CN102136613B - 阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法 - Google Patents
阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102136613B CN102136613B CN2011100408214A CN201110040821A CN102136613B CN 102136613 B CN102136613 B CN 102136613B CN 2011100408214 A CN2011100408214 A CN 2011100408214A CN 201110040821 A CN201110040821 A CN 201110040821A CN 102136613 B CN102136613 B CN 102136613B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- charging
- charge
- voltage
- current
- battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 title abstract description 5
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims abstract description 209
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 31
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 26
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 claims description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 3
- 238000010277 constant-current charging Methods 0.000 abstract 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract 2
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 24
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 23
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 20
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 20
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 4
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 235000003642 hunger Nutrition 0.000 description 1
- -1 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明涉及一种适于在充电过程中均衡各单格电池的容量并适于避免在充电过程中出现大量失水的阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法，其包括：在充电初期采用恒流充电方式对蓄电池充电；当蓄电池电压到达理论析氧气电压时，停充数分钟降温后，开始恒压充电，并控制充电电流以充5秒停2秒的方式充电；直至到达额定饱和电压时，暂停充电数分钟后，进入均衡性充电阶段；均衡性充电是以充电电流为0.03C、充2秒停5秒的充电方式进行的，当测得蓄电池电压与该蓄电池的额定饱和电压之差大于一预设值时，停止充电一段时间；同时检测电压的下降速度，若下降速度大于设定数值，则继续上述均衡性充电，若下降速度未达到所述设定数值，则停止整个充电过程。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池充电的技术领域，具体是一种阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法。
背景技术
铅酸蓄电池是由多个单格电池串联组成。阀控式铅酸蓄电池寿命提前终止的两个最主要的因素是正板栅的软化腐蚀和电解液过度失水。对于免维护型阀控式铅酸蓄电池失水10%容量减少20%，失水25%寿命即终止。因此，该类蓄电池如何在充电过程中减少失水量成为延长阀控式铅酸蓄电池寿命的关键。
阀控式铅酸蓄电池失水的主要形式是在充电电压上升到单格电压2.35V，正极发生水分解副反应析出氧气，充电电压上升到单格2.42V负极析出氢气，也就是达到充满电电压的70%从正极开始析出氧气，达到充满电压的90%开始析出氢气，正常情况下充电由于正负极之间氧通道的存在，氧气会被负极活化物反应吸收而不会形成失水，即使到达充满电的电压数值，铅酸蓄电池栅格内部温度不高时，氧气和氢气所形成的压力也不足以顶破并冲出阀帽而形成大量失水（只有轻微失水）。但是，在室温（25℃）以下的春秋冬季节，温度偏低，有时甚至达到-20℃以下充电（铅酸蓄电池的电解液的冰点适于达到-25℃以下，有的可达-40℃），此时由于正负极液体相对粘稠，化学反应速度和离子移动速度比较缓慢，外在表现为内阻值增加，充电接电能力大大下降，正极降为正常室温的70%以下，负极更是达到40%以下，如果在初始充电阶段不加预热地仍然使用大电流充电，则会导致电化学极化电压的急速上升和电池综合阻抗的快速增加，同时充电产生的热量（Q=I2Rt）快速增多、各栅格两端的电压非正常地在初始充电阶段快速上升。
图1为室温（即25℃）条件下的阀控式铅酸蓄电池恒流充电理论曲线。其中，在恒流充电阶段（即上述曲线的a-b段），蓄电池电压上升的速度较慢，蓄电池接受充电也主要在这个阶段，一般可接受整个充电量的70%-85%。
电解液内阻随温度的降低而增大，随温度的升高而减小。以25℃为基准，每降低10℃，则内阻增大12%～15%；温度趋于越低，内阻增大的幅度加大。这主要是由于硫酸溶液的比电阻与粘度增大的缘故。
若在低温条件以下充电，由于没有预热，将导致电池电压上升速度较快，从而使电池电压从所述曲线上的a点到达析气电压b点的时间被大幅缩短，并使得整个充电过程的安时数少于电池标称放电容量所需的安时数（电池容量的110%-130%），即在低温条件下，采用先恒流、后恒压（即通常在恒压充电至析气点后进行恒压充电，如果始终恒流充电将导致大量失水）的充电方法，将使得电池充不饱；同时，由于初期发热大，导致充电后期栅格内部压力较大，氧气和氢气顶破并冲出阀帽形成大量失水，使用恒流定时充电方式时失水量更大。
如何解决在低温下充电失水的问题，是本领域的技术难题。
在蓄电池中，各单格电池的失水和正极板栅软化腐蚀的主要原因是蓄电池容量均衡性差。均衡性差一般表现为单格电池容量低以及整个蓄电池荷电容量低两种情况。以单格电池容量较低的为例，该单格电池充电时电压上升较快，放电时电压降低也较快，这样在充电状态下，其它单格电池接近充满电压时，该格电池的电压已经超过充满电压，并产生大量失水；此外，整个蓄电池的电压由于该低容量、高压单格电池的存在而提前到达充电终止电压，使得其它电瓶存在欠充电现象；同样，在放电状态下，容量较低的蓄电池会产生过放电，提前形成正极板的软化。而且，这个过程属于正反馈，由于失水量大和正极板提前软化脱落，该单格电池的荷电容量就更低，容量低则过放电也就更加严重。因此，如何利用充电环节逐步均衡各单格电池的容量，成为延长整个阀控式铅酸蓄电池使用寿命的关键。
由于蓄电池原材料质量的差异、安全阀开启和关闭压力不同、各只电瓶装配压力不等、正负极板上的活化材料多少、反应速度的快慢和各栅格中硫酸溶液浓度和份量等不同，蓄电池中的各单格电池的容量肯定不会完全相同，必然会存在容量较小的单格电池。因此，在串联充电时必须以高于各单格电池理论上串联相加的总充满电终止电压进行充电，才能有可能拉平容量，达到均衡充电的目的，但该方法不但使各单格电池的失水量大增，也使得容量较低的单格电池失水更为严重。从失水的原因中了解到，后期的失水除了产生大量的氧气和氢气形成的压力超过阀开启压力以外，温度高引起的气体膨胀压力增高，和连续充电使得后期来不及进行氧吸收和氢氧化合反应是另外两个重要原因。因此，如何避免充电过程中，电解液温度过高并避免连续充电，是解决串联充电中的均衡性问题的关键。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适于在充电过程中均衡各单格电池的容量并避免出现大量失水的阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法，其包括：在充电初期采用恒流充电方式对蓄电池充电，充电电流为0.1C；当测得当前蓄电池电压到达理论析氧气电压时，停充数分钟降温后，开始恒压充电方式充电，且恒压充电的初始充电电流为0.09C，且在恒压充电过程中控制充电电流以充5秒停2秒的方式充电；直至蓄电池电压到达额定饱和电压时，暂停充电数分钟后，进入均衡性充电阶段；均衡性充电是以充电电流为0.03C、充2秒停5秒的充电方式进行的，当测得蓄电池电压与该蓄电池的额定饱和电压之差大于一预设值时，即判断蓄电池电压到达均衡性充电终止电压，停止充电一段时间；所述预设值是该蓄电池中串联的单格电池数与50mV的乘积；同时，检测在所述的一段时间内的蓄电池电压的下降幅度，如果蓄电池电压的下降幅度大于设定数值，则继续上述均衡性充电过程，如果电压的下降幅度未达到所述设定数值，则停止整个充电过程。
进一步，在恒流充电前，若蓄电池中的电解液在温度为25℃时蓄电池的内阻为RT，当测得蓄电池的实时内阻Rt≤RT，即所述电解液的温度不低于25℃时，对该蓄电池进行恒流充电。
进一步，在恒流充电前，当测得Rt>RT，即所述电解液的温度低于25℃时，先以小于0.1C的充电电流对该蓄电池充电一个或多个时段；其中，在以小于0.1C的充电电流对该蓄电池充电多个时段时，各时段的充电电流先后依次增大；直至Rt≤RT，即所述电解液的温度不低于25℃时，进行恒流充电。
进一步，在以小于0.1C的充电电流对该蓄电池充电多个时段时，各时段的长度一致。
进一步，在同一时段内的充电电流的大小不变，以方便检测蓄电池内阻大小。
进一步，当测得所述Rt大于所述电解液的温度低于10℃时的内阻时，以小于0.1C的充电电流对该蓄电池充电多个时段，且各时段的充电电流先后依次增大，以逐步采用固定大小的直流电对蓄电池充电并预热电解液，使电解液的温度逐渐到达适于充电的最佳温度。各时段的充电电流先后依次增大，可防止温度过快上升带来的失水问题。
应用上述阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法的充电装置，包括:
整流供电电路；
脉冲功率放大及变压电路，与该整流供电电路的电源输出端相连，用于向蓄电池提供充电电源；
充电取样回路，设于所述脉冲功率放大及变压电路的输出端和蓄电池之间，用于检测充电电流和电压；
充电控制电路，用于控制所述脉冲功率放大及变压电路的输出电压，并通过所述充电取样回路测得的充电电流和充电电压计算出蓄电池的实时内阻Rt，以根据Rt与RT的大小关系，采用相应的充电程序。充电过程中，蓄电池电压即为充电电压。
本发明具有积极的效果：（1）本发明的阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法是, 在充电过程中采用降温和不连续充电的方法解决串联充电中容量逐渐拉平的均衡性充电问题。以室温25℃电压数值为标准，首先以0.1C（C为蓄电池容量）恒流充电到析气电压点b（见图1），停充数分钟降温后，以0.09C的初始充电电流开始充电，且以充5秒停2秒的方式进行恒压充电，恒压充电过程中，充电电流逐渐减小，直至蓄电池电压到达额定饱和电压后，暂停充电数分钟以降温，最后进入均衡性充电阶段。均衡性充电是以0.03C的电流、充2秒停5秒的充电方式进行的，均衡性充电最高终止电压比充满电终止电压高每单格50mV，到达均衡性充电终止电压后，停止充电一段时间来降温，同时，检测在所述的一段时间内的蓄电池电压的下降幅度，如果蓄电池电压的下降幅度大于设定数值，则说明蓄电池未充满，继续上述均衡性充电过程；如果电压的下降幅度未达到所述设定数值，则说明蓄电池已充满，停止整个充电过程（见图2）。（2）为同时解决在低温下充电失水的问题，在低温时采用小电流对蓄电池充电，直至蓄电池中的电解液温度达到最佳值（一般为25℃）时，采用正常的充电电流先恒流、后恒压充电，最后进行浮充充电，直至充满；该方法避免了“电化学极化电压的急速上升和电池综合阻抗的快速增加，同时充电产生的热量（Q=I2Rt）快速增多、各栅格两端的电压非正常地在初始充电阶段快速上升”的情况，从而解决了低温充电易失水的问题，确保了铅酸蓄电池的使用寿命，并使得整个充电过程的安时数满足电池标称放电容量所需的安时数（电池容量的110%-130%）。本发明在初始充电期采用多阶段小电流充电的方法，不仅完全在正负电极低温情况下的接电能力范围之内，而且利用了小电流产生的热量Q（Q=i2Rt），使得栅格温度逐步升高后，再逐步加大电流，蓄电池电压上升得非常缓慢，且在阀控电池内部温度发热到正常充电所需的温度(此时内阻已在正常范围内)再转为大电流充电，因此不会产生大量的热量而失水。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为现有技术中的蓄电池恒流充电理论曲线；
图2为实施例中的蓄电池在充电时的充电电流和电压的实际关系曲线图；
图3为实施例中的在低温环境下对蓄电池恒流充电前，以小电流充电预热蓄电池的充电电流曲线图；
图4为实施例中的阀控式铅酸蓄电池的均衡充电装置的电路框图；
图5为实施例中的阀控式铅酸蓄电池的均衡充电装置的电路原理图；
图6为实施例中的阀控式铅酸蓄电池的均衡充电装置中的单片机的程序框图。
具体实施方式
（实施例1）
本实施例的阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法包括：在充电初期采用恒流充电方式对蓄电池充电，充电电流为0.1C；当测得当前蓄电池电压到达理论析氧气电压时，停充数分钟（取5-10分钟之间的任意值）降温后，开始恒压充电方式充电，且恒压充电的初始充电电流为0.09C，且在恒压充电过程中控制充电电流以充5秒停2秒的方式充电；直至蓄电池电压到达额定饱和电压时，暂停充电数分钟（取8-12分钟之间的任意值）后，进入均衡性充电阶段；均衡性充电是以充电电流为0.03C、充2秒停5秒的充电方式进行的，当测得蓄电池电压与该蓄电池的额定饱和电压之差大于一预设值时，即判断蓄电池电压到达均衡性充电终止电压，停止充电一段时间（取10-15分钟之间的任意值）；同时，同时，检测在所述的一段时间内的蓄电池电压的下降幅度，如果蓄电池电压的下降幅度大于设定数值，则继续上述均衡性充电过程，如果电压的下降幅度未达到所述设定数值，则停止整个充电过程。暂停或停止充电期间，充电装置与蓄电池断开。
所述预设值是该蓄电池中串联的单格电池数与50mV的乘积；所述设定数值是指：10分钟，蓄电池电压降至所述均衡性充电终止电压的90%。
在所述恒流充电前，若蓄电池中的电解液在温度为25℃时蓄电池的内阻为RT，充电初期（即：即将开始充电时），当测得蓄电池的实时内阻Rt≤RT，即所述电解液的温度不低于25℃时，对该蓄电池进行恒流充电。
在所述恒流充电前，当测得Rt>RT，且Rt处于电解液的温度为小于25℃而大于15℃时的内阻之间时，则以0.05C的充电电流对该蓄电池恒流充电；若Rt处于电解液的温度为小于15℃而大于10℃时的内阻之间时，则以0.04C的充电电流对该蓄电池充电；即：若电解液的温度越低，初始的充电电流就越小；直至Rt≤RT，即所述电解液的温度不低于25℃时，采用0.1C的充电电流进行恒流充电。
当充电初期测得蓄电池的实时内阻Rt处于电解液的温度为0-10℃时的内阻之间时，分别以0.02C、0.04C和0.06C的充电电流对该蓄电池充电各20分钟，或依次充电25分钟、15分钟和10分钟，若在该过程中测得Rt≤RT，则立即采用0.1C的充电电流进行恒流充电。若在该过程结束时Rt仍然大于RT，则采用0.06-0.08C的充电电流对该蓄电池持续充电，直至测得Rt≤RT时，采用0.1C的充电电流进行恒流充电。
见图3，充电初期当测得蓄电池的实时内阻Rt处于电解液的温度为-15℃至0℃时的内阻之间时，分别以i11=0.01C、i12=0.02C、i13=0.04C和i14=0.06C的充电电流对该蓄电池充电各30分钟（即T=30分钟），若在该过程（即图3中的“充电初期”）中测得Rt≤RT，则立即采用0.1C的充电电流进行恒流充电（即进入图3中的“恒流充电阶段”）。若在该过程结束时Rt仍然大于RT，则采用0.06-0.08C的充电电流对该蓄电池持续充电，直至测得Rt≤RT，则立即采用0.1C的充电电流进行恒流充。
充电初期当测得蓄电池的实时内阻Rt大于电解液的温度为-15℃的内阻时，分别以0.01C、0.02C、0.03C、0.04C、0.05C和0.06C的充电电流对该蓄电池充电各30分钟，或依次充电40分钟、35分钟、30分钟、28分钟、25分钟和20分钟，即：电解液的温度越低，对该蓄电池充电的时段数可适当增加，且各时段内充电电流依次逐渐小幅增加；若在该过程中测得Rt≤RT，则立即采用0.1C的充电电流进行恒流充电。若在该过程结束时Rt仍然大于RT，则采用0.06-0.08C的充电电流对该蓄电池持续充电，直至测得Rt≤RT，则立即采用0.1C的充电电流进行恒流充电。
本发明在初始充电期采用多阶段小电流充电的方法，不仅完全在正负电极低温情况下的接电能力范围之内，而且利用了小电流产生的热量Q（Q=i2Rt），使得栅格温度逐步升高后，再逐步加大电流，蓄电池电压上升得非常缓慢，且在阀控电池内部温度发热到正常充电所需的温度(，该温度一般为25℃，此时内阻已在正常范围内)再转为大电流充电(一般为0.1C，也可采用0.1C-0.25C之间的任意值)，因此不会产生大量的热量而失水。
开始充电时，采用固定大小的直流电对蓄电池充电并预热电解液，在固定PWM脉宽的情况下检测当前充电电流的大小，就可以得到当前被充电蓄电池的内阻（R=V/I）。
在开始充电时，首先由单片机检测当前蓄电池内阻的大小，从而决定在充电初期各个小电流阶段时间T的长短，以100AH阀控铅酸蓄电池为例，若每只蓄电池内阻低于8mΩ(R1)，则T为零；若每只蓄电池内阻高于11 mΩ(R2)，则T为30分钟；80AH阀控铅酸蓄电池为例，每只蓄电池内阻低于10mΩ，则T为零；高于13 mΩ，则T为30分钟；20AH阀控铅酸蓄电池为例，每只蓄电池内阻低于35mΩ，则T为零；高于48 mΩ，则T为30分钟等；前述各例充电电流i11、i12、i13、i14、I1均分别为0.01C、0.02C、0.04C、0.06C、0.1C(C为蓄电池标称容量)大小的充电电流。
蓄电池在充电过程中，析氧和析氢电压与蓄电池电解液的温度有关,即：
V析氧= n×2. 35-0.004×n×( Ta-25) (1)
V析氢= n×2. 42-0.004×n×( Ta-25) (2)
式中：n为串行连接的电池栅格的数量，Ta为蓄电池电解液的温度；
即在25 ℃环境下,当n = 18 时,析氧电压V析氧= 42. 3 V ,析氢电压V析氢= 43. 56 V ,且随着温度升高而减小,温度降低而增大。
初始充电阶段对电池进行固定脉冲宽度后形成的固定电压充电,根据蓄电池的充电电压和电流得出蓄电池实时的内阻，然后根据该蓄电池内阻值与温度的关系曲线（该曲线可通过实验得出）得出该蓄电池中的电解液的温度。
（实施例2）
见图4-6，应用上述阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法的充电装置，包括:整流供电电路1、与该整流供电电路1的电源输出端相连的用于向蓄电池提供充电电源的脉冲功率放大及变压电路4、用于检测充电电流和电压的充电取样回路3和用于控制所述脉冲功率放大及变压电路4的输出电压的充电控制电路2；充电控制电路2适于通过所述充电取样回路3采集蓄电池电压的上升速度，充电控制电路2还适于通过所述充电取样回路3测得的充电电流和固定的充电电压计算出蓄电池的实时内阻Rt，以在环境温度低于室温的情况下，根据Rt与RT的大小关系，采用实施例1中相应的充电步骤。
整流电路1的输入端与交流电网连接，整流电路1的第一直流输出端与脉冲功率放大及变压电路4的电源输入端相连，脉冲功率放大及变压电路4的电源输出端与充电取样回路3的电源输入端连接，充电取样回路3的电源输出端用于与蓄电池相连，充电取样回路3的电压采样信号输出端和电流采样信号输出端分别与充电控制电路2的电压采样信号输入端和电流采样信号输入端相连；充电控制电路2的脉冲信号输出端与脉冲功率放大及变压电路4的控制信号输入端相连4。
见图4，充电控制电路2包括有单片机IC1、稳压集成块IC2、直流运放器IC3、缓冲放大器IC4、电阻R4～R6、R8～R10和电容C2，单片机IC1是内部具有FLASH程序存储器和4路A/D转换器的P87LPC767单片机，直流运放器是型号为LM358的集成电路，缓冲放大器是型号为4050集成电路；稳压集成块IC2的输入端通过电阻R4与整流电路1的一输出端连接，稳压集成块IC2的输出端与单片机IC1的电源VCC端连接，稳压集成块IC2的输出端还与电解电容C2的正极连接，电解电容C2的正极接地；电阻R1与变压器T的连接处作为电压信号采样端通过电阻R5与直流运放器IC3的正输入端连接，直流运放器IC3的负输入端通过电阻R6接地，直流运放器IC3的输出端通过电阻R8与单片机IC1的信号输入端AD1连接，直流运放器IC3的输出端还通过电阻R7与其负输入端连接；电阻R2、R3的连接处作为信号采样端与单片机IC1的信号端AD0连接；单片机IC1的控制信号输出端通过电阻R9与缓冲放大器IC4的输入端连接，缓冲放大器IC4的输出端通过电阻R10与脉冲功率放大及变压电路4的控制信号输入端连接。
脉冲功率放大及变压电路4包括：开关管VMOS和变压器T；开关管VMOS的电流输入端和电流输出端分别与整流电路1的输出端和变压器T的初级线圈连接，开关管VMOS的控制端与充电控制电路2的控制信号输出端连接；变压器T的次级与作为输出端与充电取样回路3的输入端连接。
电取样回路3包括有整流二极管D1、电解电容C1、采样电阻R1和分压电阻R2、R3；所述的整流二极管D1的正极与变压器T的次级线圈的一端连接，整流二极管D1的负极与继电器KA的常开触点的一端相连，该常开触点的另一端与待充电的蓄电池的正极相连；电解电容C1的正极与整流二极管D1的负极连接，电解电容C1的负极接地；分压电阻R2、R3串联后一端与整流二极管D1的负极连接，另一端接地；采样电阻R1的一端与变压器T的次级线圈的另一端连接，采样电阻R1的另一端和蓄电池的负极接地。图4中的接头X3、X4分别接蓄电池的正、负极。
由于检测蓄电池内阻的前提是在固定电压下检测充电电流大小，而开关电源式的充电装置输出的充电电流、电压是由单片机产生的PWM脉冲来控制的，脉冲开启和关闭变压器T的初级上的电源，形成初级励磁再耦合到次级，然后经整流形成充电电压和充电电流。由于PWM脉冲经过了放大、变压、整流等环节，即使被充电的蓄电池的内阻相同，空载时，同样占空比的PWM脉冲，不一定能产生同样的充电电压和充电电流。
因此，为了较准确地检测蓄电池的实时内阻Rt，采用的优选方案如下：
首先在空载不充电的情况下（即：采用继电器KA先断开蓄电池和充电装置），使用单片机产生脉宽由零逐渐增加的PWM脉冲信号，以探测在该脉冲下充电装置输出的充电电压的高低，若该充电电压到达设定的标准电压（该电压比待充电蓄电池的电压高1-2V），则停止PWM脉冲宽度的变化，然后再控制继电器KA接通蓄电池，并在该PWM脉冲宽度下充电；此时，根据充电电流，即可得出蓄电池的实时内阻Rt。然后根据Rt与RT的大小关系，采用相应的充电程序。
探测所述标准电压的方法是：采用继电器KA先断开蓄电池和充电装置，充电装置的空载输出电压经过分压电阻R2、R3分压后作为比较器IC5的负输入，固定标准电压由2.5V精密基准电压源IC6 (型号为MC1403)作为比较器IC5的正输入，逐渐增加PWM宽度，使比较器IC5的负端电压逐渐升高，直到比较器IC5的负输入电压超过固定标准电压后，比较器IC5有输出，使得单片机IC1的INT0（P1.3）中断口产生中断后停止PWM宽度的变化，IC7与IC4是同相缓冲放大器， IC7将单片机IC1的P0.2口输出的高低电平放大后驱动继电器KA的线圈，以控制继电器KA的通断，从而控制本充电装置连接或断开蓄电池。该方法为初始充电电压的标定。得到标准电压后，通过所述P0.2口接通继电器KA并检测出该标准电压下电流的大小即可得出蓄电池的内阻，再根据内阻大小，采用实施例1中相应的充电程序。
首先由交流市电通过整流和滤波提供恒稳直流电压进行电路供电；PWM脉冲产生及定时控制电路则控制初始充电电流大小、时间长短和正常充电电流的大小；充电及温度、电流、电压取样回路用来产生充电电流、采样初始充电期环境温度、采样充电电流大小和充电期间当前电压高低；脉冲功率放大及变压电路，将单片机并行口输出的PWM脉冲放大后推动大功率VMOS管工作，开关高频变压器将整流后高压变压为充电所需电压和电流。
单片机IC1的并行口P0.1发出PWM脉冲，脉冲频率约为20KHz。PWM脉冲提供开关电源脉冲变压器T所需的激励脉冲频率，使充电器产生充电所需脉冲峰值电流，在每个PWM脉冲频率不变的情况下，脉冲宽度窄、脉间宽度宽则产生充电电流小，否则充电电流大。脉宽脉间长度大小，由P0.1口的PWM发生器软件赋值改变，但脉冲频率不变，即改变PWM脉冲脉宽和脉间大小就可以控制充电电流的大小。定时则由软件循环或单片机内部定时器完成。单片机产生20KHz脉冲，经过电阻R9隔离和IC4的同相缓冲放大后，经电阻R10限流后直接驱动开关管VMOS进行开关通断，从而将经过交流220V整流得到的直流高压变换为开关电源所需的脉冲电压，开关电源脉冲变压器T的次级得到经过变压过的较低的脉冲电压，经整流二极管D1整流及电解电容C1滤波后，提供蓄电池充电所需电压。
充电电流大小由采样电阻R1一端（即图4中的接点Q）的电压，作为直流运放器IC3的正端输入，经直流运放器IC3的放大后被单片机IC1的A/D1端采集。充电期间电压采样是将充电电压经过分压电阻R2、R3分压后由单片机IC1的A/D0端采集，以得到充电电压值，并根据此充电电压值及时转为恒压充电和浮充充电，到达设定电压值后，停止整个充电过程。
单片机IC1还可使用内部具有FLASH程序存储器和4路A/D转换器和4路PWM脉冲发生器的P87LPC768芯片，运放器IC3可使用LM358集成电路，缓冲器IC4、IC7使用4050集成电路，稳压器IC2使用7805集成电路。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (3)
1.一种阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法，其特征在于包括如下步骤：
在充电初期采用恒流充电方式对蓄电池充电，充电电流为0.1C；当测得当前蓄电池电压到达理论析氧气电压时，停充5～10分钟降温后，开始恒压充电方式充电，且恒压充电的初始充电电流为0.09C，且在恒压充电过程中控制充电电流以充5秒停2秒的方式充电；直至蓄电池电压到达额定饱和电压时，暂停充电8～12分钟后，进入均衡性充电阶段；
均衡性充电是以充电电流为0.03C、充2秒停5秒的充电方式进行的，当测得蓄电池电压与该蓄电池的额定饱和电压之差大于一预设值时，即判断蓄电池电压到达均衡性充电终止电压，停止充电10～12分钟；所述预设值是该蓄电池中串联的单格电池数与50mV的乘积；同时，检测在所述的停止充电时间内的蓄电池电压的下降幅度，如果蓄电池电压的下降幅度大于设定数值，则继续上述均衡性充电过程，如果电压的下降幅度未达到所述设定数值，则停止整个充电过程；所述设定数值是指：10分钟，蓄电池电压降至所述均衡性充电终止电压的90%。
2.根据权利要求1所述的阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法，其特征在于:
在恒流充电前，若蓄电池中的电解液在温度为25℃时蓄电池的内阻为RT，当测得蓄电池的实时内阻Rt≤RT时，对该蓄电池进行恒流充电；
在恒流充电前，当测得Rt>RT时，先以小于0.1C的充电电流对该蓄电池充电一个或多个时段；其中，当测得所述Rt大于所述电解液的温度低于10℃时的内阻时，以小于0.1C的充电电流对该蓄电池充电多个时段，在同一时段内的充电电流的大小不变，各不同时段的充电电流先后依次增大；直至Rt≤RT时，进行恒流充电。
3.根据权利要求2所述的阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法，其特征在于:在以小于0.1C的充电电流对该蓄电池充电多个时段时，各时段的长度一致。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011100408214A CN102136613B (zh) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | 阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011100408214A CN102136613B (zh) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | 阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102136613A CN102136613A (zh) | 2011-07-27 |
| CN102136613B true CN102136613B (zh) | 2013-06-19 |
Family
ID=44296308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011100408214A Active CN102136613B (zh) | 2011-02-18 | 2011-02-18 | 阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102136613B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103227351B (zh) * | 2013-04-26 | 2015-05-13 | 杭州信控科技有限公司 | 一种延长vrla电池使用寿命的脉冲充电方法 |
| CN103647328A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-03-19 | 中国科学院电工研究所 | 一种阶梯式渐进参数衰减的电池均衡方法 |
| CN104167571B (zh) * | 2014-07-24 | 2016-08-24 | 超威电源有限公司 | 一种适合电动车使用的铅酸蓄电池充电器充电工艺 |
| CN108550935A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-09-18 | 天津雅迪实业有限公司 | 一种电动车铅酸蓄电池快速充电方法 |
| WO2020166246A1 (ja) * | 2019-02-13 | 2020-08-20 | 古河電気工業株式会社 | 蓄電システムおよび充電制御方法 |
| CN112087019A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-12-15 | 超威电源集团有限公司 | 一种充电器及其充电方法 |
| CN111082175A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-28 | 艾诺斯（重庆）华达电源系统有限公司 | 一种牵引用阀控式铅酸蓄电池的充电方法 |
| CN111403761B (zh) * | 2020-03-27 | 2023-03-28 | 上海派能能源科技股份有限公司 | 电压均衡方法、装置、计算机设备以及可读存储介质 |
| CN112490525A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-03-12 | 浙江南都电源动力股份有限公司 | 提高铅酸蓄电池寿命的充电方法 |
| CN115498729A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-12-20 | 深圳同圆智联科技有限公司 | 一种电池包及其充电方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5469043A (en) * | 1992-10-13 | 1995-11-21 | Gnb Battery Technologies Inc. | Method for optimizing the charging of lead-acid batteries and an interactive charger |
| CN1241042A (zh) * | 1998-05-27 | 2000-01-12 | 松下电器产业株式会社 | 蓄电池的充电方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4747549B2 (ja) * | 2004-10-14 | 2011-08-17 | パナソニック株式会社 | 鉛蓄電池の充電方法 |
-
2011
- 2011-02-18 CN CN2011100408214A patent/CN102136613B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5469043A (en) * | 1992-10-13 | 1995-11-21 | Gnb Battery Technologies Inc. | Method for optimizing the charging of lead-acid batteries and an interactive charger |
| CN1241042A (zh) * | 1998-05-27 | 2000-01-12 | 松下电器产业株式会社 | 蓄电池的充电方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP特开2006-114312A 2006.04.27 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102136613A (zh) | 2011-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102136613B (zh) | 阀控式铅酸蓄电池的均衡充电方法 | |
| CN102110863B (zh) | 蓄电池的测温充电方法 | |
| CN101325272B (zh) | 平衡充电方法及其装置 | |
| CN205195325U (zh) | 充电控制装置及具有调控功能的充电系统 | |
| CN102082458B (zh) | 逆变器智能充电控制方法 | |
| CN102157975B (zh) | 一种铅酸电池智能充电系统及充电方法 | |
| CN100401575C (zh) | 用于不间断电源的电池充电管理装置及充电方法 | |
| CN201113410Y (zh) | 一种电动车蓄电池充电保护器 | |
| CN102013722A (zh) | 铅酸蓄电池的充电优化管理器 | |
| CN103227351B (zh) | 一种延长vrla电池使用寿命的脉冲充电方法 | |
| CN105048613A (zh) | 一种电动车智能充电器 | |
| CN110085947A (zh) | 一种电池单体快速自加热方法、系统及装置 | |
| CN102130368B (zh) | 阀控式铅酸蓄电池的预热充电方法 | |
| CN202034816U (zh) | 一种电动车智能充电器 | |
| CN102723762A (zh) | 一种锂离子蓄电池化成电路 | |
| CN102136614B (zh) | 阀控式铅酸蓄电池的自适应充电方法 | |
| CN102856603B (zh) | 可避免低温充电失水的阀控式铅酸蓄电池的预热充电方法 | |
| CN102064589B (zh) | 阀控式铅酸蓄电池的充电装置 | |
| CN104659830A (zh) | 一种新型智能充电器 | |
| CN2446707Y (zh) | 三阶段控制均衡充电器 | |
| CN208209602U (zh) | 一种新能源智能充电系统 | |
| CN201947037U (zh) | 一种阀控式铅酸蓄电池的充电装置 | |
| CN201742136U (zh) | 充电器 | |
| CN204706920U (zh) | 微电脑全编程式智能充电机 | |
| CN201066706Y (zh) | 一种能量平衡铅酸蓄电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 213015 Changzhou Province in the Clock Tower District, Jiangsu, Wu Road, No. 1801 Applicant after: Jiangsu University of Technology Address before: 213000 Changzhou Province in the Clock Tower District, Jiangsu, Wu Road, No. 1801 Applicant before: Jiangsu Teachers University of Technology |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: JIANGSU TECHNOLOGY NORMAL COLLEGE TO: JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201117 Address after: No.999, Nanhuan West Road, Jiangyan Town, Jiangyan District, Taizhou City, Jiangsu Province Patentee after: Taizhou general strategy science and Technology Consulting Co.,Ltd. Address before: 213001 Changzhou Province in the Clock Tower District, Jiangsu, Wu Road, No. 1801 Patentee before: JIANGSU University OF TECHNOLOGY |