什么是數(shù)字化電池及相關(guān)技術(shù)
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隨著人們生活水平的提高，二次電池特別是大電流的蓄電池（鉛酸蓄電池、鎳鎘和鎳氫蓄電池）在動力部門、鐵道、軍事中取得了越來越多的應(yīng)用，然而，蓄電池能否可靠的供電，并達(dá)到生產(chǎn)廠規(guī)定的壽命，與對蓄電池的充放電等日常維護(hù)管理正確與否是密切相關(guān)的。由于現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的蓄電池均不帶智能檢測裝置，即不是數(shù)字化蓄電池，所以，蓄電池的充放電電流大小、端電壓大小、充放電時間、充放電次數(shù)、充放電容量、剩余容量、蓄電池內(nèi)部溫度和使用壽命等基本參數(shù)，只能靠人工測量或大概估算，一旦出現(xiàn)誤差，將對我們正常的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生不可預(yù)計的后果，并對蓄電池的電氣性能和壽命造成無法彌補(bǔ)的損失。
隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，移動電子設(shè)備就其本身功能而言發(fā)展得很快，目前絕大多數(shù)已數(shù)字化、智能化、內(nèi)部的控制電路或多或少地由ＣＰＵ芯片完成。但是它的供電部分就顯得非常原始，一般情況下僅僅是將一個電池提供的直流電給電子設(shè)備，而電池自身的特性、狀態(tài)等參數(shù)均無法向電子設(shè)備提供，即不能與相關(guān)的電子設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。這樣就對電子設(shè)備的智能化的提高，帶來了新的難題。
如果蓄電池能把各種狀態(tài)參數(shù)通過微處理器進(jìn)行存儲、記錄、分析、控制、打印及顯示，直觀地提供給有關(guān)人員，并實現(xiàn)與相關(guān)的電子設(shè)備的數(shù)據(jù)通信，即實現(xiàn)數(shù)字化，這不僅能夠減少人為失誤和延長蓄電池使用壽命，而且能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)電子設(shè)備的智能控制和無人值守。因此，蓄電池數(shù)字化的研究開發(fā)，是一項具有重要意義的課題。
2 數(shù)字化電池的概念
數(shù)字化電池的確切定義目前還沒有統(tǒng)一。這個概念來源于信息業(yè)的高速發(fā)展，其中主要來源于世界著名的筆記本電腦設(shè)計、生產(chǎn)、供應(yīng)商。在實際應(yīng)用中，一旦關(guān)鍵時候電池沒電，必將產(chǎn)生不可預(yù)計的損失，數(shù)字化電池的構(gòu)想就是在這種情況下提出的，有了它，我們就能夠及時掌握電池供電的工作狀況，就可以事先有所準(zhǔn)備，及時的替換。這里所說的工作狀況應(yīng)包含以下方面：
?。?） 當(dāng)前電池的端電壓大小、充放電電流大小，充放電時間；
?。?） 當(dāng)前電池的內(nèi)阻，剩余容量，剩余充放電時間，電池溫度；
?。?） 當(dāng)前電池的充放電次數(shù)，使用壽命。
在實際開發(fā)中，研究人員發(fā)現(xiàn)，僅了解蓄電池的工作狀態(tài)并不能滿足我們對電池的要求，還需要蓄電池能夠與相關(guān)電子設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，以實現(xiàn)電池切換、電池充電等自動控制。
由上可知：所謂的數(shù)字化電池，它包含一塊普通可充電電池，一個數(shù)字化電池控制模塊，以及通信接口，完成數(shù)字化電池的各項測控管理和數(shù)據(jù)通信功能。除了能夠?qū)ι鲜龉ぷ鳡顩r以數(shù)字的形式進(jìn)行直觀精確的顯示（或者提供），還應(yīng)能提供電池的背景訊息和身份數(shù)據(jù)（如電池的制造日期、制造商數(shù)據(jù)等）；在充電過程中具有相應(yīng)的保護(hù)報警措施（如過壓保護(hù)，超溫報警等）；同時它應(yīng)符合某種通信協(xié)議（如系統(tǒng)管理總線SMBus），具有與主機(jī)、智能充電控制器等通信的接口，能夠進(jìn)行信息傳遞與控制。數(shù)字化電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下：
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| 數(shù)字化電池結(jié)構(gòu)示意圖 |
3 數(shù)字化電池現(xiàn)狀及開發(fā)應(yīng)用價值
數(shù)字化電池首先由國外開始研制。早在1995年，美軍已經(jīng)有數(shù)字化電池裝備部隊，但這些電池數(shù)字化程度不高，通用性不強(qiáng)。根據(jù)網(wǎng)上有限信息搜集得知，國外研制開發(fā)的數(shù)字化電池主要由可充電電池、控制模塊等組成，其中控制模塊的軟件部分應(yīng)符合特定的通信協(xié)議。由數(shù)字化電池構(gòu)成的數(shù)字化電池系統(tǒng)硬件包括：系統(tǒng)主機(jī)、數(shù)字化電池（可以是一只，也可以是若干只）、智能充電控制器、AC/DC變換器及傳輸數(shù)據(jù)的總線網(wǎng)絡(luò)。軟件包括傳輸數(shù)據(jù)的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)處理平臺和嵌入式操作系統(tǒng)以及相應(yīng)的程序。國外有很多的公司和企業(yè)參與數(shù)字化電池的研究開發(fā)，Intel公司和Duracell公司聯(lián)合生產(chǎn)數(shù)字化電池，這款產(chǎn)品命名為PowerSmart，符合SBS（智能電池系統(tǒng)）標(biāo)準(zhǔn)。摩托羅拉公司也在開發(fā)能被廣大用戶接受數(shù)字化電池。德國的電池業(yè)巨頭Varta公司和 Duracell公司合作正在開發(fā)新一代數(shù)字化電池，這款電池不久就會面世。
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