专利名称：电动助力车用铅酸蓄电池组的充放电组件及其充放电方法
技术领域：
本发明属于电化学产品技术应用领域，具体涉及一种循环充放使用的电动助力车用铅酸蓄电池组的充放电组件及其充放电方法。
背景技术：
电动助力车用作代步车辆，发展非常迅速，普及程度很高。目前，市场上电动助力车使用的动力源主要是阀控密封式铅酸蓄电池组(以下叙述简称“铅酸蓄电池组”)。铅酸蓄电池组的使用寿命是影响电动助力车续航里程的主要因素之一。铅酸蓄电池组的早期容量衰减则是影响铅酸蓄电池组使用寿命的重要原因。造成铅酸蓄电池组的早期容量衰减的主要原因之一，是铅酸蓄电池组内的各个蓄电池性能上的不一致性。这一问题尤其在电池组内多个蓄电池采用串联使用的情况之下更为突出。原理上而言，铅酸蓄电池是一种两次电池。即铅酸蓄电池放电后，经过补充电的逆向反应过程，它能基本恢复原先储存的电能。这是理想状况下的情况。实际上随着蓄电池的性能下降，蓄电池本身的充电接受能力也逐步呈下降的趋势。现在电动助力车使用的蓄电池主要是阀控密封式铅酸蓄电池。这种蓄电池生产制造工艺比较复杂，产品具有少维护、 寿命长及安全性能好的特点。虽然铅酸蓄电池组在出厂前一般都经过基础的配对组合，但是受制造过程中各种工艺因素的影响，各蓄电池在性能上仍然存在一定的差异，且这种性能上的差异随着用户充放电循环使用的动态变化，呈现可以预期的扩大趋势。现在市场上销售的电动助力车用铅酸蓄电池组，主要有36V(3节X 12V)和48V0 节X12V)两种规格。它们都是采用固定串联的连接方式进行充放电的，这样的工作方式在充电时更易使蓄电池组内各个蓄电池之间性能的差异愈加扩大，蓄电池的端电压数值差距拉大，蓄电池内阻明显增大，其充电接受能力逐渐变劣。特别是当个别蓄电池重复发生欠充电或过充电的情况，就要造成整个铅酸蓄电池组寿命出现早期容量快速衰减。即使在没有出现蓄电池内部电解液失水或者极板变形的情况之下，也能使蓄电池组寿命过早失效。如此恶性循环，当个别蓄电池出现充电热失控时，蓄电池可能发生变形、漏液现象，极端情况之下，如果电池盒内通风不畅，不排除发生烧毁蓄电池组的事故隐患。因此需要找到一种新的充放电工作方式，得到的结果是既不降低现在的铅酸蓄电池组的输出电功率，又能明显抑制各个蓄电池之间性能差异的扩大，改善各蓄电池之间性能的一致性，延长铅酸蓄电池组的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种电动助力车用铅酸蓄电池组的充放电组件及其充放电方式，能抑制铅酸电池组内各个蓄电池之间性能差异的扩大，延长铅酸蓄电池组的使用寿命。根据本发明一方面，提供一种电动助力车用铅酸蓄电池组的充放电组件，包括插座，具有八个引脚，所述八个引脚对称布置为两排，所述引脚与各蓄电池的正、负端子相连； 放电插头和充电插头，分别具有与所述插座的引脚所对应的两排对称布置的八个引脚；所述放电插头使所述蓄电池组内的各蓄电池串联，且所述放电插头与所述电动助力车的驱动控制部件连通；所述充电插头使所述蓄电池组内的各蓄电池并联，且所述充电插头与充电器连通。所述插座、放电插头和充电插头各自包括位于第一排的依次排列的第一至第四引脚以及位于第二排的依次排列的第五至第八引脚，且所述第一排的第一至第四引脚与所述第二排的第八至第五引脚一一对称布置。所述蓄电池包括四个蓄电池，所述插座的第一排的第一、第二引脚与第一蓄电池的正、负端子相连，第一排的第三、第四引脚与第二蓄电池的正、负端子相连，第二排的第五、第六引脚与第三蓄电池的正、负端子相连，第二排的第七、第八引脚与第四蓄电池的正、 负端子相连；且所述放电插头和所述充电插头的第一排的第一、第二引脚与第一蓄电池的正、负端子插入连通，第一排的第三、第四引脚与第二蓄电池的正、负端子插入连通，第二排的第五、第六引脚与第三蓄电池的正、负端子插入连通，第二排的第七、第八引脚与第四蓄电池的正、负端子插入连通。所述放电插头的第一排的第二、第三引脚，第二排的第六、第七引脚以及第一排的第四引脚与第二排的第五引脚分别连通，第一排的第一引脚和第二排的第八引脚分别为与所述电动助力车的驱动控制部件连通的正、负输出。所述充电插头的第一排的第一、第三引脚与第二排的第五、第七引脚连通，第一排的第二、第四引脚与第二排的第六、第八引脚连通，第一排的第一引脚和第二排的第八引脚分别为与蓄电池充电器连通的正、负输入。所述蓄电池包括三个蓄电池，所述插座的第一排的第一、第二引脚与第一蓄电池的正、负端子相连，第一排的第三、第四引脚与第二蓄电池的正、负端子相连，第二排的第五、第六引脚与第三蓄电池的正、负端子相连；且所述放电插头和所述充电插头的第一排的第一、第二引脚与第一蓄电池的正、负端子插入连通，第一排的第三、第四引脚与第二蓄电池的正、负端子插入连通，第二排的第五、第六引脚与第三蓄电池的正、负端子插入连通。所述放电插头的第一排的第二、第三引脚，以及第一排的第四引脚与第二排的第五引脚分别连通，第一排的第一引脚和第二排的第六引脚分别为与所述电动助力车的驱动控制部件连通的正、负输出。所述充电插头的第一排的第一、第三引脚与第二排的第五引脚连通，第一排的第二、第四引脚与第二排的第六引脚连通，第一排的第一引脚和第二排的第六引脚分别为与蓄电池充电器连通的正、负输入。根据本发明的另一方面，提供一种使用如上所述的电动助力车用铅酸蓄电池组的充放电组件的充放电方式，包括将插座安装到蓄电池盒的外壳上；在电动助力车行驶时， 将放电插头插在所述插座上，以使所述蓄电池盒内的各蓄电池串联连接；当电动助力车停车需要充电时，拔掉所述放电插头后再插上充电插头，以使所述蓄电池盒内的各蓄电池并联连接。所述插座通过紧固装置或者卡入方式安装到所述蓄电池盒的外壳上。本发明改变现有电动助力车用铅酸蓄电池组的传统固定串联充放电方式。本发明的充放电方式是电动助力车在行驶时，该蓄电池组仍然是用串联的工作方式放电，没有改变采用原方式时的输出功率；而蓄电池组需要充电时则改用并联工作的方式，实现能在同一个电流源(或电压源)条件下对蓄电池组内各节蓄电池同时均衡地补充电。这一发明的优点是既能保证高的输出功率，又可以收敛或抑制组内各节蓄电池之间性能差异的扩大， 改善各蓄电池之间性能的一致性，从而能明显减缓蓄电池组的容量衰减速率，减少铅酸蓄电池出现早期寿命失效情况的出现。因此，这一方法能延长蓄电池组的使用寿命，也就延长了电动助力车的续航里程。同时它也能有效降低蓄电池可能出现的热失控事故风险。
图1示出了用于48V蓄电池组的本发明充放电组件的插座的电气连接示意图；图2示出了用于48V蓄电池组的本发明充放电组件的放电插头的电气连接示意图；图3示出了用于48V蓄电池组的本发明充放电组件的充电插头的电气连接示意图。图4示出了用于36V蓄电池组的本发明充放电组件的插座的电气连接示意图；图5示出了用于36V蓄电池组的本发明充放电组件的放电插头的电气连接示意图；图6示出了用于36V蓄电池组的本发明充放电组件的充电插头的电气连接示意图
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。本发明在电动助力车行驶时，即铅酸蓄电池组放电时，该蓄电池组内的各个蓄电池以串联的方式连接，以保证蓄电池组的原有输出功率；而在对蓄电池组进行充电时，各蓄电池改用并联的方式连接，以在同一个电流源(或电压源)条件下对蓄电池组内的各个蓄电池同时均衡地补充电能。在铅酸蓄电池组进行放电和充电的用途转换时，它不需要机械开关，也不需要电子元件控制，而是通过定制的插座和插头的内部固定连接，再由简单的人工插拔插头实现功能转换。本发明插座和插头的设计(机械结构、选用材料和电气要求等)无特殊要求，只要符合低压电器连接件的国标(GB)或行业标准的技术要求。其外形可以类同现在市场上通常采用的样式，尺寸可按实际要求确定。插座固定安装在蓄电池盒的外壳上。蓄电池盒的外壳上可开安装孔，该插座可通过安装孔用螺丝或螺栓固定安装在蓄电池盒的外壳上。该插座也可以采用直接卡入的方式固定安装在蓄电池盒的外壳上。插座可采用预制件工艺。插座与蓄电池之间的连接位于蓄电池组盒的内部。充、放电插头部件所需要的电气连接都分别预制，分别一体化制作，组成一套充、 放电插头组件。电气连接可采用焊接工艺，或者金属插套的连接方式。最后由整车制造工厂完工提供用户使用。图1 图3示出了用于48”4节X12V)规格蓄电池组的应用。
图1示出了该插座的电气连接示意图。该插座具有八个引脚1# 8#。图示该八个引脚1# 8#分别引自蓄电池组内的四个蓄电池Cl C4的正、负端子。该插座的引脚布置为对称的两排，包括位于第一排的依次排列的第一至第四引脚(la ^)以及位于第二排的依次排列的第五至第八引脚(5a 8a)，且第一排的第一至第四引脚与第二排的第八至第五引脚一一对称布置。每排四个引脚依次与两个蓄电池的正负端子相连，相对称的两排引脚的极性相反。如图1所示，第一排的第一、二个引脚(即引脚la、2a)与第一蓄电池Cl 的正、负端子相连，第一排的第三、四个引脚(即引脚3a、4a)与第二蓄电池C2的正、负端子相连，第二排的第五、六个引脚(即引脚5a、6a)与第三蓄电池C3的正、负端子相连，第二排的第七、八个引脚(即引脚7a、8a)与第四蓄电池C4的正、负端子相连。本发明的插头按用途可分为放电插头(电动助力车行驶状态时做放电用)和充电插头(电动助力车停驶状态时做充电用)。该放电插头和充电插头分别具有与插座的引脚 Ia 8a相对应的两排对称布置的引脚Ib 8b和引脚Ic 8c。放电插头和充电插头与插座对应于相同的蓄电池引出端子。图2示出了放电插头的引脚Ib 8b的电气连接方式， 图3则示出了充电插头的引脚Ic 8c的电气连接方式。如图2所示，放电插头内引脚Ib 8b的电气连接采用串联方式，一体化预加工完成，即将对应于相邻蓄电池的正、负端子的引脚分别连通。图2中该放电插头与插座对应的第一排的第二、三引脚(即引脚2b、3b)，第二排的第六、第七引脚(即引脚6b、7b)以及第一排的第四引脚与第二排的第五引脚(即引脚4b、5b)分别连通，从而实现当该放电插头插入插座时使蓄电池组内的四个蓄电池C1-C4串联。该放电插头的第一排的第一引脚与第二排的第八引脚(即引脚lb、8b)作为蓄电池组的输出端，用电缆与电动助力车的驱动控制部件连通。如图3所示，充电插头内引脚Ic 8c的电气连接采用并联方式，也是一体化预加工完成，即将对应于各蓄电池的同一极性端子的引脚直接连通。图3中第一排的第一、三引脚与第二排的第五、第七引脚(即引脚lc、3c、5c、7c)直接连通，第一排的第二、第四引脚与第二排的第六、第八引脚(即引脚2c、4c、6c、8c)直接连通。从而实现当该充电插头插入插座时使蓄电池组内的四个蓄电池C1-C4并联。该充电插头的第一排的第一引脚与第二排的第八引脚(即引脚lc、8c)作为蓄电池组的输入端，用与充电器连通。该充电插头组件直接连接到外充电器的输出端上，故又为充电器的输出插头。图4 图6示出了用于36V(3节X12V)规格蓄电池组的应用。36V(3节X 12V)规格蓄电池组的应用时插头和插座的型式不变，但是组件内部电气信号的连接需作相应的改变。图4示出了该插座的电气连接示意图。如图所示，该插座仍具有八个引脚la’ 8a，，其中7a，、8a，脚空置，因为只需连接三个蓄电池Cl， C3，。其余la， 6a，的电气连接及制作与48V蓄电池组相同。本发明的插头按用途可分为放电插头(电动助力车行驶状态时做放电用)和充电插头(电动助力车停驶状态时做充电用)。该放电插头和充电插头分别具有与插座的引脚 la， 8a’相对应的两排对称布置的引脚lb， 8b’和引脚Ic' 8c’，其中7b，、8b，脚和 7c’、8c’脚也空置。放电插头和充电插头与插座对应于相同的蓄电池引出端子。图5示出了放电插头的引脚lb’ 6b’的电气连接方式，图6则示出了充电插头的引脚lc’ 6c’的电气连接方式。如图5所示，放电插头内引脚lb’ 6b’的电气连接采用串联方式，7b’、8b’脚空置，一体化预加工完成。即将对应于相邻三个蓄电池的正、负端子的引脚分别连通。lb’ 6b’脚的电气连接制作及功能与48V蓄电池组相同。如图6所示，充电插头内引脚lc’ 6c’的电气连接采用并联方式，7c’、8c’脚空置，也是一体化预加工完成，即将对应于三个蓄电池的同一极性的引脚直接连通。lc’ 6c’ 脚的电气连接制作及功能与48V蓄电池组相同。本发明配用DC-12V蓄电池充电器。对用户来讲，采用本发明的充放电方法没有增加额外的零部件，实际使用的操作方式也基本没有变化。即电动助力车行驶时，放电插头(连接在电动助力车的驱动控制部件上)要插在蓄电池盒的插座上；当电动助力车停车需要充电时，拔掉放电插头后，再插上 (连接在充电器上的)充电插头进行充电，从而实现蓄电池组的串联放电、并联充电的工作方式转变。采用本发明实施时布线简单，容易实现，成本低，安全可靠，使用方便。以上所述仅为本发明的较佳例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、 等效变化与修饰，皆落入本发明的权利要求保护范围。
权利要求
1.一种电动助力车用铅酸蓄电池组的充放电组件，其特征在于，包括插座，具有八个引脚，所述八个引脚对称布置为两排，所述引脚与各蓄电池的正、负端子相连；放电插头和充电插头，分别具有与所述插座的引脚所对应的两排对称布置的八个引脚；所述放电插头使所述蓄电池组内的各蓄电池串联，且所述放电插头与所述电动助力车的驱动控制部件连通；所述充电插头使所述蓄电池组内的各蓄电池并联，且所述充电插头与充电器连通。
2.如权利要求1所述的电动助力车用铅酸蓄电池组的充放电组件，其特征在于，所述插座、放电插头和充电插头各自包括位于第一排的依次排列的第一至第四引脚以及位于第二排的依次排列的第五至第八引脚，且所述第一排的第一至第四引脚与所述第二排的第八至第五引脚一一对称布置。
3.如权利要求2所述的电动助力车用铅酸蓄电池组的充放电组件，其特征在于，所述蓄电池包括四个蓄电池，所述插座的第一排的第一、第二引脚与第一蓄电池的正、负端子相连，第一排的第三、第四引脚与第二蓄电池的正、负端子相连，第二排的第五、第六引脚与第三蓄电池的正、负端子相连，第二排的第七、第八引脚与第四蓄电池的正、负端子相连，且所述放电插头和所述充电插头的第一排的第一、第二引脚与第一蓄电池的正、负端子插入连通，第一排的第三、第四引脚与第二蓄电池的正、负端子插入连通，第二排的第五、第六引脚与第三蓄电池的正、负端子插入连通，第二排的第七、第八引脚与第四蓄电池的正、负端子插入连通。
4.如权利要求3所述的电动助力车用铅酸蓄电池组的充放电组件，其特征在于，所述放电插头的第一排的第二、第三引脚，第二排的第六、第七引脚以及第一排的第四引脚与第二排的第五引脚分别连通，第一排的第一引脚和第二排的第八引脚分别为与所述电动助力车的驱动控制部件连通的正、负输出。
5.如权利要求4所述的电动助力车用铅酸蓄电池组的充放电组件，其特征在于，所述充电插头的第一排的第一、第三引脚与第二排的第五、第七引脚连通，第一排的第二、第四引脚与第二排的第六、第八引脚连通，第一排的第一引脚和第二排的第八引脚分别为与蓄电池充电器连通的正、负输入。
6.如权利要求2所述的电动助力车用铅酸蓄电池组的充放电组件，其特征在于，所述蓄电池包括三个蓄电池，所述插座的第一排的第一、第二引脚与第一蓄电池的正、负端子相连，第一排的第三、第四引脚与第二蓄电池的正、负端子相连，第二排的第五、第六引脚与第三蓄电池的正、负端子相连，且所述放电插头和所述充电插头的第一排的第一、第二引脚与第一蓄电池的正、负端子插入连通，第一排的第三、第四引脚与第二蓄电池的正、负端子插入连通，第二排的第五、第六引脚与第三蓄电池的正、负端子插入连通。
7.如权利要求6所述的电动助力车用铅酸蓄电池组的充放电组件，其特征在于，所述放电插头的第一排的第二、第三引脚，以及第一排的第四引脚与第二排的第五引脚分别连通，第一排的第一引脚和第二排的第六引脚分别为与所述电动助力车的驱动控制部件连通的正、负输出。
8.如权利要求7所述的电动助力车用铅酸蓄电池组的充放电组件，其特征在于，所述充电插头的第一排的第一、第三引脚与第二排的第五引脚连通，第一排的第二、第四引脚与第二排的第六引脚连通，第一排的第一引脚和第二排的第六引脚分别为与蓄电池充电器连通的正、负输入。
9.一种使用如权利要求1 8中任一项所述的电动助力车用铅酸蓄电池组的充放电组件的充放电方法，其特征在于，包括将插座安装到蓄电池盒的外壳上；在电动助力车行驶时，将放电插头插在所述插座上，以使所述蓄电池盒内的各蓄电池串联连接；当电动助力车停车需要充电时，拔掉所述放电插头后再插上充电插头，以使所述蓄电池盒内的各蓄电池并联连接。
10.如权利要求9所述的充放电方法，其特征在于，所述插座通过紧固装置或者卡入方式安装到所述蓄电池盒的外壳上。
全文摘要
本发明涉及一种电动助力车用铅酸蓄电池组的充放电组件及其充放电方法。该组件包括插座，具有八个引脚，所述八个引脚对称布置为两排，所述引脚与各蓄电池的正、负端子相连；放电插头和充电插头，分别具有与所述插座的引脚所对应的两排对称布置的八个引脚；所述放电插头使所述蓄电池组内的各蓄电池串联，且所述放电插头与所述电动助力车的驱动控制部件连通；所述充电插头使所述蓄电池组内的各蓄电池并联，且所述充电插头与充电器连通。采用本发明可实现电动助力车用铅酸蓄电池组的串联放电和并联充电。
文档编号B60L11/18GK102195322SQ201110111908
公开日2011年9月21日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者王剑平 申请人:上海复华保护神电源有限公司, 包头复华保护神电源有限公司