專利名稱：一種智能跟隨型充電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子動力電池、電容電池、鎳氫動力電池、超級電容器、鉛酸電池等儲能器件的充電領(lǐng)域，具體涉及一種新型的智能跟隨型充電機(jī)設(shè)備。
背景技術(shù)：
鋰離子動力電池是一種功率密度大、能量密度高、壽命長的綠色儲能器件，在電動汽車、電動工具、太陽能儲能、軍工等領(lǐng)域具有重要用途，市場前景十分廣闊。目前，鋰離子動力電池(特別是磷酸鐵鋰鋰離子電池)已被大家公認(rèn)為是新能源汽車的首選儲能電池。已有研究及實踐均證明，鋰離子電池的壽命與其充放電條件緊密相關(guān)；特別是充電過程中，隨著充電過程的進(jìn)行，電池的電壓不斷發(fā)生變化，其荷電狀態(tài)亦隨之改變，不同荷電狀態(tài)對其充電電流的適應(yīng)性是不同的，不恰當(dāng)?shù)某潆婋娏鲗?dǎo)致電池的嚴(yán)重發(fā)熱，并使電池壽命的大幅度下降。電池充電機(jī)已成為嚴(yán)重影響電池使用壽命的關(guān)鍵設(shè)備之一，同時充電機(jī)(充電站)的布局也是直接影響新能源汽車走向?qū)嵱没闹匾款i。對于鋰離子動力電池來說，開始充電時電池的荷電狀態(tài)少，電池具有較強(qiáng)的充電電流接受能力；隨著充電過程的不斷進(jìn)行，電池的荷電狀態(tài)不斷上升，電池接受充電電流的能力逐漸下降，這時如果繼續(xù)用大電流給電池充電，電池來不及將電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并且電極的過電勢上升，使電極極化嚴(yán)重；同時電池將明顯發(fā)熱，進(jìn)一步惡化電池工作狀態(tài)。這將導(dǎo)致電池提前失效。目前的鋰離子動力電池充電機(jī)主要工作原理為用恒定的電流給電池充電，直到電池的電壓上升到最大值后轉(zhuǎn)為恒壓充電。該充電模式下電池的充電曲線如圖1所示，可以看出整個充電過程中，電池電壓的變化是兩條翹中間相對平緩的一條曲線。已有研究表明，鋰離子電池充電階段是吸熱反應(yīng)，隨著電池荷電狀態(tài)的上升，吸熱逐漸減弱；同時由于電池的物理電阻和化學(xué)電阻使得充電過程中又有熱的生成。這兩者相互作用構(gòu)成了整個電池充電過程中的熱效應(yīng)，綜合的效果通常是電池荷電狀態(tài)低時吸熱為主導(dǎo)，荷電狀態(tài)高時放熱為主導(dǎo)。從上面的分析可以看出，這種恒流一恒壓充電模式并不是合理的充電模式。申請人:認(rèn)為鋰離子動力電池合理的充電模式是在電池荷電狀態(tài)較低時，電池接受充電電流的能力較強(qiáng)，可以用較大電流進(jìn)行充電，有助于縮短充電時間；隨著電池荷電狀態(tài)的不斷升高，動態(tài)調(diào)整充電電流，直到最后將電池充滿。本發(fā)明依據(jù)上述原理，提出一種能夠監(jiān)測電池荷電狀態(tài)并根據(jù)其荷電狀態(tài)動態(tài)調(diào)整充電電流的智能跟隨型充電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)充電過程中鋰離子動力電池的荷電狀態(tài)，動態(tài)調(diào)整充電電流，使電池的充電過程始終處于合理的狀態(tài)，以達(dá)到縮短充電時間，減少電極極化，延長鋰離子動力電池使用壽命的目的。；為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采取以下技術(shù)方案在充電過程中動態(tài)監(jiān)測電池的荷電狀態(tài)，并將該狀態(tài)與事先存儲于內(nèi)部的最佳充電數(shù)學(xué)模型進(jìn)行比對，根據(jù)比對的結(jié)果輸出控制信號給電源模塊；電源模塊根據(jù)該信號的指示調(diào)整輸出的充電電流，這樣就實現(xiàn)了對鋰離子動力電池充電狀態(tài)的動態(tài)跟隨。所述的智能跟隨型充電機(jī)由電源模塊、電池荷電狀態(tài)監(jiān)測模塊、跟隨調(diào)整模塊等幾部分構(gòu)成。該充電機(jī)在更新了跟隨調(diào)整模塊中預(yù)置的各種電池最佳充電數(shù)學(xué)模型后，即可用于鋰離子動力電池、電容電池、鎳氫動力電池、超級電容器、鉛酸電池等儲能器件的充電。本發(fā)明所提出的智能跟隨型充電機(jī)與已有充電機(jī)相比，具有減少充電過程中電池發(fā)熱、降低電極極化、延長電池使用壽命的明顯效果；一般電池使用壽命可延長20%以上。


圖1恒流充電過程中磷酸亞鐵鋰動力電池的充電曲線。圖2為本發(fā)明的智能跟隨型充電機(jī)內(nèi)部模塊示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，下面的例子只是符合本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的實例，并不說明本發(fā)明僅限于下述實例所述的內(nèi)容，本行業(yè)中的技術(shù)人員依照本發(fā)明權(quán)利要求項制造的產(chǎn)品均屬本發(fā)明內(nèi)容。實施例①如圖2所示的虛線框4所示，智能跟隨型充電機(jī)由電源模塊1、跟隨控制模塊2、電池荷電狀態(tài)監(jiān)測模塊3構(gòu)成。②當(dāng)需充電的鋰離子動力電池5 (如圖2所示)與智能跟隨型充電機(jī)相連接時，電池荷電狀態(tài)監(jiān)測模塊3對電池的電壓情況進(jìn)行測量，并將其轉(zhuǎn)化為荷電狀態(tài)(即目前電池已有電量)；然后將該數(shù)據(jù)發(fā)送至跟隨控制模塊2，與事先存儲于其內(nèi)部的最佳充電數(shù)學(xué)模型進(jìn)行比對，根據(jù)比對的結(jié)果輸出控制信號給電源模塊I ;電源模塊I根據(jù)該信號的指示調(diào)整輸出的充電電流給鋰離子動力電池5進(jìn)行充電，這樣就實現(xiàn)了對鋰離子動力電池充電狀態(tài)的動態(tài)跟隨。實際效果用智能跟隨型充電機(jī)給3.2V40Ah的磷酸亞鐵鋰動力電池充電，充電時間為2小時，按常規(guī)方法IC放電，做長時間壽命測試，結(jié)果循環(huán)1982次后電池容量降至32Ah。而用20A的常規(guī)恒流充電機(jī)充電，并且同樣按常規(guī)方法IC放電，做長時間壽命測試，結(jié)果循環(huán)1125次后電池容量降至32Ah?？梢姡悄芨S型充電機(jī)能夠明顯延長電池使用壽命O
權(quán)利要求
1.一種智能跟隨型充電機(jī)，其特征在于該充電機(jī)可根據(jù)鋰離子動力電池荷電狀態(tài)的變化動態(tài)調(diào)整充電電流，它由電源模塊、電池荷電狀態(tài)監(jiān)測模塊、跟隨調(diào)整模塊等幾部分構(gòu)成。其工作原理為電池荷電狀態(tài)監(jiān)測模塊監(jiān)測出鋰離子動力電池的荷電狀態(tài)，并將結(jié)果發(fā)送給跟隨調(diào)整模塊；跟隨調(diào)整模塊將其與存儲于內(nèi)部的最佳充電數(shù)學(xué)模型進(jìn)行比對，并根據(jù)比對的結(jié)果輸出控制信號給電源模塊；電源模塊根據(jù)該信號的指示調(diào)整輸出的充電電流，這樣就實現(xiàn)了對鋰離子動力電池充電狀態(tài)的動態(tài)跟隨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能跟隨型充電機(jī)，其特征還在于所述的跟隨調(diào)整模塊中預(yù)置有鋰離子動力電池、電容電池、鎳氫動力電池、超級電容器、鉛酸電池等儲能器件的最佳充電數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型通過事先對這些儲能器件的研究測試得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能跟隨型充電機(jī)，其特征還在于所述的智能跟隨型充電機(jī)還可以有顯示模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能跟隨型充電機(jī)，其特征還在于該充電機(jī)還可用于電容電池、鎳氫動力電池、超級電容器、鉛酸電池等儲能器件的充電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能跟隨型充電機(jī)。該充電機(jī)可根據(jù)鋰離子動力電池荷電狀態(tài)的變化動態(tài)調(diào)整充電電流，它由電源模塊、電池荷電狀態(tài)監(jiān)測模塊、跟隨調(diào)整模塊等幾部分構(gòu)成。該充電機(jī)還可用于電容電池、鎳氫動力電池、超級電容器、鉛酸電池等儲能器件的充電。該充電機(jī)可明顯縮短電池的充電時間，并對延長電池的使用壽命具有明顯的效果。
文檔編號H02J7/04GK103051041SQ20111031117
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者李薦 申請人:湖南巨邦新能源科技有限公司