数字化电池及相关技能
1 前语
跟着人们日子水平的进步，二次电池特别是大电流的蓄电池(铅酸蓄电池、镍镉和镍氢蓄电池)在动力部分、铁道、军事中取得了越来越多的运用，可是，蓄电池能否牢靠的供电，并到达出产厂规则的寿数，与对蓄电池的充放电等日常保护办理正确与否是密切相关的。因为现在广泛运用的蓄电池均不带智能检测设备，即不是数字化蓄电池，所以，蓄电池的充放电电流巨细、端电压巨细、充放电时刻、充放电次数、充放电容量、剩下容量、蓄电池内部温度和运用寿数等基本参数，只能靠人工丈量或大约预算，一旦呈现差错，将对咱们正常的出产和日子发生不行估计的结果，并对蓄电池的电气功用和寿数构成无法弥补的丢失。
跟着微处理器技能的开展，移动电子设备就其本身功用而言开展得很快，现在绝大多数已数字化、智能化、内部的操控电路或多或少地由ＣＰＵ芯片完结。可是它的供电部分就显得十分原始，一般情况下仅仅是将一个电池供给的直流电给电子设备，而电池本身的特性、状况等参数均无法向电子设备供给，即不能与相关的电子设备进行数据通讯。这样就对电子设备的智能化的进步，带来了 新的难题。
假如蓄电池能把各种状况参数经过微处理器进行存储、记载、剖析、操控、打印及显现，直观地供给给有关人员，并完结与相关的电子设备的数据通讯，即完结数字化，这不只能够削减人为失误和延伸蓄电池运用寿数，而且能够完结相关电子设备的智能操控和无人值守。因而，蓄电池数字化的研讨开发，是一项具有重要意义的课题。
2 数字化电池的概念
数字化电池的切当界说现在还没有一致。这个概念来源于信息业的高速开展，其间首要来源于国际闻名的笔记本电脑规划、出产、供货商。在实践运用中，一旦要害时分电池没电，必将发生不行估计的丢失，数字化电池的设想就是在这种情况下提出的，有了它，咱们就能够及时把握电池供电的作业状况，就能够事前有所准备，及时的替换。这儿所说的作业状况应包含以下方面：
(1) 当时电池的端电压巨细、充放电电流巨细，充放电时刻；
(2) 当时电池的内阻，剩下容量，剩下充放电时刻，电池温度；
(3) 当时电池的充放电次数，运用寿数。
在实践开发中，研讨人员发现，仅了解蓄电池的作业状况并不能满意咱们对电池的要求，还需要蓄电池能够与相关电子设备进行数据传递，以完结电池切换、电池充电等主动操控。
由上可知：所谓的数字化电池，它包含一块一般可充电电池，一个数字化电池操控模块，以及通讯接口，完结数字化电池的各项测控办理和数据通讯功用。除了能够对上述作业状况以数字的方法进行直观准确的显现(或许供给)，还应能供给电池的布景消息和身份数据(如电池的制作日期、制作商数据等)；在充电过程中具有相应的保护报警办法(如过压保护，超温报警等)；一起它应契合某种通讯协议(如体系办理总线SMBus)，具有与主机、智能充电操控器等通讯的接口，能够进行信息传递与操控。数字化电池的结构示意图如下：
数字化电池结构示意图
3 数字化电池现状及开发运用价值
数字化电池首先由国外开端研发。早在1995年，美军已经有数字化电池配备部队，但这些电池数字化程度不高，通用性不强。依据网上有限信息收集得知，国外研发开发的数字化电池首要由可充电电池、操控模块等组成，其间操控模块的软件部分应契合特定的通讯协议。由数字化电池构成的数字化电池体系硬件包含：体系主机、数字化电池(可所以一只，也可所以若干只)、智能充电操控器、AC/DC变换器及传输数据的总线网络。软件包含传输数据的通讯协议、数据处理渠道和嵌入式操作体系以及相应的程序。国外有许多的公司和企业参加数字化电池的研讨开发，Intel公司和Duracell公司联合出产数字化电池，这款产品命名为PowerSmart，契合SBS(智能电池体系)规范。摩托罗拉公司也在开发能被广阔用户承受数字化电池。德国的电池业巨子Varta公司和 Duracell公司协作正在开发新一代数字化电池，这款电池不久就会问世。
从电池职业的第十个五年计划得知，美、日、欧占全球电池商场的70％。耗费电池中，美国年人均达25只／人；日本年人均达20只／人。而我国年人均耗费电池缺乏7只。所以，电池在我国有很大的商场。我国的电池职业把要点放在了无汞碱锰电池、氢镍动力电池、锂离子电池、全密封免保护铅酸蓄电池、车用动力电池、燃料电池、太阳能电池的开发和出产上。在部队中，二次电池如镉镍、氢镍蓄电池在许多配备运用，军用锂离子蓄电池也在研发中，不久将配备部队，在未来一段时刻内，将呈现三种蓄电池并存的现象。到现在，只要极少数单位或研讨机构在进行数字化电池的研讨开发，只要几种数字化电池研发品，还没有开宣布完好的数字化电池体系。因而，在我国二次电池数字化，具有很大的开展空间。一起，二次电池数字化后，人们在用数字化电池供电时，不至于在正常的作业中忽然掉电而影响作业和构成必定的丢失；能够合理或许说更科学的运用电池，不会对电池过放电和过充电，能够有用的延伸电池的运用寿数；准确的显现电池数据和给主机供给数据，可有用的对电池各个状况进行相应的操控和处理；对电池的终究老化也会有告警提示；所以电池相应有了自珍断才能；构成数字化电池体系就能够进行长途监督电池的运用，并使用牢靠的数据进行高效的能源办理。因而， 数字化电池也具有很高的推广运用价值。
闻名的PowerSmart公司列举了推广数字化电池的十大理由：
(1)避免电池的意外丢失及掉电；
(2)增强电池运用寿数(进步30%)；
(3)更准确的指示充电状况，运转残留时刻及定时全充要求等；
(4)经过全方位监督因为环境、老化及磨损等要素引起的电池状况改变，供给一个高效先进的告警体系；
(5)使得电池具有猜测电池功用及确诊的才能；
(6)确保电池操控智能充电以取得每次充电的饱和度以及最小化的过充等；
(7)进步循环寿数；
(8)使用由电池供给的准确信息取得的高效能源办理体系；
(9)独立规划化学电池；
(10)答应长途监督电池状况。
4 数字化电池的相关技能
因为数字化电池内置智能芯片，经过与智能化充电机数据交换，可完结电池类型辨认，剩下容量及循环次数显现等功用，大大进步了电池的功用和运用寿数。智能化镉镍蓄电池系列、智能化氢镍蓄电池系列及智能化锂离子蓄电池系列将是重要开展方向。但智能化与非智能化的镉镍蓄电池系列和氢镍蓄电池系列将会并存一段时期，直至智能化电池彻底替代非智能化电池。因而，对数字化电池的开发应尽早着手，以尽可能地进步我国电池工业水平，做到与国外同步。经过许多查阅国外数字化电池研讨相关材料，并与有关专家及出产厂家进行研讨，笔者认为数字化电池的研讨开发应着眼于以下方面：
(1)数字化电池的相关规范。国外数字化电池己开始构成了某些职业规范，比方，数字化电池与其它操控设备的通讯协议。咱们的数字化电池要具有兼容性，就要充沛了解有关规范协议，若能拟定出咱们自己的完善的体系规范，就会更有利于我国数字化电池的开发研发和构成系列产品。假如有一致的数字化协议，电池制作商则能够自行开发或托付其他公司开发数字化电池，投入少、见效快，一起也成为电池产品进步了附加值。一致的电池数字化协议将有助于他们削减产品品种，相对进步产值，下降产品价格。一致的电池数字化协议将使各有关厂商获益，在商场上完结多赢的局势。
(2)镉镍、氢镍蓄电池及锂离子蓄电池等电池的特性研讨。只要对这些电池的特性有了具体的了解，咱们才能够对其各种功用指标进行检测和操控，为电池的数字化供给第一手材料，一起，也能够为智能化充电操控器等相关电子设备的规划开发供给学习。
(3)数字化电池的动态数据收集处理技能。首要对电池电压、电流、温度等数据进行收集，进行数字量化处理后，得出准确的电压、容量、内阻、温度数据在LCD上显现或用于通讯传输。
(4)数据通讯技能。数据通讯是完结电池数字化的一项重要内容，现有的国外数字化电池的通讯其规范是：SMBus V2.0。电池的动态数据经过处理后，按规范格局经过传送驱动程序经过接口与其它电子设备(或许主机)的CPU进行连绵不断的数据传输，假如是数字化电池体系，主机就能够依据电池的当时状况采纳相应的办法。
(5)数字化电池的智能化充电操控技能。与数字化电池相配套的智能充电技能有必要能够与数字化电池进行通讯和完结主动快速充电操控。现在，先进的充电器已完结数字化、智能化，充电器的各种操作均由微处理器完结，能够完结电池品种判别、依据用户要求挑选充电电流、多种充溢断定方法、多种保护办法、电池的充电容量显现、多路电池一起或次序充电、电池充溢的声光提示等功用，充电方法可所以恒流、恒流恒压 并辅以下拉负脉冲的方法，能够添加电池的保护功用，经过对电池的保护进步电池的寿数，而且能够用为沟通适配器直接给移动电子设备供电。
5 结束语
数字化电池是二次电源开发运用的一个簇新的课题，数字化电池的长处也是其它非数字化电池所不能比较的，它的研讨开发和推广运用，不只会给电池职业注入新的生机，更会对人们的出产和日子供给许多便利，具有重要的现实意义。
