專(zhuān)利名稱(chēng)：電池特性的模擬編碼與譯碼方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種編碼/譯碼方法和裝置，尤其涉及采樣模擬量對(duì)電池特性進(jìn)行編碼/譯碼的方法和裝置。更具體地，本發(fā)明所涉及的技術(shù)包括(1)將任何一種電池(含電池包及電池組)的公稱(chēng)電壓、類(lèi)別、最大可充電流(亦即最大容許充電電流)及充飽電壓等特性信息，以一個(gè)或一組模擬電壓加以編碼保存的技術(shù)；以及⑵對(duì)該模擬編碼電壓加以譯碼辨識(shí)，取得電池的上述信息的技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前的可充電電池，主要有鉛酸系電池(含膠體電池)、鎳氫電池、鎳鎘電池、鎳鋅電池及采用鋰元素為基礎(chǔ)的鋰系電池，包括鋰鐵電池、鋰離子電池、鋰聚電池、鋰鈷電池、鋰錳電池及鋰鈷鎳錳(三元素)電池等，并且當(dāng)公稱(chēng)電壓(Nominal Voltage)在12V以上時(shí)， 亦大都以12V的整倍數(shù)，如MV、36V、48V、...等來(lái)歸類(lèi)制造或串接使用。對(duì)于任何電池，其儲(chǔ)能容量則以安時(shí)(Ampere-Hour，AH)來(lái)規(guī)范。一個(gè)N安時(shí)的電池，即表示若以N安培的電流放電，則能持續(xù)使用1小時(shí)。而若以N安培的電流充電1小時(shí)，則可將電池充飽。此N安培的電流，則稱(chēng)為該電池的一個(gè)容量電流，簡(jiǎn)稱(chēng)1C。例如一個(gè) IOAH的電池，不論其公稱(chēng)電壓大小，充電或放電的電流為IC即為10A，0. 5C即為5A，2C即為 20A，余類(lèi)推。電池在充電時(shí)，若充電電流越大，則所需的充電時(shí)間越短。但在充電安全及電池使用壽命的考量下，對(duì)不同種類(lèi)或雖同種類(lèi)但具不同特性的電池，都有其最大可充電流的限制。例如鉛酸系電池的最大可充電流約為0. 3C (亦即最快的充飽時(shí)間為3. 3小時(shí))，鋰系電池則依其正負(fù)極材料及各元素的比例與制程技術(shù)而有顯著的差別，大約從0. 5C到十多個(gè) C(目前制造技術(shù)已可達(dá)15C以上，亦即最快的充飽時(shí)間不超過(guò)4分鐘)。近年來(lái)，腳踏車(chē)改加電動(dòng)已很普遍，而且由于對(duì)環(huán)境污染的考量，機(jī)車(chē)、汽車(chē)及市區(qū)巴士等車(chē)輛也已漸改用可重復(fù)充電使用的電池驅(qū)動(dòng)。這些電動(dòng)車(chē)輛所使用的電池，公稱(chēng)電壓不一，種類(lèi)繁多，因此設(shè)計(jì)一個(gè)可藉由簡(jiǎn)單的模擬電壓，即能將一個(gè)電池的特性加以保存，及對(duì)此模擬電壓的讀取，即能得知一個(gè)電池的特性的方法，即甚具有實(shí)用的價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種采用模擬量對(duì)電池特性信息進(jìn)行編碼的方法，包括如下步驟步驟1，確定所有需要進(jìn)行編碼的電池的特性信息的種類(lèi)，依據(jù)每種特性信息所可能具有的取值將所述每種特性信息分別進(jìn)行歸類(lèi)，得到每種特性信息分別具有的類(lèi)別總數(shù)；步驟2，將電池所具有的每種特性信息的數(shù)值或者種類(lèi)全部映射到具有該種特性信息組合的電池的規(guī)格代碼中，所述規(guī)格代碼包括該電池所具有的特性信息的具體取值；步驟3，為每一種特性信息組合所對(duì)應(yīng)的規(guī)格代碼分配一個(gè)唯一對(duì)應(yīng)的模擬電壓值；步驟4，根據(jù)電池所具有的特性信息的組合，得到所對(duì)應(yīng)的模擬電壓值；步驟5，利用電池本身的輸出電壓驅(qū)動(dòng)精密穩(wěn)壓電路和分壓電路輸出該電池的特性信息的組合所對(duì)應(yīng)的模擬電壓值。在上述技術(shù)方案中，所述電池的特性信息包括公稱(chēng)電壓、電池類(lèi)別、最大可充電流與充飽電壓中的一個(gè)或多個(gè)。在上述技術(shù)方案中，所述電池的特性信息包括公稱(chēng)電壓、電池類(lèi)別和最大可充電流，所述規(guī)格代碼的格式為vv. BBccc，其整數(shù)部份w為電池的公稱(chēng)電壓，小數(shù)第1-2位BB 為電池類(lèi)別，小數(shù)第3-5位ccc為最大可充電流。在上述技術(shù)方案中，所述電池的特性信息包括公稱(chēng)電壓、電池類(lèi)別和最大可充電流，所述規(guī)格代碼的格式為v. BCC,其整數(shù)部份V為電池的公稱(chēng)電壓的類(lèi)別，小數(shù)第1位B為電池類(lèi)別，小數(shù)第2-3位CC為最大可充電流的類(lèi)別。在上述技術(shù)方案中，將所述規(guī)格代碼對(duì)應(yīng)為模擬電壓值的方式為采用公式U = ER/2nk = k (V, B, C) = INT [ (V+B/BT) /Q*1024+C+R]e(k) = ROUND [k*U, m]進(jìn)行計(jì)算，e為得到的模擬電壓值，式中 為量化轉(zhuǎn)換的參考電壓，取5￥;2"表示 η位轉(zhuǎn)換精度，此處η = 10 ;ΒΤ為電池種類(lèi)個(gè)數(shù)；Q為一個(gè)編/解碼校準(zhǔn)常數(shù)；R為一個(gè)運(yùn)算補(bǔ)償常數(shù)；ΙΝΤ[#]表示取數(shù)值#的整數(shù)部份；R0UND[#，m]表示將數(shù)值#四舍五入至小數(shù)m 位，此處m = 3。本發(fā)明還提供了一種電池特性信息編碼裝置，其包括限流電阻、齊納二極管和精密穩(wěn)壓電路；其中限流電阻、齊納二極管串聯(lián)在需要進(jìn)行編碼的電池的兩端，并且通過(guò)齊納二極管所提供的穩(wěn)定分壓為精密穩(wěn)壓電路供電，由精密穩(wěn)壓電路輸出與該電池的特性信息所對(duì)應(yīng)的模擬電壓值本發(fā)明還提供了一種對(duì)電池特性信息編碼模擬量進(jìn)行譯碼的方法，包括如下步驟步驟1，測(cè)量得到權(quán)利要求1所述的與電池的特性信息的組合所對(duì)應(yīng)的模擬電壓值；步驟2，根據(jù)所述模擬電壓值得到該種特性信息組合所對(duì)應(yīng)的規(guī)格代碼；步驟3，根據(jù)規(guī)格代碼與電池的特性信息的組合的映射關(guān)系，通過(guò)規(guī)格代碼查詢(xún)得至IJ該種特性信息組合中的特性信息的種類(lèi)，以及每種特性信息所具有的取值。本發(fā)明取得了以下技術(shù)效果通過(guò)簡(jiǎn)單的模擬電路，即能將一種電池的特性加以編碼保存，并對(duì)此模擬電壓譯碼讀出，成本低廉，應(yīng)用面廣。


圖1為圖電池特性模擬編碼裝置的電路原理示意圖。圖中標(biāo)記10-電池/電池組；11-限流電阻；12-齊納二極管；13-精密穩(wěn)壓電路； 14-模擬編碼電壓輸出端。
具體實(shí)施例方式為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明涉及兩個(gè)相關(guān)方面的技術(shù)方案，即針對(duì)電池(包括電池包、電池組等)特性信息進(jìn)行編碼并將其作為該類(lèi)電池唯一標(biāo)識(shí)的技術(shù)方案和將上述編碼進(jìn)行譯碼并還原為電池特征信息的技術(shù)方案。下面分別對(duì)這兩方面的內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明。(1)電池特性信息的編碼技術(shù)對(duì)充電而言，所需的電池特性信息包括其公稱(chēng)電壓、類(lèi)別、最大可充電流與充飽電壓等。本編碼方法即為針對(duì)多種不同公稱(chēng)電壓及不同種類(lèi)的電池，為每一種均付予一個(gè)或一組特定的互異性的模擬電壓作鑒別，依靠電池自身存儲(chǔ)的電能實(shí)現(xiàn)對(duì)上述電池特性信息的持久保存。由于化學(xué)電池的特殊性質(zhì)，當(dāng)電池電量接近耗盡時(shí)，電池輸出電壓會(huì)降低到標(biāo)稱(chēng)電壓以下，此時(shí)電池的保護(hù)電路會(huì)提示需要更換電池，也就是通常所述的電池沒(méi)電，但是此時(shí)電池中的殘余電量仍可以在電池的輸出端維持一定的電壓，因此不論電池電量狀態(tài)如何都可以利用電池輸出端的電壓來(lái)產(chǎn)生電池特性信息的標(biāo)識(shí)電壓。通過(guò)一個(gè)精密穩(wěn)壓電路即可對(duì)電池本身的電壓(有電時(shí)的正常工作或者沒(méi)電時(shí)的殘余電壓)進(jìn)行降壓，并產(chǎn)生一個(gè)合適的穩(wěn)定電壓(譬如6. 2V，當(dāng)然此時(shí)的電池電壓必須大于6. 2V)，再利用精密電阻網(wǎng)絡(luò)將此穩(wěn)定電壓再次分壓，即可產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的指定電壓值，合理地設(shè)定這個(gè)指定電壓值得具體數(shù)值即可作為表征該電池特性信息的特定模擬編碼值。在本發(fā)明中，各種電池的類(lèi)別依據(jù)電池的單節(jié)充飽電壓及公稱(chēng)電壓估算常數(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)公稱(chēng)常數(shù))來(lái)歸類(lèi)，例如單節(jié)充飽電壓為2. 40V的鉛酸電池，不論以其串接而成的公稱(chēng)電壓為12V(6串，充飽電壓為14. 4V)、24V(12串，充飽電壓為28. 8V)、36V(18串，充飽電壓為 43. 2V)...等的鉛酸電池，均歸屬同一類(lèi)。而若如雖同為鋰鐵電池，但其單節(jié)充飽電壓不同時(shí)，則歸為不同類(lèi)別。例如單節(jié)充飽電壓為3. 60V的鋰鐵電池歸為鋰鐵1類(lèi)，單節(jié)充飽電壓為3. 65V的鋰鐵電池歸為鋰鐵2類(lèi)，依次類(lèi)推。而將單節(jié)充飽電壓乘以電池的串?dāng)?shù)后， 即可得電池在串接后的充飽電壓。電池的公稱(chēng)電壓并非為一個(gè)定值，大致為以IC放電時(shí)的電池電壓，本發(fā)明則利用充飽電壓乘以一個(gè)公稱(chēng)常數(shù)來(lái)估算，以供計(jì)算電池的串?dāng)?shù)時(shí)使用，此公稱(chēng)常數(shù)定義為電池公稱(chēng)電壓與充飽電壓的比值，其值則因電池的種類(lèi)特性而不同。 因此，一個(gè)電池的類(lèi)別特性，即可以代碼fff. nnn表示，其整數(shù)部份fff為單節(jié)充飽電壓的 100倍，小數(shù)部份0. nnn為公稱(chēng)常數(shù)。例如可將鉛酸電池(單節(jié)充飽電壓為2. 40V,公稱(chēng)常數(shù)為0.834)的特性以240. 834表示，將鋰鐵1電池(單節(jié)充飽電壓為3. 60V，公稱(chēng)常數(shù)為 0. 834)的特性以360. 834表示，將鋰鐵2電池(單節(jié)充飽電壓為3. 65V，公稱(chēng)常數(shù)為0. 822) 的特性以365. 822表示，將鎳氫電池(單節(jié)充飽電壓為1. 40V，公稱(chēng)常數(shù)為0. 857)的特性以 140. 857表示等。為方便說(shuō)明，假設(shè)納入編碼的所有電池，其公稱(chēng)電壓的種類(lèi)個(gè)數(shù)為VT，電池的種類(lèi)個(gè)數(shù)為 ，最大可充電流的種類(lèi)個(gè)數(shù)為Ct，則彼此間相互配對(duì)的總的種類(lèi)個(gè)數(shù)為kT = VT*BT*CT，亦即利用任何一組包含kT種互異的電壓，即可將此kT種不同特性的每一種電池均進(jìn)行唯一(Unique)無(wú)重復(fù)的編碼。這組互異的電壓，可以不依規(guī)則任意選用，直接將其與各種電池作對(duì)照連結(jié)，即以一個(gè)具有特定編碼的電壓值來(lái)對(duì)應(yīng)一種電池的方式來(lái)達(dá)成；也可以利用特定的轉(zhuǎn)換規(guī)則，如A/D (模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換的規(guī)則來(lái)產(chǎn)生，再依所設(shè)計(jì)的規(guī)則與各種電池作連結(jié)。假設(shè)使用10位的A/D轉(zhuǎn)換器，將一個(gè)& = 5V的參考電壓作量化轉(zhuǎn)換，因此可產(chǎn)生共2"10 = IOM種計(jì)數(shù)值，其分辨率為U = Ee/1024 = 5/1024 = 0. 0048828V。亦即可以產(chǎn) e，(k) = k*U，k = 0，1，2，...，1023等總共10 種互異的模擬電壓，e，(k)即為對(duì)應(yīng)于第 k個(gè)計(jì)數(shù)的模擬電壓值。因在實(shí)際檢測(cè)中，電壓量測(cè)的精確度有其限制，故取對(duì)應(yīng)于第k個(gè)計(jì)數(shù)的模擬編碼電壓為:e(k) = ROUND [e，(k)，3] = ROUND R*U，3]，此處 ROUND [#，3]表示將數(shù)值#四舍五入至小數(shù)3位。而編碼的規(guī)劃則必須符合kT < 1024的條件，例如可選擇 Vt = 4,BT = 12，Ct = 20 (kT = 4*12*20 = 960)，或 Vt = 5， =10，Ct = 19 (kT = 5*10*19 =950)，...等。為方便描述，還可將電池充電所需要的規(guī)格以W. BBccc的格式表示，其中整數(shù)部份w為電池的公稱(chēng)電壓(超過(guò)100V時(shí)為3位數(shù))，小數(shù)第1，2位BB為電池的類(lèi)別(00-99， 假設(shè)不超過(guò)100類(lèi))，小數(shù)第3，4，5位ccc為最大可充電流(1-999，假設(shè)不超過(guò)999安培)。例如針對(duì)一個(gè)屬于第V類(lèi)公稱(chēng)電壓、第B類(lèi)電池、第C類(lèi)最大可充電流的電池k，本發(fā)明所規(guī)劃的對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)值k，即以公式:k = k(V，B, C) = INT[(V+B/BT)/Q*1024+C+R]來(lái)產(chǎn)生，式中 為電池種類(lèi)個(gè)數(shù)，Q為一個(gè)編/解碼校準(zhǔn)常數(shù)，適當(dāng)?shù)倪x擇可使正確的編碼范圍最大化，R為一個(gè)運(yùn)算補(bǔ)償常數(shù)，用以補(bǔ)償有限位運(yùn)算產(chǎn)生的誤差，INT[#]表示取數(shù)值#的整數(shù)部份，k(V，B, C)表示k為V，B, C的函數(shù)，亦即k的值由V，B, C的值來(lái)決定。若 =12，并選擇Q = 4，R = 0.5,則計(jì)數(shù)值k的公式即為k = k(V，B, C) =INT[(V+B/12)/4*1024+C+0.5]，而對(duì)應(yīng)于此計(jì)數(shù)值k的模擬編碼電壓即為e(k)= R0UNDDi*U，3]，已如前述。例如某電池a的規(guī)格為72. 00006時(shí)，即公稱(chēng)電壓為vv = 72V (設(shè)為公稱(chēng)電壓類(lèi)別 V = 3)，第0類(lèi)電池(設(shè)為鉛酸，特性=240. 834)，最大可充電流為6A (設(shè)為最大可充電流類(lèi)別 C = 5)，則其對(duì)應(yīng)的編碼計(jì)數(shù)為 k (a) =k(3，0，5) = INT [(3+0/12)/4*1024+5+0. 5]= INT [773. 5] = 773，模擬編碼電壓為 e (a) = e (773) = ROUND [773*U，3] = ROUND [3. 77441， 3] = 3. 774V(見(jiàn)后面表 lb)。又如某電池b的規(guī)格為36. 02024時(shí)，即公稱(chēng)電壓為vv = 36V (設(shè)為公稱(chēng)電壓類(lèi)別V =0)，第2類(lèi)電池(設(shè)為鋰鐵2，特性=365. 822)，最大可充電流為24A (設(shè)為最大可充電流類(lèi)別 C= 15),則其對(duì)應(yīng)的編碼計(jì)數(shù)為 k (b) = k (0，2，15) = INT [ (0+2/12) /4*1024+15+0. 5] = INT [58. 1667] = 58，模擬編碼電壓為 e (b) = e (58) = ROUND [58*U，3] = ROUND
= 0. (見(jiàn)后面表 la)。又如某電池c的規(guī)格為72. 11045時(shí)，即公稱(chēng)電壓為w = 72V(設(shè)為公稱(chēng)電壓類(lèi)別V = 3)，第11類(lèi)電池(設(shè)為鎳氫，特性=140. 857)，最大可充電流為45A(設(shè)為最大可充電流類(lèi)別C = 20)，則其對(duì)應(yīng)的編碼計(jì)數(shù)為k(c) = k(3，ll，20)= INT [(3+11/12)/4*1024+20+0. 5] = INT [1023. 1667] = 1023，模擬編碼電壓為 e (c)= e(1023) = R0UND[1023*U，3] = ROUND[4. 99512,3] = 4. 995V(見(jiàn)后面表 lb)。這些電壓均極容易利用兩個(gè)電阻從一個(gè)穩(wěn)定的固定電壓(例如6. 2V)作分壓取得。
若VT， 均<=10，則一個(gè)模擬電壓的編碼，亦可以簡(jiǎn)單的V.BCC格式來(lái)達(dá)成，此處整數(shù)V(0-9)表示電池的公稱(chēng)電壓類(lèi)別，小數(shù)第1位B(0-9)表示電池類(lèi)別，小數(shù)第2，3位 CC(01-99)表示電池的最大可充電流類(lèi)別，且必須符合& = VT*BT*CT < 1024的條件。例如可將一個(gè)屬于第3類(lèi)公稱(chēng)電壓，第2類(lèi)電池，第15類(lèi)最大可充電流的電池，以3. 215V的模擬電壓作編碼。由以上的分析可知，在使用10位的A/D轉(zhuǎn)換器的編碼轉(zhuǎn)化規(guī)則，以單一個(gè)電壓作電池種類(lèi)的編碼時(shí)，其所能編入的種類(lèi)約為1000種。但若欲包含更多種的電池，或增大編碼電壓間的區(qū)隔度(相鄰編碼電壓的計(jì)數(shù)差)時(shí)，亦可利用一組包含多個(gè)模擬編碼電壓的方式來(lái)達(dá)成。例如使用兩個(gè)電壓時(shí)(可編入約100萬(wàn)種)，可將第一電壓作公稱(chēng)電壓類(lèi)別V、 電池類(lèi)別B及最大可充電流類(lèi)別C三項(xiàng)規(guī)格中任意兩項(xiàng)(V與B、B與C、或V與C)的編碼， 第二電壓則作剩余一項(xiàng)的編碼。而若使用三個(gè)電壓時(shí)(可編入約10億種)，則可將其分別作V、B及C的編碼。(2)電池模擬編碼電壓的譯碼技術(shù)當(dāng)從電池測(cè)量得編碼電壓時(shí)，即可依據(jù)電池原編碼的方式，將測(cè)量得的編碼電壓， 以直接比對(duì)或以規(guī)則計(jì)算的方法加以譯碼(亦即解讀)辨識(shí)，以取得電池的公稱(chēng)電壓、類(lèi)別、最大可充電流及充飽電壓等充電所需的完整信息。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)電池的實(shí)際電壓在一個(gè)門(mén)坎(譬如8V)以上、確?？梢蕴峁┱_的編碼電壓時(shí)，即可將測(cè)量得到的編碼電壓，配合電池原編碼的方式加以譯碼(亦即解讀)辨識(shí)，取得電池的特性信息。這種解碼工作至少可用如下三種方法實(shí)現(xiàn)，其基本上都是是利用微控器(Micro Control Unit，簡(jiǎn)稱(chēng)MCU)的運(yùn)算，將模擬編碼電壓經(jīng)一連串的比對(duì)及演算而解得的。第一種方法為將測(cè)量得到的編碼電壓，直接與原建立的所有編碼電壓進(jìn)行比對(duì)而解得，也就是通過(guò)電池特性信息與編碼電壓的對(duì)照表或換算公式來(lái)實(shí)現(xiàn)編碼和譯碼。具體如下(2a)無(wú)論原編碼電壓有無(wú)依規(guī)則建立，即將量得的編碼電壓，直接與原建立的所有編碼電壓進(jìn)行比對(duì)，即可得知該編碼電壓所對(duì)應(yīng)的電池種類(lèi)，因而可知電池的公稱(chēng)電壓類(lèi)別V(因此知公稱(chēng)電壓vv)、電池類(lèi)別BB (因此知其特性fff. nnn)及最大可充電流類(lèi)別 C(因此知最大可充電流ccc)。因此可利用公式S = INT[vv/(fff/100)/0. ηηη+0. 5]求得電池的串?dāng)?shù)s，再依此求得電池的充飽電壓為fT = s*fff/100 = INT[vv/(fff/100)/0. nnn+0. 5]*fff/100，如此即可取得充電所需的完整信息。第二種方法為將測(cè)量得到的編碼電壓，利用公式解得對(duì)應(yīng)的A/D計(jì)數(shù)，再由此計(jì)數(shù)值求得所對(duì)應(yīng)的電池種類(lèi)，之后再依下述的方法完成解碼，取得充電所需的完整信息；具體如下(2b)若原編碼電壓系以A/D轉(zhuǎn)換的規(guī)則產(chǎn)生時(shí)，其第一種解碼的方法為通過(guò)測(cè)量得到的模擬編碼電壓e(k)，利用公式解得對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)k = INT[e(k)/U+0. 5]，此處U為 A/D轉(zhuǎn)換的分辨率。而由此計(jì)數(shù)值即可知其所對(duì)應(yīng)的電池種類(lèi)，再依對(duì)照表或換算公式即可取得充電所需的電池特性完整信息。例如從某電池a量得3. 774V的編碼電壓時(shí)，可解得計(jì)數(shù)值為k(a) = INT[3. 774/ U+0. 5] = INT [773. 4152] = 773 (見(jiàn)后面表lb)，故知電池a屬于第3類(lèi)公稱(chēng)電壓(72V)，第0類(lèi)電池(鉛酸，特性=240. 834)，第5類(lèi)最大可充電流(6A)，充飽電壓fT(a) = INT[72/ (240/100)/0. 834+0. 5]*240/100 = INT[36. 4712]*240/100 = 36*240/100 = 86. 4V。又如從某電池b量得0. 283V的編碼電壓時(shí)，可解得計(jì)數(shù)值為k(b) = INT
=INT [58. 4584] = 58 (見(jiàn)后面表la)，故知電池b屬于第0類(lèi)公稱(chēng)電壓(36V)，第2類(lèi)電池(鋰鐵2，特性=365. 822)，第15類(lèi)最大可充電流(24A)，充飽電壓為fT (b) = INT[36/ (365/100)/0. 822+0. 5]*365/100 = INT[12. 4998]*365/100 = 12*365/100 = 43. 8V。又如從某電池c量得4. 995V的編碼電壓時(shí)，可解得計(jì)數(shù)值為k(c) = INT[4. 995/ U+0. 5] = TNT [1023. 476] = 1023(見(jiàn)后面表lb)，故知電池c屬于第3類(lèi)公稱(chēng)電壓(72V)， 第11類(lèi)電池(鎳氫，特性=140. 857)，第20類(lèi)最大可充電流05A)，充飽電壓為fT(c) =INT[72/(140/100)/0. 857+0. 5]*140/100 = INT[60. 5100]*140/100 = 60*140/100 = 84. OV0第三種方法為將測(cè)量得到的編碼電壓，依五個(gè)步驟的演算而直接(不必經(jīng)由與編碼計(jì)數(shù)作比較)解得電池的公稱(chēng)電壓、類(lèi)別、最大可充電流及充飽電壓等信息，詳細(xì)說(shuō)明如下(2c)若原編碼電壓系以A/D轉(zhuǎn)換的規(guī)則產(chǎn)生時(shí)，其第二種解碼的方法為依下述步驟直接(不必經(jīng)由與編碼計(jì)數(shù)作比較)解得電池的公稱(chēng)電壓、類(lèi)別、最大可充電流及充飽電壓(2c. 1)將所量得的編碼電壓e，先校準(zhǔn)為澤碼值e” =，式中Q為編/譯碼校準(zhǔn)常數(shù)，&為編碼參考電壓(注此譯碼值僅為一個(gè)計(jì)算的數(shù)值，并非為實(shí)際的電壓，因此可以很精確)。若Q = 4，& = 5V，則e” = e*4/5 = V. ΜΛ，此處V表示e”的整數(shù)部份， 0. bbb表示e”的小數(shù)部份(僅以前3位代表，實(shí)際上可能含更多位數(shù))。(2c. 2)解碼值Vlbb的整數(shù)部份，即為公稱(chēng)電壓的類(lèi)別V，亦即V= INT[e”]= INT [V. bbb](故知公稱(chēng)電壓vv)。(2c. 3)將譯碼值的小數(shù)部份O.bbb，作0.bbMBT(此例為12)運(yùn)算的整數(shù)部份即為電池類(lèi)別 B，亦即 B = INT
= INT [B. ccc](故知其特性 fff. nnn)。(2c. 4)將上項(xiàng)的小數(shù)部份0. ccc，作0. ccc/BT/Q*1024+0. 5運(yùn)算的整數(shù)部份即為最大可充電流類(lèi)別C，亦即C = INT
= INT [C. ddd](故知最大可充電流)。(2c. 5)以由Qc. 2)得知的公稱(chēng)電壓vv及由Qc. 3)得知的電池特性fff. nnn, 先求得電池的串?dāng)?shù)s = INT[vv/(fff/100)/0.nnn+0. 5]，即可求得電池的充飽電壓為fT = s*fff/100 = INT[vv/(fff/100)/0. nnn+0. 5]*fff/100o 如此經(jīng)由(2c. 1)-(2c. 5)的解碼計(jì)算后，即可解得原電池所編入的公稱(chēng)電壓、類(lèi)別、最大可充電流及充飽電壓等完整的特性 fn息ο例如從某電池a量得e (a) = 3. 774V的編碼電壓時(shí)，由(2c.1)可得解碼值 e” (a) = 3. 774*4/5 = 3. 0192 (見(jiàn)后面表 lb)；由QcJ)可得公稱(chēng)電壓類(lèi)別為V(a) = INT[3. 0192] =3(故公稱(chēng)電壓為w = 72V)；由(2c. ；3)可得電池類(lèi)別 B(a) = INT
=INT
=0(故為鉛酸， 特性=240. 834)；
由Oc. 4)可得最大可充電流類(lèi)別 C(a) = INT
= INT [5. 4152] = 5 (故知最大可充電流為6A)；由(2c. 5)可得電池的充飽電壓 fT (a) = INT [72/(240/100)/0. 834+0. 5]*240/100 =INT[36. 4712]*240/100 = 36*240/100 = 86. 4V。(至此即解得電池 a 的完整信息)又如從某電池b量得e(b) = 0. 283V的編碼電壓時(shí)，由(2c.1)可得解碼值 e” (b) = 0. 283*4/5 = 0. 2沈4(見(jiàn)后面表 la)；由Qc. 2)可得公稱(chēng)電壓類(lèi)別為V(b) = INT
=0(故公稱(chēng)電壓為w = 36V)；由(2c.3)可得電池類(lèi)別 B(b) = INT
= INT[2. 7168] = 2(故為鋰鐵 2，特性=365. 822)；由Qc. 4)可得最大可充電流類(lèi)別 C(b) = INT
= INT [15. 7917] = 15(故知最大可充電流為24A)；由(2c. 5)可得電池的充飽電壓 fT(b) = INT[36/(365/100)/0. 822+0. 5]*365/100 =INT[12. 4988]*365/100 = 12*365/100 = 43. 8V。(至此即解得電池 b 的完整信息)又如從某電池c量得e(c) = 4. 995V的編碼電壓時(shí)，由(2c.1)可得解碼值 e” (c) = 4. 995*4/5 = 3. 996 (見(jiàn)后面表 lb)；由QcJ)可得公稱(chēng)電壓類(lèi)別為V(C) = INT[3. 996] =3(故公稱(chēng)電壓為W = 72V)；由(2c.幻可得電池類(lèi)別B (c) = INT
=INT [11. 952] =11(故為鎳氫， 特性=140.857)；由(2.4)可得最大可充電流類(lèi)別 C (c) = INT
= INT [20. 8093] = 20 (故知最大可充電流為45A)；由(2c. 5)可得電池的充飽電壓 fT(c) = INT[72/(140/100)/0. 857+0. 5]*140/100 =INT[60. 5100]*140/100 = 60*140/100 = 84. OV。(至此即解得電池 c 的完整信息)、為能更清楚以A/D轉(zhuǎn)換的規(guī)則作編碼與澤碼的結(jié)果，茲以Vt = 4,Bt = 12, Ct = 20(亦即共包括4類(lèi)公稱(chēng)電壓，12類(lèi)電也及20類(lèi)最大可充電流)為例，將其中第0類(lèi)電池B(O)[鉛酸， 特性=240. 834]，第2類(lèi)電池W2)[鋰鐵2，特性=365. 822]及第11類(lèi)電池B(Il)[鎳氫， 特性=140. 857]，在第0類(lèi)公稱(chēng)電壓V(O) = 36V，及第3類(lèi)公稱(chēng)電壓V(3) =72V時(shí)的內(nèi)容，分別節(jié)錄于表Ia及表Ib作參考。表中電流類(lèi)別即為最大可充電流類(lèi)別C，假設(shè)其值1， 2, ... ,20分別對(duì)應(yīng)于電流2A，3A，. . .，45A。所依據(jù)的計(jì)算公式為計(jì)數(shù)k = k(V，B, C)= INT [ (V+B/12) /4*1024+C+0. 5]，編碼電壓 e(k) = ROUND [k*U，3]，解碼值 e”(k) = e(k)*4/5 =V. bbb,k= 1，2，...，1023(非每個(gè)計(jì)數(shù)都使用)。本發(fā)明的電池特性模擬編碼裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其在電池/電池組10兩端串聯(lián)限流電阻11和齊納二極管12 (Zener Diode)，齊納二極管12提供一個(gè)較為穩(wěn)定的分壓為精密穩(wěn)壓電路13供電，從精密穩(wěn)壓電路13中引出模擬編碼電壓輸出端14提供該電池/電池組10的模擬編碼電壓值。精密穩(wěn)壓電路13可以是由多個(gè)精密電阻組成的分壓網(wǎng)絡(luò)，也可以是采用精密穩(wěn)壓器件和精密電阻構(gòu)成的穩(wěn)壓電路。表Ia 公稱(chēng)電壓為第0類(lèi)V(O) = 36V時(shí)的B(0)，BO)，B(11)類(lèi)電池的A/D轉(zhuǎn)換
計(jì)數(shù)、編碼電壓，與經(jīng)譯碼后的譯碼值的對(duì)照
權(quán)利要求
1.一種采用模擬量對(duì)電池特性信息進(jìn)行編碼的方法，包括如下步驟步驟1，確定所有需要進(jìn)行編碼的電池的特性信息的種類(lèi)，依據(jù)每種特性信息所可能具有的取值將所述每種特性信息分別進(jìn)行歸類(lèi)，得到每種特性信息分別具有的類(lèi)別總數(shù)；步驟2，將電池所具有的每種特性信息的數(shù)值或者種類(lèi)全部映射到具有該種特性信息組合的電池的規(guī)格代碼中，所述規(guī)格代碼包括該電池所具有的特性信息的具體取值； 步驟3，為每一種特性信息組合所對(duì)應(yīng)的規(guī)格代碼分配一個(gè)唯一對(duì)應(yīng)的模擬電壓值； 步驟4，根據(jù)電池所具有的特性信息的組合，得到所對(duì)應(yīng)的模擬電壓值； 步驟5，利用電池本身的輸出電壓驅(qū)動(dòng)精密穩(wěn)壓電路和分壓電路輸出該電池的特性信息的組合所對(duì)應(yīng)的模擬電壓值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用模擬量對(duì)電池特性信息進(jìn)行編碼的方法，其特征在于 所述電池的特性信息包括公稱(chēng)電壓、電池類(lèi)別、最大可充電流與充飽電壓中的一個(gè)或多個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用模擬量對(duì)電池特性信息進(jìn)行編碼的方法，其特征在于 所述電池的特性信息包括公稱(chēng)電壓、電池類(lèi)別和最大可充電流，所述規(guī)格代碼的格式為 W. BBccc,其整數(shù)部份w為電池的公稱(chēng)電壓，小數(shù)第1-2位BB為電池類(lèi)別，小數(shù)第3_5位 ccc為最大可充電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用模擬量對(duì)電池特性信息進(jìn)行編碼的方法，其特征在于 所述電池的特性信息包括公稱(chēng)電壓、電池類(lèi)別和最大可充電流，所述規(guī)格代碼的格式為 V. BCC,其整數(shù)部份V為電池的公稱(chēng)電壓的類(lèi)別，小數(shù)第1位B為電池類(lèi)別，小數(shù)第2-3位CC 為最大可充電流的類(lèi)別。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的采用模擬量對(duì)電池特性信息進(jìn)行編碼的方法，其特征在于 將所述規(guī)格代碼對(duì)應(yīng)為模擬電壓值的方式為采用公式U = ER/2nk = k(V, B, C) = INT[ (V+B/BT) /Q*1024+C+R] e(k) = ROUND [k*U, m]進(jìn)行計(jì)算，e為得到的模擬電壓值，式中 為量化轉(zhuǎn)換的參考電壓，取5V;2n表示η位轉(zhuǎn)換精度，此處η = 10 Jt為電池種類(lèi)個(gè)數(shù)；Q為一個(gè)編/解碼校準(zhǔn)常數(shù)；R為一個(gè)運(yùn)算補(bǔ)償常數(shù)；ΙΝΤ[#]表示取數(shù)值#的整數(shù)部份；R0UND[#，m]表示將數(shù)值#四舍五入至小數(shù)m位， 此處m = 3。
6.一種使用如權(quán)利要求1所述的采用模擬量對(duì)電池特性信息進(jìn)行編碼的方法的電池特性信息編碼裝置，其包括限流電阻、齊納二極管和精密穩(wěn)壓電路；其中限流電阻、齊納二極管串聯(lián)在需要進(jìn)行編碼的電池的兩端，并且通過(guò)齊納二極管所提供的穩(wěn)定分壓為精密穩(wěn)壓電路供電，由精密穩(wěn)壓電路輸出與該電池的特性信息所對(duì)應(yīng)的模擬電壓值。
7.一種對(duì)電池特性信息編碼模擬量進(jìn)行譯碼的方法，包括如下步驟步驟1，測(cè)量得到權(quán)利要求1所述的與電池的特性信息的組合所對(duì)應(yīng)的模擬電壓值； 步驟2，根據(jù)所述模擬電壓值得到該種特性信息組合所對(duì)應(yīng)的規(guī)格代碼；步驟3，根據(jù)規(guī)格代碼與電池的特性信息的組合的映射關(guān)系，通過(guò)規(guī)格代碼查詢(xún)得到該種特性信息組合中的特性信息的種類(lèi)，以及每種特性信息所具有的取值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用模擬量對(duì)電池特性信息進(jìn)行編碼的方法，包括步驟確定所有需要進(jìn)行編碼的電池的特性信息的種類(lèi)，依據(jù)每種特性信息所可能具有的取值將所述每種特性信息分別進(jìn)行歸類(lèi)，得到每種特性信息分別具有的類(lèi)別總數(shù)；將電池所具有的每種特性信息的數(shù)值或者種類(lèi)全部映射到具有該種特性信息組合的電池的規(guī)格代碼中，所述規(guī)格代碼包括該電池所具有的特性信息的具體取值；為每一種特性信息組合所對(duì)應(yīng)的規(guī)格代碼分配一個(gè)唯一對(duì)應(yīng)的模擬電壓值；根據(jù)電池所具有的特性信息的組合，得到所對(duì)應(yīng)的模擬電壓值；利用電池本身的輸出電壓驅(qū)動(dòng)精密穩(wěn)壓電路和分壓電路輸出該電池的特性信息的組合所對(duì)應(yīng)的模擬電壓值。
文檔編號(hào)H03M1/54GK102522992SQ201110368850
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者吳永春 申請(qǐng)人:江蘇弘潤(rùn)能源科技有限公司