CN111710930A - 一种充电器及其充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种充电器，包括充电电路、控制器、电压检测电路，所述充电电路、电压检测电路与所述控制器电连接，还包括计时电路，所述控制器根据电压检测电路的检测信号，通过所述计时电路控制所述充电电路。本发明还保护一种电池的充电方法。本发明的充电方法和装置可以有效防止电池充电过程中的热失控，另外保证电池的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池领域。
背景技术
目前铅酸蓄电池充电的过程中，为了达到充电效果，有使用两段式冲电，即快充阶段、缓充阶段。也有使用三段式充电，即初始快充阶段、中间缓充阶段、后期浮充阶段。比如初始恒流或恒压快充阶段、中间恒压慢充阶段、后期恒压或恒流浮充阶段。初始使用低电压大电流，以缩短充电时间；电池电压上升到一定数值后，改用高电压小电流，以防止电池过充；蓄电池基本充满后改为相对较低电压到浮充水平，以减小对蓄电池的损害。在缓充阶段的过程中，电池会产生大量气体，导致失水增大，充电副反应加剧，电池放热增大，容易使电池出现热失控现象。市场上的传统充电制式在此阶段设置的跳转条件不合理，通常通过电流值进行控制，这样的设置存在的风险是电池一直处于高电压充电的阶段，而不能跳转到浮充阶段充电，很容易使得电池产生热失控现象；也会导致电池寿命下降，严重时更会产生安全风险。因此需要一种安全的充电制式来避免蓄电池出现热失控并导致对蓄电池的破坏。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种充电器，包括充电电路、控制器、电压检测电路，所述充电电路、电压检测电路与所述控制器电连接，其特征在于，还包括计时电路，所述控制器根据电压检测电路的检测信号，通过所述计时电路控制所述充电电路。
进一步地，所述充电电路包括恒流充电电路、恒压充电电路，所述控制器根据电压检测电路的检测信号，控制所述恒压充电电路。
本发明还保护一种电池的充电方法，包括下列步骤：步骤1：快速充电；步骤2：缓慢充电；其特征在于，所述步骤2中缓慢充电为缓慢限时充电。
进一步地，所述步骤2中限时充电1-3小时。
进一步地，所述充电方法还包括步骤3，所述步骤3为浮充充电。
进一步地，所述步骤1中快速充电包括充电至电池单格电压达到预定值；所述步骤2中缓慢充电包括恒压限时充电，当所述电池电压达到所述恒定充电电压时，开始计时。
进一步地，所述步骤1中，所述单格电压预定值位于2.3V-2.4V之间。
进一步地，所述步骤1中，为恒流充电，所述充电电流位于0.15C-1.0C之间。
进一步地，所述步骤2中，所述充电电压位于2.40V-2.55V之间。
进一步地，所述步骤3中，浮充充电为恒流或恒压充电。
进一步地，所述步骤3的充电恒流位于0.005C～0.05C之间。
进一步地，所述步骤3的充电恒压位于2.28V-2.35V之间。
本发明的充电方法和装置可以有效防止电池充电过程中的热失控，另外保证电池的寿命。
附图说明
图1是本发明充电器的电路框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。
本发明提供了一种铅酸蓄电池6的充电器，包括开关电路1、充电电路2、电压检测电路3、计时电路4、控制器5。开关电路1用于完成对市电的交-直流转换，提供充电器中其他电路模块的工作电源，提供充电电流或充电电压；所述充电电路2用于接收开关电路1提供的充电电流或充电电压信号，将所述充电电流或充电电压信号提供给蓄电池6；所述电压电流检测电路3实现电池电压检测，并将检测结果送给控制器5；控制器5根据电压电流检测电路3检测的结果符合条件时激活计时电路4并控制充电电路2进入对应的限时充电模式。
电池开始进入充电时，将市电通过AC-DC(交流-直流)转换为可控的充电电压或充电电流信号，控制器控制充电电路，进入第一阶段，即快速充电阶段，如以较大的电流I1恒流充电，电流I1最好位于0.15C-1.0C之间，也可以恒压或恒功率快充。控制器打开电压检测电路对电池电压进行检测，如果检测电压值达到电池单格电压最好达到2.3V-2.4V，此时控制器根据电压检测电路的输入信号，控制器控制开关电路并使充电电路进入到第二阶段，以小电流充电如0.1C,在电压达到此阶段恒定电压时激活计时电路并控制充电电路进行限时恒压充电，充电的恒定单格电压最好位于2.40V-2.55V之间，当计时电路预设的时间到达时，控制器控制充电电路进入到第三阶段，即浮充阶段，最好以位于0.005C-0.05C之间的电流恒流充电或采用以位于2.28V-2.35V之间的单格电压恒压充电一段时间，直至完成整个充电过程。
本发明铅酸蓄电池的充电方法如下：步骤1，初始快充阶段，如大电流恒流充电，充电电流0.15C～1.0C，限压2.3V/单格～2.40V/单格。此阶段电池荷电态较低，充电接受能力强，充电电压基本不产生析氢，一般在负极完成充电至荷电态约90％，设置较大电流充电不仅能缩短充电时间，并且对蓄电池容量有激活和恢复的作用，试验证明，当电压充至2.3V/单格时，蓄电池开始析气；当电压充至2.3V～2.50V时，析气的速率明显开始升高。步骤2，中间缓充阶段，如恒压限时充电，经过步骤1负极充电基本完成，此阶段主要作用为使正极充电完全。此时电池充电接受能力差，设置过大电流或过高电压会产生大量气体，导致失水增大，易使电池出现热失控现象。因此参数设置如下：限压2.40V/单格～2.55V/单格，电压可以以小电流充电如0.1C,在电压达到此阶段的恒定电压时,开始计时，并限时1-3h，通过限时可以避免电池温度升高而造成的热失控风险，也保证了电池寿命。步骤3：后期浮充阶段，如小电流补强阶段。此时电池基本处理充满阶段，主要作用为平衡/补强各单体电池以及各单格落后者。参数：充电电流0.005C～0.05C，不限压。通过不限压小电流恒流充电，能消除蓄电池因某单格落后导致的硫化现象，从而使每格电池达到均衡充电的效果，或采用以位于2.28V-2.35V之间的单格电压恒压充电。根据需要，充电步骤中不设置步骤3也不影响本发明实现防止热失控的目的。其中C为电池两小时率容量。
下面以普通6-DZF-20蓄电池作为本次验证的试验样品，以三段式充电制式进行试验，每个实施例选取两个样品，通过实施例进一步证明本发明的目的。
实施例1
步骤1：恒流0.2C充电至电压为2.4V/单格；
步骤2：恒压2.46V/单格，充电时间0.5h；
步骤3：恒流0.02C充电3h。
实施例2
步骤1：恒流0.2C充电至电压为2.4V/单格；
步骤2：恒压2.46V/单格，充电时间1.0h；
步骤3：恒流0.02C充电3h。
实施例3
步骤1：恒流0.2C充电至电压为2.4V/单格；
步骤2：恒压2.46V/单格，充电时间1.5h；
步骤3：恒流0.02C充电3h。
实施例4
步骤1：恒流0.2C充电至电压为2.4V/单格；
步骤2：恒压2.46V/单格，充电时间2.0h；
步骤3：恒流0.02C充电3h。
实施例5
步骤1：恒流0.2C充电至电压为2.4V/单格；
步骤2：恒压2.46V/单格，充电时间2.5h；
步骤3：恒流0.02C充电3h。
实施例6
步骤1：恒流0.2C充电至电压为2.4V/单格；
步骤2：恒压2.46V/单格，充电时间3.0h；
步骤3：恒流0.02C充电3h。
实施例7
步骤1：恒流0.2C充电至电压为2.4V/单格；
步骤2：恒压2.46V/单格，充电时间3.5h；
步骤3：恒流0.02C充电3h。
实施例8
步骤1：恒流0.2C充电至电压为2.4V/单格；
步骤2：恒压2.46V/单格，充电时间4.0h；
步骤3：恒流0.02C充电3h。
通过上述8个实施例，对步骤2结束时的电池温度进行测试并测量失水，数据如下表：
从上表中可知，当电池第二阶段充电达到3个小时时，电池温度平均超过40摄氏度，此时平均次单只单次失水达到0.28g。根据电池各个参数，如果继续充电，阀控铅酸蓄电池的闭合氧循环过程中放出的热量导致电池温度上升，如果散热条件不良，温升较快；温度愈高，析氧愈快愈多，放热更多，温升更快，这种自加速反应增大了热失控的概率。
通过上述8个实施例，重复步骤1-3进行循环寿命测试，数据如下表，
从上表中可知，当电池第二阶段充电达到1个小时时，电池平均循环寿命243次，比充电0.5小时，循环寿命大大提升；当电池第二阶段充电达到3个小时时，电池平均循环寿命251次，当达到3.5小时时，平均循环寿命152次，急剧下降，此时热失控对电池寿命产生了明显的不利影响。时间继续延长，温度进一步升高，大大增加电池安全的风险，甚至导致电池起火。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (12)
1.一种充电器，包括充电电路、控制器、电压检测电路，所述充电电路、电压检测电路与所述控制器电连接，其特征在于，还包括计时电路，所述控制器根据电压检测电路的检测信号，通过所述计时电路控制所述充电电路。
2.如权利要求1所述的一种充电器，其特征在于，所述充电电路包括恒流充电电路、恒压充电电路，所述控制器根据电压检测电路的检测信号，控制所述恒压充电电路。
3.一种电池的充电方法，包括下列步骤：步骤1：快速充电；步骤2：缓慢充电；其特征在于，所述步骤2中缓慢充电为缓慢限时充电。
4.如权利要求3所述的一种电池的充电方法，其特征在于，所述步骤2中限时充电1-3小时。
5.如权利要求4所述的一种电池的充电方法，其特征在于，所述充电方法还包括步骤3，所述步骤3为浮充充电。
6.如权利要求3、4或5所述的一种电池的充电方法，其特征在于，所述步骤1中快速充电包括充电至电池单格电压达到预定值；所述步骤2中缓慢充电包括恒压限时充电，当所述电池电压达到所述恒定充电电压时，开始计时。
7.如权利要求6所述的一种电池的充电方法，其特征在于，所述步骤1中，所述单格电压预定值位于2.3V-2.4V之间。
8.如权利要求7所述的电池的充电方法，其特征在于，所述步骤1中，为恒流充电，所述充电电流位于0.15C-1.0C之间。
9.如权利要求6所述的电池的充电方法，其特征在于，所述步骤2中，所述充电电压位于2.40V-2.55V之间。
10.如权利要求6所述的电池的充电方法，其特征在于，所述步骤3中，浮充充电为恒流或恒压充电。
11.如权利要求10所述的一种电池的充电方法，其特征在于，所述步骤3的充电恒流位于0.005C～0.05C之间。
12.如权利要求11所述的一种电池的充电方法，其特征在于，所述步骤3的充电恒压位于2.28V-2.35V之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200925 |