CN111162336B - 一种电动车铅酸蓄电池快速充电方法 - Google Patents

一种电动车铅酸蓄电池快速充电方法 Download PDF

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Abstract

一种电动车铅酸蓄电池快速充电方法，其特征在于：对铅酸蓄电池充电时通过大功率恒压限流充电模块和小功率脉冲放电模块同时工作，即恒压限流方式充电叠加带可调深度负脉冲对蓄电池进行充电。本发明对于电动车铅酸蓄电池快速充电，充电45分钟，实得容量也要在额定容量的85％以上，达到了应急充电的目的，而且蓄电池充电时失水更少，对蓄电池寿命影响更小。

Description

一种电动车铅酸蓄电池快速充电方法
技术领域
本发明涉及电动车铅酸蓄电池充电器领域，特别是一种电动车铅酸蓄电池快速充电方法。
背景技术
铅酸蓄电池从发明至今已有100多年历史，因其价格低廉，用途很广，在电动车上也有大量运用，电动车用铅酸蓄电池常规充电，一般都采用小电流长时间充电方式对蓄电池进行充电，目的是降低充电器成本，延长蓄电池寿命，充电时间一般需要10多小时，适用于普通场合充电用，在一些特殊情况下，如时间紧急，需要尽快充电。一般对铅酸蓄电池来说充电时间在5小时以内就算快速充电，但从目前来看，低于一小时的充电时间才能算快速充电，一般的快速充电强调，在多少时间内把电池充满，但这样的充电器，大部分都会对蓄电池本身寿命有极大影响，因为在快速充电末期，由于蓄电池水解的影响，造成电池失水，使蓄电池寿命减少。
中国专利CN108550935A公开了一种铅酸蓄电池的快速充电控制方法。特点是对过放电电池加入小电流充电，在以0.2c-0.3c带负脉冲恒流充电，直到后期进入恒压充电，由于充电电流小，要4到5小时才能充满电池，所以实际上算不得正真意义上的快速充电。中国专利CN106451711B公开的一种复合脉冲铅酸蓄电池充电器及其充电方法，充电方法首先是用双锯齿波充电3-4h，后用符合脉冲充电1-2h，整个充电要5小时左右，也算不上快速充电。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电动车铅酸蓄电池快速充电方法。本发明通过独立的大功率恒压限流充电模块和小功率脉冲放电模块并联对蓄电池进行快速充电，易于设计，可靠性高，能快速充电的同时降低蓄电池充电极化的影响。
本发明的技术方案：电动车铅酸蓄电池快速充电方法，对铅酸蓄电池充电时通过大功率恒压限流充电模块和小功率脉冲放电模块同时工作，即恒压限流方式充电叠加带可调深度负脉冲对蓄电池进行充电。
前述的电动车铅酸蓄电池快速充电方法，所述大功率恒压限流充电模块和小功率脉冲放电模块具体参数如下：
大功率恒压限流充电模块充电电流IC：1C-3C安培，其中C为蓄电池额定容量；
大功率恒压限流充电模块最高充电电压为：U1＝(蓄电池额定电压/2)*(2.5-2.7)V；
小功率脉冲放电模块充电时负脉冲转换电压：U2＝(蓄电池额定电压/2)*(2.3-2.4)V；
小功率脉冲放电模块真实放电脉冲IF:蓄电池电压低于U2时，IF为IC/2安培；蓄电池电压大于等于U2后，IF调到和充电电流IC一样大小；蓄电池电压大于等于U1后，充电电压维持不变充电电流逐渐减小，蓄电池真实放电脉冲电流深度IF和充电电流IC一样变化。
小功率脉冲放电模块放电脉冲频率为5HZ-500HZ,占空比1％-3％。
前述的电动车铅酸蓄电池快速充电方法，所述大功率恒压限流充电模块充电电流IC：2C安培，其中C为蓄电池额定容量；
所述大功率恒压限流充电模块最高充电电压为：U1＝(蓄电池额定电压/2)*2.6V；
所述小功率脉冲放电模块充电时负脉冲转换电压：U2＝(蓄电池额定电压/2)*2.4V。
前述的电动车铅酸蓄电池快速充电方法，所述充电方法具体如下：
a、充电时接入充电蓄电池，在充电控制器中输入蓄电池额定电压，输入蓄电池额定容量，选定充电时间或者充电容量，启动充电，控制器测量待充蓄电池电压判断输入是否有误，同时计算出冲充电电流和确定各阶段放电脉冲频率和大小；
b、充电初期当控制器检测到蓄电池电压低于U2时，蓄电池真实放电脉冲电流深度IF为IC/2安培；
c、当蓄电池电压到达U2后，蓄电池真实放电脉冲电流深度IF调到和充电电流IC一样大小；
d、当蓄电池电压到达U1后，充电电压维持不变充电电流逐渐减小，蓄电池真实放电脉冲电流深度IF和充电电流一样变化；
e、当放电脉冲IF减小到(0.3-0.5)C时保持不变，直到充电结束。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本方法采用的充电器原理如图四所示，本充电器由控制器模块、大功率恒压限流充电模块和小功率脉冲放电模块构成。其中小功率放电模块可以是消耗型脉冲电子负载或者反馈电网型脉冲电子负载，后者能把放电电能反馈回电网，节约能耗。采用独立的充电模块和放电模块，由于功能单一，所以设计简单，可靠性高，同时能实现了充电和脉冲放电独立调节，互不干扰，独立的的脉冲放电模块能方便的实现高频率的脉冲放电，由于提高了放电脉冲频率，单位时间内，放电脉冲越多，越能即时降低充电产生的极化对蓄电池的影响，提高充电效率，减少充电时间。
由于是两个独立的充电和脉冲放电模块并联而成，所以从充电模块端看充电电流波形如图二所示，其中大功率恒压限流充电模块充电电流为IC，而从小功率脉冲放电模块看电流波形如图三所示，其中放电脉冲深度为IF1，IF1＝IC-IF，当它们直接并联叠加后，从蓄电池电池回路看电流波形就如图一所示的快速电流充电波形了。这样做与其他设计在同一模块内的充电器相比，有如下不同，在同一模块内设计充放电，为防止充放电短路引起系统故障和不稳定，一般采用充电、停止、放电、停止、充电的模式实现充放转换，由于充电是大电流，所以停下来需要时间，同时由于为防短路加入了停止时间，所以放电频率很难提高，一般就能做到几hz，而采用独立的充电和放电结构，每个模块可以做到独立恒流控制，互不干扰，又由于是独立的脉冲放电模块，所以，放电频率可以轻易做到500hz以上。对快速充电有利。
综上所述：本充电方法是在充电过程中直接叠加深度可调的放电脉冲，以达到减少蓄电池充电极化对充电影响。充电初期，由于蓄电池接受能力强，所以去极化负脉冲深度可以小一些，当蓄电池充电达到U2电压后，提高去极化脉冲深度有利于去除充电极化，提高大电流充电效率，从而加快充电速度。采用以上充电方法，可以使电动车铅酸蓄电池充电时间减少到1小时以内。本发明通过对于12v 12ah电动车铅酸蓄电池快速充电，充电45分钟，蓄电池充入11.6AH左右，大于蓄电池90％额定容量(12ahX0.9＝10.8ah)，按实得容量要稍微小于充入容量来看，实得容量也要在额定容量的85％以上，达到了应急充电的目的。同时，通过恒压限流方式充电叠加带可调深度负脉冲的充电方法，能提高蓄电池快速充电达到水解电压时充入的容量，这样就能使蓄电池充电时失水更少，对蓄电池寿命影响更小。
附图说明
图1是本发明整体充电波形图；
图2是本发明大功率恒压限流充电模块充电电流IC充电波形图；
图3是本发明小功率脉冲放电模块放电脉冲IF1充电波形图，图3中IF1＝IF-IC；
图4是本发明电路模块原理图；
图5是蓄电池充电曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。对于未特别注明的结构或工艺，均为本领域的常规现有技术。
实施例1。电动车铅酸蓄电池快速充电方法，对铅酸蓄电池充电时通过大功率恒压限流充电模块和小功率脉冲放电模块同时工作，即恒压限流方式充电叠加带可调深度负脉冲对蓄电池进行充电。
所述大功率恒压限流充电模块和小功率脉冲放电模块具体参数如下：
大功率恒压限流充电模块充电电流IC：1C-3C安培，其中C为蓄电池额定容量；
大功率恒压限流充电模块最高充电电压为：U1＝(蓄电池额定电压/2)*(2.5-2.7)V；
小功率脉冲放电模块充电时负脉冲转换电压：U2＝(蓄电池额定电压/2)*(2.3-2.4)V；
小功率脉冲放电模块真实放电脉冲IF:蓄电池电压低于U2时，IF为IC/2安培；蓄电池电压大于等于U2后，IF调到和充电电流IC一样大小；蓄电池电压大于等于U1后，充电电压维持不变充电电流逐渐减小，蓄电池真实放电脉冲电流深度IF和充电电流IC一样变化。
小功率脉冲放电模块放电脉冲频率为5HZ-500HZ,占空比1％-3％。
前述的电动车铅酸蓄电池快速充电方法，所述大功率恒压限流充电模块充电电流IC：2C安培，其中C为蓄电池额定容量；
所述大功率恒压限流充电模块最高充电电压为：U1＝(蓄电池额定电压/2)*2.6V；
所述小功率脉冲放电模块充电时负脉冲转换电压：U2＝(蓄电池额定电压/2)*2.4V。
充电方法具体如下：
a、充电时接入充电蓄电池，在充电控制器中输入蓄电池额定电压，输入蓄电池额定容量，选定充电时间或者充电容量，启动充电，控制器测量待充蓄电池电压判断输入是否有误，同时计算出冲充电电流和确定各阶段放电脉冲频率和大小；
b、充电初期当控制器检测到蓄电池电压低于U2时，蓄电池真实放电脉冲电流深度IF为IC/2安培；
c、当蓄电池电压到达U2后，蓄电池真实放电脉冲电流深度IF调到和充电电流IC一样大小；
d、当蓄电池电压到达U1后，充电电压维持不变充电电流逐渐减小，蓄电池真实放电脉冲电流深度IF和充电电流一样变化；
e、当放电脉冲IF减小到(0.3-0.5)C时保持不变，直到充电结束。
实施例2。电动车铅酸蓄电池快速充电方法，对铅酸蓄电池充电时通过大功率恒压限流充电模块和小功率脉冲放电模块同时工作，即恒压限流方式充电叠加带可调深度负脉冲对蓄电池进行充电。
前述的电动车铅酸蓄电池快速充电方法，所述大功率恒压限流充电模块和小功率脉冲放电模块具体参数如下：
所述大功率恒压限流充电模块充电电流IC：2C安培，其中C为蓄电池额定容量；
所述大功率恒压限流充电模块最高充电电压为：U1＝(蓄电池额定电压/2)*2.6V；
所述小功率脉冲放电模块充电时负脉冲转换电压：U2＝(蓄电池额定电压/2)*2.4V；
小功率脉冲放电模块真实放电脉冲IF:蓄电池电压低于U2时，IF为IC/2安培；蓄电池电压大于等于U2后，IF调到和充电电流IC一样大小；蓄电池电压大于等于U1后，充电电压维持不变充电电流逐渐减小，蓄电池真实放电脉冲电流深度IF和充电电流IC一样变化。
小功率脉冲放电模块放电脉冲频率为5HZ-500HZ,占空比1％-3％。
实施例3。对于12v 12ah电动车铅酸蓄电池快速充电过程如下：
首先在控制器中输入蓄电池额定电压12v，额定容量12ah，先择充电时间45分钟，控制器计算出充电电流IC＝1.5C＝1.5x12＝18A，初期放电占空比脉冲自动选为1％,可修改，修改范围为1％-3％，放电脉冲频率自动选择为20hz，可修改，修改范围为5hz-500hz，大小为：IF＝IC/2＝30A/2＝15A，同时计算得到U1，和U2,其中U2＝(12v/2v)*2.4v＝14.4v；U1＝(12v/2v)*2.6v＝15.6v。
启动充电，快速充电器检测蓄电池电压当小于14.4v时，充电器大功率恒压限流充电模块以18A电流对蓄电池恒流充电，同时小功率脉冲放电模块加入频率为20hz，占空比为1％的真实电流深度为9A的放电脉冲，当测得蓄电池电压当达到14.4v时，小功率脉冲放电模块输出的蓄电池真实放电脉冲电流深度调整为18A，与充电电流相当，当测得蓄电池电压当达到15.6v时，充电进入恒压阶段，充电电压保持不变，充电电流下降，同时蓄电池真实放电脉冲电流深度调整同时下调，与充电电流一样，充电电流和放电脉冲电流到(0.3-0.5)C时保持不变，本实施例中当真实放电脉冲电流深度减少到0.5C＝6A时，真实放电脉冲电流深度保持不变，直到充电时间到充电结束为止。
充电曲线如图五所示，从图上看本次充电蓄电池充入11.6AH左右。大于蓄电池90％额定容量(12ahX0.9＝10.8ah)，按实得容量要稍微小于充入容量来看，实得容量也要在额定容量的85％以上，达到了应急充电的目的。

Claims (3)

1.一种电动车铅酸蓄电池快速充电方法，其特征在于：对铅酸蓄电池充电时通过大功率恒压限流充电模块和小功率脉冲放电模块同时工作，即恒压限流方式充电叠加带可调深度负脉冲对蓄电池进行充电；所述大功率恒压限流充电模块和小功率脉冲放电模块具体参数如下：
大功率恒压限流充电模块充电电流IC： 1C-3C安培，其中C为蓄电池额定容量；
大功率恒压限流充电模块最高充电电压为：U1=（蓄电池额定电压/2）* （2.5-2.7）V ；
小功率脉冲放电模块充电时负脉冲转换电压：U2=（蓄电池额定电压/2）*（2.3-2.4）V；
小功率脉冲放电模块真实放电脉冲IF : 蓄电池电压低于U2时， IF为IC/2安培；蓄电池电压大于等于U2后， IF调到和充电电流IC一样大小；蓄电池电压大于等于U1后，充电电压维持不变充电电流逐渐减小，蓄电池真实放电脉冲电流深度IF和充电电流IC一样变化；
小功率脉冲放电模块放电脉冲频率为5HZ-500HZ, 占空比1%-3%。
2.根据权利要求1所述的电动车铅酸蓄电池快速充电方法，其特征在于：所述大功率恒压限流充电模块充电电流IC： 2C安培，其中C为蓄电池额定容量；
所述大功率恒压限流充电模块最高充电电压为：U1=（蓄电池额定电压/2）* 2.6V ；
所述小功率脉冲放电模块充电时负脉冲转换电压：U2=（蓄电池额定电压/2）*2.4V。
3.根据权利要求1或2所述的电动车铅酸蓄电池快速充电方法，其特征在于：所述充电方法具体如下：
a、充电时接入充电蓄电池，在充电控制器中输入蓄电池额定电压，输入蓄电池额定容量，选定充电时间或者充电容量，启动充电，控制器测量待充蓄电池电压判断输入是否有误，同时计算出冲充电电流和确定各阶段放电脉冲频率和大小；
b、充电初期当控制器检测到蓄电池电压低于U2时，蓄电池真实放电脉冲电流深度IF为IC/2安培；
c、当蓄电池电压到达U2后，蓄电池真实放电脉冲电流深度IF调到和充电电流IC一样大小；
d、当蓄电池电压到达U1后，充电电压维持不变充电电流逐渐减小，蓄电池真实放电脉冲电流深度IF和充电电流一样变化；
e、当放电脉冲IF减小到（0.3-0.5）C时保持不变，直到充电结束。
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