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1、(10)申请公布号 CN 103576093 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103576093 A (21)申请号 201210257527.3 (22)申请日 2012.07.24 G01R 31/36(2006.01) (71)申请人 南京捷翔能源科技有限公司 地址 211100 江苏省南京市江宁经济开发区 庄排路 157 号 5 号楼二层 (72)发明人 刘粤荣 (74)专利代理机构 北京法思腾知识产权代理有 限公司 11318 代理人 杨小蓉 杨青 (54) 发明名称 一种蓄电池放电数据记录仪及其放电数据记 录使用方法 (57) 摘要 本发明公开了一种蓄电池的放电。
2、数据记录 仪, 包括 : 放电负载、 散热器、 控制器、 数据库、 数 据记录显示表以及外壳 ; 控制器 (3) 在控制蓄电 池 (6) 以放电负载 (1) 放电中, 记录的数据包括放 电 1%T额定时间内得到的最小电压值 V01、 放电至终 止电压 V0的时间值 T0和放电平均电压值 V02, 并 记录终止放电 T1时间空载反弹的实时电压值 V1; 其中, T1取值为 0.5 5.0%T额定; 数据记录显示表 (5) 在外壳 (7) 内与控制器电连接并安装在外壳 的外部。本发明专用于判别蓄电池维护修复需要 的主要失效模式, 同时可根据放电数据确定蓄电 池的维护修复充电量范围, 具有制造简单、。
3、 使用方 便、 成本低的优势。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 13 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书13页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103576093 A CN 103576093 A 1/2 页 2 1. 一种蓄电池放电数据记录仪, 其特征在于, 包括 : 放电负载 (1) 、 散热器 (2) 、 控制器 (3) 、 数据库 (4) 、 数据记录显示表 (5) 以及外壳 (7) ; 其中, 所述的放电负载 (1) 与所述的控制器 (3) 电固连, 并能够连接到外部待修复的蓄电池 (6) 的正。
4、负极两端, 所述的控制器 (3) 连接到所述的数据库 (4) , 所述的放电负载 (1) 与所述 的控制器 (3) 配置有散热器 (2) ; 所述的放电负载 (1) 、 散热器 (2) 、 控制器 (3) 与数据库 (4) 安装在所述的外壳 (7) 内 ; 所述的数据记录显示表 (5) 在外壳 (7) 内与所述的控制器 (3) 电 连接, 并安装在外壳 (7) 的外部, 用于显示蓄电池 (6) 放电数据的比较结果, 包括显示放电 所记录的数据 ; 所述的控制器 (3) 对放电负载 (1) 发出指令, 使所述的蓄电池 (6) 进行放电操作并记录 相应的数据, 所述的放电数据包括 : 蓄电池 (6。
5、) 以负载 (1) 放电 1%T额定时间内得到的最小电 压值V01、 放电至标规终止电压V0的时间值T0和该放电过程的平均电压值V02, 并记录蓄电池 (6) 终止放电 T1时间空载反弹的实时电压值 V1; 其中, 所述的 T1取值为 0.5 5.0%T额定; 所述的控制器 (3) 将记录到的数据 V01、 T0、 V02以及 V1在数据库 (1) 暂存并与数据库 (4) 储存的数据进行比较, 将数据比较结果或以及记录到的数据通过数据记录显示表 (5) 显示 ; 所述的数据比较结果, 包括对蓄电池 (6) 主要失效模式的判别和容量修复所需充电量 (Ah) 范围的判定 ; 所述的蓄电池 (6) 。
6、以放电负载 (1) 进行的放电, 包括恒定电流 Ie 放电和额定阻抗 R 放 电 : 其中, Ie 为标规恒定电流放电的额定强度, Ie(A) C标称(Ah) /T额定(h) , R(欧姆) T额定(h) V标称(V) /C标称(Ah) ; 所述的 C标称(Ah) 、 T额定(h) 和 V标称(V) 均为蓄电池行业的公知值。 2.根据权利要求1所述的蓄电池放电数据记录仪, 其特征在于 : 所述的放电负载 (1) 使 用符合阻抗值及过载功率要求的任何负载物, 散热器 (2) 能够热导通外壳 (7) , 或外壳 (7) 兼作散热器 (2) , 散热器 (2) 和外壳 (7) 的材料采用常规铝合金或。
7、其它合金, 形状任意。 3. 根据权利要求 1 所述的放电数据记录仪, 其特征在于, 还包括 : 对待修复的蓄电池 (6) 以所述的放电负载 (1) 进行深放电。 4. 根据权利要求 3 所述的放电数据记录仪, 其特征在于, 所述的深放电包括 : 对蓄电池 (6) 以恒定电流 Ie 深放电至 V2, 然后放电电流强度分阶段递减继续深放电至 V2, V2 70%V0/ 单格 ; 其中, 所述的放电电流强度分阶段递减包括 : 以 Ie电流强度的 1/2 等 分递减, 或以任意形式递减, 递减阶数设置一阶以上。 5. 根据权利要求 3 所述的放电数据记录仪, 其特征在于, 所述的深放电包括 : 对蓄。
8、电池 (6) 以额定阻抗 R 深放电, 包括深放电至截止电压 V2以及不设置截止电压的 深放电, 其中, V2 70%V0/ 单格。 6. 一种基于权利要求 1 至 5 之一所述的蓄电池放电数据记录仪的放电数据记录方法, 包括 : 步骤 1) 、 对待修复的蓄电池 (6) 采用所述的放电负载 (1) 放电 1%T额定时间, 采样记录放 电 1%T额定时间内得到的最小电压值 V01; 步骤 2) 、 将 V01与标规终止电压值 V0进行比较, 若 V01 V0, 以放电负载 (1) 放电至 V0, 记录放电时间 T0, 然后执行下一步 ; 若 E V0或 V01 V0, 则记录放电时间值 T0=。
9、0, 然后执行 下一步 ; 权 利 要 求 书 CN 103576093 A 2 2/2 页 3 步骤 3) 、 在蓄电池以放电负载 (1) 放电至 V0过程中, 连续采样实时放电的电压值, 根据 采样结果计算出采样平均值 V02并储存记录 ; 步骤 4) 、 将待修复的蓄电池以放电负载 (1) 放电至 V0时暂停放电, 记录蓄电池空载运 行 T1时间反弹的实时电压值 V1。 7. 根据权利要求 6 所述的放电数据记录仪的记录方法, 其特征在于, 放电数据记录的 方法进一步包括 : 步骤 5) 、 将所述记录的特征数据 V01、 V02、 V1结合待修复的蓄电池 (6) 放电前的电动势 E, 。
10、判别铅蓄电池 (6) 的主要失效模式, 其中 : 当蓄电池 (6) 具备E2.00V/单格、 V012.05V/单格、 V021.98V/单格、 V12.00V/ 单格的至少两项以上特征时, 判定该蓄电池 (6) 的主要失效模式为极板活性物质硫酸铅 结晶盐化 ; 当蓄电池 (6)具备 E 2.23V/ 单格、 V01 2.10V/ 单格、 V02 2.02V/ 单格、 V1 2.05V/ 单格的至少两项以上特征时, 判定该蓄电池 (6) 的主要失效模式为极板活性物 质软化 ; 当不具备以上所述的两项或两项以上典型特征时, 判定该蓄电池 (6) 为两类基本 失效模式并存。 8. 根据权利要求 6。
11、 所述的放电数据记录方法, 其特征在于, 放电数据记录的方法进一 步包括 : 步骤 6) 、 将所述记录的放电时间值 T0结合所述记录的特征数据 V01、 V02、 V1, 为进行过深 放电处空荷状态下的待修复的铅蓄电池 (6) 提供容量修复充电的定量依据, 维护修复充电 量 C(Ah) 的量值范围为 1.2 n(1 T0/T额定) C标称, 其中 : i、 蓄电池符合 V01 2.05V/ 单格、 V02 1.98V/ 单格任一项特征时, n 取值 2.5 3.5 : 其中, V1 2.0V/ 单格时 n 取值 2.9 3.5, V1 2.0V/ 单格时 n 取值 2.5 2.9 ; ii、。
12、 蓄电池符合V012.10V/单格、 V022.02V/单格任一项特征时, n取值1.01.8 : 其中, V1 2.05V/ 单格时 n 取值 1.0 1.3, V1 2.05V/ 单格时 n 取值 1.3 1.8 ; iii、 蓄电池非上述两类典型状态表现时, n 取值 1.8 2.5。 权 利 要 求 书 CN 103576093 A 3 1/13 页 4 一种蓄电池放电数据记录仪及其放电数据记录使用方法 技术领域 0001 本发明涉及蓄电池和仪器设备领域, 特别涉及一种蓄电池维护修复用的放电数据 记录仪及其放电数据记录方法。 背景技术 0002 蓄电池泛称可反复充放电使用的电池, 又称。
13、二次电池。当前市场上蓄电池用量最 大的是铅蓄电池, 行业通常简称蓄电池, 它的制造材料来源广泛、 价格低廉, 且具有安全可 靠、 容量大、 放电强度大等电气性能优势。在目前实际使用的各种类型的蓄电池中, 唯有铅 蓄电池回收效率能够达到 99%, 材料资源几乎可完全重复性循环利用, 符合绿色环保的发展 趋势。目前蓄电池在电动牵引车、 车船起动、 通信机站、 储能等大功率 / 大容量领域占据绝 对的统治地位。 0003 但蓄电池又具有使用寿命较短、 容易提前报废的缺陷。以电动自行车用蓄电池为 例, 业内公知平均使用周期 12 15 个月估算, 每年废弃的电池量就超过 6 亿只。加上其他 行业, 每。
14、年废弃的铅蓄电池的数量惊人。 由此市场服务终端兴起了蓄电池修复业, 试图通过 对废弃电池补水、 充电, 使蓄电池能继续使用一定时间。 0004 现有技术中, 有多种对铅蓄电池进行修复的方法, 包括 : 富液补充充电方法、 正 / 负脉冲充电方法、 多阶段式智能充电方法、 高温搁置法等。但是, 无论采用什么类型的修复 方法, 都首先需要对蓄电池的容量衰减状态特别是主要失效模式进行基本诊断, 以便对待 维护修复的电池作不同的技术处理。 0005 铅蓄电池失效是一个多因素综合结果, 与材料应用、 制造工艺和配套充电器质量、 工作环境温度以及使用习惯都有关, 在现阶段, 行业普遍共识铅蓄电池的电化学失。
15、效模式 主要有两种典型, 即极板活性物质硫酸铅结晶盐化和极板活性物质软化, 更多的情况是两 种失效模式并存, 而失效蓄电池又因使用历史不同引起的内部状态不同、 残存容量表现不 同, 给蓄电池维护修复带来了异常复杂的状态诊断 ; 总体而言, 行业文献中对铅蓄电池的失 效状态诊断以及如何充电维护修复, 还没有形成技术方法手段的共识。 0006 除了铅蓄电池, 其它类型的二次电池, 如锂电池、 镍氢电池等, 由于使用过程中的 欠维护充电或充电恒压值过高、 环境温度过高引致的过充电, 都会使电池提前废弃, 通过特 殊的充放电方式可使容量得到一定程度恢复而继续使用, 其修复处理 同样可在一定程度 减少对。
16、材料资源以及产品制造能源的浪费。 0007 对于蓄电池维护修复而言, 无论是维护修复材料的先进技术运用还是充放电技术 的优化运用, 都首先需要相对明确地诊断铅蓄电池失效状态模式, 通过放电数据了解失效 状态模式几乎是唯一可行手段, 现有市场缺乏一种能够依据放电特征数据自动、 高效、 明确 地判别待维护修复铅蓄电池主要失效状态模式的设备, 以及为待维护修复的铅蓄电池提供 容量修复所需充电量范围的方法。 发明内容 说 明 书 CN 103576093 A 4 2/13 页 5 0008 本发明的目的在于 : 针对蓄电池维护修复的市场需求, 提供一种廉价实用、 操作简 便、 可为维护修复提供数据依据。
17、的放电记录仪, 通过有效记录蓄电池以恒定电流或定阻抗 放电的时间值和放电过程采集的特征电压数据以及终止放电空载一定时间采集的反弹电 压值, 依据所记录的数据为待维护修复的蓄电池提供主要失效模式判别, 并依据相关记录 数据为该蓄电池提供维护修复所需的充电量范围。 0009 为了实现上述目的, 本发明提供了一种蓄电池放电数据记录仪, 其特征在于, 包 括 : 放电负载 1、 散热器 2、 控制器 3、 数据库 4、 数据记录显示表 5 以及外壳 7 ; 其中, 所述的 放电负载 1 与所述的控制器 3 电固连, 并能够连接到外部待修复的蓄电池 6 的正负极两端, 所述的控制器 3 连接到所述的数据。
18、库 4, 所述的放电负载 1 与所述的控制器 3 配置有散热 器 2 ; 所述的放电负载 1、 散热器 2、 控制器 3 与数据库 4 安装在所述的外壳 7 内 ; 所述的数 据记录显示表 5 在外壳 7 内与所述的控制器 3 电连接, 并安装在外壳 7 的外部, 用于显示蓄 电池 6 放电数据的比较结果, 包括显示放电过程所记录的数据 ; 0010 所述的控制器 3 对放电负载 1 发出指令, 使所述的蓄电池 6 进行放电操作并记录 相应的数据, 所述的放电数据包括 : 蓄电池6以负载1放电1%T额定时间内得到的最小电压值 V01、 放电至标规终止电压 V0的时间值 T0和该放电过程的平均电。
19、压值 V02, 并记录蓄电池 6 终 止放电 T1时间空载反弹的实时电压值 V1; 其中, 所述的 T1取值为 0.5 5.0%T额定; 0011 所述的控制器 3 将记录到的数据 V01、 T0、 V02以及 V1在数据库 1 暂存并与数据库 4 储存的数据进行比较, 将数据比较结果或以及记录到的数据通过数据记录显示表 5 显示 ; 所述的数据比较结果, 包括对蓄电池 6 主要失效模式的判别和容量修复所需充电量 (Ah) 范 围的判定 ; 0012 所述的蓄电池 6 以放电负载 1 进行的放电, 包括恒定电流 Ie 放电和额定阻抗 R 放 电 : 其中, Ie 为标规恒定电流放电的额定强度,。
20、 Ie(A) C标称(Ah) /T额定(h) , R(欧姆) T额定(h) V标称(V) /C标称(Ah) ; 0013 所述的 C标称(Ah) 、 T额定(h) 和 V标称(V) 均为蓄电池行业的公知值。 0014 上述技术方案中, 所述的放电负载 1 使用符合阻抗值及过载功率要求的任何负载 物, 散热器 2 能够热导通外壳 7, 或外壳 7 兼作散热器 2, 散热器 2 和外壳 7 的材料采用常规 铝合金或其它合金, 形状任意。 0015 上述技术方案中, 还包括对待修复的蓄电池 6 以所述的放电负载 1 进行深放电。 0016 作为对待修复的蓄电池6进行深放电的一种技术改进方案, 优选以。
21、恒定电流Ie深 放电至 V2, 然后放电电流强度分阶段递减继续深放电至 V2, V2 70%V0/ 单格 ; 其中, 所述的 放电电流强度分阶段递减包括 : 以 Ie电流强度的 1/2 等分递减, 或以任意形式递减, 递减阶 数设置一阶以上。 0017 作为对待修复的蓄电池 6 进行深放电的又一种技术改进方案, 优选以额定阻抗 R 深放电, 包括深放电至截止电压V2以及不设置截止电压的深放电, 其中, V270%V0/单格。 0018 本发明还提供了一种基于所述的蓄电池放电数据记录仪的放电数据记录方法, 包 括 : 0019 步骤 1) 、 对待修复的蓄电池 6 采用所述的放电负载 1 放电 。
22、1%T额定时间, 采样记录 放电 1%T额定时间内得到的最小电压值 V01; 0020 步骤 2) 、 将 V01与标规终止电压值 V0进行比较, 若 V01 V0, 以放电负载 1 放电至 说 明 书 CN 103576093 A 5 3/13 页 6 V0, 记录放电时间 T0, 然后执行下一步 ; 若 E V0或 V01 V0, 则记录放电时间值 T0=0, 然后 执行下一步 ; 0021 步骤3) 、 在蓄电池以放电负载1放电至V0过程中, 连续采样实时放电的电压值, 根 据采样结果计算出采样平均值 V02并储存记录 ; 0022 步骤 4) 、 将待修复的蓄电池以放电负载 1 放电至。
23、 V0时暂停放电, 记录蓄电池空载 运行 T1时间反弹的实时电压值 V1。 0023 上述技术方案中, 还包括 : 0024 步骤 5) 、 将所述记录的特征数据 V01、 V02、 V1结合待修复的蓄电池 6 放电前的电动 势 E, 判别铅蓄电池 6 的主要失效模式, 其中 : 0025 当 蓄 电 池 6 具 备 E 2.00V/ 单 格、 V01 2.05V/ 单 格、 V02 1.98V/ 单 格、 V1 2.00V/ 单格的至少两项以上特征时, 判定该蓄电池 6 的主要失效模式为极板活性物 质硫酸铅结晶盐化 ; 当蓄电池 6 具备 E 2.23V/ 单格、 V01 2.10V/ 单格。
24、、 V02 2.02V/ 单 格、 V1 2.05V/ 单格的至少两项以上特征时, 判定该蓄电池 6 的主要失效模式为极板活性 物质软化 ; 当不具备以上所述的两项或两项以上典型特征时, 判定该蓄电池 6 为两类基本 失效模式并存。 0026 上述技术方案中, 还包括 : 0027 步骤 6) 、 将所述记录的放电时间值 T0结合所述记录的特征数据 V01、 V02、 V1, 为进行 过深放电处空荷状态下的待修复的铅蓄电池 6 提供容量修复充电的定量依据, 维护修复充 电量 C(Ah) 的量值范围为 1.2 n(1 T0/T额定) C标称, 其中 : 0028 i、 蓄电池符合 V01 2.0。
25、5V/ 单格、 V02 1.98V/ 单格任一项特征时, n 取值 2.5 3.5 : 其中, V1 2.0V/ 单格时 n 取值 2.9 3.5, V1 2.0V/ 单格时 n 取值 2.5 2.9 ; 0029 ii、 蓄电池符合 V01 2.10V/ 单格、 V02 2.02V/ 单格任一项特征时, n 取值 1.0 1.8 : 其中, V1 2.05V/ 单格时 n 取值 1.0 1.3, V1 2.05V/ 单格时 n 取值 1.3 1.8 ; 0030 iii、 蓄电池非上述两类典型状态表现时, n 取值 1.8 2.5。 0031 本发明放电数据记录仪的优点在于 : 0032 能。
26、够根据蓄电池的放电数据提供一种标准化了解蓄电池不同失效状态的手段, 通 过采集记录到的标准化放电数据, 高概率地判别蓄电池的主要失效模式和判定容量修复所 需的充电量范围, 提高维护修复率 ; 在此基础上结合行业已有、 公知的诸多容量修复充电的 技术方案, 有利于实现对蓄电池维护修复知识的共享。 附图说明 0033 图 1 是本发明放电数据记录仪的功能结构示意图 ; 0034 图 2 是一种恒流放电管理单元的基础电路结构 0035 图 3 是本发明放电数据记录仪的工作程序软件逻辑关系图 ; 0036 图 4a 是一只失效铅蓄电池以恒定电流进行深放电的电压变化曲线 ; 0037 图 4b 是一只失。
27、效铅蓄电池以恒定电流进行深放电的电压变化曲线 ; 0038 图 5 是本发明放电数据记录仪进行深放电方法的逻辑关系图 ; 0039 图 6a 是本发明深放电的电压变动趋势示意曲线图 ; 0040 图 6b 是本发明深放电的电流变动趋势示意曲线图 ; 说 明 书 CN 103576093 A 6 4/13 页 7 0041 图 7 是在实施例 2 定阻抗放电的电流 / 电压变化区间曲线示意图。 0042 附图标识 0043 1、 放电负载 2、 散热器 3、 控制器 4、 数据库 0044 5、 数据记录显示表 6、 蓄电池 7、 外壳 11、 恒流控制输入端 0045 12、 运算放大器 13。
28、、 MOS 管 14、 恒流控制电阻 具体实施方式 0046 在对本发明作详细说明之前, 首先对本发明中所涉及的相关概念做统一描述, 为 了说明的方便, 在描述中以铅蓄电池为例, 其它类型电池可同理类推。 0047 Ie(单位 A) : 蓄电池行业国家技术标准额定时率的放电电流强度, Ie= 标称额定容 量 C标称(Ah) / 标规放电时率 (h) 。例如, 电动自行车 6DZM 电池国标规定 2h 率放电, Ie(A) C标称/2h ; 电动道路车蓄电池国标规定 3h 率放电, Ie(A) C标称/3h ; 通讯机站 UPS 用蓄 电池国标规定 10h 率放电, 则 Ie(A) C标称/10。
29、h。 0048 V0(单位 V) : 标规额定时率电流强度 Ie放电的终止电压值, 例如, 2h 率或 3h 率动 力电池 V0 1.75V/ 单格, 通讯机站 10h 率电池 V0 1.80V/ 单格。 0049 T0: 蓄电池以额定电流 Ie放电至标规终止电压 V0的时间。T0的物理意义表征蓄电 池的容量, 容量为 IeT0(Ah) 。 0050 上述均为行业技术公知值, 以下是本发明的放电数据记录仪的特征数据值 (下面 未加以专门说明的述例, 均以铅蓄电池为例进行说明) : 0051 V01: 以 Ie放电起始 1%T标称额定时间内采样所得到的最小电压值。一般蓄电池闭路 (加外部负载) 。
30、的电压表现是一个探底再反弹进入稳定放电平台的过程, 申请人发现V01表现 区间与蓄电池主要失效模式相关, 例如铅蓄电池主要失效模式为极板活性物质典型硫酸铅 结晶盐化时表现为V01明显偏低, 极板活性物质严重软化时表现为V01明显偏高, 而两种失效 模式并存时的V01表现为两者之间 ; V01在三种不同的电压区间表现, 为铅蓄电池的修复过程 提供了一个典型特征依据。 0052 V02: 蓄电池在 T0时间段放电的平均电压值, 行业公知 V02与电解质的离子密度相 关, 例如铅蓄电池的 V02与硫酸密度相关。申请人发现铅蓄电池所表现的 V02区间与主要失 效模式相关, 极板活性物质典型硫酸铅结晶盐。
31、化一般表现为 V02偏低, 极板活性物质严重软 化表现为 V02明显偏高, 而两种失效模式并存的蓄电池 V02表现为两者之间 ; 该三种不同 V02 的区间表现, 为修复过程提供了又一个特征依据。 0053 T1: 蓄电池修复过程中所涉及的一个时间值。 蓄电池以额定电流Ie放电至V0时, 暂 停放电 (空载, 即断开放电负载) 的电动势 (开路电压) 在一定时间会趋于基本稳定, T1取值 以蓄电池的标规放电时率 T标称额定为参照, 在 0.5 5%T标称额定区间范围选取, 优选的是, 1 2h 率蓄电池取下限值 0.5 1.5%T标称额定, 3 5h 率蓄电池取中值 1 3%T标称额定, 10。
32、 20h 率蓄电池取上限值 3 5%T标称额定。 0054 V1: 蓄电池空载运行 T1时间所能达到的实时电压值。申请人发现不同失效模式蓄 电池所表现的 V1有明显的不同区间, 例如铅蓄电池主要失效模式为极板活性物质硫酸铅结 晶盐化时一般表现为 V1偏低, 极板活性物质严重软化时表现为 V1明显偏高 ; 而两种失效模 式并存时表现为 V1处于两者之间 ; 该三种不同的实时电压 V1区间表现, 为铅蓄电池的修复 说 明 书 CN 103576093 A 7 5/13 页 8 过程提供了再一个典型特征依据。 0055 下面结合附图和实施例进一步对本发明进行详细说明。 0056 参考图 1, 在一个。
33、实施例中, 本发明的放电数据记录仪主要包括放电负载 1、 散热 器2、 控制器3、 数据库4、 数据记录显示表5以及外壳7 ; 其中, 所述的放电负载1与控制器3 电固连, 并能够连接到外部待修复的蓄电池 6 的正负极两端, 所述的控制器 3 与数据库 4 电 固连, 用于对蓄电池 6 的放电过程进行控制, 并将放电过程中所产生的数据记录到数据库 4 中 ; 所述的放电负载 1 与控制器 3 优选适配散热器 2, 放电负载 1、 散热器 2、 控制器 3 与数 据库 4 安装在所述的外壳 7 内 ; 所述的数据记录显示表 5 在外壳 7 内与所述的控制器 3 电 连接, 并安装在外壳 7 的外。
34、部, 用于显示放电数据的比较结果, 包括显示放电过程中所记录 的数据。 0057 下面对放电数据记录仪中的各个部件作进一步的说明。 0058 所述的放电负载 1 用于将待修复的蓄电池 6 中的电能释放出去。放电负载 1 在工 作过程中, 接收控制器3所发出的指令, 并能够根据该指令对蓄电池6执行一系列的放电操 作, 并向控制器 3 返回相应的数据。所述放电负载 1 在放电过程中, 可以对蓄电池 6 以恒流 Ie 放电, 也可以对蓄电池 6 以额定阻抗 R 放电。 0059 在一个实施例中, 放电负载1在控制器3的控制下以恒流Ie放电。 如图2所示, 所 述放电负载 1 包括控制电阻 14、 运。
35、算放大器 12、 MOS 管 13, 构成典型的同步跟随控制电路, 控制器 3 通过控制运算放大器 12 的输入端 11 的实时电压使控制电阻 14 的两端实时电压 受到控制 ; 放电负载 1 内部存在两个电流回路, 其中, 运算放大器 12 的输出端 15 通过 MOS 管 13、 控制电阻 14、 接地端构成 I1回路, I1的大小完全可忽略 ; 蓄电池 6 通过 MOS 管 13 和 控制电阻14、 接地端形成I2放电回路, I2的大小只取决于控制电阻14的阻值及其两端实时 电压, 因其两端实时电压同步跟随输入端11的实时电压变动, 所以当控制电阻14的阻值不 变时, 只需通过控制器 3。
36、 控 制输入端 11 的实时电压不变, 即可保持蓄电池 6 的放电电流恒 定。 0060 该实施例所述的以 Ie强度放电, 其目的是为采集放电特征数据, Ie强度放电属优 选而非必须, 所述的 V0和 T1取值同理, Ie强度、 V0和 T1取值的变换仅是影响对放电数据的 取值判断范围及其所对应的充电量值关系表述。 0061 在另一个实施例中, 放电负载 1 为额定阻抗, 所述的额定阻抗是指放电负载 1 采 用定值电阻 R, 其阻值大小优选以 Ie 为参照取值设计, R(欧姆) V标称(V) /Ie(A) 。蓄电 池正常工作电压区间较窄, 常规在 1.75 2.13V/ 单格, 区间中值约 2。
37、.0V/ 单格, 标称电压 2.0V/ 单格, 因此作为额定阻抗放电负载 1 的一个优选实现方式, 阻抗大小可通过蓄电池额 定时率与标称电压确定, 因 Ie(A) C标称/T额定, 所以可变换表述为 R(欧姆) T额定(h) V 标称(V) /C标称(Ah) ; 对于以采集放电特征数据为目的的本发明来说, 额定阻抗放电引致的数 据误差并不大, 尤其适用于低成本控制的单格蓄电池深放电, 与恒定电流放电各有其优势。 0062 以标规放电率 2h 的电动车 6DZM 系列产品为例, 标称电压 12V, 额定阻抗的大小优 选为 R(欧姆) 2(h) 12(V) /C标称(Ah) , 对 10Ah 蓄电。
38、池优选为 R 2h12V/10Ah 2.4(欧姆) , 对 14Ah 蓄电池优选为 R 2h12V/14Ah 1.7(欧姆) 。当推广至 3h 放电率 蓄电池时, R(欧姆) 3V(V) /C标称(Ah) ; 设计 10h 放电率蓄电池放电时, R(欧姆) 10V (V) /C标称(Ah) , 如此类推。所述的额定阻抗优选方案同样非必须, 其取值变换同样仅是影响 说 明 书 CN 103576093 A 8 6/13 页 9 对相关数据的取值、 判断范围及对应量值关系的表述。 对于采集蓄电池放电特征数据而言, 定阻抗放电电流过大或过小都有其不足之处, 实际制造时优选以标规额定电流 Ie变换计算。
39、 的阻抗值为宜。 0063 所述的额定阻抗负载可以使用符合阻抗值及过载功率要求的线绕电阻、 电炉丝、 低压灯泡等任何负载物实现。 0064 所述的控制器 3 向放电负载 1 发出用于控制放电操作的控制指令, 使得所述蓄电 池6放电过程的数据采集可控, 采集得到如下数据 : 以负载1放电1%T额定时间内的最小电压 值 V01, 放电至终止电压 V0的时间值 T0和平均电压值 V02; 放电平均电压值 V02是控制器 3 在 蓄电池 6 放电过程中, 定时对蓄电池 6 放电的实时电压值采样暂存, 待蓄电池 6 终止放电后 运算得出的计算值 ; 蓄电池 6 终止放电后, 控制器 3 继续采样蓄电池 。
40、6 空载运行 T1时间反 馈的实时电压值 V1。控制器 3 对这些数据加以采集、 记录, 并将数据通过与数据库 4 储存的 数据进行比较, 将比较结果或连同记录的数据传输到所述的数据记录显示表 5 显示。 0065 所述的数据库 4 可单独设置与控制器 3 电连接, 亦可以运用常规带 RAM 的 8 位编 程机实现数据暂存, 通过编程机内存程序的数据变量直接驱动所述的数据记录 显示表 5, 显示在控制蓄电池放电过程中所采集记录到的数据。 0066 所述的数据记录显示表 5 用于显示放电过程所采集到的数据。由于在放电过程中 采集到的数据包括多个时间值、 电压值, 因此, 在一个实施例中, 所述数。
41、据记录显示表 5 可 以有多个, 每一个表与一个所要显示的数据相对应。 在另一个实施例中, 所述数据记录显示 表5有一个, 通过外壳7外部配置的选择开关, 该显示表能够分别显示所采集的放电时间与 电压数据。 0067 在本实施例中, 所述散热器 2 与外壳 7 是两个独立的部件, 在其他实施例中, 出于 降低成本的考虑, 所述散热器 2 与外壳 7 也可合二为一, 即外壳 7 兼作散热器 2 的一部分。 所述散热器 2 与外壳 7 均采用金属合金材料制成。 0068 以上是对本发明的放电数据记录仪的描述, 下面参考图 3, 对本发明放电数据记录 仪对待修复蓄电池的放电数据采集过程以及数据记录方。
42、法描述如下 : 0069 步骤 1) 、 对待修复的蓄电池 6 以放电负载 1 放电, , 记录放电 1%T额定时间内得到的 最小电压值 V01。 0070 步骤 2) 、 将步骤 1) 得到的 V01与标规终止电压值 V0进行比较, 若 V01 V0, 以放电 负载 1 放电至 V0, 记录放电时间 T0, 然后执行下一步 ; 若蓄电池放电瞬间 (例如 1 秒内) V01 V0, 精确记录该放电时间值无实用意义, 记录 T0=0, 然后执行下一步 ; 对 E V0的蓄电池, 不 可能放电, 记录 T0=0, 然后执行下一步。 0071 步骤 3) 、 在步骤 2) 放电至 V0的过程中, 控。
43、制器 3 连续采样实时电压值, 放电完成 后通过数据库 4 计算出采样平均值 V02并储存记录。 0072 在本步骤中, 对实时放电的电压值的采样时间依精度要求而定, 例如为每分钟采 样一次, 在其他实施例中, 可根据精度要求适当缩短或放宽采样时间。 0073 步骤 4) 、 当待修复的蓄电池以负载放电至 V0时, 停止放电, 记录空载运行 T1时间 反弹的实时电压值 V1。 0074 以上是对本发明的放电数据记录仪对待修复蓄电池的放电数据采集过程以及数 据记录方法的一个实施例描述, 步骤 1) 至步骤 4) 完成后, 可将所记录到的 T0, V01、 V02、 V1数 说 明 书 CN 10。
44、3576093 A 9 7/13 页 10 据在控制器 (3) 暂存并在放电结束后通过数据记录显示表 5 显示。本发明的放电数据记录 仪的一个主要设计目标, 是依据所记录到的放电数据, 自动、 高概率地为操作者判定待修复 蓄电池的主要失效模式和修复充电量范围, 因此上述步骤 1) 至步骤 4) 所记录到的数据亦 可不显示, 仅显示判定结果, 即为待维护修复蓄电池提供主要失效模式判别和容量修复所 需充电量的定量范围。 0075 铅蓄电池主要存在两类极端的失效模式 : 极板活性物质硫酸铅结晶盐化和极板活 性物质软化, 更典型的是两类基本失效模式并存。通过记录到的上述数据, 本发 明放电数 据记录仪。
45、提供的一种判别铅蓄电池基本失效模式的放电数据记录方法为 : 0076 步骤 5) 、 将所述记录的特征数据 V01、 V02、 V1结合待修复的蓄电池 6 放电前的电动 势 E, 判别铅蓄电池 6 的主要失效模式, 其中 : 0077 当 蓄 电 池 6 具 备 E 2.00V/ 单 格、 V01 2.05V/ 单 格、 V02 1.98V/ 单 格、 V1 2.00V/ 单格的至少两项以上特征时, 可判定该蓄电池 (6) 的主要失效模式为极板活性 物质硫酸铅结晶盐化 ; 当蓄电池 6 具备 E 2.23V/ 单格、 V01 2.10V/ 单格、 V02 2.02V/ 单格、 V1 2.05V。
46、/ 单格的至少两项以上特征时, 可判定该蓄电池 6 的主要失效模式为极板 活性物质软化 ; 当不具备以上所述的两项或两项以上典型特征时, 可判定该蓄电池 6 为两 类基本失效模式并存。 0078 本步骤中, 将所记录到的 V01、 V02以及 V1数据经过与数据库 (4) 储存的步骤 5) 经 验数据进行比较, 通过数据记录显示表5显示对蓄电池6主要失效模式的判定结果, 或将判 定结果以及步骤 1) 至 4) 数据均在数据记录显示表 5 显示。所述的数据记录显示表 5, 包括 常规数码显示表和发光装置, 例如 LED。 0079 上述放电过程中所记录到的数据, 还可以用于判定铅蓄电池修复所需要。
47、充入的电 量范围, 蓄电池修复充电量的大小直接关系到蓄电池修复的效果, 若修复充电量过小将不 能激活待修复的蓄电池, 若修复充电量过大, 又容易把蓄电池充坏, 尤其是极板活性物质严 重软化失效的蓄电池, 因此修复充电量的合适取值十分重要。 0080 本发明所提供的一种根据所采集到的数据 V01、 V02、 V1、 T0等多因素确定蓄电池修 复充电量的定量范围计算方法为 : C(Ah) 1.2 n(1 T0/T额定) C标称, 该表达式反 映了蓄电池失效状态与修复充电量的关系, 其物理含义是 : 在经过深放电的空荷状态下, 蓄 电池修复在充入 1.2C标称电量的基础上, 需继续补充 n(1 T0。
48、/T 额定) C标称的电量, T0 越小, 蓄电池修复所需要的充电量就越大。其中, 1.2C标称是蓄电池行业的公知常规充电量 1.1 1.3C标称取值范围的中值。 0081 通过记录到的上述数据, 本发明放电数据记录仪为操作者提供的一种判别铅蓄电 池维护修复充电量范围的放电数据记录方法为 : 0082 步骤 6) 、 将所述记录的放电时间值 T0结合所述记录的特征数据 V01、 V02、 V1, 为进行 过深放电处空荷状态下的待修复的铅蓄电池 6 提供容量修复充电的定量依据, 容量修复充 电量 C(Ah) 的量值范围为 1.2 n(1 T0/T额定) C标称, 其中 : 0083 i、 蓄电池符合 V01 2.05V/ 单格、 V02 1.98V/ 单格任一项特征时, n 取值 2.5 3.5 : 其中, V1 2.0V/ 单格时 n 取值 2.9 3.5, V1 2.0V/ 单格时 n 取值 2.5 2.9 ; 0084 ii、 蓄电池符合 V01 2.10V/ 单格、 V02 2.02V/ 单格任一项特征时, n 取值 1.0 1.8 : 。