一種階梯式恆流充放電方法
2023-05-13 07:54:46
一種階梯式恆流充放電方法
【專利摘要】本發明涉及一種階梯式恆流充放電方法，步驟如下：1、恆壓限流充電：①當電池組電壓達到均充電壓後，充電機轉為恆壓充電；②當充電電流小於轉浮充電流後,仍維持前述恆壓充電，直至倒計時結束；1.3、浮充電：轉浮充時間計時結束後，充電機轉入浮充階段；2、恆流放電過程：PWM調製電路開通1#通道，佔空比從0％全關閉狀態逐步、快速加大到100％的狀態；同樣方式開通2#、3#、4#通道；開通5#通道，佔空比從0％逐步加大到設定值。本發明的有益效果為：原理簡單、效果好、可擴展性好，響應速度快，穩流精度高；性能穩定、可靠，環保無異味；可滿足不同電壓範圍、電流範圍；電流可實現無級可調；恆流精度不易受外界環境幹擾。
【專利說明】一種階梯式1I'旦流充放電方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及蓄電池領域，主要是一種階梯式恆流充放電方法。
【背景技術】
[0002]當前主流「蓄電池放電儀」廠家採用的恆流方式，1、PTC恆流方式:利用PTC的「電阻一溫度」特性，通過控制風機轉速調節PTC溫度，進而調節PTC電阻值，從而控制放電電流，實現恆流。優點:結構簡單、易實現，自保護特性好，重量輕；缺點:穩流精度較差、易受環境影響(如:氣流、環境溫度等)；無法從小電流起調等。2、「8421」碼組合方式:多條通道並聯，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…)，根據不同的放電電流，通過多通道組合通斷方式實現恆流。優點:原理簡單、易實現，可靠性高；缺點:受最小功率通道的限制，無法實現電流的無級可調，穩流精度較差。3、功率管負載方式:以功率管為模擬可調電阻作為放電負載，實現恆流。優點:穩流精度好、穩流速度快，受環境影響小；缺點:受體積、重量影響較大，不易實現大電流。
[0003]傳統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」循環進行活化，這種方式本質上與日常維護中的「核對性放電一充電」過程一致，效果很不明顯，且由於採用的是深度放電方式，頻繁激活將嚴重影響蓄電池「循環」使用壽命。鉛酸蓄電池使用壽命包括「循環壽命」和「浮充壽命」。根據應用場合的不同，側重點也不同，採用的生產工藝也大不相同。如:動力電池側重「循環壽命」，極板厚；而作為後備電源使用的蓄電池偵? 「浮充壽命」，極板比較薄，因此，對側重「浮充壽命」的後備蓄電池頻繁深度充放電將大大縮短其使用壽命。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就是為了克服上述現有技術中存在的問題，而提供一種階梯式恆流充放電方法。
[0005]本發明的目的是通過如下技術方案來完成的。這種階梯式恆流充放電方法，該方法包括充電、放電和激活，具體步驟如下:
[0006](I)、充電包括恆流限壓充電、恆壓限流充電和浮充；
[0007](1.1)、恆流限壓充電:電池組放電後電壓降低，開始充電後，充電機以設定的均充電流進行恆流充電，電池組電壓隨之升高，直至達到「均充電壓」;
[0008](1.2)、恆壓限流充電:分為兩個過程，依次為:①當電池組電壓達到均充電壓後，充電機轉為恆壓充電，充電電流隨之減小，直至充電電流小於轉浮充電流；②當充電電流小於轉浮充電流後，進入均充倒計時一「轉浮充時間」階段，且仍維持前述恆壓充電，直至倒計時結束；
[0009](1.3)、浮充電:轉浮充時間計時結束後，充電機轉入浮充階段，以設定的浮充電壓對電池組涓流充電，持續時間等於設定的浮充時間；
[0010](2)、恆流放電過程:
[0011](2.1)、首先，PWM調製電路開通1#通道，佔空比從0%全關閉狀態逐步、快速加大到100%的全開通狀態；
[0012](2.2)、然後，同樣方式開通2#、3#、4#通道；
[0013](2.3)、開通5#通道，佔空比從0%逐步加大，直到總電流為放電電流設定值；
[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#通道的佔空比，使電流維持放電電流設定值，直至該通道佔空比達到100%，然後再開通6#通道；
[0015](2.5)其他電流設定的恆流過程與上述步驟相同。
[0016]所述的激活:採用一定頻率的充放電循環，將PbSO4顆粒分解、還原；在每個大的「充滿一放電一充滿」周期內，包含N多個小的脈衝周期T，而每個脈衝周期又包含充電h和放電t2 ;充電過程中，採用「充一放」的「脈衝」方式；放電過程中，也同樣如此。
[0017]本發明的有益效果為:
[0018](I)恆流原理簡單、效果好、可擴展性好，響應速度快，穩流精度高；
[0019](2)電流迴路採用純電阻，性能穩定、可靠，且環保無異味；
[0020](3)不同的電阻/功率值，可滿足不同電壓範圍、電流範圍的需求；
[0021](4)根據實際要求，電流可實現無級可調；
[0022](5)恆流精度不易受外界環境幹擾，如:溫度、溼度、氣流等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的放電原理示意圖。
[0024]圖2為本發明的激活原理示意圖。
[0025]圖3為本發明的充電原理示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明:
[0027]這種階梯式恆流充放電方法，該方法包括充電、放電和激活，具體步驟如下:
[0028](I)、充電包括恆流限壓充電、恆壓限流充電和浮充；
[0029](1.1)、恆流限壓充電:電池組放電後電壓較低，開始充電後，充電機以設定的「均充電流」進行恆流充電，電池組電壓隨之升高，直至達到「均充電壓」。此階段持續時間:取決於電池組性能及充電電流。
[0030](1.2)、恆壓限流充電:分為兩個過程，依次為:①當電池組電壓達到「均充電壓」後，充電機自動轉為恆壓充電，充電電流隨之減小，直至充電電流小於「轉浮充電流」;②當充電電流小於「轉浮充電流」後，進入「均充倒計時」——「轉浮充時間」階段，且仍維持前述恆壓充電，直至倒計時結束。此階段持續時間:取決於電池組性能及充電電流+「轉浮充時間」。
[0031](1.3)、浮充電:「轉浮充時間」計時結束後，充電機自動轉入浮充階段，以設定的「浮充電壓」對電池組涓流充電。此階段持續時間:等於設定的「浮充時間」。
[0032]通用標準:均充電壓2.35V、浮充電壓2.25V、均充電流0.1C1(IA、均充轉浮充電流
0.0lC10
[0033](2)、恆流放電過程:(舉例:起始電壓227.7V ;放電電流設定值30A)
[0034](I)首先，「PWM調製電路」開通1#通道，佔空比從O % (全關閉)逐步、快速加大到100% (全開通)；此時採集總電流為:6.9A ；
[0035](2)然後，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，佔空比從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#通道的佔空比，使電流維持30A，直至該通道佔空比達到100%，然後再開通6#通道；
[0038](5)其他電流設定的恆流過程與此類似。
[0039]如圖1所示:
[0040]U220V電池組包含單體電池數量為103-108節，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)，採用開關管控制通斷；
[0044]3、圖中各通道的電流值均可調節:開關管採用50KHz脈寬調製頻率，佔空比為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 ;當總電壓為上限值243V 時，I = 7.36A ；
[0046]5、圖中11路總並聯電阻最小值為3Ω，根據(I = U + R)可知，在總電壓不低於180V的情況下均可達到60A放電電流；
[0047]6、受功率限制，總電壓不能高於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]採用「脈衝式」激活方式，可很好的解決了上述諸多缺點，對於硫酸鹽化導致的電池性能下降具有良好的修復效果，既最大限度的恢復電池容量，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]蓄電池內部電化學反應為:
[0051]放電:正負極板活性物質(Pb、PbO2)與硫酸反應生成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」，主要指蓄電池內部生成的PbSO4顆粒無法完全還原為活性物質(Pb、PbO2、H2SO4)，導致蓄電池容量下降，內阻增大，如不及時激活，PbSO4顆粒會越來越大，使蓄電池加速劣化。
[0054]「脈衝式」激活方式如圖2所示:所述的激活:採用一定頻率的充放電循環，將PbSO4顆粒分解、還原。在每個大的「充滿一放電一充滿」周期內，包含N多個小的脈衝周期T，而每個脈衝周期又包含充電h和放電t2。充電過程中，不是一直連續充電，而是採用「充—放」的「脈衝」方式；放電過程中，也同樣如此。經我公司長期試驗所得，此法對「硫酸鹽化」導致的蓄電池容量下降具有非常明顯的效果。此法缺點:在硬體和軟體上都有較高的實現難度，而且採用的脈衝頻率需經大量試驗才能獲得。
[0055]除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式，凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種階梯式恆流充放電方法，其特徵在於:該方法包括充電、放電和激活，具體步驟如下: (1)、充電包括恆流限壓充電、恆壓限流充電和浮充； (1.1)、恆流限壓充電:電池組放電後電壓降低，開始充電後，充電機以設定的均充電流進行恆流充電，電池組電壓隨之升高，直至達到「均充電壓」; (1.2)、恆壓限流充電:分為兩個過程，依次為:①當電池組電壓達到均充電壓後，充電機轉為恆壓充電，充電電流隨之減小，直至充電電流小於轉浮充電流；②當充電電流小於轉浮充電流後，進入均充倒計時——「轉浮充時間」階段，且仍維持前述恆壓充電，直至倒計時結束； (1.3)、浮充電:轉浮充時間計時結束後，充電機轉入浮充階段，以設定的浮充電壓對電池組涓流充電，持續時間等於設定的浮充時間； (2)、恆流放電過程: (2.1)、首先，PWM調製電路開通1#通道，佔空比從0%全關閉狀態逐步、快速加大到100%的全開通狀態； (2.2)、然後，同樣方式開通2#、3#、4#通道； (2.3)、開通5#通道，佔空比從0%逐步加大，直到總電流為放電電流設定值； (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#通道的佔空比，使電流維持放電電流設定值，直至該通道佔空比達到100 %，然後再開通6#通道； (2.5)其他電流設定的恆流過程與上述步驟相同。
2.根據權利要求1所述的階梯式恆流充放電方法，其特徵在於:所述的激活:採用一定頻率的充放電循環，將PbS04顆粒分解、還原；在每個大的「充滿一放電一充滿」周期內，包含N多個小的脈衝周期T，而每個脈衝周期又包含充電h和放電t2 ;充電過程中，採用「充—放」的「脈衝」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 優先權日:2014年9月19日
【發明者】夏軍根, 陝華平, 姚兵, 賈靈球 申請人:杭州浙暢電力設備有限公司