CN110828913B - 电池充电方法及其充电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池充电方法，包括：检测电池的端电压；当所述端电压小于电压阈值时，执行快速充电步骤，快速充电步骤包括：计算端电压的上升速率，将上升速率与上升速率参考值进行比较，并根据比较结果控制端电压；当端电压不小于电压阈值时，执行小电流浮充步骤，小电流浮充步骤包括：以预定的浮充周期对电池进行间隔充电，在浮充周期的第一时间区间内，计算端电压的下降速率，将下降速率与下降速率参考值进行比较，根据比较结果控制端电压，在浮充周期的第二时间区间内，中止充电。本发明只需要采样电池端电压即可控制充电电流，可以有效地提高电池充电效率、减少整机系统的损耗，有效保证电池充电量；不过充，可延长电池的使用寿命。

Description

电池充电方法及其充电系统
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种电池充电方法，以及使用该电池充电方法的电池充电系统。
背景技术
不间断电源(UPS)在市电输入正常时，向蓄电池充电，在市电中断时，立即将蓄电池的直流电能转换成220V的交流电，向负载供电。
图1为现有技术中的一种电池充电电路的示意图。如图1中所示，现有技术中的电池充电电路通常包括：滤波电容C1和C2，并联在一蓄电池 BR的两端，蓄电池BR的两端具有直流电压，即端电压UDC；由开关管Q1、 Q2、Q3和Q4组成的逆变器/整流器，其直流端并联在蓄电池BR的两端；变压器T，其一侧绕组并联在该逆变器/整流器的交流端，另一侧绕组在 AC市电正常时从AC市电汲取电能，在AC市电断电时为负载提供交流电；以及适当的接地。上述元件的具体连接关系如图1中所示。
图1中所示的电池充电电路通常称为在线互动式UPS充电电路，其通过控制开关管Q3和Q4的导通时间来对蓄电池BR进行充电。
然而，图1中所示的传统在线互动式UPS充电电路存在如下缺点：
1、由于是通过固定占空比来控制开关管Q3和Q4进行恒压充电，所以充电初期电流过大，容易造成蓄电池BR的极板硫化。
2、由于UPS是在AC市电断电的情况下才投入工作，因此蓄电池BR不会处于完全充放电状态。这样，蓄电池BR长时间使用将导致极板内电解质难以分解，最终生成硫酸铅，增大了蓄电池BR的内阻。另外，传统的UPS充电方式无法根据蓄电池BR的内阻情况调整充电电压，无法对已经硫化的蓄电池BR进行去硫化处理。
3、由于对于充电后期无浮充机制，或者一直保持浮充，而且UPS控制板电路电源由蓄电池BR提供，这样，如果蓄电池BR长时间处于不充电状态，将导致蓄电池BR过放电，或者，由于蓄电池BR一直处于浮充状态，将导致蓄电池BR过充电，从而使UPS整机效率下降或产生温升等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池充电方法，以及使用该电池充电方法的电池充电系统，从而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的上述技术问题。
本发明的其它特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。
根据本发明的一个方面，提供一种电池充电方法，包括：检测一电池的端电压；当所述端电压小于一电压阈值时，执行一快速充电步骤，其中所述快速充电步骤包括：计算所述端电压的上升速率，将所述上升速率与一上升速率参考值进行比较，并根据比较结果控制所述端电压；以及当所述端电压不小于所述电压阈值时，执行一小电流浮充步骤，其中所述小电流浮充步骤包括：以一预定的浮充周期对所述电池进行间隔充电，在所述浮充周期的第一时间区间内，计算所述端电压的下降速率，将所述下降速率与一下降速率参考值进行比较，根据比较结果控制所述端电压，以及在所述浮充周期的第二时间区间内，中止充电。
可选地，在所述快速充电步骤中，根据所述比较结果控制所述端电压包括：通过调节充电输入脉冲的占空比来控制所述端电压。
可选地，在所述快速充电步骤中，当所述上升速率大于所述上升速率参考值，减小所述占空比，以及当所述上升速率小于所述上升速率参考值，增大所述占空比。
可选地，在执行所述快速充电步骤前，如果经过一预定次数的调节，所述上升速率仍大于所述上升速率参考值，则跳转至所述小电流浮充步骤，并发出所述电池需要更换的告警。
可选地，在检测所述电池的端电压之前，预设所述占空比的初始值，并存储在非易失存储器中，其中，在所述快速充电步骤中，将调节后的所述占空比存储在所述非易失存储器中，作为所述占空比的更新的初始值。
可选地，在执行所述快速充电步骤前，将所述电池的电压变化范围分成多个电压区间，每一个所述端电压对应一个所述电压区间，以及每一个所述电压区间对应一个所述上升速率参考值。
可选地，在所述小电流浮充步骤中，根据所述比较结果控制所述端电压包括：通过调节充电输入脉冲的占空比来控制所述端电压。
可选地，在所述小电流浮充步骤中，当所述下降速率大于所述下降速率参考值，增大所述占空比，以及当所述下降速率小于所述下降速率参考值，减小所述占空比。
可选地，在检测所述电池的端电压之前，预设所述占空比的初始值，并存储在非易失存储器中，其中，在所述小电流浮充步骤中，将调节后的所述占空比存储在所述非易失存储器中，作为所述占空比的更新的初始值。
可选地，在执行所述小电流浮充步骤前，将所述电池的电压变化范围分成多个电压区间，每一个所述端电压对应一个所述电压区间，以及每一个所述电压区间对应一个所述下降速率参考值。
可选地，其中所述电池为铅酸电池。
可选地，所述电池充电方法还包括：在检测所述电池的端电压之前，由所述电池的电池特性得到所述上升率参考值和所述下降率参考值，并将所述上升率参考值和所述下降率参考值存储在非易失性存储器中。
根据本发明的另一个方面，提供一种电池充电系统，包括：充电电路，被配置为包括一开关单元，其中所述开关单元耦接至一电池；检测电路，被配置为耦接至所述电池，以检测所述电池的端电压，并输出一反映所述端电压的采样信号；以及控制电路，被配置为接收所述采样信号，以输出一控制信号至所述充电电路，从而控制所述开关单元给所述电池充电，其中，当所述端电压小于一电压阈值时，执行一快速充电步骤，其中所述快速充电步骤包括：计算所述端电压的上升速率，将所述上升速率与一上升速率参考值进行比较，并根据比较结果来控制所述开关单元的导通时间，从而控制所述端电压，以及当所述端电压不小于所述电压阈值时，执行一小电流浮充步骤，其中所述小电流浮充步骤包括：以一预定的浮充周期对所述电池进行间隔充电，在所述浮充周期的第一时间区间内，计算所述端电压的下降速率，将所述下降速率与一下降速率参考值进行比较，根据比较结果来控制所述开关单元的导通时间，从而控制所述端电压，以及在所述浮充周期的第二时间区间内，使所述开关单元保持截止，从而中止充电。
可选地，在所述快速充电步骤中，根据比较结果来控制所述开关单元的导通时间，从而控制所述端电压包括：通过调节充电输入脉冲的占空比来控制所述端电压。
可选地，在所述快速充电步骤中，当所述上升速率大于所述上升速率参考值，减小所述导通时间，以减小所述占空比，以及当所述上升速率小于所述上升速率参考值，增大所述导通时间，以增大所述占空比。
可选地，在执行所述快速充电步骤前，如果经过一预定次数的调节，所述上升速率仍大于所述上升速率参考值，则跳转至所述小电流浮充步骤，并发出所述电池需要更换的告警。
可选地，在检测所述电池的端电压之前，预设所述导通时间的初始值，并存储在非易失存储器中，其中，在所述快速充电步骤中，将调节后的所述导通时间存储在所述非易失存储器中，作为所述导通时间的更新的初始值。
可选地，在执行所述快速充电步骤前，将所述电池的电压变化范围分成多个电压区间，每一个所述端电压对应一个所述电压区间，以及每一个所述电压区间对应一个所述上升速率参考值。
可选地，在所述小电流浮充步骤中，根据比较结果来控制所述开关单元的导通时间，从而控制所述端电压包括：通过调节充电输入脉冲的占空比来控制所述端电压。
可选地，在所述小电流浮充步骤中，当所述下降速率大于所述下降速率参考值，增大所述导通时间，以增大所述占空比，以及当所述下降速率小于所述下降速率参考值，减小所述导通时间，以减小所述占空比。
可选地，在检测所述电池的端电压之前，预设所述导通时间的初始值，并存储在非易失存储器中，其中，在所述小电流浮充步骤中，将调节后的所述导通时间存储在所述非易失存储器中，作为所述导通时间的更新的初始值。
可选地，在执行所述小电流浮充步骤前，将所述电池的电压变化范围分成多个电压区间，每一个所述端电压对应一个所述电压区间，以及每一个所述电压区间对应一个所述下降速率参考值。
可选地，其中所述电池为铅酸电池。
可选地，所述电池充电系统还包括：在检测所述电池的端电压之前，由所述电池的电池特性得到所述上升率参考值和所述下降率参考值，并将所述上升率参考值和所述下降率参考值存储在非易失性存储器中。
本发明的电池充电方法以及使用该电池充电方法的电池充电系统只需要采样电池端电压即可控制充电电流，可以有效地提高电池充电效率、减少整机系统的损耗，有效保证电池充电量；不过充，可以延长电池的使用寿命；对于深度硫化的电池，可以起到去硫化的效果；对于故障电池，可以及时地提醒用户更换电池；特别是在小功率应用场合，由于电池充电效率的提高，可以选择容量较小的电池来满足系统放电时间上的要求。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是这里的详细说明以及附图仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利要求范围作任何的限制。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1为现有技术中的一种电池充电电路的示意图；
图2为本发明的一个实施例的电池充电方法的流程图；
图3为本发明的另一个实施例的电池充电方法的流程图；
图4为本发明的另一个实施例的电池充电方法的流程图；
图5为本发明的另一个实施例的电池充电方法的流程图；
图6为本发明的另一个实施例的电池充电方法的流程图；
图7为本发明的一个实施例的快速充电步骤的流程图；
图8为本发明的一个实施例的小电流浮充步骤的流程图；
图9为本发明的一个实施例的电池充电系统的示意图；
图10为本发明的一个实施例的充电曲线的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的结构、部件、步骤、方法等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、部件或者操作以避免模糊本发明的各方面。
下面将结合图1-图10来描述本发明的电池充电方法，以及使用该电池充电方法的电池充电系统。
本发明的电池充电方法为一种在线互动式UPS充电控制方法，图2 为本发明的一个实施例的电池充电方法的流程图。如图2中所示，本发明的电池充电方法包括：
电压检测步骤100：检测如图1中所示的蓄电池BR的端电压UDC。
当端电压UDC小于一电压阈值UT时，例如小于14±0.2V时，或者说，当蓄电池BR的蓄电量未达到例如80％的电池容量时，执行一快速充电步骤200。在这里，“快速”可以是指，与充电后期相比，充电电流相对较大，蓄电池BR能够相对较快地获得电能。一定蓄电池BR的蓄电量与其端电压UDC具有相对固定的关系。
快速充电步骤200：计算端电压UDC的上升速率PU，将上升速率PU与一上升速率参考值PUR进行比较，并根据比较结果控制端电压UDC。在这里，控制端电压UDC可理解为控制蓄电池BR的充电速度，从而控制端电压UDC的上升速率PU。
当端电压UDC不小于电压阈值UT时，例如不小于14±0.2V时，或者说，当蓄电池BR的蓄电量达到例如80％的电池容量时，执行一小电流浮充步骤300，在这里，“小”可以是指，与充电前期相比，充电电流相对较小，蓄电池BR获得电能的速度相对较慢。
小电流浮充步骤300：以一预定的浮充周期T对蓄电池BR进行间隔充电，在浮充周期T的第一时间区间T1内，计算端电压UDC的下降速率 PD，将下降速率PD与一下降速率参考值PDR进行比较，根据比较结果控制端电压UDC，以及在浮充周期T的第二时间区间T2内，中止充电。在这里，一个“浮充周期”T可以包括一个第一时间区间T1和一个第二时间区间T2，第一时间区间T1与第二时间区间T2交替出现，直到蓄电池BR充满为止。在这里，控制端电压UDC可理解为控制蓄电池BR的充电速度，从而控制端电压UDC的下降速率PD。
作为一个实施例，在步骤100和步骤200之间，还包括判断步骤1001：判断蓄电池BR是否已进入了小电流浮充阶段。换句话说，就是：如果在正常的充电过程中，已经执行过了一次步骤300，则在执行步骤100后就仍然直接跳转至步骤300，不再执行步骤200，除非该电池充电系统重启。
作为一个实施例，在快速充电步骤200中，根据比较结果控制端电压 UDC包括：通过调节充电输入脉冲的占空比来控制端电压UDC。在这里，“充电输入脉冲”可以是指，例如由如图1中所示的开关管Q1、Q2、Q3和Q4组成的逆变器/整流器作为整流器使用时，向蓄电池BR输入的电压脉冲。
作为一个实施例，在快速充电步骤200中，当上升速率PU大于上升速率参考值PUR时，减小充电输入脉冲的占空比，从而减小充电电流，降低蓄电池BR的充电速度；当上升速率PU小于上升速率参考值PUR时，增大充电输入脉冲的占空比，从而增加充电电流，加快蓄电池BR的充电速度。
图3为本发明的另一个实施例的电池充电方法的流程图。如图3中所示，作为一个实施例，在执行快速充电步骤200前，如果经过一预定次数的调节，端电压UDC的上升速率PU仍大于上升速率参考值PUR，即端电压上升速率过快多次，说明此时的蓄电池BR已经损坏，则跳转至小电流浮充步骤300，并发出蓄电池BR需要更换的告警。
图4为本发明的另一个实施例的电池充电方法的流程图。如图4中所示，作为一个实施例，在检测蓄电池BR的端电压UDC的步骤100之前，还包括预设步骤90：预设占空比的初始值，并存储在非易失存储器中。在这里，非易失存储器可以是例如EPROM和Flash等。
在快速充电步骤200中，可以将调节后的占空比存储在非易失存储器中，作为占空比的更新的初始值，以便充电设备在下次开机后使用。
在本发明的另一个实施例中，当电池的充电电路包含如图1中的开关管Q1、Q2、Q3和Q4组成的开关单元时，可通过增大开关单元的相应导通时间，增大充电输入脉冲的占空比，或者通过减小开关单元的相应导通时间，减小充电输入脉冲的占空比，因此，对应地，在检测蓄电池BR的端电压UDC的步骤100之前，还可以预设开关单元的相应导通时间的初始值，并存储在非易失存储器中，在快速充电步骤200中，可将调节后的导通时间存储在非易失存储器中，作为导通时间的更新的初始值。
图5为本发明的另一个实施例的电池充电方法的流程图。如图5中所示，作为一个实施例，在执行快速充电步骤200前，还包括步骤80：将蓄电池BR的电压变化范围分成多个电压区间，每一个端电压UDC归属于一个电压区间，即对应一个电压区间，以及每一个电压区间对应一个上升速率参考值PUR。在这里，“电压变化范围”可以是指蓄电池BR的正常电池电压范围，也就是蓄电池BR允许使用的电压范围，例如对于12V的铅酸电池来说，其电压变化范围为9.8V～14V。根据控制的精细程度，一个电压区间可以为例如0.5V、0.2V、0.1V等各种数值。
与前述的快速充电步骤200中控制端电压UDC的方式相同，作为一个实施例，在小电流浮充步骤300中，根据比较结果控制端电压UDC也包括：通过调节充电输入脉冲的占空比来控制端电压UDC。
与前述的快速充电步骤200中控制端电压UDC的方式类似，作为一个实施例，在小电流浮充步骤300中，当下降速率PD大于下降速率参考值 PDR时，增大充电输入脉冲的占空比，从而加快蓄电池BR的充电速度；当下降速率PD小于下降速率参考值PDR时，减小充电输入脉冲的占空比，从而降低蓄电池BR的充电速度。
仍如前述图4中所示，作为一个实施例，在检测蓄电池BR的端电压 UDC的步骤100之前，还包括预设步骤90：预设占空比的初始值，并存储在非易失存储器中。在这里，非易失存储器可以是例如EPROM和Flash 等。
在小电流浮充步骤300中，可以将调节后的占空比存储在非易失存储器中，作为占空比的更新的初始值，以便充电设备在下次开机后使用。
在本发明的另一个实施例中，当电池的充电电路包含开关单元时，可通过增大开关单元的相应导通时间，增大充电输入脉冲的占空比，或者通过减小开关单元的相应导通时间，减小充电输入脉冲的占空比，因此，对应地，在检测蓄电池BR的端电压UDC的步骤100之前，还可以预设开关单元的相应导通时间的初始值，并存储在非易失存储器中，在小电流浮充步骤300中，可将调节后的导通时间存储在非易失存储器中，作为导通时间的更新的初始值。
仍如前述图5中所示，作为一个实施例，在执行小电流浮充步骤300 前，还包括划分步骤80：将蓄电池BR的电压变化范围分成多个电压区间，每一个端电压UDC归属于一个电压区间，即对应一个电压区间，以及每一个电压区间对应一个下降速率参考值PDR。在这里，“电压变化范围”可以是指蓄电池BR的正常电池电压范围，也就是允许使用的电压范围，例如对于12V的铅酸电池来说，其电压变化范围为9.8V～14V。根据控制的精细程度，一个电压区间可以为例如0.5V、0.2V、0.1V等各种数值。
作为一个实施例，快速充电步骤200中使用的电压区间可以不同于小电流浮充步骤300中使用的电压区间。
作为一个实施例，前述的蓄电池BR可以为铅酸电池，简称电池。
作为一个实施例，在检测蓄电池BR的端电压UDC之前，可以由蓄电池BR的电池特性得到上升率参考值PUR和下降率参考值PDR，并将上升率参考值PUR和下降率参考值PDR存储在非易失性存储器中。在这里，蓄电池BR的“电池特性”可以是指生产蓄电池BR的厂商提供的蓄电池BR的理论充放电曲线。
图6为本发明的另一个实施例的电池充电方法的流程图，用于更全面地理解本发明。如图6中所示，本发明的电池充电方法包括：
如前所述的划分步骤80：将蓄电池BR的电压变化范围分成多个电压区间。这里不再赘述。
如前所述的步骤100，检测如图1中所示的蓄电池BR的端电压UDC。这里不再赘述。
步骤110：确定端电压UDC所属的电压区间。如前所述，每一个端电压UDC归属于一个电压区间，即对应一个电压区间。
步骤120：确定当前区间端电压上升速率参考值或下降速率参考值(分别对应于快速充电阶段和小电流浮冲阶段)。如前所述，每一个电压区间对应一个上升速率参考值PUR或下降速率参考值PDR。
如前所述的判断步骤1001：判断蓄电池BR是否已进入了小电流浮充阶段。这里不再赘述。
通过判断端电压UDC的上升速率PU过快(过大)是否已经连续发生多次，来确定是否有必要继续进行下面的快速充电步骤200。
通过判断端电压UDC是否小于电压阈值UT，或者说，是否蓄电池BR的蓄电量达到例如80％的电池容量，来确定是否需要结束快速充电步骤 200并进入小电流浮冲步骤300。
如前所述的快速充电步骤200。这里不再赘述。
如前所述的小电流浮冲步骤300。这里不再赘述。
各步骤的逻辑关系如图6中所示。
图7为本发明的一个实施例的快速充电步骤200的流程图，用于更全面地理解本发明。如图7中所示，本发明的快速充电步骤200包括：
步骤210：从存储器读取所属电压区间的充电输入脉冲的占空比。
步骤220：使用所检测的电压UDC，来计算端电压UDC的上升速率PU。
步骤230：将端电压UDC的上升速率PU与当前电压区间的端电压上升速率参考值PUR进行比较。
步骤240：根据比较结果调节充电输入脉冲的占空比。
步骤250：将调节后的充电输入脉冲的占空比存入存储器，作为当前电压区间对应的占空比的更新的初始值，以便充电设备在下次开机后使用。
图8为本发明的一个实施例的小电流浮充步骤300的流程图，用于更全面地理解本发明。如图8中所示，本发明的小电流浮充步骤300包括：
步骤310：从存储器读取所属电压区间的充电输入脉冲的占空比。
步骤320：使用所检测的电压UDC，来计算端电压UDC的下降速率PD。
步骤330：将端电压UDC的下降速率PD与当前电压区间的端电压下降速率参考值PDR进行比较。
步骤340：根据比较结果调节充电输入脉冲的占空比。
步骤350：将调节后的充电输入脉冲的占空比存入存储器，作为当前电压区间对应的占空比的更新的初始值，以便充电设备在下次开机后使用。
如前所述，由于本发明的小电流浮充步骤300是以一预定的浮充周期 T对蓄电池BR进行间隔充电，一个“浮充周期”T仅充电第一时间区间 T1，因此在步骤350之后计时第一时间区间T1的时间长度，然后进行下面的步骤360。作为一个实施例，在进行下面的步骤360之前，还可以还返回到前面的检测步骤100，以便更精细地调节充电速率。
步骤360：中止充电第二时间长度T2。在计时第二时间区间T2的时间长度后，返回到前面的检测步骤100。
以上结合图1-图8描述了本发明的电池充电方法。
本发明还提供了一种使用如前述结合图1-图8所描述的电池充电方法的电池充电系统。
图9为本发明的一个实施例的电池充电系统的示意图。如图9中所示，本发明的电池充电系统，包括：
例如如图1所示的充电电路，被配置为包括一开关单元，例如由开关管Q1、Q2、Q3和Q4组成的逆变器/整流器，其中所述开关单元耦接至一电池，例如蓄电池BR。本发明不限于如图1所示的充电电路。
检测电路2，被配置为耦接至例如蓄电池BR，以检测蓄电池BR的端电压UDC，并输出一反映端电压UDC的采样信号SS。
控制电路3，被配置为接收采样信号SS，以输出一控制信号SC至所述充电电路，从而控制所述开关单元给蓄电池BR充电。
当端电压UDC小于一电压阈值UT时，执行前述的快速充电步骤200，其中快速充电步骤200包括：计算端电压UDC的上升速率PU，将上升速率PU与一上升速率参考值PUR进行比较，并根据比较结果来控制所述开关单元的导通时间，从而控制端电压UDC。
当端电压UDC不小于电压阈值UT时，或者说，当蓄电池BR的蓄电量达到例如80％的电池容量时，执行前述的小电流浮充步骤300，其中小电流浮充步骤300包括：以一预定的浮充周期T对蓄电池BR进行间隔充电，在浮充周期T的第一时间区间T1内，计算端电压UDC的下降速率PD，将下降速率PD与一下降速率参考值PDR进行比较，根据比较结果来控制所述开关单元的导通时间，从而控制端电压UDC，以及在浮充周期T的第二时间区间T2内，使所述开关单元保持截止，从而中止充电。
作为一个实施例，在快速充电步骤200中，根据比较结果来控制所述开关单元的导通时间，从而控制端电压UDC，包括：通过调节充电输入脉冲的占空比来控制端电压UDC。
作为一个实施例，在快速充电步骤200中，当上升速率PU大于上升速率参考值PUR，减小开关单元的导通时间，以减小充电输入脉冲的占空比，以及当上升速率PU小于上升速率参考值PUR，增大开关单元的导通时间，以增大充电输入脉冲的占空比。
作为一个实施例，在执行快速充电步骤200前，如果经过一预定次数的调节，上升速率PU仍大于上升速率参考值PUR，则跳转至小电流浮充步骤300，并发出蓄电池BR需要更换的告警。
作为一个实施例，在检测蓄电池BR的端电压UDC之前，预设开关单元的导通时间的初始值，并存储在非易失存储器中，其中，在快速充电步骤200中，将调节后的导通时间存储在非易失存储器中，作为导通时间的更新的初始值。
作为一个实施例，在执行快速充电步骤200前，将蓄电池BR的电压变化范围分成多个电压区间，每一个端电压UDC归属于一个电压区间，即对应一个电压区间，以及每一个电压区间对应一个上升速率参考值PUR。
作为一个实施例，在小电流浮充步骤300中，根据比较结果来控制所述开关单元的导通时间，从而控制端电压UDC包括：通过调节充电输入脉冲的占空比来控制端电压UDC。
作为一个实施例，在小电流浮充步骤300中，当下降速率PD大于下降速率参考值PDR，增大开关单元的导通时间，以增大充电输入脉冲的占空比，以及当下降速率PD小于下降速率参考值PDR，减小开关单元的导通时间，以减小充电输入脉冲的占空比。
作为一个实施例，在步骤100和步骤200之间，还包括判断步骤1001：判断蓄电池BR是否已进入了小电流浮充阶段。换句话说，就是：如果在正常的充电过程中，已经执行过了一次步骤300，则在执行步骤100后就仍然直接跳转至步骤300，不再执行步骤200，除非该电池充电系统重启。
作为一个实施例，在检测蓄电池BR的端电压UDC之前，预设开关单元的导通时间的初始值，并存储在非易失存储器中，其中，在小电流浮充步骤300中，将调节后的导通时间存储在非易失存储器中，作为导通时间的更新的初始值。
作为一个实施例，在执行小电流浮充步骤300前，将蓄电池BR的电压变化范围分成多个电压区间，每一个端电压UDC归属于一个电压区间，即对应一个电压区间，以及每一个电压区间对应一个下降速率参考值PDR。
作为一个实施例，这里的蓄电池BR可以为铅酸电池，简称电池。
作为一个实施例，在检测蓄电池BR的端电压UDC之前，由蓄电池BR的电池特性得到上升率参考值PUR和下降率参考值PDR，并将上升率参考值PUR和下降率参考值PDR存储在非易失性存储器中。
当采用图9所示的充电电路时，图10为本发明的一个实施例的充电曲线的示意图，示出了充电过程中的电压曲线和电流曲线，用于更全面地理解本发明。如图10中所示：
在快速充电阶段，蓄电池BR的端电压UDC从大约12.2V开始上升，对应的充电电流相对较大。充电电流逐渐下降。
在蓄电池BR的端电压UDC上升到大约13.8V时，即电压阈值UT，开始进入小电流浮充阶段。在小电流浮充阶段，可以根据UPS整机系统温升情况，设定浮充周期，以及第一时间区间和第二时间区间，例如：以3 小时的浮充周期T对蓄电池BR进行间隔充电，在2小时的第一时间区间 T1内，对蓄电池BR进行小电流充电，在1小时的第二时间区间T2内，中止充电。在本实施例的小电流浮充阶段，当蓄电池同时还需要向UPS系统中的控制电路等供电时，并且蓄电池本身就存在自放电损耗，蓄电池 BR的端电压UDC有所下降，甚至降低至小于电压阈值UT，但本发明的充电方法会保证其稳定在小电流浮充阶段，除非重新开机。
本发明的电池充电方法以及使用该电池充电方法的电池充电系统只需要采样电池端电压即可控制充电电流，可以有效地提高电池充电效率、减少整机系统的损耗，有效保证电池充电量；不过充，可以延长电池的使用寿命；对于深度硫化的电池，可以起到去硫化的效果；对于故障电池，可以及时地提醒用户更换电池；特别是在小功率应用场合，由于电池充电效率的提高，可以选择容量较小的电池来满足系统放电时间上的要求。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (24)

1.一种电池充电方法，包括：
检测一电池的端电压；
当所述端电压小于一电压阈值时，执行一快速充电步骤，其中所述快速充电步骤包括：计算所述端电压的上升速率，将所述上升速率与一上升速率参考值进行比较，并根据比较结果控制所述端电压；以及
当所述端电压不小于所述电压阈值时，执行一小电流浮充步骤，其中所述小电流浮充步骤包括：以一预定的浮充周期对所述电池进行间隔充电，在所述浮充周期的第一时间区间内，计算所述端电压的下降速率，将所述下降速率与一下降速率参考值进行比较，根据比较结果控制所述端电压以调节充电电流，以及在所述浮充周期的第二时间区间内，中止充电。
2.根据权利要求1所述的电池充电方法，其中，
在所述快速充电步骤中，根据所述比较结果控制所述端电压包括：
通过调节充电输入脉冲的占空比来控制所述端电压。
3.根据权利要求2所述的电池充电方法，其中，
在所述快速充电步骤中，当所述上升速率大于所述上升速率参考值，减小所述占空比，以及当所述上升速率小于所述上升速率参考值，增大所述占空比。
4.根据权利要求2所述的电池充电方法，其中，
在执行所述快速充电步骤前，如果经过一预定次数的调节，所述上升速率仍大于所述上升速率参考值，则跳转至所述小电流浮充步骤，并发出所述电池需要更换的告警。
5.根据权利要求3所述的电池充电方法，还包括：
在检测所述电池的端电压之前，预设所述占空比的初始值，并存储在非易失存储器中，其中，
在所述快速充电步骤中，将调节后的所述占空比存储在所述非易失存储器中，作为所述占空比的更新的初始值。
6.根据权利要求1所述的电池充电方法，其中，
在执行所述快速充电步骤前，将所述电池的电压变化范围分成多个电压区间，每一个所述端电压对应一个所述电压区间，以及每一个所述电压区间对应一个所述上升速率参考值。
7.根据权利要求1所述的电池充电方法，其中，
在所述小电流浮充步骤中，根据所述比较结果控制所述端电压包括：
通过调节充电输入脉冲的占空比来控制所述端电压。
8.根据权利要求7所述的电池充电方法，其中，
在所述小电流浮充步骤中，当所述下降速率大于所述下降速率参考值，增大所述占空比，以及当所述下降速率小于所述下降速率参考值，减小所述占空比。
9.根据权利要求8所述的电池充电方法，还包括：
在检测所述电池的端电压之前，预设所述占空比的初始值，并存储在非易失存储器中，其中，
在所述小电流浮充步骤中，将调节后的所述占空比存储在所述非易失存储器中，作为所述占空比的更新的初始值。
10.根据权利要求1所述的电池充电方法，其中，
在执行所述小电流浮充步骤前，将所述电池的电压变化范围分成多个电压区间，每一个所述端电压对应一个所述电压区间，以及每一个所述电压区间对应一个所述下降速率参考值。
11.根据权利要求1所述的电池充电方法，其中所述电池为铅酸电池。
12.根据权利要求1、6或10中任一项所述的电池充电方法，还包括：
在检测所述电池的端电压之前，由所述电池的电池特性得到所述上升速 率参考值和所述下降速 率参考值，并将所述上升速 率参考值和所述下降速 率参考值存储在非易失性存储器中。
13.一种电池充电系统，包括：
充电电路，被配置为包括一开关单元，其中所述开关单元耦接至一电池；
检测电路，被配置为耦接至所述电池，以检测所述电池的端电压，并输出一反映所述端电压的采样信号；以及
控制电路，被配置为接收所述采样信号，以输出一控制信号至所述充电电路，从而控制所述开关单元给所述电池充电，其中，
当所述端电压小于一电压阈值时，执行一快速充电步骤，其中所述快速充电步骤包括：计算所述端电压的上升速率，将所述上升速率与一上升速率参考值进行比较，并根据比较结果来控制所述开关单元的导通时间，从而控制所述端电压，以及
当所述端电压不小于所述电压阈值时，执行一小电流浮充步骤，其中所述小电流浮充步骤包括：以一预定的浮充周期对所述电池进行间隔充电，在所述浮充周期的第一时间区间内，计算所述端电压的下降速率，将所述下降速率与一下降速率参考值进行比较，根据比较结果来控制所述开关单元的导通时间，从而控制所述端电压以调节充电电流，以及在所述浮充周期的第二时间区间内，使所述开关单元保持截止，从而中止充电。
14.根据权利要求13所述的电池充电系统，其中，
在所述快速充电步骤中，根据比较结果来控制所述开关单元的导通时间，从而控制所述端电压包括：
通过调节充电输入脉冲的占空比来控制所述端电压。
15.根据权利要求14所述的电池充电系统，其中，
在所述快速充电步骤中，当所述上升速率大于所述上升速率参考值，减小所述导通时间，以减小所述占空比，以及当所述上升速率小于所述上升速率参考值，增大所述导通时间，以增大所述占空比。
16.根据权利要求14所述的电池充电系统，其中，
在执行所述快速充电步骤前，如果经过一预定次数的调节，所述上升速率仍大于所述上升速率参考值，则跳转至所述小电流浮充步骤，并发出所述电池需要更换的告警。
17.根据权利要求15所述的电池充电系统，还包括：
在检测所述电池的端电压之前，预设所述导通时间的初始值，并存储在非易失存储器中，其中，
在所述快速充电步骤中，将调节后的所述导通时间存储在所述非易失存储器中，作为所述导通时间的更新的初始值。
18.根据权利要求13所述的电池充电系统，其中，
在执行所述快速充电步骤前，将所述电池的电压变化范围分成多个电压区间，每一个所述端电压对应一个所述电压区间，以及每一个所述电压区间对应一个所述上升速率参考值。
19.根据权利要求13所述的电池充电系统，其中，
在所述小电流浮充步骤中，根据比较结果来控制所述开关单元的导通时间，从而控制所述端电压包括：
通过调节充电输入脉冲的占空比来控制所述端电压。
20.根据权利要求19所述的电池充电系统，其中，
在所述小电流浮充步骤中，当所述下降速率大于所述下降速率参考值，增大所述导通时间，以增大所述占空比，以及当所述下降速率小于所述下降速率参考值，减小所述导通时间，以减小所述占空比。
21.根据权利要求20所述的电池充电系统，还包括：
在检测所述电池的端电压之前，预设所述导通时间的初始值，并存储在非易失存储器中，其中，
在所述小电流浮充步骤中，将调节后的所述导通时间存储在所述非易失存储器中，作为所述导通时间的更新的初始值。
22.根据权利要求13所述的电池充电系统，其中，
在执行所述小电流浮充步骤前，将所述电池的电压变化范围分成多个电压区间，每一个所述端电压对应一个所述电压区间，以及每一个所述电压区间对应一个所述下降速率参考值。
23.根据权利要求13所述的电池充电系统，其中所述电池为铅酸电池。
24.根据权利要求13、18或22中任一项所述的电池充电系统，还包括：
在检测所述电池的端电压之前，由所述电池的电池特性得到所述上升速 率参考值和所述下降速 率参考值，并将所述上升速 率参考值和所述下降速 率参考值存储在非易失性存储器中。
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