一種智能跟隨型充電機的製作方法
2023-09-18 16:38:20
專利名稱：一種智能跟隨型充電機的製作方法
技術領域：
本發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域，具體涉及一種新型的智能跟隨型充電機設備。
背景技術：
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；特別是充電過程中，隨著充電過程的進行，電池的電壓不斷發生變化，其荷電狀態亦隨之改變，不同荷電狀態對其充電電流的適應性是不同的，不恰當的充電電流將導致電池的嚴重發熱，並使電池壽命的大幅度下降。電池充電機已成為嚴重影響電池使用壽命的關鍵設備之一，同時充電機(充電站)的布局也是直接影響新能源汽車走向實用化的重要瓶頸。對於鋰離子動力電池來說，開始充電時電池的荷電狀態少，電池具有較強的充電電流接受能力；隨著充電過程的不斷進行，電池的荷電狀態不斷上升，電池接受充電電流的能力逐漸下降，這時如果繼續用大電流給電池充電，電池來不及將電能全部轉化為化學能，並且電極的過電勢上升，使電極極化嚴重；同時電池將明顯發熱，進一步惡化電池工作狀態。這將導致電池提前失效。目前的鋰離子動力電池充電機主要工作原理為用恆定的電流給電池充電，直到電池的電壓上升到最大值後轉為恆壓充電。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，隨著電池荷電狀態的上升，吸熱逐漸減弱；同時由於電池的物理電阻和化學電阻使得充電過程中又有熱的生成。這兩者相互作用構成了整個電池充電過程中的熱效應，綜合的效果通常是電池荷電狀態低時吸熱為主導，荷電狀態高時放熱為主導。從上面的分析可以看出，這種恆流一恆壓充電模式並不是合理的充電模式。申請人:認為鋰離子動力電池合理的充電模式是在電池荷電狀態較低時，電池接受充電電流的能力較強，可以用較大電流進行充電，有助於縮短充電時間；隨著電池荷電狀態的不斷升高，動態調整充電電流，直到最後將電池充滿。本發明依據上述原理，提出一種能夠監測電池荷電狀態並根據其荷電狀態動態調整充電電流的智能跟隨型充電機。
發明內容
本發明的目的是根據充電過程中鋰離子動力電池的荷電狀態，動態調整充電電流，使電池的充電過程始終處於合理的狀態，以達到縮短充電時間，減少電極極化，延長鋰離子動力電池使用壽命的目的。；為實現上述目的本發明採取以下技術方案在充電過程中動態監測電池的荷電狀態，並將該狀態與事先存儲於內部的最佳充電數學模型進行比對，根據比對的結果輸出控制信號給電源模塊；電源模塊根據該信號的指示調整輸出的充電電流，這樣就實現了對鋰離子動力電池充電狀態的動態跟隨。所述的智能跟隨型充電機由電源模塊、電池荷電狀態監測模塊、跟隨調整模塊等幾部分構成。該充電機在更新了跟隨調整模塊中預置的各種電池最佳充電數學模型後，即可用於鋰離子動力電池、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。本發明所提出的智能跟隨型充電機與已有充電機相比，具有減少充電過程中電池發熱、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恆流充電過程中磷酸亞鐵鋰動力電池的充電曲線。圖2為本發明的智能跟隨型充電機內部模塊示意圖。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明進行詳細說明，下面的例子只是符合本發明技術內容的實例，並不說明本發明僅限於下述實例所述的內容，本行業中的技術人員依照本發明權利要求項製造的產品均屬本發明內容。實施例①如圖2所示的虛線框4所示，智能跟隨型充電機由電源模塊1、跟隨控制模塊2、電池荷電狀態監測模塊3構成。②當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相連接時，電池荷電狀態監測模塊3對電池的電壓情況進行測量，並將其轉化為荷電狀態(即目前電池已有電量)；然後將該數據發送至跟隨控制模塊2，與事先存儲於其內部的最佳充電數學模型進行比對，根據比對的結果輸出控制信號給電源模塊I ;電源模塊I根據該信號的指示調整輸出的充電電流給鋰離子動力電池5進行充電，這樣就實現了對鋰離子動力電池充電狀態的動態跟隨。實際效果用智能跟隨型充電機給3.2V40Ah的磷酸亞鐵鋰動力電池充電，充電時間為2小時，按常規方法IC放電，做長時間壽命測試，結果循環1982次後電池容量降至32Ah。而用20A的常規恆流充電機充電，並且同樣按常規方法IC放電，做長時間壽命測試，結果循環1125次後電池容量降至32Ah。可見，智能跟隨型充電機能夠明顯延長電池使用壽命O
權利要求
1.一種智能跟隨型充電機，其特徵在於該充電機可根據鋰離子動力電池荷電狀態的變化動態調整充電電流，它由電源模塊、電池荷電狀態監測模塊、跟隨調整模塊等幾部分構成。其工作原理為電池荷電狀態監測模塊監測出鋰離子動力電池的荷電狀態，並將結果發送給跟隨調整模塊；跟隨調整模塊將其與存儲於內部的最佳充電數學模型進行比對，並根據比對的結果輸出控制信號給電源模塊；電源模塊根據該信號的指示調整輸出的充電電流，這樣就實現了對鋰離子動力電池充電狀態的動態跟隨。
2.根據權利要求1所述的智能跟隨型充電機，其特徵還在於所述的跟隨調整模塊中預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學模型，該數學模型通過事先對這些儲能器件的研究測試得到。
3.根據權利要求1所述的智能跟隨型充電機，其特徵還在於所述的智能跟隨型充電機還可以有顯示模塊。
4.根據權利要求1所述的智能跟隨型充電機，其特徵還在於該充電機還可用於電容電池、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
本發明公開了一種智能跟隨型充電機。該充電機可根據鋰離子動力電池荷電狀態的變化動態調整充電電流，它由電源模塊、電池荷電狀態監測模塊、跟隨調整模塊等幾部分構成。該充電機還可用於電容電池、鎳氫動力電池、超級電容器、鉛酸電池等儲能器件的充電。該充電機可明顯縮短電池的充電時間，並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 優先權日2011年10月14日
發明者李薦 申請人:湖南巨邦新能源科技有限公司