一種階梯式恒流充放電方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種階梯式恒流充放電方法，步驟如下：1、恒壓限流充電：①當(dāng)電池組電壓達到均充電壓后，充電機轉(zhuǎn)為恒壓充電；②當(dāng)充電電流小于轉(zhuǎn)浮充電流后,仍維持前述恒壓充電，直至倒計時結(jié)束；1.3、浮充電：轉(zhuǎn)浮充時間計時結(jié)束后，充電機轉(zhuǎn)入浮充階段；2、恒流放電過程：PWM調(diào)制電路開通1#通道，占空比從0％全關(guān)閉狀態(tài)逐步、快速加大到100％的狀態(tài)；同樣方式開通2#、3#、4#通道；開通5#通道，占空比從0％逐步加大到設(shè)定值。本發(fā)明的有益效果為：原理簡單、效果好、可擴展性好，響應(yīng)速度快，穩(wěn)流精度高；性能穩(wěn)定、可靠，環(huán)保無異味；可滿足不同電壓范圍、電流范圍；電流可實現(xiàn)無級可調(diào)；恒流精度不易受外界環(huán)境干擾。
【專利說明】一種階梯式1I'旦流充放電方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蓄電池領(lǐng)域，主要是一種階梯式恒流充放電方法。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前主流“蓄電池放電儀”廠家采用的恒流方式，1、PTC恒流方式:利用PTC的“電阻一溫度”特性，通過控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)PTC溫度，進而調(diào)節(jié)PTC電阻值，從而控制放電電流，實現(xiàn)恒流。優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)，自保護特性好，重量輕；缺點:穩(wěn)流精度較差、易受環(huán)境影響(如:氣流、環(huán)境溫度等)；無法從小電流起調(diào)等。2、“8421”碼組合方式:多條通道并聯(lián)，各通道放電功率按照“8421”碼形式組合(如:各通道功率為100W、200W、400W、800W…)，根據(jù)不同的放電電流，通過多通道組合通斷方式實現(xiàn)恒流。優(yōu)點:原理簡單、易實現(xiàn)，可靠性高；缺點:受最小功率通道的限制，無法實現(xiàn)電流的無級可調(diào)，穩(wěn)流精度較差。3、功率管負(fù)載方式:以功率管為模擬可調(diào)電阻作為放電負(fù)載，實現(xiàn)恒流。優(yōu)點:穩(wěn)流精度好、穩(wěn)流速度快，受環(huán)境影響小；缺點:受體積、重量影響較大，不易實現(xiàn)大電流。
[0003]傳統(tǒng)的激活方式一般是通過深度“充滿一放電(一般放出一半容量)一充滿”循環(huán)進行活化，這種方式本質(zhì)上與日常維護中的“核對性放電一充電”過程一致，效果很不明顯，且由于采用的是深度放電方式，頻繁激活將嚴(yán)重影響蓄電池“循環(huán)”使用壽命。鉛酸蓄電池使用壽命包括“循環(huán)壽命”和“浮充壽命”。根據(jù)應(yīng)用場合的不同，側(cè)重點也不同，采用的生產(chǎn)工藝也大不相同。如:動力電池側(cè)重“循環(huán)壽命”，極板厚；而作為后備電源使用的蓄電池偵? “浮充壽命”，極板比較薄，因此，對側(cè)重“浮充壽命”的后備蓄電池頻繁深度充放電將大大縮短其使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，而提供一種階梯式恒流充放電方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的。這種階梯式恒流充放電方法，該方法包括充電、放電和激活，具體步驟如下:
[0006](I)、充電包括恒流限壓充電、恒壓限流充電和浮充；
[0007](1.1)、恒流限壓充電:電池組放電后電壓降低，開始充電后，充電機以設(shè)定的均充電流進行恒流充電，電池組電壓隨之升高，直至達到“均充電壓”;
[0008](1.2)、恒壓限流充電:分為兩個過程，依次為:①當(dāng)電池組電壓達到均充電壓后，充電機轉(zhuǎn)為恒壓充電，充電電流隨之減小，直至充電電流小于轉(zhuǎn)浮充電流；②當(dāng)充電電流小于轉(zhuǎn)浮充電流后，進入均充倒計時一“轉(zhuǎn)浮充時間”階段，且仍維持前述恒壓充電，直至倒計時結(jié)束；
[0009](1.3)、浮充電:轉(zhuǎn)浮充時間計時結(jié)束后，充電機轉(zhuǎn)入浮充階段，以設(shè)定的浮充電壓對電池組涓流充電，持續(xù)時間等于設(shè)定的浮充時間；
[0010](2)、恒流放電過程:
[0011](2.1)、首先，PWM調(diào)制電路開通1#通道，占空比從0%全關(guān)閉狀態(tài)逐步、快速加大到100%的全開通狀態(tài)；
[0012](2.2)、然后，同樣方式開通2#、3#、4#通道；
[0013](2.3)、開通5#通道，占空比從0%逐步加大，直到總電流為放電電流設(shè)定值；
[0014](2.4)、隨著放電過程的進行，總電壓逐步降低，此時同步增大5#通道的占空比，使電流維持放電電流設(shè)定值，直至該通道占空比達到100%，然后再開通6#通道；
[0015](2.5)其他電流設(shè)定的恒流過程與上述步驟相同。
[0016]所述的激活:采用一定頻率的充放電循環(huán)，將PbSO4顆粒分解、還原；在每個大的“充滿一放電一充滿”周期內(nèi)，包含N多個小的脈沖周期T，而每個脈沖周期又包含充電h和放電t2 ;充電過程中，采用“充一放”的“脈沖”方式；放電過程中，也同樣如此。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
[0018](I)恒流原理簡單、效果好、可擴展性好，響應(yīng)速度快，穩(wěn)流精度高；
[0019](2)電流回路采用純電阻，性能穩(wěn)定、可靠，且環(huán)保無異味；
[0020](3)不同的電阻/功率值，可滿足不同電壓范圍、電流范圍的需求；
[0021](4)根據(jù)實際要求，電流可實現(xiàn)無級可調(diào)；
[0022](5)恒流精度不易受外界環(huán)境干擾，如:溫度、濕度、氣流等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的放電原理示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明的激活原理示意圖。
[0025]圖3為本發(fā)明的充電原理示意圖。

【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明:
[0027]這種階梯式恒流充放電方法，該方法包括充電、放電和激活，具體步驟如下:
[0028](I)、充電包括恒流限壓充電、恒壓限流充電和浮充；
[0029](1.1)、恒流限壓充電:電池組放電后電壓較低，開始充電后，充電機以設(shè)定的“均充電流”進行恒流充電，電池組電壓隨之升高，直至達到“均充電壓”。此階段持續(xù)時間:取決于電池組性能及充電電流。
[0030](1.2)、恒壓限流充電:分為兩個過程，依次為:①當(dāng)電池組電壓達到“均充電壓”后，充電機自動轉(zhuǎn)為恒壓充電，充電電流隨之減小，直至充電電流小于“轉(zhuǎn)浮充電流”;②當(dāng)充電電流小于“轉(zhuǎn)浮充電流”后，進入“均充倒計時”——“轉(zhuǎn)浮充時間”階段，且仍維持前述恒壓充電，直至倒計時結(jié)束。此階段持續(xù)時間:取決于電池組性能及充電電流+“轉(zhuǎn)浮充時間”。
[0031](1.3)、浮充電:“轉(zhuǎn)浮充時間”計時結(jié)束后，充電機自動轉(zhuǎn)入浮充階段，以設(shè)定的“浮充電壓”對電池組涓流充電。此階段持續(xù)時間:等于設(shè)定的“浮充時間”。
[0032]通用標(biāo)準(zhǔn):均充電壓2.35V、浮充電壓2.25V、均充電流0.1C1(IA、均充轉(zhuǎn)浮充電流
0.0lC10
[0033](2)、恒流放電過程:(舉例:起始電壓227.7V ;放電電流設(shè)定值30A)
[0034](I)首先，“PWM調(diào)制電路”開通1#通道，占空比從O % (全關(guān)閉)逐步、快速加大到100% (全開通)；此時采集總電流為:6.9A ；
[0035](2)然后，同樣方式開通2#、3#、4#通道，此時總電流為:27.6A ;
[0036](3)開通5#通道，占空比從0%逐步加大，直到總電流為30A;
[0037](4)隨著放電過程的進行，總電壓逐步降低，此時同步增大5#通道的占空比，使電流維持30A，直至該通道占空比達到100%，然后再開通6#通道；
[0038](5)其他電流設(shè)定的恒流過程與此類似。
[0039]如圖1所示:
[0040]U220V電池組包含單體電池數(shù)量為103-108節(jié)，則:
[0041]電池組總電壓下限為:1.80X103 = 185.4V ；
[0042]電池組總電壓上限為:2.25X108 = 243.0V ；
[0043]2、圖中各通道的電阻為固定電阻33Ω (230V/1600W)，采用開關(guān)管控制通斷；
[0044]3、圖中各通道的電流值均可調(diào)節(jié):開關(guān)管采用50KHz脈寬調(diào)制頻率，占空比為0%?100% ；
[0045]4、各通道電流最大值:總電壓為下限值185.4V時，I = 5.62A ;當(dāng)總電壓為上限值243V 時，I = 7.36A ；
[0046]5、圖中11路總并聯(lián)電阻最小值為3Ω，根據(jù)(I = U + R)可知，在總電壓不低于180V的情況下均可達到60A放電電流；
[0047]6、受功率限制，總電壓不能高于260V ；
[0048]7、為了消除電流“脈動”，加入了電流平滑電路(圖中省略)。
[0049]采用“脈沖式”激活方式，可很好的解決了上述諸多缺點，對于硫酸鹽化導(dǎo)致的電池性能下降具有良好的修復(fù)效果，既最大限度的恢復(fù)電池容量，又減少了對蓄電池使用壽命的影響，是目前最理想的蓄電池激活方式。
[0050]蓄電池內(nèi)部電化學(xué)反應(yīng)為:
[0051]放電:正負(fù)極板活性物質(zhì)(Pb、PbO2)與硫酸反應(yīng)生成PbSO4 ；
[0052]充電:在充電電流的作用下，將PbSO4還原為Pb、PbOjP H2S04。
[0053]所謂蓄電池“硫酸鹽化”，主要指蓄電池內(nèi)部生成的PbSO4顆粒無法完全還原為活性物質(zhì)(Pb、PbO2、H2SO4)，導(dǎo)致蓄電池容量下降，內(nèi)阻增大，如不及時激活，PbSO4顆粒會越來越大，使蓄電池加速劣化。
[0054]“脈沖式”激活方式如圖2所示:所述的激活:采用一定頻率的充放電循環(huán)，將PbSO4顆粒分解、還原。在每個大的“充滿一放電一充滿”周期內(nèi)，包含N多個小的脈沖周期T，而每個脈沖周期又包含充電h和放電t2。充電過程中，不是一直連續(xù)充電，而是采用“充—放”的“脈沖”方式；放電過程中，也同樣如此。經(jīng)我公司長期試驗所得，此法對“硫酸鹽化”導(dǎo)致的蓄電池容量下降具有非常明顯的效果。此法缺點:在硬件和軟件上都有較高的實現(xiàn)難度，而且采用的脈沖頻率需經(jīng)大量試驗才能獲得。
[0055]除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種階梯式恒流充放電方法，其特征在于:該方法包括充電、放電和激活，具體步驟如下: (1)、充電包括恒流限壓充電、恒壓限流充電和浮充； (1.1)、恒流限壓充電:電池組放電后電壓降低，開始充電后，充電機以設(shè)定的均充電流進行恒流充電，電池組電壓隨之升高，直至達到“均充電壓”; (1.2)、恒壓限流充電:分為兩個過程，依次為:①當(dāng)電池組電壓達到均充電壓后，充電機轉(zhuǎn)為恒壓充電，充電電流隨之減小，直至充電電流小于轉(zhuǎn)浮充電流；②當(dāng)充電電流小于轉(zhuǎn)浮充電流后，進入均充倒計時——“轉(zhuǎn)浮充時間”階段，且仍維持前述恒壓充電，直至倒計時結(jié)束； (1.3)、浮充電:轉(zhuǎn)浮充時間計時結(jié)束后，充電機轉(zhuǎn)入浮充階段，以設(shè)定的浮充電壓對電池組涓流充電，持續(xù)時間等于設(shè)定的浮充時間； (2)、恒流放電過程: (2.1)、首先，PWM調(diào)制電路開通1#通道，占空比從0%全關(guān)閉狀態(tài)逐步、快速加大到100%的全開通狀態(tài)； (2.2)、然后，同樣方式開通2#、3#、4#通道； (2.3)、開通5#通道，占空比從0%逐步加大，直到總電流為放電電流設(shè)定值； (2.4)、隨著放電過程的進行，總電壓逐步降低，此時同步增大5#通道的占空比，使電流維持放電電流設(shè)定值，直至該通道占空比達到100 %，然后再開通6#通道； (2.5)其他電流設(shè)定的恒流過程與上述步驟相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯式恒流充放電方法，其特征在于:所述的激活:采用一定頻率的充放電循環(huán)，將PbS04顆粒分解、還原；在每個大的“充滿一放電一充滿”周期內(nèi)，包含N多個小的脈沖周期T，而每個脈沖周期又包含充電h和放電t2 ;充電過程中，采用“充—放”的“脈沖”方式；放電過程中，也同樣如此。
【文檔編號】H01M10/44GK104362402SQ201410483438
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】夏軍根, 陜?nèi)A平, 姚兵, 賈靈球 申請人:杭州浙暢電力設(shè)備有限公司