CN102931445B - 一种超低频复合脉冲电流智能数字充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超低频复合脉冲电流智能数字充电方法，该方法在充电时将储存的电能转换成一种特殊信号，反射到电池极板上，产生电晕现象，以消除电池内的劣物质，达到打通离子通道、疏通电路、增加容量；所述充电方法还包括电源电路、采样电路、超低频脉冲电路、单片机、温度传感器、AD转换器、显示电路。具有充电快速、不受气候影响、工作稳定、操作简单、使用方便、安全可靠、功耗小、体积小、重量轻、可修复旧蓄电池、延长蓄电池的使用寿命等优点。本发明超低频复合脉冲电流智能数字充电方法广泛应用于军事航空航天设备、通讯、雷达、舰艇、战斗机等蓄电池组的循环工作充电。

Description

一种超低频复合脉冲电流智能数字充电方法

技术领域

发明公开了一种超低频复合脉冲电流智能数字充电方法，尤其涉及一种延长电池寿命的复合脉冲的充电方法，属于电子技术领域。

背景技术

自进入21世纪以来，随着人类环境的变化和节能减排的呼声越来越高，随着石油价格的居高不下，绿色能源和节能减排产品的的开发成了当今社会的发展主题。各类电动车辆因其节能、绿色环保、无噪音、经济便捷等特色，也越来越受到广大用户的欢迎和认可，而充电机作为电动车辆不可或缺的伴侣，在电动车辆整车及动力方面中却扮演者重要的角色。

充电机主要能解决两大问题：一是经过充电，使蓄电池内的化学能转变成电能，即使蓄电池“充满”电；二是使蓄电池有足够多的充放电次数，也就是延长蓄电池的循环使用寿命。但在二十世纪六十年代以前人们对充电器采用的充电技术的研究是极不充分的。直到六十年代以来随着人们环保意识的加强，作为清洁能源的各种蓄电池成为广泛采用的能源，人们不但希望每次充电都能使蓄电池真正“充满”，而且也希望蓄电池有更长的使用寿命。这就使对蓄电池进行充电的新的充电技术的研究得到更充分的重视。二十世纪七十年代，人们发明了以后广泛采用的所谓两阶段充电、三阶段充电等充电技术。但随着研究的深入，发现此种充电技术仍然没有解决蓄电池中产生的极化现象，记忆效应，以及“过充电”、“欠充电”和蓄电池充电发热而缩短使用寿命等问题。从二十世纪八十年代以来，人们逐渐认识到产生这些问题的主要根源在于蓄电池充电时产生的电阻极化，浓差极化和电化学极化，而常用的直流两阶段、三阶段恒流充电、恒压充电、先恒流后恒压充电等充电方法均不能有效解决充电机体积大、外形笨重、功耗大或动态响应慢、自动化程度低，更未有效的解决电池极化和硫化、使用寿命。等关键行问题，在国内外目前都没有一种十分有效的技术能够解决这一问题。

发明内容

本发明的目的是针对目前行业技术存在的问题，本发明提出了一种超低频复合脉冲电流智能数字充电方法。通过超低频复合脉冲能够让复合脉冲充电电流在充电的同时伴随着瞬间强制去极化，能有效降低蓄电池充电时产生的电阻极化、浓差极化和电化学极化，使蓄电池在大电流充电时，大幅度降低温升、降低出气率，显著提高充电效率，大大缩短充电时间；通过智能化的负载检测技术，能够在充电过程对蓄电池的电压、电流和时间等相关参数进行监控，确保了蓄电池不会过充电或欠充电，不受温度气候的影响、显著延长蓄电池的使用寿命，实现自动、安全、高效地充电。

本发明的成功研发，对于加快传统蓄电池充电产业技术升级和电动车辆相关零部件行业技术水平的提高，促进我国电动车辆行业整体水平的发展，都具有积极的意义。

一种超低频复合脉冲电流智能数字充电方法，该方法在充电时将储存的电能转换成一种特殊信号，反射到电池极板上，产生电晕现象，以消除电池内的劣物质，达到打通离子通道、疏通电路、增加容量；

采用超低频复合脉冲组合成脉冲群，以期取长补短，达到最佳的充电和去极化的效能，复合脉冲充电电流在充电的同时伴随着瞬间强制去极化，有效的降低了蓄电池充电时产生的极化和硫化现象。矩形脉冲作为充电电能的主要来源；反向单脉冲主要解决浓差极化及检测蓄电池内阻的变化；间隙脉冲主要解决电阻极化等。因此，多种超低频复合脉冲组合的充电电流能达到最佳的去极化的效果，充电的效率大大提高，蓄电池充电的发热大大减少，不但使大电流充电成为可能，而且节省了充电时间和能源，也有效地延长了蓄电池的工作寿命。

所述充电方法还包括电源电路1、单片机2、AD转换器3、采样电路4、显示电路5；

所述采样电路对充电电压401、充电电流402、环境温度403进行采集，通过AD转化器3将模拟信号转换成数字信号后送入单片机2进行分析，分阶段进行电压控制及监控、电流控制及监控和温度补偿；

所述电源电路1中的电源采用一种以传统的输出电压控制环为外环来保证长期输出稳定，而增设的及时控制的谐振电压控制环为内环来提高对顺变因素快速应变能力和电路可靠性的谐振电压控制型功率变换器；其具有抗干扰强，稳定性好，结构简单等优点。

所述电源电路1由调谐脉冲变压器101、输出整流虑波102、光耦反馈103、开关脉冲控制104组成，并且根据反馈信号调整开关脉冲占空比，进而调整稳压电源的直流输出电压的大小。

所述充电方法在充电过程中的使用的稳流精度计算式为：

×100%

式中-稳流精度；-输出电流波动极限值；-输出电流整定值；

稳压计算式为：

式中-稳压精度；-输出电压波动极限值；-输出电压整定值；

所述充电方法还包括独立风道电路，所述独立风道电路包括进风口电路301，出风口电路，致电池温升低，温升慢；所述进风口电路301与出风口电路一致，只是二者的位置方向不同，发挥其所能，坚守各自的岗位。在调谐脉冲变压器101的空隙中穿绕线圈，其中穿绕线圈的圈数视充电机的功率而定，线圈输出的高频交流电压由输出整流虑波102整流后分别为进风口电路301中的风机、出风口电路中的风机提供动力。

独立风道可集中风量，实现温升慢，温升低，而进出风口采用全新式百叶窗设计，具有防水防尘，散热性好等特点。

充电机置于所述充电方法中的环境温度区间为了-35℃～45℃时，恒压充电阶段充电机输出的充电电压随着环境温度的不同而改变，即温度补偿方法；采用改变电压的方式进行补偿的电压式为：

式中—补偿电压、2—单体电池电压、25—标准温度25℃。

经过多次反复实验，在不同环境温度下恒压充电阶段输出电压，见图2所示：

环境温度区间设置在-35℃～45℃内，可适用于任何地区，任何时间中正常工作，工作时间超长，还可以延长电池的使用寿命。如：现有设计中大多数没设有温度补偿功能，或可调温度范围小，它们只适用于南方偏热地方使用，根本不适用于北方的严寒冬天。北方一些靠山地区冬天温度都在零下甚至达到零下25℃以上，经常是处于夏天过充，冬天欠充状态，或者是在天冷的时候，工业用车动力不够，无法工作。

所述温度传感器为多个温度传感器6，将所述多个温度传感器6中的至少一个传感器的输出数据存储在数据缓存器中，获取其它温度传感器的输出数据和所述数据缓存器中所存储的数据的差值，并将该差值作为其它温度传感器的环境温度数据，来显示相对环境温度。

所述多个温度传感器6与本体为不同的个体，但置于所述本体中，这里所指的本体为充电方法中的设备，即充电机。

所述多个温度传感器6与本体之间由采样电路来传送数据由显示电路输出。

通过多个温度传感器6能够精确采集外界和机内温度，智能调节充电电压，使电池不会欠充和过充，最大程度的减轻硫化现象，同时精确的控制调节电池组中各单体电池的电压差，达到均衡充电。

本发明的有益效果：

1、无过充

充电时，充电电流曲线按多层降指数方式完成，特别是在析气段插入变幅与变周期脉冲方式，确保蓄电池发热量最低，析气量最小，充满电判据明确精准，有最大时间保护点。充电机有温度自动补偿措施，确保充电机全天候工作。

2、无欠充

由于充电过程的科学合理性,再配以脉冲方式和温度自动补偿方式的联合作用,充电机将以蓄电池接受的电流能力和容量能力在相应时限内充满蓄电池。

3、充电时间最短

由于充电过程的科学性与合理性,特别是多级分段分层的的引入可变幅与可变周期脉冲方式使得充电时间达到最短。

4、可靠性高、节能省电

由于本发明充电机选用谐振式电源效率高(最高可达99.8%),这样既保证了机器自身发热最低,可靠性高,寿命长,同时也大大节省了用电量,是一种绿色环保的充电机。

5、不受温度影响

由于本发明充电机采用温度补偿技术，可随着温度的变化，而自动调节充电时间，电压，电流等参数，让电池真正实现无过充或无欠充现象。

6、蓄电池寿命与充电机寿命延长

由于用了最科学与最合理的智能数字充电方法,使得蓄电池寿命与充电机寿命大大延长,提高了整体综合效益。

综述，本发明具有充电快速、不受气候影响、工作稳定、操作简单、使用方便、安全可靠、功耗小、体积小、重量轻、可修复旧蓄电池、延长蓄电池的使用寿命等优点，能够带动电动车辆市场的蓬勃发展，减少内燃叉车的使用率，为我国绿色环保、节能减排、低碳经济作出贡献。

附图说明

图1超低频复合脉冲电流智能数字充电方法系统结构示意图

图2为不同环境温度下恒压充电阶段的输出电压实验表

图3为进风口电路示意图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不构成对本发明的限制。

一种超低频复合脉冲电流智能数字充电方法，所述充电方法在充电时将储存的电能转换成一种特殊信号，反射到电池极板上，产生电晕现象，以消除电池内的劣物质，达到打通离子通道、疏通电路、增加容量；

进一步所述充电方法还包括电源电路（1）、单片机（2）、AD转换器（3）、采样电路（4）、显示电路（5）；

进一步所述采样电路对充电电压（401）、充电电流（402）、环境温度（403）进行采集，通过AD转化器（3）将模拟信号转换成数字信号后送入单片机（2）进行分析，分阶段进行电压控制及监控、电流控制及监控和温度补偿；

进一步所述电源电路（1）中的电源采用一种以传统的输出电压控制环为外环来保证长期输出稳定，而增设的及时控制的谐振电压控制环为内环来提高对顺变因素快速应变能力和电路可靠性的谐振电压控制型功率变换器。

进一步所述电源电路（1）由调谐脉冲变压器（101）、输出整流虑波（102）、光耦反馈（103）、开关脉冲控制（104）组成，，并且根据反馈信号调整开关脉冲占空比，进而调整稳压电源的直流输出电压的大小。

进一步所述充电方法在充电过程中的使用的稳流精度计算式为：

×100%

式中-稳流精度；-输出电流波动极限值；-输出电流整定值；

稳压计算式为：

式中-稳压精度；-输出电压波动极限值；-输出电压整定值；

进一步所述充电方法还包括独立风道电路，所述独立风道电路包括进风口电路（301），出风口电路，致电池温升低，温升慢；在调谐脉冲变压器（101）的空隙中穿绕线圈，线圈输出的高频交流电压由输出整流虑波（102）整流后分别为进风口电路（301）中的风机、出风口电路中的风机提供动力。

进一步充电机置于所述充电方法中的环境温度区间为了-35℃～45℃时，恒压充电阶段充电机输出的充电电压随着环境温度的不同而改变，即温度补偿方法；采用改变电压的方式进行补偿的电压式为：

式中—补偿电压、2—单体电池电压、25—标准温度25℃。

进一步所述温度传感器为多个温度传感器（6），将所述多个温度传感器（6）中的至少一个传感器的输出数据存储在数据缓存器中，获取其它温度传感器的输出数据和所述数据缓存器中所存储的数据的差值，并将该差值作为其它温度传感器的环境温度数据，来显示相对环境温度；所述多个温度传感器（6）与本体为不同的个体，但置于所述本体中；所述多个温度传感器（6）与本体之间由采样电路（4）来传送数据由显示电路输出。

以上结合附图详细描述了本发明的优先实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节。

Claims (1)

1.一种超低频复合脉冲电流智能数字充电方法，包括电源电路（1）、单片机（2）、AD转换器（3）、采样电路（4）、显示电路（5）；所述采样电路对充电电压（401）、充电电流（402）、环境温度（403）进行采集，通过AD转化器（3）将模拟信号转换成数字信号后送入单片机（2）进行分析，分阶段进行电压控制及监控、电流控制及监控和温度补偿；所述电源电路（1）由调谐脉冲变压器（101）、输出整流滤波（102）、光耦反馈（103）、开关脉冲控制（104）组成，并且根据反馈信号调整开关脉冲占空比，进而调整稳压电源的直流输出电压的大小；所述电源电路（1）中的电源采用一种以传统的输出电压控制环为外环来保证长期输出稳定，而增设的及时控制的谐振电压控制环为内环来提高对顺变因素快速应变能力和电路可靠性的谐振电压控制型功率变换器；其特征在于，所述充电方法在充电时将储存的电能转换成一种特殊信号，反射到电池极板上，产生电晕现象，以消除电池内的劣物质，达到打通离子通道、疏通电路、增加容量；所述充电方法还包括独立风道电路，所述独立风道电路包括进风口电路（301），出风口电路，致电池温升低，温升慢；在调谐脉冲变压器（101）的空隙中穿绕线圈，线圈输出的高频交流电压由输出整流滤波（102）整流后分别为进风口电路（301）中的风机、出风口电路中的风机提供动力；所述充电方法还包括多个温度传感器（6），将所述多个温度传感器（6）中的至少一个传感器的输出数据存储在数据缓存器中，获取其它温度传感器的输出数据和所述数据缓存器中所存储的数据的差值，并将该差值作为其它温度传感器的环境温度数据，来显示相对环境温度；所述多个温度传感器（6）与本体为不同的个体，但置于所述本体中；所述多个温度传感器（6）与本体之间由采样电路（4）来传送数据由显示电路输出；

所述充电方法在充电过程中的使用的稳流精度计算式为：

×100%

式中-稳流精度；-输出电流波动极限值；-输出电流整定值；

稳压计算式为：

式中-稳压精度；-输出电压波动极限值；-输出电压整定值；

所述充电机置于所述充电方法中的环境温度区间为-35℃～45℃时，恒压充电阶段充电机输出的充电电压随着环境温度的不同而改变，即温度补偿方法；采用改变电压的方式进行补偿的电压式为：

式中—补偿电压、2—单体电池电压、25—标准温度25℃。