CN108039529A - 铅酸蓄电池多段式充电方法 - Google Patents

铅酸蓄电池多段式充电方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铅酸蓄电池多段式充电方法，其包括预充阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段、浮充阶段、停止充电阶段和Recycle段。本发明具有预充功能，电池电压很低时，用大电流充电会对电池造成很大伤害，损害电池寿命，先用小电流把电池电压充到一安全值，可以有效保护电池，延长电池寿命；随着电池电压的升高，逐步降低电流可以减少对电池的损害，延长电池寿命。

Description

铅酸蓄电池多段式充电方法
技术领域
本发明涉及一种可充电电池的充电方法，具体涉及一种铅酸蓄电池多段式充电方法。
背景技术
可充电电池特别是铅酸蓄电池在日常生活中应用很广泛，正确良好的充电方法可以确保电池的寿命。怎样可以更好的给电池充电，怎样充电可以减小对电池的损害，以延长电池寿命就成了人们需要考虑和解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铅酸蓄电池多段式充电方法，该充电方法可以减少对电池的损害，以延长电池寿命。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种铅酸蓄电池多段式充电方法，其包括预充阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段、浮充阶段、停止充电阶段和Recycle段，当充电器开启充电时，获取电池电压，并将其与预充阶段阈值电压比较；如果电池电压小于或者等于预充阶段阈值电压，则进入预充阶段；如果电池电压大于预充阶段阈值，则进入恒流充电阶段；
第一阶段：预充阶段
在预充状态下，以额定电流的1/3对电池充电，直到电池电压达到预充阶段退出阈值电压，或者充电时间超过40min时，充电器自动退出预充阶段，进入恒流充电阶段；
第二阶段：恒流充电阶段
在该阶段内，保持充电电流不变，直到电池电压达到恒压电压，进入恒压充电阶段，该恒流充电阶段最小时间为2min；
第三阶段：恒压充电阶段
在这个阶段内，保持充电电压不变，充电电流逐步减小，直到充电电流减小到恒流充电阶段的充电电流的10%以下时，持续2min后进入浮充阶段；或者当恒压充电时间大于4倍恒流充电时间或大于最长恒压充电时间时，进入浮充阶段；
第四阶段：浮充阶段
该阶段充电器的电压即浮充电压小于恒压电压，同时充电电流继续减小，电池SOC增加；当充电时间达到浮充时间后，进入停充阶段；
第五阶段：停充阶段
（1）判断是否可以进行停充阶段电池的SOH判断
停充阶段开始时，依旧保持当前的浮充电压不变，判断电流值是否小于SOH阈值电流，若停充阶段电流值小于SOH阈值电流，则进入SOH计算阶段；否则进入Recycle阶段；
（2）停充阶段的SOH计算
当电池为新电池且第一次充电时，获取有效电压降低时间，并计算有效电压降低时间的平均值，存储为Tavg0，此时，SOH记为100%；
当电池不是第一次充电时，获取有效电压降低时间，并计算有效电压降低时间的平均值，存储为TavgN；此时SOH=TavgN/Tavg0；
其中，获取有效电压降低时间具体如下：
a、将电压在浮充电压的基础上降低0.5Vper12V，等待电池电压慢慢降低到充电电压，记录第一次的电压降低时间为T0；
b、在当前电压上重复动作a，记录相应电压降低时间T1;
c、在当前电压上再次重复动作a，记录相应电压降低时间T2；
判断电压降低时间是否超过30min，若超过则认为是相应的电压降低时间为无效时间，不作为计算条件；否则为有效的电压降低时间；
（3）根据（2）中计算得到的SOH来调整下次浮充时间，即
Tfloatn=Tfloat0*SOH*P
其中，P为铅酸蓄电池的补偿参数，Tfloat0为浮充时间的初始预设值；
第六阶段：Recycle阶段
判断电池电压是否低于Recycle限定值，当电池电压低于Recycle限定值时，持续滤波15min,重新开始新一轮充电,再次进入预充阶段；若电池第一次进入Recycle阶段，Recycle限定值为Vre0 = 11.8V(per12V)；若电池不是第一次进入Recycle阶段，Recycle限定值为VreN=SOH*P*Vre0。
所述第一阶段到第五阶段中，充电器时时刻刻在采集电池的温度信息，以25摄氏度为基准对充电电压进行补偿，C为每摄氏度电压每单元补偿系数，补偿电压为Vcom=(T-25)*C*Ncell，其中，Ncell为铅酸电池的单元数。
所述预充阶段阈值电压默认值为11.5Vper12V；所述预充阶段退出阈值电压的默认值为13.5Vper12V。
采用上述方案后，本发明具有预充功能，电池电压很低时，用大电流充电会对电池造成很大伤害，损害电池寿命，先用小电流把电池电压充到一安全值，可以有效保护电池，延长电池寿命；随着电池电压的升高，逐步降低电流可以减少对电池的损害，延长电池寿命。停充阶段通过对电池健康指数判断，减少电池处于浮充状态时间，同时结合Recycle段电压来重启对电池的充电,避免电池处于长期浮充状态，电量却慢慢损耗的现象，从而延长电池使用寿命。
附图说明
图1为本发明充电曲线示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明揭示了一种铅酸蓄电池多段式充电方法，其包括预充阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段、浮充阶段、停止充电阶段和Recycle段，当充电器交流输入正常时，充电器开始对其相连接的电池进行充电，每次开启充电都是从预充阶段开始，充电器根据当前电池电压和充电电流的值来判断是否进入下一阶段。充电器通过控制PWM输出的占空比来调节当前的充电电流。
本发明充电方法具体如下：
当充电器开启充电时，获取电池电压，并将其与预充阶段阈值电压比较；如果电池电压小于或者等于预充阶段阈值电压，则直接进入预充阶段；如果电池电压大于预充阶段阈值，则直接跳过预充阶段，进入恒流充电阶段。
第一阶段：预充阶段
在预充状态下，以额定电流的1/3对电池充电，直到充电电压达到预充阶段退出阈值电压，或者充电时间超过40min时，充电器自动退出预充阶段，进入下一阶段。
预充阶段阈值电压默认值为11.5Vper12V，根据不同种类铅酸蓄电池不同而有所偏移。预充阶段退出阈值电压的默认值为13.5Vper12V，不同类型铅酸蓄电池会有偏移。
第二阶段：恒流充电阶段(CC)
在这个阶段内的电池电压快速升高，初期阶段的充电电流保持不变，直到电池电压到恒压电压，则进入恒压充电阶段。恒流充电阶段最小时间为2min，最大无限制。该阶段的充电电流大小与设置的电池容量和电池类型有关。
第三阶段：恒压充电阶段(CV)
在这个阶段内，充电电压保持不变，充电电流逐步减小，直到充电电流减小到恒流充电阶段的充电电流的10%以下时，持续2min后进入浮充阶段；或者恒压充电时间大于4倍恒流充电时间或大于最长恒压充电时间时，则进入浮充阶段。
恒压充电阶段最小时间为2min，最大充电时间为8h。
第四阶段：浮充阶段(CF)
处于这种充电阶段的电池，其电池电量已经接近100%。这个阶段充电器的电压即浮充电压相比于恒压电压 会有所下降，同时充电电流继续减小，电池SOC继续增加；当充电时间达到浮充时间后，进入停充阶段。其中，SOC（State of Charge），是指电池的剩余电量，通过百分比表示，反应电池还剩多少电量；浮充时间不超过10天。
第五阶段：停充阶段
进入停充阶段的充电器，充电电压不会立即下降到0，这个过程具体分为三部分：
（1）判断是否可以进行停充阶段电池的SOH判断
停充阶段开始时，依旧保持当前的浮充电压不变，判断电流值是否小于SOH阈值电流，若停充阶段电流值小于SOH阈值电流，则进入SOH计算阶段；否则跳过此阶段，进入Recycle阶段。
（4）停充阶段的SOH计算
当铅酸蓄电池为新电池且第一次充电时，获取有效电压降低时间，并计算有效电压降低时间的平均值，存储为Tavg0，此时，SOH记为100%；
当铅酸蓄电池不是第一次充电时，获取有效电压降低时间，并计算有效电压降低时间的平均值，存储为TavgN；此时SOH=TavgN/Tavg0。
其中，获取有效电压降低时间具体如下：
a、将电压在浮充电压的基础上降低0.5Vper12V，即每12V降低0.5V:即额定电压为24V,对应降低1V；额定电压为48V,降低2V；等待电池电压慢慢降低到充电电压，记录第一次的电压降低时间为T0；
b、在当前电压上重复动作a，记录相应电压降低时间T1;
c、在当前电压上再次重复动作a，记录相应电压降低时间T2；
判断电压降低时间是否超过30min，若超过则认为是相应的电压降低时间为无效时间，不作为计算条件；否则为有效的电压降低时间。
（5）根据（2）中计算得到的SOH来调整下次浮充时间，即
Tfloat n=Tfloat0*SOH*P
其中，P为铅酸蓄电池的补偿参数，Tfloat0为浮充时间的初始预设值。
第六阶段：Recycle阶段
判断电池电压是否低于Recycle限定值，当电池电压低于Recycle限定值时，持续滤波15min,重新开始新一轮充电,再次进入预充阶段；若电池第一次进入Recycle阶段，Recycle限定值为Vre0 = 11.8V(per12V)；若电池不是第一次进入Recycle阶段，Recycle限定值为VreN=SOH*P*Vre0。
在第一阶段到第五阶段中，充电器时时刻刻在采集电池的温度信息，对充电电压进行补偿。以25摄氏度为基准对充电电压进行补偿，C为每摄氏度电压每单元补偿系数，补偿电压为Vcom=(T-25)*C*Ncell，其中，Ncell为铅酸电池的单元数。
以上所述，仅是本发明实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种铅酸蓄电池多段式充电方法，其特征在于：包括预充阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段、浮充阶段、停止充电阶段和Recycle段，当充电器开启充电时，获取电池电压，并将其与预充阶段阈值电压比较；如果电池电压小于或者等于预充阶段阈值电压，则进入预充阶段；如果电池电压大于预充阶段阈值，则进入恒流充电阶段；
第一阶段：预充阶段
在预充状态下，以额定电流的1/3对电池充电，直到电池电压达到预充阶段退出阈值电压，或者充电时间超过40min时，充电器自动退出预充阶段，进入恒流充电阶段；
第二阶段：恒流充电阶段
在该阶段内，保持充电电流不变，直到电池电压达到恒压电压，进入恒压充电阶段，该恒流充电阶段最小时间为2min；
第三阶段：恒压充电阶段
在这个阶段内，保持充电电压不变，充电电流逐步减小，直到充电电流减小到恒流充电阶段的充电电流的10%以下时，持续2min后进入浮充阶段；或者当恒压充电时间大于4倍恒流充电时间或大于最长恒压充电时间时，进入浮充阶段；
第四阶段：浮充阶段
该阶段充电器的电压即浮充电压小于恒压电压，同时充电电流继续减小，电池SOC增加；当充电时间达到浮充时间后，进入停充阶段；
第五阶段：停充阶段
（1）判断是否可以进行停充阶段电池的SOH判断
停充阶段开始时，依旧保持当前的浮充电压不变，判断电流值是否小于SOH阈值电流，若停充阶段电流值小于SOH阈值电流，则进入SOH计算阶段；否则进入Recycle阶段；
停充阶段的SOH计算
当电池为新电池且第一次充电时，获取有效电压降低时间，并计算有效电压降低时间的平均值，存储为Tavg0，此时，SOH记为100%；
当电池不是第一次充电时，获取有效电压降低时间，并计算有效电压降低时间的平均值，存储为TavgN；此时SOH=TavgN/Tavg0；
其中，获取有效电压降低时间具体如下：
a、将电压在浮充电压的基础上降低0.5Vper12V，等待电池电压慢慢降低到充电电压，记录第一次的电压降低时间为T0；
b、在当前电压上重复动作a，记录相应电压降低时间T1;
c、在当前电压上再次重复动作a，记录相应电压降低时间T2；
判断电压降低时间是否超过30min，若超过则认为是相应的电压降低时间为无效时间，不作为计算条件；否则为有效的电压降低时间；
根据（2）中计算得到的SOH来调整下次浮充时间，即
Tfloatn=Tfloat0*SOH*P
其中，P为铅酸蓄电池的补偿参数，Tfloat0为浮充时间的初始预设值；
第六阶段：Recycle阶段
判断电池电压是否低于Recycle限定值，当电池电压低于Recycle限定值时，持续滤波15min,重新开始新一轮充电,再次进入预充阶段；若电池第一次进入Recycle阶段，Recycle限定值为Vre0 = 11.8V(per12V)；若电池不是第一次进入Recycle阶段，Recycle限定值为VreN=SOH*P*Vre0。
2.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池多段式充电方法，其特征在于：所述第一阶段到第五阶段中，充电器时时刻刻在采集电池的温度信息，以25摄氏度为基准对充电电压进行补偿，C为每摄氏度电压每单元补偿系数，补偿电压为Vcom=(T-25)*C*Ncell，其中，Ncell为铅酸电池的单元数。
3.根据权利要求1所述的一种铅酸蓄电池多段式充电方法，其特征在于：所述预充阶段阈值电压默认值为11.5Vper12V；所述预充阶段退出阈值电压的默认值为13.5Vper12V。
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