[发明专利]一种铅酸电池智能充电系统及充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铅酸电池快速充电方法及充电系统。属于铅酸电池领域。

背景技术

铅酸蓄电池是一种化学电源，是低廉动力电源的首选，其原材料易于获得，使用可靠，适用于大电流放电及广泛的应用环境温度等。常用的铅酸蓄电池有阀控式密封铅酸蓄电池，由于阀控式铅酸蓄电池的“免维护”性，使得一些用户产生误解：认为这种电池完全不需要维护，甚至从装上电池后就不再进行维护和管理。实际上，阀控式铅酸蓄电池的“免维护”只是避免了开口式电池挥发的酸气对设备、人员造成的伤害，同时也方便了安装和运输，不再人工加液而己。但是由长时间的实验发现阀控式密封铅酸蓄电池在使用中存在着很多安全隐患，即：

1、由于充电电流过大，使得汇流排和板栅遭到腐蚀，造成金属路径变窄而使电池的内阻增加。

2、由于浮充电压过高，加速正极板栅腐蚀速率和电池内气体的排放，导致干涸。

3、由于受周围环境温度过高的影响，使得电池内部温度升高，导致浮充电流增加，浮充电流增加，又加速电池内部温度升高，形成恶性循环，引起热失控。

4、由于受单体电池电压和电流的限制，铅酸电池储能系统一般都是将多个电池并联后再串联组成高压高容量后使用，即使组成前经过筛选，电池的一致性较好，经过一段时间的使用后也会出现差异。经过多次“浮充 → 放电 → 均充 → 放电 → 浮充”的恶性循环，致使整个电池组容量不断下降。

5、传统方法是采用浮冲法采集电池端电压，但是浮充状态下的电池端电压测量本身并不能真实反映电池的性能状况，即使性能变差的电池在浮充时也能测得合格的端电压；而一旦供电系统停电、蓄电池放电时，就可能无法保证事故状态下的放电要求，从而扩大事故范围，因此，需要对蓄电池充放电进行在线监控。

发明内容

本发明为克服上述阀控式密封铅酸蓄电池充放电存在的不足、为延长铅酸电池的使用寿命，降低使用成本而提出一种铅酸电池智能充电系统，本发明同时还提出采用该充电系统进行充电时的充电方法。

本发明铅酸电池智能充电系统采用的技术方案是：由控制器和主电路构成，控制器包括PWM控制信号模块、电流、电压检测模块和温度检测模块，主电路包括220V交流市电与变压器W1相连成的降压电路，变压器W1与整流器D1的两个输入端相连，整流器D1两输出端的一端与电解电容C1阳极相连、另一端与电解电容C1阴极相连成直流充电电源；电解电容C1阳极与场效应管Q1输入端相连，场效应管Q1输出端与续流二极管D2输出端及电感L1一端相连，电感L1另一端与电解电容C2阳极相连；续流二极管D2输入端、电解电容C2阴极、电解电容C1阴极并接于公共端；场效应管Q1控制端连接PWM控制信号模块；电解电容C2阳极与电感L2一端相连，电感L2另一端与铅酸电池E阳极相连，铅酸电池E阴极与电流互感器P一输入端相连，电流互感器P另一输入端接公共端；电流互感器P输出端连接电流检测模块，电压检测模块连接铅酸电池E阳极，温度检测模块连接铅酸电池E的温度传感器。

本发明铅酸电池智能充电方法是采用如下步骤：

1）在0~t1充电时段，控制器通过电压、电流检测模块和电流互感器P检测铅酸电池E的端电压及内阻并判断是否有损伤的铅酸电池E，若铅酸电池E部分损伤，以直流充电电源对其预充电进行修复，若铅酸电池E全部损伤或不能修复，控制器封锁PWM信号并报警；

2）在t1~t2快速变恒流充电时段，控制器控制PWM信号高电平，场效应管Q1导通，电感L1电流增大，直流充电电源对电解电容C2充电，电感L2 对铅酸电池E充电，续流二极管D2截止；PWM高电平脉冲持续时间后变低，续流二极管D2导通，电感L1 和电解电容C2同时向铅酸电池E充电；PWM信号低电平持续时间后又一高电平，再次使场效应管Q1导通，如此重复；控制器适时检测铅酸电池E的端电压和温度；

3）在t2~t3充电中期，控制器定期检测铅酸电池E的端电压、温度和内阻，确定下一刻最好的恒流，以变化的恒流I1，I2，I3……In对铅酸电池E充电；

4）在t3~t4充电末期，控制器判断每节铅酸电池E的好坏，当确定每节铅酸电池E均性能良好且电压接近充电上限电压时，改为恒压充电；

5）控制器根据铅酸电池E容量参数，进入t4~t5时段的涓流充电；

6）当涓流充电达到控制器设置的时间后，若没有拔插电源，在t5后的t6时刻控制器切断场效应管Q1以切断主电路。

本发明具有的有益效果是：

1、由于本发明完全按照铅酸电池的最佳充电曲线设置参数的，所以有效地解决了汇流排和板栅遭到腐蚀的问题、