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专利名称：吸附式玻璃纤维板(agm)电池恢复与容量测试器的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种吸附式玻璃纤维板(AGM)电池恢复和容量测试的系统与方法，特别是涉及一种AGM电池容量恢复和负载测试以确定以安培-小时(ampere-hours)为单位的电池容量的系统与方法。2.相关技术讨论阀控式铅酸(VRLA)蓄电池是一种低维护费用的铅-酸电池。VRLA蓄电池也被称之为重组体电池，通常进一步分类成吸附式玻璃纤维板(AGM)电池和胶体(gel)电池。另外，由于VRLA蓄电池比普通铅-酸电池使用少得多的电解质(电池酸)，偶尔也被称为一种使酸缺乏的设计。VRLA蓄电池可以被装配在任何位置，并被设计为重组体的方式以避免在过充电过程中释放气体，因此降低了空间通风需求。此外，在VRLA蓄电池正常工作过程中几乎没有或没有酸烟释放出来。如果VRLA蓄电池发生损坏，能够被释放的自由电解质的量是相当小的。最终结果是，检查电解质水平或添加因电解而失去的水是不需要或者不可能的。因此， VRLA蓄电池更加安全，更加多功能，环保，并且，按需工作要求更低廉的维护费用。吸附式玻璃纤维板(AGM)电池属于VRLA蓄电池的一种分支，在其中电解质被吸收到超细玻璃纤维隔板上。与标准的铅-酸电池相比，AGM电池能够提供更强的电流，使用更长的时间，这使得它们在包括车辆应用在内的广泛用途中是很有吸引力的选择。AGM电池中的极板可以是平的，例如在矩形容器中的AGM电池里，或者还可以是薄的和卷绕式的，例如在圆柱体形的AGM电池中。通常，通过各种电池测试设备来测量电池荷电状态(state of charge, S0C)以确定电池健康状况。典型地，SOC不可能被直接确定，因此，使用包括化学、电压、电流积分和压力方法在内的各种方法间接测量S0C。然而，检测SOC不能给出电池健康状态的精确测量值。测试容量的典型方法是使用恒定电流吸收器。但是，恒定电流吸收器昂贵且需要设置和手工计算。另外，在使用大量电流时，即使在短时间内，AGM电池会产生相当大的热量，导致在电池测试中电位出现错误。因此，必须使用长时间的小电流来测试AGM电池以确保测试结果的精确。另夕卜，当AGM电池一段时间内，例如几天内，处于放电的状态，AGM电池可能损失容量。因此，本领域中需要一种不昂贵的测试来测量安培-小时以确定电池健康状况， 本领域中也需要对一段时间，例如几天内处于放电状态的AGM电池进行恢复过程，以恢复 AGM电池容量。此外，由于AGM电池负载测试的时长是必要的，AGM电池恢复容量的时长是必要的，本领域中需要一种自动测试的解决方法。

发明内容
依据本发明的教导，一种用于电池恢复和容量测试的系统被公开。该系统包括用于为电池充电的电池充电器，负载测试电阻器和控制继电器。该系统进一步包括电子控制器，该电子控制器与电池、负载测试电阻器和控制继电器相连，并进一步与电池充电器通信，该电子控制器控制电池充电器从而允许电池被充电和允许电池被进行负载测试。电子控制器在负载测试结束时以安培-小时计算电池容量。本发明提供以下技术方案技术方案1 一种用于电池容量测试的系统，所述系统包括为电池充电的电池充电器；负载测试电阻器；控制继电器，联接于电池、负载测试电阻器和电池充电器；和电子控制器，联接于电池、负载测试电阻器和控制继电器，并进一步与电池充电器通信，所述电子控制器控制电池充电器以允许电池被充电，其中，电子控制器允许电池被进行负载测试并且在负载测试结束时以安培一小时计算电池容量。技术方案2 根据技术方案1所述的系统，进一步包括与电池第一接线端子相接的第一导线、与电池第二接线端子相接的第二导线、和也与电池第二接线端子相接的第三导线，其中，第一导线将电池与控制继电器相连接，第二导线将电池与电子控制器和负载测试电阻器相连接，第三导线将电池与电池充电器相连。技术方案3 根据技术方案1所述的系统，其中，电池是AGM 电池。技术方案4 根据技术方案1所述的系统，进一步包括电压选择开关，使得在负载测试结束的终止条件是任何期望的电压。技术方案5 根据技术方案1所述的系统，进一步包括电流选择装置，以便允许在不同电流下测试电池。技术方案6 根据技术方案1所述的系统，其中，电池被充电至大约100%的荷电状态。技术方案7 根据技术方案1所述的系统，其中负载被应用于电池以去除任何表面电荷。技术方案8 根据技术方案1所述的系统，其中使用具有选定的欧姆电阻的负载测试电阻器对电池进行负载测试，直到达到选定的端点电压。技术方案9 一种用于电池容量测试的系统，所述系统包括为电池充电的电池充电器； 负载测试电阻器；控制继电器，联接于电池、负载测试电阻器和电池充电器，电子控制器，联接于电池、负载测试电阻器和控制继电器，并进一步与电池充电器相连，所述电子控制器控制电池充电器以使电池充电到大约100%荷电状态，并且控制应用于电池的负载以便去除任何表面电荷，并且，确定电池开路电压从而如果电池电压被确定为处于可接受的水平，才允许使用负载测试电阻器对电池进行负载测试直到达到所选定的端点电压，其中，在负载测试结束时通过确定电流衰减曲线下的面积以安培一小时计算电池容量，该电流衰减曲线通过在负载测试过程中周期性地测量电压得到，和显示装置，显示测试之前、测试过程中和测试之后的电池的荷电状态与条件，并进一步显示测试进程。技术方案10 根据技术方案 9所述的系统，进一步包括连接电池第一接线端子的第一导线、连接电池第二接线端子的第二导线、和也连接电池第二接线端子的第三导线，其中第一导线将电池与控制继电器相连， 第二导线将电池与电子控制器和负载测试电阻器相连，第三导线将电池与电池充电器相连。技术方案11 根据技术方案9所述的系统，其中，确定电流衰减曲线下的面积包括近似电流衰减曲线下的面积。技术方案12 根据技术方案11所述的系统，其中，使用5阶多项式方程近似电流衰减曲线下的面积。技术方案13 根据技术方案9所述的系统，进一步包括电压选择开关以使测试结束条件能够是任何所期望的电压。技术方案14 根据技术方案 9所述的系统，进一步包括电流选择装置以允许在不同电流下测试电池。技术方案15 根据技术方案9所述的系统，其中电池是AGM电池。技术方案16 —种用于增加放电电池的容量的系统，所述系统包括为电池充电的电池充电器，所述电池充电器包括恒流电源；负载测试电阻器；控制继电器，联接于电池、负载测试电阻器和电池充电器；和电子控制器，联接于电池和电池充电器，其中，控制器测量电池开路电压，将电池开路电压存储于控制器的存储器中，并且，其中，电池充电器使用恒流电源在恒定电流下为电池充电，之后，电池在开路状态下放置了期望的一段时间后，电池被放电，其中在放电过程中消耗的时间被控制器测量并被存储在控制器的存储器中。技术方案17 根据技术方案16所述的系统，其中，用于为电池充电的恒定电流为大约2安培持续大约M小时。技术方案18 根据技术方案16所述的系统，其中，控制器为电池充电和放电数次以使电池达到或者接近全容量。技术方案19 根据技术方案18所述的系统，其中，控制器记录每次电池被放电时用于使电池放电所需的时间量，并且通过比较放电时间来确定电池是否应该破丢弃。技术方案20 根据技术方案 16所述的系统，其中电池被放电到约9. 0至10. 0伏特。结合附图，从以下描述和所附权利要求中，本发明的附加特征将会变得明显。


附图1是AGM电池恢复和容量测试系统的示意性方框图；附图2是AGM电池的一个典型的电流衰减曲线；附图3是AGM电池的一个典型的电流衰减曲线的多项式近似。
具体实施例方式以下有关AGM电池恢复和容量测试系统的系统和方法的发明的具体实施方式
的讨论实质上只是示范性的，本发明及其应用或使用决不受到限制。附图1是包括AGM电池12的AGM电池恢复和容量测试系统10的示意性方框图。 AGM电池12通过正极导线16与控制继电器14相连。AGM电池12也通过第一负极导线20 与电池充电器18相连，并且也通过第二负极导线M与电子控制器22和控制继电器14相连。负载测试电阻器沈与第二导线M相连，可选电阻观也可以和第二导线M相连。电子控制器22控制电池充电器18，也与显示装置或者计算机30通信。利用系统10来自动测试AGM电池12容量的方法在下面详细讨论。首先，电池充电器18将AGM电池12充电到100%荷电状态(SOC)。一旦电池SOC 达到100%，电池充电器18停止为电池12充电。之后，允许电池12搁置大约6个小时以去除任何表面电荷。然后，确定电池12的开路电压。开路电压应当为12. 8伏特或者更高以便可以继续测试。若电池12的开路电压不是12. 8伏特或者更高，电池12可能不能通过负载测试，并可能要求更换电池12。显示装置或者计算机30或者系统10的电子控制器22也可以包括显示设备，能够显示电池12的状态和条件，还有测试进程。另外，系统10为了测试结束的条件，可以具有电压选择开关(未示出)，系统10还具有电流选择装置以便于AGM 电池12可以在各种电流下被测试。确定电池12的开路电压为12. 8伏特或者更高之后，电池12使用1欧姆Q25瓦特)的电阻沈进行大致2. 5小时的负载测试。本领域技术人员知悉，在不偏离本发明的范围下，电阻沈和测试时间长度的变化是可能的。由于电流通过负载电阻沈被拉出，电流随时间流逝而衰减。若负载测试2. 5小时之后，并且(电池1 仍然在负载的状态下，电池 12的电压是11.0伏特或者更少，那么，电池12的容量被确定为其额定容量的80%或者低于80%，可以建议更换(电池12)。相似地，若电池12经过2. 75小时负载测试后的电压是 11. 0伏特，那么，电池12的容量被确定为90%。若经过3个小时的负载测试，电池12的电压在11.0伏特，则电池12的容量被确定为100%。如何确定容量的百分比在下面详细描述。附图2是AGM电池12的一个典型的电流衰减曲线，其中X_轴表示时间，Y_轴代表电流(安培)，示出了在系统10的测试的时间长度中电流的衰减。在测试过程中电压被周期性地测量和记录。测量和记录电压的一个示例性的时间帧长是每间隔15分钟测量一次电压。然而，本领域技术人员知悉，可以使用更宽范围的时间间隔。以χ-轴上的时间和 Y-轴上的电流(安培)，将测量结果绘制在图上，从而生成通过系统10测试的AGM电池12 的电流衰减曲线。一旦生成电流衰减曲线，通过积分电流衰减曲线下的面积来确定AGM电池12的安培-小时容量。电流衰减曲线下的面积近似法在下面详细描述。附图3是χ-轴表示时间、y_轴表示电流(安培)的电流衰减曲线，包括根据以下方程式利用5阶多项式进行的曲线近似y = -1E-10x5+4E-08x4-4E-06x3+20. 0002x2-0. 0066 x+12. 036R2 = 0. 9989然而，利用5阶多项式只是示例性的，本领域技术人员知悉有各种方法用于近似电流衰减曲线下的面积。一旦电流衰减曲线下的面积被近似估计，基于已计算的电流衰减曲线下的面积，确定AGM电池12的安培-小时容量。AGM电池恢复和容量测试系统10的另一个应用就是“恢复”，或者将已放电的AGM 电池的容量增加达到或接近全容量。当AGM电池处于放电状态一段时间，比如几天，可以利用AGM电池的恢复。为恢复已放电的AGM电池，电池充电器18包括能够提供特定的安培数和电压诸如2安培和36伏特的恒流电源。恢复的步骤，在下面详细讨论，在恒定电流下持续一特定时间段为已放电的AGM电池12充电，比如2安培的恒定电流下充电M小时，之后， 多次为电池12放电至大约10伏特以便恢复电池12达到或接近个容量。当AGM电池12已被放电后，为了恢复AGM电池12，第一步骤是，使电池12达到室温或者大约25°C或77° F。之后，通过电子控制器22测量已放电电池12的开路电压(OCV)， 并且，已测得的OCV被存储在电子控制器22的存储器中。一旦确定和存储了测得的0CV，由电池充电器18在恒定电流下为AGM电池12充电，比如，2安培的恒流下充电约M小时。电池充电器18应能够提供高达36伏特的驱动电压。对本领域技术人员而言是明显的，在不偏离本发明的范围的条件下，用于AGM电池充电的安培数、电压和/或时间长度是可以变化的。为AGM电池12充电后，将电池12处于开路的状态下至少两个小时。之后将AGM 电池12连接到车辆，并且，通过打开车辆上的灯和/或各种各样的其它附件使AGM电池12 放电。本领域技术人员可以知悉，在不偏离本发明范围的情况下，可以将电池12连接至各种车辆的和非车辆的放电源上以使电池12放电。若AGM电池12连接到车辆上，将车辆上的发动机罩保持开启状态是重要的。若车辆还包括燃料电池系统，在电池12正在放电时不应该开启燃料电池系统。直到电池12达到大约9. 0-10. 0伏特时，AGM电池12才停止放电。 电子控制器22记录下直到电池12达到期望电压时经历的放电时间长度。接下来，AGM电池12从车辆上断开，并使用电池充电器18再进行充电。AGM电池12被充电后，再令电池在开路状态下放置至少2个小时。放置个少2个小时后，AGM电池12 再一次连接至放电源，比如车辆，对电池进行放电。再一次地，直到达到大约9. 0-10. 0伏特时AGM电池12才停止放电。电池12放电达到期望电压所需要的时间量再一次被记录。AGM电池12进行如上所述的充电和放电至少三次。在每一个周期过程中放电时间增加，这表明电池12具有良好的蓄电量。若电池12不能保持电量，比如，若放电时间没有增加，电池12可能需要被丢弃掉。若放电时间量如预料一样增加，电池可以被妥当地标记， 并且储存以便将来使用。以上讨论只是公开和描述了本发明的示例性的具体实施方式
。本领域技术人员将从这些讨论及其附图和权利要求中容易地认识到，在不离开如所附权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变、修改和变化。
权利要求
1.一种用于电池容量测试的系统，所述系统包括用于为电池充电的电池充电器；负载测试电阻器；控制继电器，联接于电池、负载测试电阻器和电池充电器；和电子控制器，联接于电池、负载测试电阻器和控制继电器，并进一步与电池充电器通信，所述电子控制器控制电池充电器以允许电池被充电，其中，电于控制器允许电池被进行负载测试并且在负载测试结束时以安培-小时计算电池容量。
2.如权利要求1所述的系统，进一步包括，连接电池第一接线端子的第一导线、连接电池第二接线端子的第二导线、和也连接电池第二接线端子的第三导线，其中，第一导线将电池和控制继电器相连接，第二导线将电池与电子控制器和负载测试电阻器相连接，和，第三导线将电池和电池充电器相连接。
3.如权利要求1所述的系统，其中，电池是AGM电池。
4.如权利要求1所述的系统，进一步包括电压选择开关能使负载测试结束的结束条件是任何所期望的电压。
5.如权利要求1所述的系统，进一步包括电流选择装置以允许电池在不同的电流下被测试。
6.如权利要求1所述的系统，其中，电池被充电至大约100%荷电状态。
7.如权利要求1所述的系统，其中，负载被应用于电池以去除任何表面电荷。
8.如权利要求1所述的系统，其中，使用具有所选择的欧姆电阻的负载测试电阻器对电池进行负载测试，直到达到所选择的端点电压。
9.一种用于电池容量测试的系统，所述系统包括用于为电池充电的电池充电器，负载测试电阻器；控制继电器，联接于电池、负载测试电阻器和电池充电器；电子控制器，联接于电池、负载测试电阻器和控制继电器，并进一步与电池充电器通信，所述电子控制器控制电池充电器以使电池充电至大约100 %荷电状态，并且控制应用于电池的负载以去除任何表面电荷，并且，确定电池开路电压从而如果电池电压被确定为处于可接受的水平，才允许使用负载测试电阻器对电池进行负载测试直到达到所选定的端点电压，其中，在负载测试结束时通过确定电流衰减曲线下的面积以安培一小时计算电池容量，该电流衰减曲线通过在负载测试过程中周期性地测量电压得到；和显示装置，显示测试之前、测试过程中和测试之后的电池的荷电状态和条件，进一步显示测试进程。
10.一种用于增加放电电池的容量的系统，所述系统包括用于为电池充电的电池充电器，所述电池充电器包括恒定电流源；负载测试电阻器；控制继电器，联接于电池、负载测试电阻器和电池充电器；和电子控制器，联接于电池和电池充电器，其中，控制器测量电池开路电压，将电池开路电压存储于控制器存储器中，并且，其中，电池充电器使用恒定电流源在恒定电流下为电池充电，之后，在开路状态下放置了期望的一段时间后，电池被放电，其中在放电过程中消耗的时间被控制器测量并被存储在控制器的存储器中。
全文摘要
本发明涉及吸附式玻璃纤维板(AGM)电池恢复与容量测试器。一种用于电池恢复和容量测试的系统包括用于为电池充电的电池充电器、负载测试电阻器和控制继电器。该系统也包括连接于电池、负载测试电阻器和控制继电器的电子控制器，进一步地，电子控制器与电池充电器通信，其中该电子控制器控制电池充电器以允许电池被充电，并还允许电池进行负载测试。电子控制器在负载测试结束时以安培一小时计算电池容量。
文档编号G01R31/36GK102207542SQ201110071719
公开日2011年10月5日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年2月18日
发明者M·J·法曼, P·J·索伊图什 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司