CN102332621A - 低温蓄电池充电加热方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温蓄电池的加热充电方法及装置，为了解决现有的蓄电池充电方法恒温控制造成充电能量的浪费，影响充电效率的问题，所述低温蓄电池的加热充电方法包括低温蓄电池的加热充电装置，在充放电控制器内设定充电最低吸收效率值和最低温度设定值，充电过程中，单片机控制单元检测蓄电池的吸收效率是否低于充电最低吸收效率值，不低于时，继续对蓄电池进行充电，低于时，温度传感器检测蓄电池外壳温度是否低于最低温度设定值，不低于时，蓄电池已经进入浮充状态，否则，加热元件对蓄电池进行加热，直到蓄电池进入浮充状态。本发明可实时检测蓄电池充电效率，实现了低温环境下高效率、低能耗地充电，特别适应于野外低温环境下太阳能组件为蓄电池充电需要。

Description

低温蓄电池充电加热方法及装置

技术领域

本发明涉及一种低温蓄电池充电加热方法，特别适用于野外低温环境下太阳能组件为蓄电池充电的需要。 

背景技术

在通信、气象行业，偏远站点的供电问题主要采用太阳能供电系统，太阳能供电系统主要由太阳能组件、太阳能充放电控制器、蓄电池三部分组成。蓄电池工作环境温度当低于-10℃时，电池会有被冻裂失效的风险。随着温度的降低，蓄电池中的电解液逐渐凝固，其有效容量显著下降，一般情况下，温度-10℃时，蓄电池充电能力仅为常温25℃的40％。当低于-30℃时，太阳能组件无法给蓄电池充电。因此，在高温和高寒地区，给蓄电池提供一个较为理想的工作环境，保障供电系统正常工作显得尤为重要。 

目前，解决低温环境下蓄电池不能充电的常用方法是采用地埋式，利用地表下一定深度温度较为恒定的特点，给在高温及寒冷地区使用的电池提供较为理想的工作环境。但是，地埋式有天生弊端：由于长期埋置，泥土压力致使保护箱变形，无法做到良好的防水；现场施工量大且复杂；蓄电池维护更换复杂。此外，部分采用加热控制的蓄电池充电装置，如专利CN101359755A中采用恒温控制的方式，造成充电能量的浪费，影响充电效率。 

发明内容

为了克服现有的蓄电池充电方法恒温控制造成充电能量的浪费，影响充 电效率的不足，本发明旨在提供一种低温蓄电池充电加热方法，该方法可实现在低温环境下高效率、低能耗地充电。 

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：所述低温蓄电池加热充电方法，有充电装置，该充电装置包括太阳能组件，与太阳能组件相连的充放电控制器；置于保温箱内的蓄电池与所述充放电控制器电连接，该蓄电池的底部与所述保温箱之间设有加热元件，该加热元件通过电源线与所述充放电控制器电连接；所述蓄电池与保温箱的侧壁之间设有检测蓄电池表面温度的温度传感器；其特点是，所述温度传感器的信号输出端与一温度信号A/D转换模块的信号输入端相连，该温度信号A/D转换模块的信号输出端与单片机控制单元的信号输入端相连；其充电步骤为： 

1)在充放电控制器内设置充电最低吸收效率值，并设定充电温度设定值； 

2)当对蓄电池进行充电过程中，单片机控制单元检测蓄电池的吸收效率是否低于充电最低吸收效率值，当该吸收效率不低于充电最低吸收效率值时，继续对蓄电池进行充电，否则，转步骤3)； 

3)所述温度传感器检测蓄电池外壳温度低于最低温度设定值，当温度传感器检测蓄电池外壳温度低于最低温度设定值时，单片机控制单元控制加热元件对蓄电池进行加热，否则，蓄电池已经进入浮充状态； 

4)加热元件对蓄电池加热固定时间后，重复步骤2)，直到蓄电池进入浮充状态。 

所述吸收效率是指太阳能组件电压和太阳能组件电流的乘积与蓄电池端电压和蓄电池充电电流的乘积之比。所述充电最低吸收效率值是指，认为 设定的一个数值，当吸收效率低于该值，认为吸收效率过低，则需要测定是已经进入浮充状态还是由于温度过低的原因，从而保证能源更有效地利用。 

进一步地，所述充放电控制器内设限温保护开关；当所述温度传感器检测蓄电池外壳温度高于40℃时，单片机控制单元控制温度开关切断加热元件电源。 

所述加热元件优选为硅橡胶加热板或硅橡胶加热丝，该硅橡胶加热板通过电源线与充放电控制器相连，该充放电控制器内置有加热开关。该充放电控制器与蓄电池、太阳能组件相连，充放电控制器判断充电效率与温度来控制加热元件。 

为了提高保温箱的保温效果，保持蓄电池表面温度，所述保温箱壁体内填充有保温材料。 

上述充电最低吸收效率值优选为95％～100％。 

上述充电温度设定值优选为-10℃～10℃。 

上述加热元件对蓄电池加热的固定时间优选为5min～30min。 

同时，本发明提供了一种用于上述低温蓄电池加热充电方法的充电装置，包括太阳能组件，与太阳能组件相连的充放电控制器；置于保温箱内的蓄电池与所述充放电控制器电连接，该蓄电池的底部与所述保温箱之间设有加热元件，该加热元件通过电源线与所述充放电控制器电连接；所述蓄电池与保温箱的侧壁之间设有检测蓄电池表面温度的温度传感器；其特征是，所述温度传感器的信号输出端与一温度信号A/D转换模块的信号输入端相连，该温度信号A/D转换模块的信号输出端与单片机控制单元的信号输入端相连。 

进一步地，所述充放电控制器内设有限温保护开关。 

藉由上述结构，当蓄电池进行充电时，通过单片机控制单元判断充电能量是否全部被蓄电池吸收，充电能量可由太阳能提供，若吸收效率低于设置点，所述置于保温箱内壁的温度传感器检测蓄电池外表面温度，低于蓄电池充电临界温度点，充放电控制器启动，加热元件加热，加热固定时间后，再重复上述步骤。若充电效率高于设置点，充电能量被蓄电池吸收，充放电控制器切断加热元件电源，停止加热。即，太阳能充放电控制器判断太阳能组件转换的能量是否全部被蓄电池吸收，温度传感器检测临界温度点，通过加热控制电路来关断加热元件。 

本发明的工作原理：蓄电池充电过程中，充放电控制器检测蓄电池吸收效率，若充电能量未全部被蓄电池吸收，低于设定值，设定值范围在95％～100％，且温度传感器5检测蓄电池外壳温度低于设定点，设定点温度可以在-10℃～10℃，检测温度通过温度信号A/D转换模块26转变为数字量，单片机控制单元输出信号，温度开关导通，加热元件工作，加热固定时间后，切断加热元件电源。重复上述检测步骤，直至充放电控制器检测充电能量未全部吸收，温度高于设定点，蓄电池进入浮充状态。加热过程中，当检测道温度传感器超过保护阈值点，则切断加热元件的电源。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在低温环境下，实时检测蓄电池充电效率，提高了太阳能组件为蓄电池的充电效率，降低了充电能量的损耗，同时具有结构简单，操作方便的优点。特别适应于野外低温环境下太阳能组件为蓄电池充电需要。 

下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。 

附图说明

图1是本发明一种实施例的结构原理图； 

图2是本发明所述充放电控制器的内部结构框图； 

图3是本发明一种实施例的流程图。 

在图中 

1-太阳能组件；2-充放电控制器；3-保温材料；4-加热元件；5-温度传感器；6-蓄电池；7-保温箱；8-电源线；21-太阳能组件电压；22-太阳能组件电流；23-蓄电池电压；24-蓄电池电流；25-单片机控制单元；27-温度开关；26-温度信号A/D转换模块。 

具体实施方式

一种低温蓄电池加热充电方法，有充电装置，如图1所示，该充电装置包括太阳能组件1，与太阳能组件1相连的充放电控制器2；置于保温箱7内的蓄电池6与所述充放电控制器2电连接，该蓄电池6的底部与所述保温箱7之间设有加热元件4，该加热元件4优选为硅橡胶加热板或硅橡胶加热丝，所述加热元件4通过电源线8与所述充放电控制器2电连接；所述蓄电池6与保温箱7的侧壁之间设有检测蓄电池6表面温度的温度传感器5；所述充放电控制器2内设限温保护开关，如图2所示，所述温度传感器5的信号输出端与一温度信号A/D转换模块26的信号输入端相连，该温度信号A/D转换模块26的信号输出端与单片机控制单元25的信号输入端相连；所述保温箱7 外壳选用不锈钢或者铝或塑料材料。保温箱7壁体内部填充保温材料3，保温材料3为聚氨酯橡胶材料或者纤维材料，如图3所示，其充电步骤为： 

1)在充放电控制器2内设置充电最低吸收效率值为95％，并设定充电温度设定值为-10℃；所述吸收效率是指太阳能组件电压和太阳能组件电流的乘积与蓄电池端电压和蓄电池充电电流的乘积之比。 

2)当对蓄电池6进行充电过程中，单片机控制单元25检测蓄电池6的吸收效率是否低于95％，当该吸收效率不低于95％时，继续对蓄电池进行充电，否则，转步骤3)； 

3)所述温度传感器5检测蓄电池6外壳温度低于-10℃，当温度传感器5检测蓄电池6外壳温度低于-10℃时，单片机控制单元25控制加热元件4对蓄电池6进行加热，否则，蓄电池6已经进入浮充状态； 

4)加热元件4对蓄电池6加热10min后，重复步骤2)，直到蓄电池6进入浮充状态； 

5)当所述温度传感器5检测蓄电池6外壳温度高于40℃时，单片机控制单元25控制温度开关27切断加热元件4电源。 

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 

Claims (10)

1.一种低温蓄电池加热充电方法，有充电装置，该充电装置包括太阳能组件(1)，与太阳能组件(1)相连的充放电控制器(2)；置于保温箱(7)内的蓄电池(6)与所述充放电控制器(2)电连接，该蓄电池(6)的底部与所述保温箱(7)之间设有加热元件(4)，该加热元件(4)通过电源线(8)与所述充放电控制器(2)电连接；所述蓄电池(6)与保温箱(7)的侧壁之间设有检测蓄电池(6)表面温度的温度传感器(5)；其特征是，所述温度传感器(5)的信号输出端与一温度信号A/D转换模块(26)的信号输入端相连，该温度信号A/D转换模块(26)的信号输出端与单片机控制单元(25)的信号输入端相连；其充电步骤为：

1)在充放电控制器(2)内设置充电最低吸收效率值，并设定充电温度设定值；

2)当对蓄电池(6)进行充电过程中，单片机控制单元(25)检测蓄电池(6)的吸收效率是否低于充电最低吸收效率值，当该吸收效率不低于充电最低吸收效率值时，继续对蓄电池进行充电，否则，转步骤3)；

3)所述温度传感器(5)检测蓄电池(6)外壳温度低于最低温度设定值，当温度传感器(5)检测蓄电池(6)外壳温度低于最低温度设定值时，单片机控制单元(25)控制加热元件(4)对蓄电池(6)进行加热，否则，蓄电池(6)已经进入浮充状态；

4)加热元件(4)对蓄电池(6)加热固定时间后，重复步骤2)，直到蓄电池(6)进入浮充状态。

2.根据权利要求1所述的低温蓄电池加热充电方法，其特征是，所述充放电控制器(2)内设限温保护开关；当所述温度传感器(5)检测蓄电池(6)外壳温度高于40℃时，单片机控制单元(25)控制温度开关(27)切断加热元件(4)电源。

3.根据权利要求1所述的低温蓄电池加热充电方法，其特征是，所述加热元件(4)为硅橡胶加热板或硅橡胶加热丝。

4.根据权利要求1所述的低温蓄电池加热充电方法，其特征是，所述保温箱(7)壁体内填充有保温材料(3)。

5.根据权利要求4所述的低温蓄电池加热充电方法，其特征是，所述保温材料(3)为聚氨酯橡胶材料或纤维材料。

6.根据权利要求1～5之一所述的低温蓄电池加热充电方法，其特征是，所述充电最低吸收效率值为95％～100％。

7.根据权利要求1～5之一所述的低温蓄电池加热充电方法，其特征是，所述充电温度设定值为-10℃～10℃。

8.根据权利要求1～5之一所述的低温蓄电池加热充电方法，其特征是，所述加热元件(4)对蓄电池(6)加热的固定时间为5min～30min。

9.一种用于权利要求1～8之一所述低温蓄电池加热充电方法的充电装置，包括太阳能组件(1)，与太阳能组件(1)相连的充放电控制器(2)；置于保温箱(7)内的蓄电池(6)与所述充放电控制器(2)电连接，该蓄电池(6)的底部与所述保温箱(7)之间设有加热元件(4)，该加热元件(4)通过电源线(8)与所述充放电控制器(2)电连接；所述蓄电池(6)与保温箱(7)的侧壁之间设有检测蓄电池(6)表面温度的温度传感器(5)；其特征是，所述温度传感器(5)的信号输出端与一温度信号A/D转换模块(26)的信号输入端相连，该温度信号A/D转换模块(26)的信号输出端与单片机控制单元(25)的信号输入端相连。

10.根据权利要求9所述的低温蓄电池加热充电方法，其特征是，所述充放电控制器(2)内设有限温保护开关。

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