什么是數(shù)字化電池及相關(guān)技術(shù)
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從電池行業(yè)的第十個五年計劃得知，美、日、歐占全球電池市場的70％。消耗電池中，美國年人均達(dá)25只／人；日本年人均達(dá)20只／人。而中國年人均消耗電池不足7只。所以，電池在中國有很大的市場。中國的電池行業(yè)把重點放在了無汞堿錳電池、氫鎳動力電池、鋰離子電池、全密封免維護(hù)鉛酸蓄電池、車用動力電池、燃料電池、太陽能電池的開發(fā)和生產(chǎn)上。在部隊中，二次電池如鎘鎳、氫鎳蓄電池在大量裝備使用，軍用鋰離子蓄電池也在研制中，不久將裝備部隊，在未來一段時間內(nèi)，將出現(xiàn)三種蓄電池并存的現(xiàn)象。到目前，只有極少數(shù)單位或研究機(jī)構(gòu)在進(jìn)行數(shù)字化電池的研究開發(fā)，只有幾種數(shù)字化電池研制品，還沒有開發(fā)出完整的數(shù)字化電池系統(tǒng)。因此，在我國二次電池數(shù)字化，具有很大的發(fā)展空間。同時，二次電池數(shù)字化后，人們在用數(shù)字化電池供電時，不至于在正常的工作中突然掉電而影響工作和造成一定的損失；可以合理或者說更科學(xué)的使用電池，不會對電池過放電和過充電，可以有效的延長電池的使用壽命；精確的顯示電池數(shù)據(jù)和給主機(jī)提供數(shù)據(jù)，可有效的對電池各個狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的控制和處理；對電池的最終老化也會有告警提示；所以電池相應(yīng)有了自珍斷能力；構(gòu)成數(shù)字化電池系統(tǒng)就可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視電池的使用，并利用可靠的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的能源管理。因而，數(shù)字化電池也具有很高的推廣應(yīng)用價值。
著名的PowerSmart公司列舉了推行數(shù)字化電池的十大理由：
(1)防止電池的意外損失及掉電；
(2)增強(qiáng)電池使用壽命（提高30%）；
(3)更精確的指示充電狀態(tài)，運(yùn)行殘留時間及定期全充要求等；
(4)通過全方位監(jiān)視由于環(huán)境、老化及磨損等因素引起的電池狀態(tài)變化，提供一個高效先進(jìn)的告警系統(tǒng)；
(5)使得電池具有預(yù)測電池性能及診斷的能力；
(6)保證電池控制智能充電以獲得每次充電的飽和度以及最小化的過充等；
(7)提高循環(huán)壽命；
(8)利用由電池提供的精確信息獲得的高效能源管理系統(tǒng)；
(9)獨(dú)立設(shè)計化學(xué)電池；
(10)允許遠(yuǎn)程監(jiān)視電池狀態(tài)。
4 數(shù)字化電池的相關(guān)技術(shù)
由于數(shù)字化電池內(nèi)置智能芯片，通過與智能化充電機(jī)數(shù)據(jù)交換，可實現(xiàn)電池型號識別，剩余容量及循環(huán)次數(shù)顯示等功能，大大提高了電池的性能和使用壽命。智能化鎘鎳蓄電池系列、智能化氫鎳蓄電池系列及智能化鋰離子蓄電池系列將是重要發(fā)展方向。但智能化與非智能化的鎘鎳蓄電池系列和氫鎳蓄電池系列將會并存一段時期，直至智能化電池完全取代非智能化電池。因此，對數(shù)字化電池的開發(fā)應(yīng)盡早著手，以盡可能地提高我國電池工業(yè)水平，做到與國外同步。通過大量查閱國外數(shù)字化電池研究相關(guān)資料，并與有關(guān)專家及生產(chǎn)廠家進(jìn)行研討，筆者認(rèn)為數(shù)字化電池的研究開發(fā)應(yīng)著眼于以下方面：
?。?）數(shù)字化電池的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。國外數(shù)字化電池己初步形成了某些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，比如，數(shù)字化電池與其它控制設(shè)備的通信協(xié)議。我們的數(shù)字化電池要具有兼容性，就要充分了解有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，若能制定出我們自己的完善的體制標(biāo)準(zhǔn)，就會更有利于我國數(shù)字化電池的開發(fā)研制和形成系列產(chǎn)品。如果有統(tǒng)一的數(shù)字化協(xié)議，電池制造商則可以自行開發(fā)或委托其他公司開發(fā)數(shù)字化電池，投入少、見效快，同時也成為電池產(chǎn)品提高了附加值。統(tǒng)一的電池數(shù)字化協(xié)議將有助于他們減少產(chǎn)品品種，相對提高產(chǎn)量，降低產(chǎn)品售價。統(tǒng)一的電池數(shù)字化協(xié)議將使各有關(guān)廠商受益，在市場上實現(xiàn)多贏的局面。
?。?）鎘鎳、氫鎳蓄電池及鋰離子蓄電池等電池的特性研究。只有對這些電池的特性有了詳細(xì)的了解，我們才能夠?qū)ζ涓鞣N性能指標(biāo)進(jìn)行檢測和控制，為電池的數(shù)字化提供第一手資料，同時，也可以為智能化充電控制器等相關(guān)電子設(shè)備的設(shè)計開發(fā)提供借鑒。
?。?）數(shù)字化電池的動態(tài)數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)。主要對電池電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，進(jìn)行數(shù)字量化處理后，得出精確的電壓、容量、內(nèi)阻、溫度數(shù)據(jù)在LCD上顯示或用于通信傳輸。
?。?）數(shù)據(jù)通信技術(shù)。數(shù)據(jù)通信是實現(xiàn)電池數(shù)字化的一項重要內(nèi)容，現(xiàn)有的國外數(shù)字化電池的通信其標(biāo)準(zhǔn)是：SMBus V2.0。電池的動態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，按標(biāo)準(zhǔn)格式通過傳送驅(qū)動程序通過接口與其它電子設(shè)備（或者主機(jī)）的CPU進(jìn)行源源不斷的數(shù)據(jù)傳輸，如果是數(shù)字化電池系統(tǒng)，主機(jī)就可以根據(jù)電池的當(dāng)前狀況采取相應(yīng)的措施。
（5）數(shù)字化電池的智能化充電控制技術(shù)。與數(shù)字化電池相配套的智能充電技術(shù)必須能夠與數(shù)字化電池進(jìn)行通信和實現(xiàn)自動快速充電控制。目前，先進(jìn)的充電器已實現(xiàn)數(shù)字化、智能化，充電器的各種操作均由微處理器完成，能夠?qū)崿F(xiàn)電池種類判斷、根據(jù)用戶要求選擇充電電流、多種充滿判定方式、多種保護(hù)措施、電池的充電容量顯示、多路電池同時或順序充電、電池充滿的聲光提示等功能，充電方式可以是恒流、恒流恒壓并輔以下拉負(fù)脈沖的方式，可以增加電池的維護(hù)功能，通過對電池的維護(hù)提高電池的壽命，并且可以用為交流適配器直接給移動電子設(shè)備供電。
5 結(jié)束語
數(shù)字化電池是二次電源開發(fā)應(yīng)用的一個嶄新的課題，數(shù)字化電池的優(yōu)點也是其它非數(shù)字化電池所不能比擬的，它的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用，不僅會給電池行業(yè)注入新的活力，更會對人們的生產(chǎn)和生活提供很多方便，具有重要的現(xiàn)實意義。
參考文獻(xiàn)
[1]楊宇坤，我這電池發(fā)展現(xiàn)狀及展望。
[2]劉前，電池行業(yè)迎接數(shù)字新時代。
[3]袁永斌，智能電池發(fā)展動向與系統(tǒng)總線SMBus2.0綜述。
[4]www.chnbia.com，會員論壇。
[5]袁德昌，新型電池及其市場前景。
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