環(huán)作用強(qiáng)度傳感器由兩支具有溫度傳導(dǎo)方向選擇結(jié)構(gòu)的溫度傳感器串聯(lián)連接組成，其中溫度傳感器A緊貼 一體化測控模塊封裝腔體的內(nèi)側(cè)壁固定后加一隔熱層與外側(cè)壁熱隔離封裝，溫度傳 感器B緊貼一體化測控模塊封裝腔體的外側(cè)壁固定后加一隔熱層與內(nèi)側(cè)壁熱隔離封 裝。
5、 根據(jù)權(quán)力要求l所述的數(shù)字蓄電池組，其特征是所述的氧循環(huán)信號變送電路在恒壓 源支持下，讀取氧循環(huán)作用強(qiáng)度傳感器內(nèi)兩支溫度傳感器的差值，同時將差值饋送 給數(shù)字化狀態(tài)機(jī)。
6、 根據(jù)權(quán)力要求l所述的數(shù)字蓄電池組，其特征是:所述的荷電狀態(tài)測算控制器根據(jù)經(jīng)蓄電池體溫變化補(bǔ)償?shù)男铍姵囟穗妷簻y量值，測算蓄電池組的荷電狀態(tài)，當(dāng)蓄電池 組荷電狀態(tài)達(dá)到進(jìn)入恒流積分充電狀態(tài)設(shè)定值域時，控制數(shù)字化狀態(tài)機(jī)由快速充電 狀態(tài)進(jìn)入恒流積分充電狀態(tài)，同時產(chǎn)生一個蓄電池端電壓測量值返回臺階，實現(xiàn)充、 放電過程單方向循環(huán)。
7、 根據(jù)權(quán)力要求l所述的數(shù)字蓄電池組，其特征是所述的數(shù)字化狀態(tài)機(jī)進(jìn)入自適應(yīng)程控恒流積分充電狀態(tài)后，連續(xù)輸出0、 l兩種狀態(tài)，如O狀態(tài)的持續(xù)時間長度與氧循 環(huán)作用強(qiáng)度相對應(yīng)，則1狀態(tài)為固定的時間長度。
8、 根據(jù)權(quán)力要求l所述的數(shù)字蓄電池組，其特征是所述的蓄電池端電壓監(jiān)視器連續(xù)監(jiān) 視蓄電池端電壓的電壓值， 一旦蓄電池端電壓超限，立即控制數(shù)字化狀態(tài)機(jī)進(jìn)入超 限狀態(tài)，輸出停止充電信號。
9、 根據(jù)權(quán)力要求l所述的數(shù)字蓄電池組，其特征是所述的測控模塊在傳輸實時測控數(shù)據(jù)的同時還能從輸出接口線上獲取工作電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蓄電池組，特別是涉及一種將蓄電池組實時狀態(tài)測控數(shù)據(jù)數(shù)字化后傳輸給自適應(yīng)充電器，實現(xiàn)充電過程測控數(shù)字化的蓄電池組。充電過程的參數(shù)設(shè)定是蓄電池組隨車使用壽命的決定性因素，特別是充電電壓必須適應(yīng)蓄電池組內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境溫度的不斷變化，為確保在蓄電池組完整生命周期內(nèi)始終具有適宜的充電過程，要求充電器具有自動適應(yīng)這些變化的能力，這就要求蓄電池組能夠輸出實時狀態(tài)測控數(shù)據(jù)為充電過程提供支持。由于相關(guān)物理變量微弱，有效感知和可靠傳輸是成功的關(guān)鍵。為此，本發(fā)明提出數(shù)字化方案，包括測控模塊、接口規(guī)范、封裝腔體。適合在超長串聯(lián)充電的電動汽車、電動自行車上應(yīng)用。
文檔編號H01M10/48GK101546852SQ20091006444
公開日2009年9月30日 申請日期2009年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
發(fā)明者張佳賓 申請人:張佳賓