用於磷酸鐵鋰電池的充電裝置的製作方法

2023-05-22 03:02:16

專利名稱：：用於磷酸鐵鋰電池的充電裝置的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及電池充放電裝置，尤其涉及一種可直接置換UPS系統中的鉛酸電池，用於磷酸鐵鋰電池的充電裝置。眾漢不鉛酸蓄電池因其優越的耐過充能力、良好的安全性、較低的價格和可以接受的浮充使用壽命，一直以來是不間斷電源電池的首選。不過鉛酸電池也有其固有的缺點，如從電池原材料到成品電池製造、廢電池處理這些過程中都對環境有較大的汙染；電池重量比能量、體積比能量較低；以及倍率放電能力不足，電性能受環境溫度影響較大等。因此，如何找出一種既能具有鉛酸蓄電池優勢，又能克服其弊端的替代品是業內亟待解決的一個技術問題。
發明內容本實用新型的目的是解決上述現有技術中存在的問題，提供一種用於磷酸鐵鋰電池的充電裝置，，置特別適用於正極材料使用磷酸鐵鋰的鋰離子二次電池，並且該電池可直接置換UPS系統中的鉛酸電池。為解決上述技術問題，本實用新型提出的技術方案是，設計一種用於磷酸鐵鋰電池的充電裝置，該充電裝置包括串聯在充電器正負極之間的磷酸鐵鋰電池組、對每隻磷酸鐵鋰電池電壓進行均衡控制的線路板、和與磷酸鐵鋰電池組串聯，控制充放電參數的控制器。所述的磷酸鐵鋰電池組包括四隻3.5Ah高功率型磷酸鐵鋰電池。所述控制器設定的充放電參數範圍在充電電壓13.614.4V之間，限制電流範圍在0.1C,5C,A之間，可對電池組進行連續浮充或間歇浮充。在本實用新型的一個較佳實施例中，所述控制器設定的充放電參數為浮充充電電壓3.5V/單體，限制電流為3.5&,浮充截至電流為14raA。與現有技術相比，本實用新型具有下列優點-1.本實用新型提供了一種直接使用UPS系統中為鉛酸蓄電池充電的充電器為鋰離子二次電池充電的裝置，不需要額外的升壓電路，以最小的代價實現了直接用鋰離子二次電池替換鉛酸電池2.本實用新型設計的浮充充電裝覽簡單、可靠，在較低的浮充充電電壓下保證了鋰離子二次電池可以在滿荷電情況下工作。以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一歩的說明，其中圖1是本實用新型的結構原理國，，圖2是12WAh鉛酸電池與12.8V3.2Ah磷酸鐵鋰電池恆功率222W放電的備電時間對比國3是顯示使用本實用新型充電裝置電池組浮充使用壽命曲線圖。具體實施方式本實用新型的設計思路如下以新型材料磷酸鐵鋰為IE極活性物質製作的鋰離子二次電池具有無安全隱患、材料成本低、浮充壽命是鉛酸電池的2倍以上等優點，而且，一次性替換整個UPS系統需要很大的採購成本，如果能在不更改原UPS硬體的前提下直接用鋰離子二次電池替換鉛酸電池，將是一個極好的發展方向。表l顯示鉛酸電池開路電壓和浮充使用電壓以及磷酸鐵鋰電池開路電壓和循環使用充電電壓的對比。表ltableseeoriginaldocumentpage4從表1中可以看出，使用磷酸鐵鋰材料製作的電池開路電壓與鉛酸電池一樣，相差不超過0.3V,工作電壓範圍也基本重疊，替換時不需要轉換電路即可進行放電維持設備正常工作而且鉛酸電池與磷酸鐵鋰電池的浮充充電電壓也比較接近，這也使採用原有鉛酸電池浮充充電電路實現為磷酸鐵鋰電池充電存在可能。唯一需要解決的就是進行浮充充電制度問題。常用的鋰離子電池浮充充電一般是連續浮充充電，採用循環使用充電電壓或低比之0.4V對電池進行浮充充電。磷酸鐵鋰電池循環使用充電電壓為14.815.6V,採用常用的鋰離子電池浮充方法時浮充電壓在H,4i5.2V之間，磷酸鐵鋰電池需要的浮充電壓就是14.41S.2V,這就需要一個升壓線路來提高UPS系統充電輸出電壓，直接導致了替換成本的增加，也增加了UPS系統充電模塊的複雜程度。本實用新型設計的充電裝覽直接用鉛酸電池的浮充電壓給磷酸鐵鋰電池組進行浮充充電，實驗結果顯示這樣仍然可以保證磷酸鐵鋰電池的正常使用，很好地解決了磷酸鐵鋰電池浮充充電方式與鉛酸電池浮充充電方式兼容問題。本實用新型在一定電壓下對串聯在一起，電壓為12Y的磷酸鐵鋰電池組進行恆壓充電，控制器設定充電電壓範圍為13.614.4V之間，限制電流範圍為0.1C,5C,A之間，可對電池組進行連續浮充或間歇浮充。採用連續浮充時，電池一直在電路中以13.614.4V進行充電，在市電中斷時，電池對用電器進行供電；待市電正常後，繼續對電池進行浮充充電。採用間歇浮充時，控制器設置一停止充電的截止電流，例如，設置截止電流為02C,MA,並以13.614.4￥對電池進行浮充充電，當電流降低至截止電流時，電池停止充電。然後進入第二階段，電池進入時間預設或電壓下降點預設確定的擱置期，時間預設期為15天2個月，電壓下降點預設為128L3.6V,此期間電池處於自放電狀態,不進行任何充電措施:到達時間預設期限或電壓下降到預設點後自動轉入以13.614.4V對電池進行浮充充電階段，如此循環進行充放電操作。實例l將四隻3.5Ah高功率型磷酸鐵鋰電池串聯連接在一起組成總電壓為12V的電池組，同時加上可以對每隻電池電壓進行均衡控制的線路板，這四隻電池組成一個替換12V7Ah鉛酸電池的鋰離子二次電池組，拿該電池組直接替換下家用輸出為220V,222W的UPS中的鉛酸蓄電池。控制器設定浮充充電電壓為3.5V/單體，限制電流為3.5A,浮充截至電流為14mA,浮充結束後當電池電壓下降到13.2￥既重新進行浮充充電，每一個月進行一次深放電。以輸出為222W的功率對該UPS進行測試，圖1顯示12V7Ah鉛酸電池與12.8V3.2Ah磷酸鐵鋰電池恆功率222W放電的備電時間。表2是以本實用新型浮充充電裝置U4V電壓恆壓，截止電流14mA對電池進行充電)與以循環使用充電裝置(14.8電壓恆壓，截至電流為35mA對電池充電)充電時電池放出容量的對比。表2tableseeoriginaldocumentpage5以本實用新型浮充充電裝置(13.8V電壓恆壓，截止電流240nA對電池進行充電)與以循環使用充電方法(14.8電壓恆壓，截止電流為600mA對電池充電)充電時電池放出容量對比較可以看出這兩種充電方法放出的容量基本都在61Ah左右。圖2顯示使用本實用新型充電方法電池組浮充使用壽命曲線圖(每一個月以1C,A放電，終止電壓8V進行一次容量檢測)。實例2將四隻60Ah高容量型磷酸鐵鋰電池串聯連接在一起，同時加上可以對每隻電池電壓進行均衡控制的線路板，這四隻電池組成一個替換12V100Ah鉛酸電池的鋰離子二次電池組，拿該電池組直接替換下輸出為220V,744W的UPS中的鉛酸蓄電池。控制器設定浮充充電電壓為13.8V,限制電流為3.5A,浮充截止電流為240mA,浮充結束後擱置一個，重新進行浮充充電,每兩個月進行一次深放電。以輸出為的功率對該UPS進行測試，該磷酸鐵鋰電池組備電時間與12V100Ah鉛酸電池時間基本一致(約lh)。該實例中浮充充電裝置電池的浮充使用壽命同樣可以達到實例1中所示裝置的效果。權利要求1.一種磷酸鐵鋰電池的充電裝置，其特徵在於該充電裝置包括串聯在充電器正負極之間的磷酸鐵鋰電池組、對每隻磷酸鐵鋰電池電壓進行均衡控制的線路板、和與磷酸鐵鋰電池組串聯，控制充放電參數的控制器。2.如權利要求1所述的充電裝置，其特徵在於所述的磷酸鐵鋰電池組包括四隻3.5Ah高功率型磷酸鐵鋰電池。3.如權利要求l所述的充電裝置，其特徵在於所述控制器設定的充放電參數範圍在充電電壓13.614.4V之間，限制電流範圍在O.ld5C'A之間，可對電池組進行連續浮充或間歇浮充。4.如權利要求3所述的充電裝置，其特徵在於所述控制器設定的充放電參數為浮充充電電壓3.5V/單體，限制電流為3.5A，浮充截至電流為14mA。專利摘要本實用新型公開了一種磷酸鐵鋰電池的充電裝置，包括串聯在充電器正負極之間由四隻3.5Ah高功率型磷酸鐵鋰電池組成的磷酸鐵鋰電池組、對每隻磷酸鐵鋰電池電壓進行均衡控制的線路板、和與磷酸鐵鋰電池組串聯，控制充放電參數的控制器。本實用新型很好地解決了磷酸鐵鋰電池浮充充電方式與鉛酸電池浮充充電方式兼容問題，為以最小的成本代替鉛酸電池提供了技術解決方案。文檔編號H01M10/42GK201435433SQ20092013614公開日2010年3月31日申請日期2009年3月20日優先權日2009年3月20日發明者胡金豐申請人:深圳市雄韜電源科技有限公司