[发明专利]包括超电容器的自治系统中电池的脉冲充电的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用输送直流电的间歇式电源来对自治(autonomous) 系统的电池进行充电的方法，所述方法包括以由充电控制电路管理的脉冲电 流进行充电的至少一个阶段。

背景技术

呼吁开发由间歇式电源(例如，光伏板(photovoltaic panel)或风力类 型发电机)供电的自治系统。这些自治系统通常安装在难以访问的孤立地点， 对于所述系统，传统的通过线缆进行电力供应的成本将是高昂的。对于此类 配置，优化维护和自治是极为重要的，以使得能够实现操作成本的大量减少。

利用脉冲电流执行对电池充电的最终步骤已经从电化学的角度证明了 它的价值。实际上，通过适应电流值、充电时间和充电频率，于是可改善充 电处理，从而增长电池的寿命。脉冲电流充电和充电结束(end-of-charging) 方法已经具体描述在文献WO-A-2005/122319和2007年11月5日提交的国 际专利申请PCT/FR2007/001821中。

然而，由诸如光伏板或风力发电机之类的间歇式电源所能够生成的电力 和能量有限。这就是电池传统上直接连接到电源并且开关在过量充电的情况 下执行电池断开的原因。

发明内容

本发明的目的在于提供一种易于实现的方法，该方法在能量上 (energy-wise)与脉冲电流充电结束兼容、并且确保了电池的长寿命。

根据本发明的方法由所附权利要求表征，并更具体地由如下事实表征， 超电容器经由第一电子开关与电池并联连接、并经由至少第二电子开关与电 源并联连接，所述控制电路相断地执行以下步骤：

-在电流脉冲期间，测量电池的端子处在所述脉冲期间的电流脉冲的幅

度以及电压增加的幅度，

-根据所述幅度来确定电池的动态内部电阻，

-根据预定义的最大电压阈值和所述动态内部电阻来确定电池可接受 的最大电流阈值，

-在下一电流脉冲处，通过控制第二电子开关的闭合时间来将电池充电 电流的值限制到低于所述最大电流阈值的值。

附图说明

根据仅为了非限制性示例目的而给出并表示在附图中的本发明具体实 施例的以下描述，其它优点和特征将变得更清楚明显，其中：

图1示意性表示根据本发明的自治系统。

图2以流程图形式表示根据本发明的方法的具体实施例。

图3图示了在根据本发明的方法中电池充电电流I随时间的变化。

图4图示了在根据本发明的方法中在超电容器的端子处的电压V_c随时 间的变化。

图5图示了在根据本发明的方法中在电池端子处的电压U_batt随时间的变 化。

具体实施方式

如图1所图示的，自治系统包括：构成电力存储元件的至少一个电池1、 间歇式电源2、以及包含用于管理充电和充电结束的装置的充电控制电路3。 第一电子开关4和第二电子开关5串联连接在间歇式电源2和电池1之间。 由充电控制电路3经由集成控制装置来控制电子开关4、5的切断和闭合。

电池1例如是铅或镍电池，并且更通常的方式是具有含水电解液 (aqueous electrolyte)的电池。

在它的操作时期期间，间歇式电源2输送取决于外部环境的直流电I₁。

所述系统还包括由超电容器6形成的中间电力存储元件。超电容器6经 由第一电子开关4与电力存储元件1并联连接、并经由至少第二电子开关5 与间歇式电源并联连接。如图1所图示的，超电容器6如此连接在第一电子 开关和第二电子开关之间。中间电力存储元件6必须呈现(具体地，在效率 和寿命方面呈现)与自治结构(set-up)中的使用兼容的存储特性。

为了脉冲充电的满意管理，在超电容器6的端子处的电压实质上必须不 大于电池1的电压，以避免在每个电流脉冲处损坏电池。有利地，当施加电 流脉冲时，选择与电池1的端子处的电压接近的电压。以这个方式，如果发 生控制电路3的元件或者电子开关4和5的命令误操作，则避免了大电流。 例如，可以选择在零电压之下闭合的类型的电子开关4，其在发生误操作时 使得能够将两个电压保持相等。