CN112339687A - 预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置及其方法,该装置包括蓄电池、蓄电池状态监测电路、预比较电路、太阳能电池板、太阳能充电控制电路和防反充电路;通过蓄电池状态监测电路确定蓄电池的当前电流、电压与温度;通过预比较电路对当前SOC值与预防电池亏电的SOC阀值比较,当判断为小于时,开启太阳能充电控制电路;太阳能充电控制电路开启后,通过检测当前电压是否超过充电上截止电压来控制太阳能充电状态,若是,则停止充电,若否,则继续充电;通过防反充电路防止蓄电池对太阳能电池板反向通电。本发明提供了监测计算并通过涓流补能的方式保持蓄电池当前SOC值大于预防电池亏电的SOC阈值的方法,从而预防蓄电池亏电,延长其寿命。

Description

预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置及其方法
技术领域
本发明涉及太阳能领域,具体为一种预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置及其方法。
背景技术
车辆日常因停放过久、长时间停车听音乐、钥匙忘记取下、车灯忘记关闭及短途较多都会造成汽车启动电源电量不足,蓄电池亏电的现象,都会导致车辆无法启动的尴尬局面。目前解决这一问题的主要方法,一种是通过内置锂电池或外部连接的方式以大电流应急启动汽车,一种是以充电方式缓慢的通过点烟器向蓄电池充电,但这都是在电池已经亏电以至于无法启动汽车的情况下采取的应急方法,这样虽然能够启动汽车,但是都会对电池造成伤害,缩短电池寿命。而更严重的情况是一直持续放电的晚期,电池已经完全消耗,采取上述方法已经完全没有作用,必须采取更换电池的方法。这是因为铅酸电池通过可逆转的电化学反应,使电池有储存电能和释放电能的功能,但是持续的放电会不断地产生难分解的致密而粗大的硫酸铅结晶而非可逆的稀疏而细密的硫酸铅,这种不可逆的硫酸铅结晶使得参加电化学反应的物质减少,电池内阻增大,电池容量下降,当降低到一定程度后,车辆无法启动,这时既使采用应急启动后,不可逆的硫酸铅结晶也不能充分完全反应,电池已经发生不可逆的损伤,寿命缩短。而如果长时间一直未能补充电能,硫酸铅结晶会板结在极板表面,使得极板硬化,最终电池失效,汽车不能启动。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置及其方法,以针对长期电池亏电导致电池寿命缩短、电池损害的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置,包括蓄电池、蓄电池状态监测电路、预比较电路、太阳能电池板、太阳能充电控制电路和防反充电路;所述蓄电池状态监测电路包括电流监测电路、电压监测电路和温度监测电路;所述预比较电路包括初始SOC值确定电路、ΔSOC电路、减法器和下防亏电SOC阈值比较判断电路,所述电流监测电路、所述电压监测电路和所述温度监测电路均与所述蓄电池连接,所述电压监测电路和所述温度监测电路均与所述初始SOC值确定电路连接,所述电流监测电路与所述ΔSOC电路连接,所述初始SOC值确定电路的输出端与所述ΔSOC电路输出端分别连接减法器,所述减法器连接所述下防亏电SOC阈值比较判断电路,所述下防亏电SOC阈值比较判断电路输出端连接太阳能充电控制电路,所述太阳能充电控制电路另一端连接所述太阳能电池板,所述太阳能电池板输出端连接所述防反充电路,所述防反充电路另一端连接所述蓄电池。
优选的,所述预比较电路为集成芯片。
优选的,所述的预比较电路还包括有SOC数显显示装置,所述SOC数显显示装置连接所述减法器。
优选的,所述太阳能电池板为薄膜太阳能电池板。
优选的,所述防反充电路为整流二极管。
上述的预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置的补能方法:
A、通过蓄电池状态监测电路的电压监测电路和温度监测电路分别测得的蓄电池电压U0和温度T作为输入,读取存储在初始SOC值确定电路中的SOC-OCV关系特性曲线族以得到蓄电池初始SOC值;
B、通过汽车静置一段时间的时间t和蓄电池状态监测电路中的电流监测电路测得的蓄电池自放电电流I作为输入,ΔSOC电路采用电流积分法计算出蓄电池消耗的电量ΔSOC值;
C、通过减法器将初始SOC值减去ΔSOC值计算得到蓄电池当前SOC值;
D、减法器将蓄电池当前SOC值通过下防亏电SOC阈值比较判断电路与预防亏电SOC阈值比较,当判断为小于时,开启太阳能充电控制电路,当判断为大于时,无动作;
E、在开启太阳能充电控制电路后,通过检测当前电压U是否超过充电上截止电压的结果控制太阳能电池板对蓄电池的充电状态,当结果为是时,停止充电,当结果为否时,继续保持充电,并通过连接的防反充电路防止太阳能电池板在阳光照度不佳时,蓄电池向太阳能电池板反向充电;
其中,所述SOC-OCV关系特性曲线族由试验标定或蓄电池厂商直接获取;
其中,所述预防电池亏电的SOC阈值为(充电上截止电压-放电下截止电压)×50%+放电下截止电压;
其中,所述充电上截止电压由温度T形成的充电上截止电压表插值获得,所述充电上截止电压表可由试验测得或蓄电池厂商获取;
其中,所述放电下截止电压由温度T形成的放电下截止电压表插值获得,所述放电下截止电压表可由试验测得或蓄电池厂商获取。
本发明的有益效果是:
1、从电池反应的根本原理出发,监测耗电电压与电流,通过合理的计算公式确定下防亏电SOC阈值以防止电池放电过多,这一阈值参数较普遍的过放参数小的多,使太阳能电池板通过涓流充电补能的方式及时补充电能,防止硫酸铅硬化变成硫酸铅晶体,极板硫化过硬板结,使电池内部具有细密而稀疏的硫酸铅,内阻不增大,电池容量稳定且不下降,确保蓄电池始终处于不亏电的较饱和状态,有效延长电池使用寿命,节能环保,同时能解决超长时间停放造成的汽车不能启动问题。
2、在充电过程中采用多参数综合确定的充电上截止电压这一数值防止蓄电池被过充损害,同时采用防反充电路防止在太阳光照度不佳的情况下蓄电池反向充电至太阳能板致使蓄电池耗电。
附图说明
图1为本发明一种预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置的示意图;
图2为本发明一种预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能方法的示意图;
图3为本发明一种预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能方法的流程图;
图4为本发明一种预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1与图4,本发明提供的一种实施例:一种预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置,包括蓄电池1、蓄电池状态监测电路2、预比较电路3、太阳能充电控制电路4、薄膜太阳能电池板5和防反充电路6;所述蓄电池状态监测电路2包括电流监测电路、电压监测电路和温度监测电路,用于监测蓄电池的当前电流、电压与温度;所述预比较电路3包括计算初始SOC值的初始SOC值确定电路、计算汽车静置后停放一段时间内的ΔSOC电路、减法器和防止汽车过放电的下防亏电SOC阈值比较判断电路,所述预比较电路3集成为芯片,所述电流监测电路、所述电压监测电路和所述温度监测电路均与所述蓄电池1连接,所述电压监测电路和所述温度监测电路均与所述初始SOC值确定电路连接,所述电流监测电路与所述ΔSOC电路连接,所述初始SOC值确定电路输出端与所述ΔSOC电路输出端分别连接减法器,所述减法器连接所述下防亏电SOC阈值比较判断电路,所述预比较电路3通过其中所述下防亏电SOC阈值比较判断电路输出端连接太阳能充电控制电路4,所述太阳能充电控制电路4另一端连接所述薄膜太阳能电池板5,所述薄膜太阳能电池板5输出端连接所述防反充电路6,所述防反充电路6另一端连接所述蓄电池1。
所述的预比较电路3还包括有SOC数显显示装置7,所述SOC数显显示装置7连接所述减法器。SOC数显显示装置7可以便于实时的监测蓄电池1当前SOC值。
所述防反充电路6为整流二极管。
请参阅图2至图3,上述的预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置的补能方法:
A、通过蓄电池状态监测电路的电压监测电路和温度监测电路分别测得的蓄电池电压U0和温度T作为输入,读取存储在初始SOC值确定电路中的SOC-OCV关系特性曲线族以得到蓄电池初始SOC值;
B、通过汽车静置一段时间的时间t和蓄电池状态监测电路中的电流监测电路测得的蓄电池自放电电流I作为输入,ΔSOC电路采用电流积分法计算出蓄电池消耗的电量ΔSOC值;
C、通过减法器将初始SOC值减去ΔSOC值计算得到蓄电池当前SOC值;
D、减法器将蓄电池当前SOC值通过下防亏电SOC阈值比较判断电路与预防亏电SOC阈值比较,当判断为小于时,开启太阳能充电控制电路,当判断为大于时,无动作;
E、在开启太阳能充电控制电路后,通过检测当前电压U是否超过充电上截止电压的结果控制太阳能电池板对蓄电池的充电状态,当结果为是时,停止充电,当结果为否时,继续保持充电,并通过连接的防反充电路防止太阳能电池板在阳光照度不佳时,蓄电池向太阳能电池板反向充电;
其中,所述SOC-OCV关系特性曲线族由试验标定或蓄电池厂商直接获取;
其中,所述预防电池亏电的SOC阈值为(充电上截止电压-放电下截止电压)×50%+放电下截止电压;
其中,所述充电上截止电压由温度T形成的充电上截止电压表插值获得,所述充电上截止电压表可由试验测得或蓄电池厂商获取;
其中,所述放电下截止电压由温度T形成的放电下截止电压表插值获得,所述放电下截止电压表可由试验测得或蓄电池厂商获取。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置,其特征在于,包括蓄电池、蓄电池状态监测电路、预比较电路、太阳能电池板、太阳能充电控制电路和防反充电路;所述蓄电池状态监测电路包括电流监测电路、电压监测电路和温度监测电路;所述预比较电路包括初始SOC值确定电路、ΔSOC电路、减法器和下防亏电SOC阈值比较判断电路,所述电流监测电路、所述电压监测电路和所述温度监测电路均与所述蓄电池连接,所述电压监测电路和所述温度监测电路均与所述初始SOC值确定电路连接,所述电流监测电路与所述ΔSOC电路连接,所述初始SOC值确定电路的输出端与所述ΔSOC电路输出端分别连接减法器,所述减法器连接所述下防亏电SOC阈值比较判断电路,所述下防亏电SOC阈值比较判断电路输出端连接太阳能充电控制电路,所述太阳能充电控制电路另一端连接所述太阳能电池板,所述太阳能电池板输出端连接所述防反充电路,所述防反充电路另一端连接所述蓄电池。
2.根据权利要求1所述的一种预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置,其特征在于,所述的预比较电路还包括有SOC数显显示装置,所述SOC数显显示装置连接所述减法器。
3.根据权利要求1所述的一种预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置,其特征在于,所述预比较电路为集成芯片。
4.根据权利要求1所述的一种预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置,其特征在于,所述太阳能电池板为薄膜太阳能电池板。
5.根据权利要求1所述的一种预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置,其特征在于,所述防反充电路为整流二极管。
6.如权利要求1-5任一项所述的预防汽车蓄电池亏电的太阳能涓流补能装置的补能方法,其特征在于:
A、通过蓄电池状态监测电路中的电压监测电路和温度监测电路分别测得的蓄电池电压U0和温度T作为输入,读取存储在初始SOC值确定电路中的SOC-OCV关系特性曲线族以得到蓄电池初始SOC值;
B、通过汽车静置一段时间的时间t和蓄电池状态监测电路中的电流监测电路测得的蓄电池自放电电流I作为输入,ΔSOC电路采用电流积分法计算出蓄电池消耗的电量ΔSOC值;
C、通过减法器将初始SOC值减去ΔSOC值计算得到蓄电池当前SOC值;
D、减法器将蓄电池当前SOC值通过下防亏电SOC阈值比较判断电路与预防亏电SOC阈值比较,当判断为小于时,开启太阳能充电控制电路,当判断为大于时,无动作;
E、在开启太阳能充电控制电路后,通过检测当前电压U是否超过充电上截止电压的结果控制太阳能电池板对蓄电池的充电状态,当结果为是时,停止充电,当结果为否时,继续保持充电,并通过连接的防反充电路防止太阳能电池板在阳光照度不佳时,蓄电池向太阳能电池板反向充电;
其中,所述SOC-OCV关系特性曲线族由试验标定或蓄电池厂商直接获取;
其中,所述预防电池亏电的SOC阈值为(充电上截止电压-放电下截止电压)×50%+放电下截止电压;
其中,所述充电上截止电压由温度T形成的充电上截止电压表插值获得,所述充电上截止电压表可由试验测得或蓄电池厂商获取;
其中,所述放电下截止电压由温度T形成的放电下截止电压表插值获得,所述放电下截止电压表可由试验测得或蓄电池厂商获取。
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