一种蓄电池放电数据记录仪及其放电数据记录使用方法

摘要

本发明公开了一种蓄电池的放电数据记录仪，包括：放电负载、散热器、控制器、数据库、数据记录显示表以及外壳；控制器（3）在控制蓄电池（6）以放电负载（1）放电中，记录的数据包括放电1%T额定时间内得到的最小电压值V01、放电至终止电压V0的时间值T0和放电平均电压值V02，并记录终止放电T1时间空载反弹的实时电压值V1；其中，T1取值为0.5～5.0%T额定；数据记录显示表（5）在外壳（7）内与控制器电连接并安装在外壳的外部。本发明专用于判别蓄电池维护修复需要的主要失效模式，同时可根据放电数据确定蓄电池的维护修复充电量范围，具有制造简单、使用方便、成本低的优势。

说明书

技术领域

本发明涉及蓄电池和仪器设备领域，特别涉及一种蓄电池维护修复用的放电数据记录仪及其放电数据记录方法。 

背景技术

蓄电池泛称可反复充放电使用的电池，又称二次电池。当前市场上蓄电池用量最大的是铅蓄电池，行业通常简称蓄电池，它的制造材料来源广泛、价格低廉，且具有安全可靠、容量大、放电强度大等电气性能优势。在目前实际使用的各种类型的蓄电池中，唯有铅蓄电池回收效率能够达到99%，材料资源几乎可完全重复性循环利用，符合绿色环保的发展趋势。目前蓄电池在电动牵引车、车船起动、通信机站、储能等大功率/大容量领域占据绝对的统治地位。 

但蓄电池又具有使用寿命较短、容易提前报废的缺陷。以电动自行车用蓄电池为例，业内公知平均使用周期12～15个月估算，每年废弃的电池量就超过6亿只。加上其他行业，每年废弃的铅蓄电池的数量惊人。由此市场服务终端兴起了蓄电池修复业，试图通过对废弃电池补水、充电，使蓄电池能继续使用一定时间。 

现有技术中，有多种对铅蓄电池进行修复的方法，包括：富液补充充电方法、正/负脉冲充电方法、多阶段式智能充电方法、高温搁置法等。但是，无论采用什么类型的修复方法，都首先需要对蓄电池的容量衰减状态特别是主要失效模式进行基本诊断，以便对待维护修复的电池作不同的技术处理。 

铅蓄电池失效是一个多因素综合结果，与材料应用、制造工艺和配套充电器质量、工作环境温度以及使用习惯都有关，在现阶段，行业普遍共识铅蓄电池的电化学失效模式主要有两种典型，即极板活性物质硫酸铅结晶盐化和极板活性物质软化，更多的情况是两种失效模式并存，而失效蓄电池又因使用历史不同引起的内部状态不同、残存容量表现不同，给蓄电池维护修复带来了异常复杂的状态诊断；总体而言，行业文献中对铅蓄电池的失效状态诊断以及如何充电维护修复，还没有形成技术方法手段的共识。 

除了铅蓄电池，其它类型的二次电池，如锂电池、镍氢电池等，由于使用过程中的欠维护充电或充电恒压值过高、环境温度过高引致的过充电，都会使电池提前废弃，通过特殊的充放电方式可使容量得到一定程度恢复而继续使用，其修复处理 同样可在一定程度减少对材料资源以及产品制造能源的浪费。 

对于蓄电池维护修复而言，无论是维护修复材料的先进技术运用还是充放电技术的优化运用，都首先需要相对明确地诊断铅蓄电池失效状态模式，通过放电数据了解失效状态模式几乎是唯一可行手段，现有市场缺乏一种能够依据放电特征数据自动、高效、明确地判别待维护修复铅蓄电池主要失效状态模式的设备，以及为待维护修复的铅蓄电池提供容量修复所需充电量范围的方法。 

发明内容

本发明的目的在于：针对蓄电池维护修复的市场需求，提供一种廉价实用、操作简便、可为维护修复提供数据依据的放电记录仪，通过有效记录蓄电池以恒定电流或定阻抗放电的时间值和放电过程采集的特征电压数据以及终止放电空载一定时间采集的反弹电压值，依据所记录的数据为待维护修复的蓄电池提供主要失效模式判别，并依据相关记录数据为该蓄电池提供维护修复所需的充电量范围。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种蓄电池放电数据记录仪，其特征在于，包括：放电负载1、散热器2、控制器3、数据库4、数据记录显示表5以及外壳7；其中，所述的放电负载1与所述的控制器3电固连，并能够连接到外部待修复的蓄电池6的正负极两端，所述的控制器3连接到所述的数据库4，所述的放电负载1与所述的控制器3配置有散热器2；所述的放电负载1、散热器2、控制器3与数据库4安装在所述的外壳7内；所述的数据记录显示表5在外壳7内与所述的控制器3电连接，并安装在外壳7的外部，用于显示蓄电池6放电数据的比较结果，包括显示放电过程所记录的数据； 

所述的控制器3对放电负载1发出指令，使所述的蓄电池6进行放电操作并记录相应的数据，所述的放电数据包括：蓄电池6以负载1放电1%T_额定时间内得到的最小电压值V₀₁、放电至标规终止电压V₀的时间值T₀和该放电过程的平均电压值V₀₂，并记录蓄电池6终止放电T₁时间空载反弹的实时电压值V₁；其中，所述的T₁取值为0.5～5.0%T_额定； 

所述的控制器3将记录到的数据V₀₁、T₀、V₀₂以及V₁在数据库1暂存并与数据库4储存的数据进行比较，将数据比较结果或以及记录到的数据通过数据记录显示表5显示；所述的数据比较结果，包括对蓄电池6主要失效模式的判别和容量修复所需充电量（Ah）范围的判定； 

所述的蓄电池6以放电负载1进行的放电，包括恒定电流Ie放电和额定阻抗R放电：其中，Ie为标规恒定电流放电的额定强度，Ie（A）＝C_标称（Ah）/T_额定（h），R（欧姆）＝T_额定（h）V_标称（V）/C_标称（Ah）； 

所述的C_标称（Ah）、T_额定（h）和V_标称（V）均为蓄电池行业的公知值。 

上述技术方案中，所述的放电负载1使用符合阻抗值及过载功率要求的任何负载物，散热器2能够热导通外壳7，或外壳7兼作散热器2，散热器2和外壳7的材料采用常规铝合金或其它合金，形状任意。 

上述技术方案中，还包括对待修复的蓄电池6以所述的放电负载1进行深放电。 

作为对待修复的蓄电池6进行深放电的一种技术改进方案，优选以恒定电流Ie深放电至V₂，然后放电电流强度分阶段递减继续深放电至V₂，V₂≤70%V₀/单格；其中，所述的放电电流强度分阶段递减包括：以I_e电流强度的1/2等分递减，或以任意形式递减，递减阶数设置一阶以上。 

作为对待修复的蓄电池6进行深放电的又一种技术改进方案，优选以额定阻抗R深放电，包括深放电至截止电压V₂以及不设置截止电压的深放电，其中，V₂≤70%V₀/单格。 

本发明还提供了一种基于所述的蓄电池放电数据记录仪的放电数据记录方法，包括： 

步骤1）、对待修复的蓄电池6采用所述的放电负载1放电1%T_额定时间，采样记录放电1%T_额定时间内得到的最小电压值V₀₁； 

步骤2）、将V₀₁与标规终止电压值V₀进行比较，若V₀₁＞V₀，以放电负载1放电至V₀，记录放电时间T₀，然后执行下一步；若E≤V₀或V₀₁＝V₀，则记录放电时间值T₀=0，然后执行下一步； 

步骤3）、在蓄电池以放电负载1放电至V₀过程中，连续采样实时放电的电压值，根据采样结果计算出采样平均值V₀₂并储存记录； 

步骤4）、将待修复的蓄电池以放电负载1放电至V₀时暂停放电，记录蓄电池空载运行T₁时间反弹的实时电压值V₁。 

上述技术方案中，还包括： 

步骤5）、将所述记录的特征数据V₀₁、V₀₂、V₁结合待修复的蓄电池6放电前的电动势E，判别铅蓄电池6的主要失效模式，其中： 

当蓄电池6具备E＜2.00V/单格、V₀₁≤2.05V/单格、V₀₂≤1.98V/单格、V₁≤2.00V/单格的至少两项以上特征时，判定该蓄电池6的主要失效模式为极板活性物质硫酸铅结晶盐化；当蓄电池6具备E＞2.23V/单格、V₀₁≥2.10V/单格、V₀₂≥2.02V/单格、V₁≥2.05V/单格的至少两项以上特征时，判定该蓄电池6的主要失效模式为极板活性物质软化；当不具备以上所述的两项或两项以上典型特征时，判定该蓄电池6为两类基本失效模式并存。 

上述技术方案中，还包括： 

步骤6）、将所述记录的放电时间值T₀结合所述记录的特征数据V₀₁、V₀₂、V₁，为进行过深放电处空荷状态下的待修复的铅蓄电池6提供容量修复充电的定量依据，维护修复充电量C（Ah）的量值范围为﹝1.2＋n（1－T₀/T_额定）﹞C_标称，其中： 

i、蓄电池符合V₀₁≤2.05V/单格、V₀₂≤1.98V/单格任一项特征时，n取值2.5～3.5：其中，V₁＜2.0V/单格时n取值2.9～3.5，V₁≥2.0V/单格时n取值2.5～2.9； 

ii、蓄电池符合V₀₁＞2.10V/单格、V₀₂＞2.02V/单格任一项特征时，n取值1.0～1.8：其中，V₁≥2.05V/单格时n取值1.0～1.3，V₁＜2.05V/单格时n取值1.3～1.8； 

iii、蓄电池非上述两类典型状态表现时，n取值1.8～2.5。 

本发明放电数据记录仪的优点在于： 

能够根据蓄电池的放电数据提供一种标准化了解蓄电池不同失效状态的手段，通过采集记录到的标准化放电数据，高概率地判别蓄电池的主要失效模式和判定容量修复所需的充电量范围，提高维护修复率；在此基础上结合行业已有、公知的诸多容量修复充电的技术方案，有利于实现对蓄电池维护修复知识的共享。 

附图说明

图1是本发明放电数据记录仪的功能结构示意图； 

图2是一种恒流放电管理单元的基础电路结构 

图3是本发明放电数据记录仪的工作程序软件逻辑关系图； 

图4a是一只失效铅蓄电池以恒定电流进行深放电的电压变化曲线； 

图4b是一只失效铅蓄电池以恒定电流进行深放电的电压变化曲线； 

图5是本发明放电数据记录仪进行深放电方法的逻辑关系图； 

图6a是本发明深放电的电压变动趋势示意曲线图； 

图6b是本发明深放电的电流变动趋势示意曲线图； 

图7是在实施例2定阻抗放电的电流/电压变化区间曲线示意图。 

附图标识

1、放电负载        2、散热器        3、控制器        4、数据库 

5、数据记录显示表  6、蓄电池        7、外壳          11、恒流控制输入端 

12、运算放大器     13、MOS管        14、恒流控制电阻 

具体实施方式

在对本发明作详细说明之前，首先对本发明中所涉及的相关概念做统一描述，为了说明的方便，在描述中以铅蓄电池为例，其它类型电池可同理类推。 

I_e（单位A）：蓄电池行业国家技术标准额定时率的放电电流强度，I_e=标称额定容量C_标称（Ah）/标规放电时率（h）。例如，电动自行车6DZM电池国标规定2h率放电，I_e（A）＝C_标称/2h；电动道路车蓄电池国标规定3h率放电，I_e（A）＝C_标称/3h；通讯机站UPS用蓄电池国标规定10h率放电，则I_e（A）＝C_标称/10h。 

V₀（单位V）：标规额定时率电流强度I_e放电的终止电压值，例如，2h率或3h率动力电池V₀＝1.75V/单格，通讯机站10h率电池V₀＝1.80V/单格。 

T₀：蓄电池以额定电流I_e放电至标规终止电压V₀的时间。T₀的物理意义表征蓄电池的容量，容量为I_e×T₀（Ah）。 

上述均为行业技术公知值，以下是本发明的放电数据记录仪的特征数据值（下面未加以专门说明的述例，均以铅蓄电池为例进行说明）： 

V₀₁：以I_e放电起始1%T_标称额定时间内采样所得到的最小电压值。一般蓄电池闭路（加外部负载）的电压表现是一个探底再反弹进入稳定放电平台的过程，申请人发现V₀₁表现区间与蓄电池主要失效模式相关，例如铅蓄电池主要失效模式为极板活性物质典型硫酸铅结晶盐化时表现为V₀₁明显偏低，极板活性物质严重软化时表现为V₀₁明显偏高，而两种失效模式并存时的V₀₁表现为两者之间；V₀₁在三种不同的电压区间表现，为铅蓄电池的修复过程提供了一个典型特征依据。 

V₀₂：蓄电池在T₀时间段放电的平均电压值，行业公知V₀₂与电解质的离子密度相关，例如铅蓄电池的V₀₂与硫酸密度相关。申请人发现铅蓄电池所表现的V₀₂区间与主要失效模式相关，极板活性物质典型硫酸铅结晶盐化一般表现为V₀₂偏低，极板活性物质严重软化表现为V₀₂明显偏高，而两种失效模式并存的蓄电池V₀₂表现为两者之间；该三种不同V₀₂的区间表现，为修复过程提供了又一个特征依据。 

T₁：蓄电池修复过程中所涉及的一个时间值。蓄电池以额定电流I_e放电至V₀时，暂停放电（空载，即断开放电负载）的电动势（开路电压）在一定时间会趋于基本稳定，T₁取值以蓄电池的标规放电时率T_标称额定为参照，在0.5～5%T_标称额定区间范围选取，优选的是，1～2h率蓄电池取下限值0.5～1.5%T_标称额定，3～5h率蓄电池取中值1～3%T_标称额定，10～20h率蓄电池取上限值3～5%T_标称额定。 

V₁：蓄电池空载运行T₁时间所能达到的实时电压值。申请人发现不同失效模式蓄电池所表现的V₁有明显的不同区间，例如铅蓄电池主要失效模式为极板活性物质硫酸铅结晶盐化时一般表现为V₁偏低，极板活性物质严重软化时表现为V₁明显偏高；而两种失效模式并存时表现为V₁处于两者之间；该三种不同的实时电压V₁区间表现，为铅蓄电池的修复过程提供了再一个典型特征依据。 

下面结合附图和实施例进一步对本发明进行详细说明。 

参考图1，在一个实施例中，本发明的放电数据记录仪主要包括放电负载1、散热器2、控制器3、数据库4、数据记录显示表5以及外壳7；其中，所述的放电负载1与控制器3电固连，并能够连接到外部待修复的蓄电池6的正负极两端，所述的控制器3与数据库4电固连，用于对蓄电池6的放电过程进行控制，并将放电过程中所产生的数据记录到数据库4中；所述的放电负载1与控制器3优选适配散热器2，放电负载1、散热器2、控制器3与数据库4安装在所述的外壳7内；所述的数据记录显示表5在外壳7内与所述的控制器3电连接，并安装在外壳7的外部，用于显示放电数据的比较结果，包括显示放电过程中所记录的数据。 

下面对放电数据记录仪中的各个部件作进一步的说明。 

所述的放电负载1用于将待修复的蓄电池6中的电能释放出去。放电负载1在工作过程中，接收控制器3所发出的指令，并能够根据该指令对蓄电池6执行一系列的放电操作，并向控制器3返回相应的数据。所述放电负载1在放电过程中，可以对蓄电池6以恒流Ie放电，也可以对蓄电池6以额定阻抗R放电。 

在一个实施例中，放电负载1在控制器3的控制下以恒流Ie放电。如图2所示，所述放电负载1包括控制电阻14、运算放大器12、MOS管13，构成典型的同步跟随控制电路，控制器3通过控制运算放大器12的输入端11的实时电压使控制电阻14的两端实时电压受到控制；放电负载1内部存在两个电流回路，其中，运算放大器12的输出端15通过MOS管13、控制电阻14、接地端构成I₁回路，I₁的大小完全可忽略；蓄电池6通过MOS管13和控制电阻14、接地端形成I₂放电回路，I₂的大小只取决于控制电阻14的阻值及其两端实时电压，因其两端实时电压同步跟随输入端11的实时电压变动，所以当控制电阻14的阻值不变时，只需通过控制器3控 制输入端11的实时电压不变，即可保持蓄电池6的放电电流恒定。 

该实施例所述的以I_e强度放电，其目的是为采集放电特征数据，I_e强度放电属优选而非必须，所述的V₀和T₁取值同理，I_e强度、V₀和T₁取值的变换仅是影响对放电数据的取值判断范围及其所对应的充电量值关系表述。 

在另一个实施例中，放电负载1为额定阻抗，所述的额定阻抗是指放电负载1采用定值电阻R，其阻值大小优选以Ie为参照取值设计，R（欧姆）＝V_标称（V）/Ie（A）。蓄电池正常工作电压区间较窄，常规在1.75～2.13V/单格，区间中值约2.0V/单格，标称电压2.0V/单格，因此作为额定阻抗放电负载1的一个优选实现方式，阻抗大小可通过蓄电池额定时率与标称电压确定，因Ie（A）＝C_标称/T_额定，所以可变换表述为R（欧姆）＝T_额定（h）V_标称（V）/C_标称（Ah）；对于以采集放电特征数据为目的的本发明来说，额定阻抗放电引致的数据误差并不大，尤其适用于低成本控制的单格蓄电池深放电，与恒定电流放电各有其优势。 

以标规放电率2h的电动车6DZM系列产品为例，标称电压12V，额定阻抗的大小优选为R（欧姆）＝2（h）×12（V）/C_标称（Ah），对10Ah蓄电池优选为R＝2h×12V/10Ah＝2.4（欧姆），对14Ah蓄电池优选为R＝2h×12V/14Ah＝1.7（欧姆）。当推广至3h放电率蓄电池时，R（欧姆）＝3V（V）/C_标称（Ah）；设计10h放电率蓄电池放电时，R（欧姆）＝10V（V）/C_标称（Ah），如此类推。所述的额定阻抗优选方案同样非必须，其取值变换同样仅是影响对相关数据的取值、判断范围及对应量值关系的表述。对于采集蓄电池放电特征数据而言，定阻抗放电电流过大或过小都有其不足之处，实际制造时优选以标规额定电流I_e变换计算的阻抗值为宜。 

所述的额定阻抗负载可以使用符合阻抗值及过载功率要求的线绕电阻、电炉丝、低压灯泡等任何负载物实现。 

所述的控制器3向放电负载1发出用于控制放电操作的控制指令，使得所述蓄电池6放电过程的数据采集可控，采集得到如下数据：以负载1放电1%T_额定时间内的最小电压值V₀₁，放电至终止电压V₀的时间值T₀和平均电压值V₀₂；放电平均电压值V₀₂是控制器3在蓄电池6放电过程中，定时对蓄电池6放电的实时电压值采样暂存，待蓄电池6终止放电后运算得出的计算值；蓄电池6终止放电后，控制器3继续采样蓄电池6空载运行T₁时间反馈的实时电压值V₁。控制器3对这些数据加以采集、记录，并将数据通过与数据库4储存的数据进行比较，将比较结果或连同记录的数据传输到所述的数据记录显示表5显示。 

所述的数据库4可单独设置与控制器3电连接，亦可以运用常规带RAM的8位编程机实现数据暂存，通过编程机内存程序的数据变量直接驱动所述的数据记录 显示表5，显示在控制蓄电池放电过程中所采集记录到的数据。 

所述的数据记录显示表5用于显示放电过程所采集到的数据。由于在放电过程中采集到的数据包括多个时间值、电压值，因此，在一个实施例中，所述数据记录显示表5可以有多个，每一个表与一个所要显示的数据相对应。在另一个实施例中，所述数据记录显示表5有一个，通过外壳7外部配置的选择开关，该显示表能够分别显示所采集的放电时间与电压数据。 

在本实施例中，所述散热器2与外壳7是两个独立的部件，在其他实施例中，出于降低成本的考虑，所述散热器2与外壳7也可合二为一，即外壳7兼作散热器2的一部分。所述散热器2与外壳7均采用金属合金材料制成。 

以上是对本发明的放电数据记录仪的描述，下面参考图3，对本发明放电数据记录仪对待修复蓄电池的放电数据采集过程以及数据记录方法描述如下： 

步骤1）、对待修复的蓄电池6以放电负载1放电，，记录放电1%T_额定时间内得到的最小电压值V₀₁。 

步骤2）、将步骤1）得到的V₀₁与标规终止电压值V₀进行比较，若V₀₁＞V₀，以放电负载1放电至V₀，记录放电时间T₀，然后执行下一步；若蓄电池放电瞬间（例如1秒内）V₀₁＝V₀，精确记录该放电时间值无实用意义，记录T₀=0，然后执行下一步；对E≤V₀的蓄电池，不可能放电，记录T₀=0，然后执行下一步。 

步骤3）、在步骤2）放电至V₀的过程中，控制器3连续采样实时电压值，放电完成后通过数据库4计算出采样平均值V₀₂并储存记录。 

在本步骤中，对实时放电的电压值的采样时间依精度要求而定，例如为每分钟采样一次，在其他实施例中，可根据精度要求适当缩短或放宽采样时间。 

步骤4）、当待修复的蓄电池以负载放电至V₀时，停止放电，记录空载运行T₁时间反弹的实时电压值V₁。 

以上是对本发明的放电数据记录仪对待修复蓄电池的放电数据采集过程以及数据记录方法的一个实施例描述，步骤1）至步骤4）完成后，可将所记录到的T₀，V₀₁、V₀₂、V₁数据在控制器（3）暂存并在放电结束后通过数据记录显示表5显示。本发明的放电数据记录仪的一个主要设计目标，是依据所记录到的放电数据，自动、高概率地为操作者判定待修复蓄电池的主要失效模式和修复充电量范围，因此上述步骤1）至步骤4）所记录到的数据亦可不显示，仅显示判定结果，即为待维护修复蓄电池提供主要失效模式判别和容量修复所需充电量的定量范围。 

铅蓄电池主要存在两类极端的失效模式：极板活性物质硫酸铅结晶盐化和极板活性物质软化，更典型的是两类基本失效模式并存。通过记录到的上述数据，本发 明放电数据记录仪提供的一种判别铅蓄电池基本失效模式的放电数据记录方法为： 

步骤5）、将所述记录的特征数据V₀₁、V₀₂、V₁结合待修复的蓄电池6放电前的电动势E，判别铅蓄电池6的主要失效模式，其中： 

当蓄电池6具备E＜2.00V/单格、V₀₁≤2.05V/单格、V₀₂≤1.98V/单格、V₁≤2.00V/单格的至少两项以上特征时，可判定该蓄电池（6）的主要失效模式为极板活性物质硫酸铅结晶盐化；当蓄电池6具备E＞2.23V/单格、V₀₁≥2.10V/单格、V₀₂≥2.02V/单格、V₁≥2.05V/单格的至少两项以上特征时，可判定该蓄电池6的主要失效模式为极板活性物质软化；当不具备以上所述的两项或两项以上典型特征时，可判定该蓄电池6为两类基本失效模式并存。 

本步骤中，将所记录到的V₀₁、V₀₂以及V₁数据经过与数据库（4）储存的步骤5）经验数据进行比较，通过数据记录显示表5显示对蓄电池6主要失效模式的判定结果，或将判定结果以及步骤1）至4）数据均在数据记录显示表5显示。所述的数据记录显示表5，包括常规数码显示表和发光装置，例如LED。 

上述放电过程中所记录到的数据，还可以用于判定铅蓄电池修复所需要充入的电量范围，蓄电池修复充电量的大小直接关系到蓄电池修复的效果，若修复充电量过小将不能激活待修复的蓄电池，若修复充电量过大，又容易把蓄电池充坏，尤其是极板活性物质严重软化失效的蓄电池，因此修复充电量的合适取值十分重要。 

本发明所提供的一种根据所采集到的数据V₀₁、V₀₂、V₁、T₀等多因素确定蓄电池修复充电量的定量范围计算方法为：C（Ah）＝﹝1.2＋n（1－T₀/T_额定）﹞C_标称，该表达式反映了蓄电池失效状态与修复充电量的关系，其物理含义是：在经过深放电的空荷状态下，蓄电池修复在充入1.2C_标称电量的基础上，需继续补充﹝n（1－T₀/T _额定）﹞C_标称的电量，T₀越小，蓄电池修复所需要的充电量就越大。其中，1.2C_标称是蓄电池行业的公知常规充电量1.1～1.3C_标称取值范围的中值。 

通过记录到的上述数据，本发明放电数据记录仪为操作者提供的一种判别铅蓄电池维护修复充电量范围的放电数据记录方法为： 

步骤6）、将所述记录的放电时间值T₀结合所述记录的特征数据V₀₁、V₀₂、V₁，为进行过深放电处空荷状态下的待修复的铅蓄电池6提供容量修复充电的定量依据，容量修复充电量C（Ah）的量值范围为﹝1.2＋n（1－T₀/T_额定）﹞C_标称，其中： 

i、蓄电池符合V₀₁≤2.05V/单格、V₀₂≤1.98V/单格任一项特征时，n取值2.5～3.5：其中，V₁＜2.0V/单格时n取值2.9～3.5，V₁≥2.0V/单格时n取值2.5～2.9； 

ii、蓄电池符合V₀₁＞2.10V/单格、V₀₂＞2.02V/单格任一项特征时，n取值1.0～1.8：其中，V₁≥2.05V/单格时n取值1.0～1.3，V₁＜2.05V/单格时n取值1.3～1.8； 

iii、蓄电池非上述两类典型状态表现时，n取值1.8～2.5。 

本步骤中，将所记录到的T₀、V₀₁、V₀₂以及V₁数据经过储存在数据库（4）中的步骤6）方法计算出结果后，在数据记录显示表5显示对蓄电池6容量修复所需充入电量范围的判定结果；本步骤所述的容量修复充电量，适用于进行过深放电处空荷状态下的待修复的铅蓄电池。行业公知，低容量铅蓄电池一般在单格1～1.6V存在一个二级能量平台，附图4a和4b分别给出了两只6DZM失效电池恒流放电的电压变动曲线，表明失效蓄电池在6～10V区间虽堆积有较大能量，但对正常工作无意义。因此作为本发明放电数据记录仪的一种技术优化设计改进方案，可在蓄电池放电至V₀之后，继续以二次启动的方式设置深放电，有效地释放这一低电压平台的能量，使蓄电池通过充电修复的效果更佳；所述的二次启动，包括定时重启或机械开关人工重启，二次启动是为方便蓄电池修复中间过程的操作，例如开盖补液。 

因此，本发明的优选实现方法还包括：对待修复的蓄电池6深放电至V₂，V₂≤70%V₀/单格。在本发明的具体实施中，可根据待修复蓄电池的类别、结构、容量大小进一步优选所述V₂的值，例如选择V₂为30%V₀/单格。 

所述的深放电优选设置以恒定I_e电流放电至终止电压V₂，对于极板硫酸铅结晶盐化或活性物质软化严重的铅蓄电池，仅以I_e强度放电至V₀一般达不到极板荷电基本放空、使深层活性物质充分接触修复添加剂的目的，因此作为一个恒定电流深放电的改进方案，可进一步优选恒定电流分阶段递减继续放电至终止电压V₂。放电电流的恒定、变流技术方案，很容易通过单片机编程实现。 

如图5所示，在一个实施例中，对待修复的蓄电池进行深放电时，放电电流的强度分阶递减规则设置为I=M^KI_e，其中M表示递减系数，本实施例优选M值为0.618，正整数K表示递减阶数；蓄电池进行深放电时，第一阶段放电电流强度为I_e，当蓄电池两端电压达到V₂后，放电电流强度开始第一阶递减，K为1，放电电流强度下降为0.618I_e（放电电流减小即负载减轻时蓄电池电压会自然反弹），当蓄电池放电电压再次达到V₂时，放电电流强度开始第二阶的递减，此时K变为2，放电电流强度下降为0.618²I_e＝0.382I_e……依次类推，直至设定的阶数K（设定的小电流）深放电至V₂。在其他实施例中，深放电的电流强度也可采用其他方式实现分阶递减，如采用1/2I_e等分递减方式，即连续用1/2I_e、1/4I_e、1/8I_e……分别深放电至V₂。分阶递减深放电至V₂的末阶电流强度，一般优选≤0.05C_标称/A。 

在又一个实施例中，放电负载1设置为额定阻抗，包括深放电至截止电压V₂以及不设置截止电压的深放电，其中，V₂≤70%V₀/单格；当以额定阻抗放电时，蓄电池放电电流是一个与电压呈正比关系的自然下降过程，可根据实际需要设置深放电终止电压值V₂，对于单格蓄电池甚至可不设置终止电压，让蓄电池深放电自然终止，其深放电自然终止的电压/电流变动趋势示意曲线如图6a、图6b所示。 

对于一些现阶段技术不适宜深放电的电池，例如常规锂电池、镍氢电池，上述深放电操作宜慎用。从技术原理上来说，任何电池只要其电极材料不因伴随深放电而分解或相变，在放电过程中都可采用深放电操作。对于常规锂电池、镍氢电池，用限定放电电压V₀、放电电流强度分阶递减“先放空电”的技术方案进行容量修复仍然很有意义。例如不少厂商习惯误导消费者锂电池没有记忆效应，如果在长期使用中在半荷至满荷状态下充放电，很少甚至没有进行定期放空电，锂电池同样会出现记忆效应，因此普通锂电池的修复过程，仍然宜采取放电电流强度分阶递减先完全放空电、再充电的方法，才能得到较好的容量修复效果。 

当待维护修复的蓄电池明确所需要充入的电量后，可运用行业公知的一些修复方法对蓄电池进行维护修复，例如开盖补充电解液、添加维护修复专用材料、根据蓄电池不同充电阶段的受充能力设置多阶段式充电、在充电过程中设计静置及浅放电，等等，使蓄电池得到有效的充电维护及容量修复。 

本发明的放电数据记录仪在使用时，优选以标规恒压限流方式先为待修复的蓄电池充满电，该预充电的目的是防止待修复的蓄电池放置时间过长而影响放电数据记录的准确性，提升放电数据记录的精确度，预充电后优选静置1～48小时；所述的预充电，既可用其他充电机实现，亦可视为本发明放电数据记录仪扩展设计的充电功能，甚至进一步为本发明放电数据记录仪增加修复充电功能。 

下面结合具体的实施例，对本发明的放电数据记录仪及其使用方法进行说明。 

实施例1 

在一个实施例中，要为用于电动自行车的6DZM12铅蓄电池判明主要失效模式和容量修复充电量。放电数据记录仪的基本硬件及基础结构包括放电负载1、微型数据读/写储存器、放电时间与实时电压采样平均值计数器、实时显示电压/时间数值表、数据输入/输出接口、恒流放电及实时电压管理单元。该放电负载1在对蓄电池6执行恒定电流6A放电过程中，接收控制器3所发出的指令，并能够根据该指令对蓄电池6执行一系列的放电操作，并向控制器3返回相应的数据。数据记录显示表5选用常规数码显示表，在外壳7内部与控制器3电固连并安装在外壳7外部。 

根据6DZM12标示的条件（12V12Ah，2h放电率，标规放电电流强度为6A， 标规放电终止电压为10.50V），设定两级放电截止电压为V₀=10.50V、V₂=3.0V。 

所实现的放电过程包括：记录待修复蓄电池的电动势E（开路电压值）、继而控制器3控制蓄电池以6A放电至10.50V，读取放电72秒内采样得到的最小电压值V₀₁和放电时间T₀值；在放电过程中每分钟采样一次实时电压值，暂存采样数据并在放电至10.50V中止时经计算得出放电电压平均值V₀₂；放电至10.50V时休眠70秒，控制器3继续读取蓄电池空载第71秒的反弹电压值V₁。 

放电数据记录仪放电过程结束后自动暂停运行（以便操作者对蓄电池6进行中间过程操作），并将记录到的上述数据在外壳7外置的数据记录显示表5通过选择开关一一显示：放电前电动势E为13.03V，V₀₁值为12.23V，V₀₁值为11.83V，T₀值为56.6分钟，放电至10.50V休眠第91秒的空载反弹电压值V₁为11.89V。 

放电数据记录仪根据所记录到的上述数据，自动判定该蓄电池的主要失效模式为极板硫酸铅结晶盐化，将判定结果通过数据记录显示表5在外壳7外显示，以数码1表示主要失效模式为极板硫酸铅结晶盐化。 

同时，放电数据记录仪根据所记录到的上述数据，通过与数据库4储存的计算程序，明确得出在充电定量关系C（Ah）＝﹝1.2＋n（1－T₀/T_额定）﹞C_标称中，n取值范围为2.9～3.5，从而通过定量计算自动判定该蓄电池容量修复所需的充电量范围为C（Ah）＝﹝1.2+（2.9～3.5）（1－56.6/120）﹞C_标称＝（2.73～3.05）C_标称＝（2.73～3.05）×12Ah＝32.76～36.60Ah，将修复充电量范围的判定结果通过数据记录显示表5在外壳7外以数码形式显示。 

据此，操作者可采用行业公知的一些优化材料和充电工艺进行修复，具体地说，可以在蓄电池以6A放电至10.50V暂停运行期间，外加抗硫化材料与密度为1.20的稀硫酸混和加入电池内部，添加量至电池内部极群的上部见液面；接着，用外置机械开关进行二次启动放电，在控制器3的控制下分别以6A、3A、1.5A、0.75A的电流强度分阶段连续深放电至3.0V。 

明确得出本实施例蓄电池6的主要失效模式是极板硫酸铅结晶盐化以及容量修复需要充入的电量为32.76～36.60Ah后，即可在对该蓄电池6进行深放电后，运用现有常规技术实现修复充电，使蓄电池6得到有效的容量修复。 

实施例2 

在实施例1的基础上，将判定主要失效模式的显示方法改变：数据记录显示表5由常规数码显示表改变LED发光显示，用红光表示待修复蓄电池的主要失效模式为极板硫酸铅结晶盐化，LED外置于外壳7的外部。 

实施例3 

将实施例1中的恒定电流6A放电改变为额定阻抗放电，用一只阻值为2.2欧姆的电阻作为放电负载1，使之同时适用6DZM10/12蓄电池；其余硬件及放电至10.50V的数据采集、记录控制部分与实施例1类同；虽采集T₀，V₀₁、V₀₂、V₁数据的精度较之实施例1有一定偏差，但因本发明放电数据记录仪以放电特征数据采集为目的，数据精度偏差的影响在可允许范围内。 

额定阻抗负载电阻1选择专用的线绕电阻，额定功率大于80W，或过载电流强度超过7A；选择一种与线绕电阻1外型匹配的铝基散热器2，散热器2内侧与线绕电阻外部紧密接触，使发热量良导通，散热器2的外侧通过若干薄铝基片与放电仪的铁基外壳4固连，热良导通。 

本实施例实现放电至10.50V的过程与实施例1类同，放电至电压V₀＝10.5V时触断一只与额定阻抗负载电阻1串联的电路开关，使蓄电池6放电停止，附图7是本实施例定阻抗放电至电压V₀＝10.5V的电流/电压变化区间曲线示意图。 

本实施例较之实施例1，蓄电池6深放电至3.0V是一个电流自然下降的过程，无需在深放电过程中控制变流，蓄电池6深放电至3.0V时的电流强度为3.0V/2.4欧姆＝1.25A，深放电终止控制是通过一只与额定阻抗负载电阻1串联的3.0V触断电路开关实现，可简单有效地实现对蓄电池6深放电的基本技术目标。 

实施例4 

为常用于低速电动三轮车、四轮车的3D180铅蓄电池实现判定失效基本模式和明确容量修复充电量，硬件的基础结构与实施例1类同。 

根据3D180标示的条件（6V180Ah，5h放电率，标规放电电流强度为36A，标规放电终止电压为5.25V），设定数据为V₀=5.25V、V₂=1.2V。放电数据记录仪所实现的放电过程及数据记录方法包括：首先记录待修复蓄电池的电动势E、然后控制待修复的蓄电池以36A放电至5.25V，记录蓄电池以36A放电180秒内采样得到的最小电压值V₀₁和放电时间T₀值，在放电过程中，每分钟采样一次蓄电池6的放电实时电压值，暂存采样数据并在放电至5.25V经计算得出放电电压平均值V₀₂；然后休眠5分钟，读取蓄电池6空载第301秒反弹的实时电压值V₁。 

放电数据记录仪放电过程结束后自动暂停运行（以便操作者对蓄电池6进行中间过程操作），得到该待修复的3D180蓄电池6以额定电流36A放电至5.25V反馈的数据为：放电前电动势E为6.82V，V₀₁值为6.31V，V₀₂值为6.12V，T₀值为91分钟，V₁为6.21V；但该系列数据不予显示，仅将放电数据通过数据库4储存的计算程序，将比较出的主要失效模式判定结果和修复所需要充入的电量范围，在外壳7 外置的数据记录显示表5通过数码显示方式周期性地自动显示。 

放电数据记录仪根据所记录到的上述数据，依据V₀₁值＞6.30V、V₀₂值＞6.06V自动判定该3D180蓄电池6主要失效模式为极板活性物质严重软化，将判定结果通过数据记录显示表5在外壳7外显示，以数码2表示极板活性物质严重软化。 

同时，放电数据记录仪根据所记录到的上述数据，通过与数据库4储存的计算程序，依据V₀₁值＞6.30V、V₀₂值＞6.06V且V₁＞6.15V的记录数据，明确得出在充电定量关系C（Ah）＝﹝1.2＋n（1－T₀/T_额定）﹞C_标称中，n取值范围为1.0～1.3，从而通过定量计算自动判定该蓄电池容量修复所需的充电量范围为C（Ah）＝﹝1.2+（1.0～1.3）（1－91/300）﹞C_标称＝（1.90～2.11）C_标称＝（1.90～2.11）×180Ah＝342～380Ah，将修复充电量范围为342～380Ah的判定结果通过数据记录显示表5在外壳7外以数码形式显示。 

据此，操作者可采用行业公知的一些优化材料和充电工艺进行修复，具体地说，可以在蓄电池以6A放电至10.50V暂停运行期间，操作者可外加极板固晶修复材料，并用密度为1.08的稀硫酸加入电池内部，添加量至电池内部极群的上部见正常液面。然后用人工重启的方式，使放电设备2在充放电控制设备7的控制下分别以36A、22A、14A、8.5A、5A的电流强度分阶段连续深放电至2.5V。 

明确得出本实施例3D180蓄电池6的主要失效模式是极板活性物质严重软化以及容量修复需要充入的电量为342～380Ah后，即可在对该蓄电池6进行深放电后，运用现有常规技术实现修复充电，使蓄电池6得到有效的容量修复。 

实施例5 

本发明的方法也适用于通讯机站用的GFM系列大容量铅蓄电池。在另一个实施例中，为通讯机站常见的大容量2V500Ah铅蓄电池实现判定失效基本模式和明确容量修复充电量，硬件的基础结构与实施例1类同。 

根据通讯机站UPS电池行业的条件，这类蓄电池标规10h放电率，500Ah蓄电池标规放电电流强度为50A，常规放电终止电压为1.80V，为放电设备2所设定的数据为V₀＝1.80V，V₂＝0.50V。放电数据记录仪所实现的放电过程及数据记录方法包括：放电设备2依程序对蓄电池以50A放电，控制器3采样360秒内的最小电压值V₀₁和放电至1.80V的放电时间T₀值，在放电过程中，控制器3每分钟采样一次蓄电池6放电的实时电压值暂存，并在放电至1.80V计算得出放电电压平均值V₀₂；然后休眠20分钟，继续读取蓄电池空载反弹的实时电压值V₁。 

本实施例放电记录所得到的数据为：V₀₁＝1.80V，放电时间T₀值＜1S（记录T₀＝0），V₀₂＝1.80V，休眠20分钟的空载反弹电压值V₁为2.09V；该系列数据不予显 示，仅将记录所得到放电数据通过数据库4储存的计算程序，将比较出的主要失效模式判定结果和修复所需要充入的电量范围，在外壳7外置的数据记录显示表5通过数码显示方式周期性地自动显示。 

放电数据记录仪根据所记录到的上述数据，依据V₀₁＝1.80V、T₀＝0、V₀₂＝1.80V，自动判定该3D180蓄电池6失效模式为极板硫酸铅完全结晶盐化，将判定结果通过数据记录显示表5在外壳7外显示，以数码1表示极板硫酸铅结晶盐化。 

同时，放电数据记录仪根据所记录到的上述数据，通过与数据库4储存的计算程序，依据V₀₁＝1.80V、T₀＝0、V₀₂＝1.80V的记录数据，明确得出在充电定量关系C（Ah）＝﹝1.2＋n（1－T₀/T_额定）﹞C _标称中，n取值范围为2.9～3.5，从而通过定量计算自动判定该蓄电池容量修复所需的充电量范围为C（Ah）＝﹝1.2+（2.9～3.5）（1－0/600）﹞C_标称＝（2.9～3.5）C_标称＝（4.1～4.7）×500Ah＝2050～2350Ah，将修复充电量范围为2050～2350Ah的判定结果通过数据记录显示表5在外壳7外以数码形式显示。 

据此，操作者可采用行业公知的一些优化材料和充电工艺进行修复，具体地说，可以在蓄电池以50A放电至1.80V暂停运行期间，优选外加抗硫化材料与密度为1.10的稀硫酸混和加入电池内部，添加量至电池内部极群的上部见液面，优选分别以50A、30A、10A的电流强度连续深放电至0.50V；深放电完成后，优选静置30分钟以上再进入充电程序。 

明确得出本实施例2V500蓄电池6的主要失效模式是极板硫酸铅结晶盐化以及容量修复需要充入的电量为2050～2350Ah后，即可在对该蓄电池6进行深放电后，运用现有常规技术实现修复充电，使蓄电池6得到有效的容量修复。 

实施例6、 

将实施例5的深放电部分设计为额定阻抗放电。额定阻抗负载电阻1选择专用的线绕电阻，额定阻值0.04欧姆，线绕电阻的额定功率大于120W，或过载电流强度超过60A；选择一种与线绕电阻1外型匹配的铝基散热器2，散热器2内侧与线绕电阻外部紧密接触，使发热量良导通，散热器2的外侧通过若干薄铝基片与放电仪的铁基外壳4固连，热良导通；其余放电数据记录控制结构与实施例5类同。 

本实施例的应用特点是实现定阻抗深放电时不控制终止电压，因深放电之前实施过50A放电至1.80V，深放电起始放电电流一般≤50A，放电电流随电池电压下降而减少，当电池电压下降至0.5V时，实时放电电流为12.5A，当电池电压自然下降至0.1V时，放电电流为2.5A；因深放电的对象是2V单格电池，不存在多格电池顾虑过深放电引致的反极后患，因此不控制终止电压更容易达到为电池修复前放空电 的技术预期效果，深放电电流强度因额定阻抗而自适应。 

实施例7 

本发明的放电数据记录仪同样适用于锂离子电池。在本实施例中，对电动汽车用的大容量2V120Ah磷酸铁锂电池组模块进行充分深放电。 

磷酸铁锂电池一般电动势3.6V，厂商一般标称电压3.2～3.3V，电动汽车锂电池行业标规3h放电率，120Ah蓄电池标规额定放电电流强度为40A，常规放电终止电压V₀为2.75～2.90V；本实施例设定的数据为V₀＝2.90V，V₂＝2.50V。在放电过程中，本放电数据记录仪依程序对该磷酸铁锂电池以40A、20A、10A、5A的电流强度连续放电至2.50V。经深放电后，运用现有常规技术再充电，对于一些在长期使用中未进行过完全放空电的锂离子来说，有利于再充电容量的提升。 

以上是对本发明放电数据记录仪及其使用方法的说明，本发明不仅适用于单个蓄电池，同时可用于解决多个蓄电池串联蓄电池组的充电基准相对同一的难题。作为一种优选实现方式，可先将蓄电池组中的每个电池使用本发明放电数据记录仪放电至同一基准，然后将众多放电数据表现类同的电池串联成一组充电，对修复质量一致性控制、产品配组、提高修复效率都有较大优势。 

对铅蓄电池制造工艺方法稍深入了解的普通专业人士，都不难在本发明所述的技术方案基础上，举一反三地变形实施本发明内容。本发明所述的技术方案，不仅适用于电动自行车和电动汽车电池，同样适用于通讯机站UPS蓄电池、风能和太阳能储能蓄电池及其它种类的蓄电池；本发明所述的以放电特征数据V₀₁T₀、V₀₂和V₁对应的基本失效模式判定方法和特征充电定量方法、电池修复深放电的基本技术方案，以及本发明方案衍生的技术变形实施，均应被列入本发明的保护范围。 

本发明的装置与方法除了可以用于铅蓄电池的基本失效模式和特征充电定量判定外，还可用于诸如锂电池、镍氢电池等多种类型的电池，其方法原理并非仅局限于铅蓄电池，所述的V₀₁、T₀、V₀₂和V₁等概念，均可根据不同类型的电池平移运用，只不过不同类型电池的量值不同。 

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。