[发明专利]蓄电池高效充电方法和充电电路

说明书

本发明涉及一种蓄电池高效充电方法和充电电路，充电方法采用恒流、恒压、脉冲修复、计时充满关机的充电方式，在恒压过程中引入温度变化对电池电压的影响因素，通过温度特性函数对充电电压进行补偿，在脉冲充电的过程中检测峰值电流的大小来确定电池的是否充满，减少了蓄电池的电池析气，并抑制电池硫化，延长电池寿命；充电电路采用普通的PWM控制芯片，通过外围电路的拓展，实现了PFM+PWM功能，简化了电路结构，避免了采用成品的集成电路芯片带来的维护成本和购置成本问题，同时也达到了比集成电路芯片更好的工作效果。采用LED数码管集成显示充电电流、充电电压、环境温度、充电机内部温度及充电状态，方便使用者直观观察。

技术领域

本发明涉及蓄电池充电技术领域，具体的说是一种电池高效充电方法和充电电路。

背景技术

蓄电池广泛应用于生产和生活中的各个领域，蓄电池充电技术直接影响着电池的寿命和使用安全性。常规充电制度是依据1940年前国际公认的经验法则设计的。其中最著名的就是“安培小时规则”：充电电流安培数，不应超过蓄电池待充电的安时数。实际上，常规充电的速度被蓄电池在充电过程中的温升和气体的产生所限制。这个现象对蓄电池充电所必须的最短时间具有重要意义。

常规的充电方式主要有恒流充电法、阶段充电法和恒压充电法三种。下面分别进行简单介绍。

1)恒流充电法，是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方法，保持充电电流强度不变的充电方法，如图1所示。控制方法简单，但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，到充电后期，充电电流多用于电解水，产生气体，使出气过甚，因此，常选用阶段充电法。

2)阶段充电法，其包括二阶段充电法和三阶段充电法及多阶段充电法。二阶段法采用恒电流和恒电压相结合的快速充电方法，如图2所示。首先，以恒电流充电至预定的电压值，然后，改为恒电压完成剩余的充电。一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压。三阶段充电法在充电开始和结束时采用恒电流充电，中间用恒电压充电。当电流衰减到预定值时，由第二阶段转换到第三阶段。这种方法可以将出气量减到最少，但作为一种快速充电方法使用，受到一定的限制。多阶段充电法在，在充电初期已恒小电流充电固定时间，后电流逐渐增大，电流阶段增加，最后检测电流小于设定值，进入浮充阶段。

3)恒压充电法，是指充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值，随着蓄电池端电压的逐渐升高，电流逐渐减少。与恒流充电法相比，其充电过程更接近于最佳充电曲线。用恒定电压快速充电，如图3所示。由于充电初期蓄电池电动势较低，充电电流很大，随着充电的进行，电流将逐渐减少，因此，只需简易控制系统。这种充电方法电解水很少，避免了蓄电池过充。但在充电初期电流过大，对蓄电池寿命造成很大影响，且容易使蓄电池极板弯曲，造成电池报废。鉴于这种缺点，恒压充电很少使用，只有在充电电源电压低而电流大时采用。例如，汽车运行过程中，蓄电池就是以恒压充电法充电的。

为了能够最大限度地加快蓄电池的化学反应速度，缩短蓄电池达到满充状态的时间，同时，保证蓄电池正负极板的极化现象尽量地少或轻，提高蓄电池使用效率。快速充电技术近年来得到了迅速发展。下面介绍目前比较流行的几种快速充电方法。这些方法都是围绕着最佳充电曲线进行设计的，目的就是使其充电曲线尽可能地逼进最佳充电曲线。

1)脉冲式充电法，这种充电法不仅遵循蓄电池固有的充电接受率，而且能够提高蓄电池充电接受率，从而打破了蓄电池指数充电接受曲线的限制，这也是蓄电池充电理论的新发展。脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环，如图4所示。充电脉冲使蓄电池充满电量，而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提高了蓄电池的充电电流接受率。