CN102195105B - 一种蓄电池充电控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池充电控制方法及装置，以进行自适应充电管理，提高充电的环境适应性，延长蓄电池使用寿命，节约成本。该方法为：在蓄电池充电时，实时监测蓄电池温度，并基于所述蓄电池温度获取相应的动态因子，动态因子用于表征充电过程中充电电流系数的动态调整部分，基于所述动态因子以及预设的各个静态因子，计算最大允许充电电流，根据所述最大允许充电电流，对所述蓄电池进行充电控制。从而能够根据应用场景进行自适应充电管理，有效地避免了蓄电池充电电流过大或过小的情况，能够提高蓄电池充电的环境适应性，进而延长蓄电池使用寿命，节约了成本。本发明同时公开了一种蓄电池充电控制装置。

Description

一种蓄电池充电控制方法及装置
技术领域
本发明涉及电学领域，尤其涉及一种蓄电池充电控制方法及装置。
背景技术
近年来，随着原材料成本的不断上涨，对蓄电池的投资在设备总投资中所占的比例不断提高，科学对蓄电池进行充放电管理，有效地延长蓄电池的使用寿命，越来越受到人们的关注。而蓄电池充电管理方法的优劣对于有效保持蓄电池容量，以及延长蓄电池使用寿命至关重要。现有充电管理方法中，蓄电池充电过程中蓄电池电流、电压的变化曲线如图1所示，主要分为以下几个阶段：
t0-t1时间段，主供电***供电正常，蓄电池处于浮充状态，充电电流很小，仅用于维持电源恒定；
t1-t2时间段，主供电***停止供电，蓄电池放电，以提供负载所需的电能；
t2-t3时间段，主供电***恢复供电，并提供负载所需的电能，同时给蓄电池充电，蓄电池处于恒定电流充电阶段，此为蓄电池充电管理中的关键阶段；
t3-t4时间段，随着蓄电池容量的逐渐恢复，蓄电池充电电流逐渐减小，蓄电池电压不断上升，在达到预设的目标电压值时，蓄电池进入恒定电压充电阶段；
t4-t5时间段，蓄电池容量接近饱和，充电电流减小并逐渐接近零，蓄电池进入维持充电阶段，也称吸收阶段；
t5时刻以后，蓄电池充电结束，充电电流接近零值，蓄电池恢复浮充电压，处于浮充状态。
实际应用中，设备使用的场景不同，例如，偏远地区通讯基站采用的应急供电解决方案中，通常使用小容量的发电机发电，如果在发电机启动时，仍按照交流电网供电时的电流为蓄电池充电，以及为负载供电，则可能由于带载能力不足造成发电机频繁启动，进而影响蓄电池的寿命。又例如，在交流市电频繁停电时，蓄电池可能会深度放电，如果不能进行大电流快速充电，可能会导致蓄电池始终处于充不饱的状态，久而久之会严重影响蓄电池的使用寿命。同时，长期使用的蓄电池电池容量会逐渐衰减，如不恰当地减小蓄电池充电电流，则又可能导致电池过充。
因此，现有的蓄电池充电管理方法采用先恒流后恒压的方式补充蓄电池损失的容量，不能根据设备使用的场景进行动态调整，不可避免地存在蓄电池充电电流过大或过小的情况，进而影响到蓄电池的使用寿命。
发明内容
本发明提供一种蓄电池充电方法及装置，能够根据应用场景进行自适应充电管理，提高蓄电池充电的环境适应性，进而延长蓄电池使用寿命，节约成本。
本发明实施例提供的具体技术方案如下：
一种蓄电池充电控制方法，包括：
在蓄电池充电时，实时监测蓄电池温度，并基于所述蓄电池温度获取相应的动态因子，所述动态因子用于表征充电过程中充电电流系数的动态调整部分；
基于所述动态因子以及预设的各个静态因子，计算最大允许充电电流，所述各个静态因子用于表征充电过程中充电电流系数的固定部分；所述静态因子为基于所述蓄电池以及所述蓄电池的供电***预设的；
基于所述蓄电池以及所述蓄电池的供电***预设各个静态因子，包括：根据蓄电池标定的充电系数设定静态因子Cr；根据供电***备份能源的功率设定静态因子Cg；统计主供电***的供电稳定性数据，并根据所述供电稳定性数据设定静态因子Ck；统计获得蓄电池静态容量，并根据所述静态容量设定静态因子Cm；
根据所述最大允许充电电流，对所述蓄电池进行充电控制。
在所述蓄电池充电之前，包括：
基于所述蓄电池以及所述蓄电池的供电***预设各个静态因子。
基于所述蓄电池以及所述蓄电池的供电***预设各个静态因子，包括：
根据蓄电池标定的充电系数设定静态因子Cr；
根据供电***备份能源的功率设定静态因子Cg；
统计主供电***的供电稳定性数据，并根据所述供电稳定性数据设定静态因子Ck；
统计获得蓄电池静态容量，并根据所述静态容量设定静态因子Cm。
实时监测蓄电池温度，并基于蓄电池温度获取相应的动态因子，包括：
实时监测所述蓄电池温度，并获取当前蓄电池温度；
计算预设的蓄电池基准温度与所述当前蓄电池温度之间的差值，将所述差值乘以预设系数，获取动态因子。
基于所述动态因子以及预设的各个静态因子，计算最大允许充电电流，包括：
计算所述动态因子和各个静态因子的和，基于计算结果获取充电电流系数；
计算所述充电电流系数和蓄电池标称容量的乘积，将计算结果作为最大允许充电电流。
计算所述动态因子和各个静态因子的和，基于计算结果获取充电电流系数，包括：
判断计算结果是否大于等于预设的充电电流系数最小值，并小于等于预设的充电电流系数最大值；
若是，将计算结果作为所述充电电流系数；
否则，在确定计算结果小于预设的充电电流系数最小值时，将所述预设的充电电流系数最小值作为所述充电电流系数，而在确定计算结果大于预设的充电电流系数最大值时，将所述预设的充电电流系数最大值作为所述充电电流系数。
一种蓄电池充电控制装置，包括：
第一处理单元，用于在蓄电池充电时，实时监测蓄电池温度，并基于所述蓄电池温度获取相应的动态因子，所述动态因子用于表征充电过程中充电电流系数的动态调整部分；及在所述蓄电池充电之前，基于所述蓄电池以及所述蓄电池的供电***预设各个静态因子；其中，基于所述蓄电池以及所述蓄电池的供电***预设各个静态因子，包括：根据蓄电池标定的充电系数设定静态因子Cr；根据供电***备份能源的功率设定静态因子Cg；统计主供电***的供电稳定性数据，并根据所述供电稳定性数据设定静态因子Ck；统计获得蓄电池静态容量，并根据所述静态容量设定静态因子Cm；
第二处理单元，用于基于所述动态因子以及预设的各个静态因子，计算最大允许充电电流，所述各个静态因子用于表征充电过程中充电电流系数的固定部分；
第三处理单元，用于根据所述最大允许充电电流，对所述蓄电池进行充电控制。
所述第一处理单元在所述蓄电池充电之前，基于所述蓄电池以及所述蓄电池的供电***预设各个静态因子。
所述第一处理单元实时监测蓄电池温度，并基于蓄电池温度获取相应的动态因子，具体为：
实时监测所述蓄电池温度，并获取当前蓄电池温度；
计算预设的蓄电池基准温度与所述当前蓄电池温度之间的差值，将所述差值乘以预设系数，获取动态因子。
所述第二处理单元基于所述动态因子以及预设的各个静态因子，计算最大允许充电电流，具体为：
计算所述动态因子和各个静态因子的和，基于计算结果获取充电电流系数；
计算所述充电电流系数和蓄电池标称容量的乘积，将计算结果作为最大允许充电电流。
所述第二处理单元计算所述动态因子和各个静态因子的和，基于计算结果获取充电电流系数，具体为：
判断计算结果是否大于等于预设的充电电流系数最小值，并小于等于预设的充电电流系数最大值；
若是，将计算结果作为所述充电电流系数；
否则，在确定计算结果小于预设的充电电流系数最小值时，将所述预设的充电电流系数最小值作为所述充电电流系数，而在确定计算结果大于预设的充电电流系数最大值时，将所述预设的充电电流系数最大值作为所述充电电流系数。
基于上述技术方案，本发明实施例中，在蓄电池充电时，实时监测蓄电池温度，基于蓄电池温度获取相应的动态因子，将该动态因子和预设的各个静态因子相结合计算最大允许充电电流，从而能够根据环境的变化动态调整最大允许充电电流，再根据该最大允许充电电流对蓄电池进行充电控制。因此，能够根据应用场景进行自适应充电管理，有效地避免了蓄电池充电电流过大或过小的情况，能够提高蓄电池充电的环境适应性，进而延长蓄电池使用寿命，节约了成本。
附图说明
图1为现有的蓄电池充电时电流电压变化示意图；
图2为本发明实施例蓄电池充电控制装置结构图；
图3为本发明实施例蓄电池充电控制方法流程图；
图4为本发明蓄电池充电时电流电压变化示意图。
具体实施方式
为了提高蓄电池充电的环境适应性，进而延长蓄电池使用寿命，节约成本，本发明实施例提供了一种蓄电池充电管理方法及装置，能够根据应用场景进行自适应充电管理，提高蓄电池充电的环境适应性，进而延长蓄电池使用寿命，节约成本。该方法为：在蓄电池充电时，实时监测蓄电池温度，并基于蓄电池温度获取相应的动态因子，该动态因子用于表征充电过程中充电电流系数的动态调整部分，基于该动态因子以及预设的各个静态因子，计算最大允许充电电流，上述各个静态因子用于表征充电过程中充电电流系数的固定部分，根据最大允许充电电流，对蓄电池进行充电控制。
下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
参阅附图2所示，本发明实施例中，蓄电池充电控制装置主要包括以下处理单元：
第一处理单元201，用于在蓄电池充电时，实时监测蓄电池温度，并基于蓄电池温度获取相应的动态因子，该动态因子用于表征充电过程中充电电流系数的动态调整部分；
第二处理单元202，用于基于动态因子以及预设的各个静态因子，计算最大允许充电电流，上述各个静态因子用于表征充电过程中充电电流系数的固定部分；
第三处理单元203，用于根据最大允许充电电流，对上述蓄电池进行充电控制。
基于上述***架构，参阅附图3所示，本发明实施例中，蓄电池充电控制方法的详细流程如下：
步骤301：在蓄电池充电时，实时监测蓄电池温度，并基于该蓄电池温度获取相应的动态因子，该动态因子用于表征充电过程中充电电流系数的动态调整部分。
在蓄电池充电之前，基于蓄电池以及该蓄电池的供电***预设各个静态因子，上述各个静态因子在一次充电过程中不发生变化。具体为：根据蓄电池标定的充电系数设定静态因子Cr；根据供电***备份能源的功率设定静态因子Cg；统计主供电***的供电稳定性数据，并根据该供电稳定性数据设定静态因子Ck；统计获得蓄电池静态容量，并根据该静态容量设定静态因子Cm。其中，静态因子Cr一般采用蓄电池生产厂商标定的充电系数；静态因子Cg是由备份能源的功率决定，在备份能源的功率较大时，可在设定范围内增大Cg；静态因子Ck为根据主供电***的稳定情况设定，即根据统计获得的供电稳定性数据设定静态因子Ck，例如，根据主供电***的停电频率和每次停电的时长设定静态因子Ck，即通过统计停电频率或每次停电时长获得供电稳定性数据，若停电频率高或每次停电时间较长，则获得供电稳定性数据较大，也表明主供电***的供电稳定性较差，则可在设定范围内增大Ck，以加快充电过程；静态因子Cm反映蓄电池容量，在蓄电池容量较小时，为防止过充可在设定范围内减小Cm。
较佳地，根据供电***备份能源设定静态因子Cg时，可以根据备份能源的功率进行设置，例如，在备份能源为发电机时，根据发电机的功率设置静态因子Cg；统计主供电***的供电稳定性数据，并根据该供电稳定性数据设定静态因子Ck时，如果在预设时间段内，根据统计获得的供电稳定性数据获知主供电***的供电稳定性较差，则自动增大静态因子Ck，若根据统计获得供电稳定性数据获知主供电***的供电稳定性变好，则自动减小静态因子Ck，例如，在预定时间段内，主供电***交流电网频繁停电，则可自动增大静态因子Ck；统计获得蓄电池静态容量，并根据该静态容量设定静态因子Cm时，可以统计蓄电池的充放电次数或者使用时间，在达到设定阈值时，将静态因子Cm减少设定数值，例如，每当统计蓄电池的充放电次数增加500次时，将静态因子Cm减少设定数值。
其中，实时监测蓄电池温度，并基于蓄电池温度获取相应的动态因子，具体为：实时监测蓄电池温度，并获取当前蓄电池温度，计算预设的蓄电池基准温度与上述当前蓄电池温度之间的差值，将该差值乘以预设系数，获取动态因子。
动态因子为一次充电过程中充电电流系数的变化部分，在一次充电过程中随着蓄电池温度的变化，根据统计获得的蓄电池温度和动态因子的关系实时调整动态因子的数值。在蓄电池温度较高时，蓄电池的容量减小，需要减小充电电流，即通过减小动态因子实现，而在蓄电池温度较低时，蓄电池容量增大，需要增加充电电流，即通过增加动态因子实现。本发明实施例中，在当前蓄电池温度等于预设的基准温度时，得到的动态因子为零，在当前蓄电池温度大于预设的基准温度时，得到的动态因子为负值，而在当前蓄电池温度小于预设的基准温度时，得到的动态因子为正值。
步骤302：基于上述动态因子以及预设的各个静态因子，计算最大允许充电电流，上述各个静态因子用于表征充电过程中充电电流系数的固定部分。
基于上述动态因子以及预设的各个静态因子，计算最大允许充电电流，具体为：计算上述动态因子和各个静态因子的和，基于计算结果获取充电电流系数，计算充电电流系数和蓄电池标称容量的乘积，将计算结果作为最大允许充电电流。
其中，计算上述动态因子和各个静态因子的和，基于计算结果获取充电电流系数，具体为：判断计算结果是否大于等于预设的充电电流系数最小值，并小于等于预设的充电电流系数最大值；若是，将计算结果作为上述充电电流系数；否则，在确定计算结果小于预设的充电电流系数最小值时，将该预设的充电电流系数最小值作为上述充电电流系数，而在确定计算结果大于预设的充电电流系数最大值时，将该预设的充电电流系数最大值作为上述充电电流系数。
步骤303：根据上述最大允许充电电流，对上述蓄电池进行充电控制。
对蓄电池进行充电控制即是指保证充电电流不超过最大允许充电电流，当蓄电池电压达到预设的目标电压值时，充电过程结束。
以下对本发明实施例的蓄电池充电控制方法进行举例说明。
例如，以某旅游岛上300A通信直流电源为例，该电源使用200AH蓄电池作为备用电源，该蓄电池使用时长5年。参阅附图4所示，在上述蓄电池充电时，首先，分别基于蓄电池以及蓄电池的供电***预设各个静态因子Cr、Cg、Ck和Cm，根据蓄电池厂家提供的充电系数，设定Cr为0.15；在使用发电机为蓄电池充电时，为避免发电机启动初期，充电电流过大而导致发电机频繁启动，设置Cg为负0.01；根据历史统计结果，主供电***经常停电，根据停电频率，设置Ck为0.05；蓄电池使用时长5年，设定Cm为负0.01。然后，在蓄电池充电过程中，实时采样蓄电池的温度，蓄电池温度持续上升，设定蓄电池温度变化每超过2摄氏度，动态因子调整一次。据此可获知t20时刻，蓄电池温度为15摄氏度，动态因子为0.01，获得充电电流系数为0.19；t21时刻，蓄电池温度为21摄氏度，动态因子为0.004，相应的充电电流系数为0.184；t22时刻，蓄电池温度为25摄氏度，动态因子为零，相应的充电电流系数为0.18；t23时刻，蓄电池温度为30摄氏度，动态因子为负0.005，相应的充电电流系数为0.175。最后计算获得各个时刻的最大允许充电电流，并基于该最大允许充电电流，对蓄电池进行充电控制。
基于上述技术方案，本发明实施例中，在蓄电池充电之前，基于蓄电池以及该蓄电池的供电***预设各个静态因子，在充电过程中，实时监测蓄电池温度，根据当前蓄电池温度实时调整动态因子，基于各个静态因子和动态因子计算最大允许充电电流，根据最大允许充电电流对蓄电池进行充电控制。从而有效地避免针对各种应用场景采用恒流充电所造成的充电电流过大或过小的情况，能够根据应用场景自适应进行充电管理，提高了蓄电池充电的环境适应性，进而延长蓄电池的使用寿命，节约成本。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种蓄电池充电控制方法，其特征在于，包括：
在蓄电池充电时，实时监测蓄电池温度，并基于所述蓄电池温度获取相应的动态因子，所述动态因子用于表征充电过程中充电电流系数的动态调整部分；
基于所述动态因子以及预设的各个静态因子，计算最大允许充电电流，所述各个静态因子用于表征充电过程中充电电流系数的固定部分；所述静态因子为基于所述蓄电池以及所述蓄电池的供电***预设的；
基于所述蓄电池以及所述蓄电池的供电***预设各个静态因子，包括：根据蓄电池标定的充电系数设定静态因子Cr；根据供电***备份能源的功率设定静态因子Cg；统计主供电***的供电稳定性数据，并根据所述供电稳定性数据设定静态因子Ck；统计获得蓄电池静态容量，并根据所述静态容量设定静态因子Cm；
根据所述最大允许充电电流，对所述蓄电池进行充电控制。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述蓄电池充电之前，包括：
基于所述蓄电池以及所述蓄电池的供电***预设各个静态因子。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，实时监测蓄电池温度，并基于蓄电池温度获取相应的动态因子，包括：
实时监测所述蓄电池温度，并获取当前蓄电池温度；
计算预设的蓄电池基准温度与所述当前蓄电池温度之间的差值，将所述差值乘以预设系数，获取动态因子。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，基于所述动态因子以及预设的各个静态因子，计算最大允许充电电流，包括：
计算所述动态因子和各个静态因子的和，基于计算结果获取充电电流系数；
计算所述充电电流系数和蓄电池标称容量的乘积，将计算结果作为最大允许充电电流。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，计算所述动态因子和各个静态因子的和，基于计算结果获取充电电流系数，包括：
判断计算结果是否大于等于预设的充电电流系数最小值，并小于等于预设的充电电流系数最大值；
若是，将计算结果作为所述充电电流系数；
否则，在确定计算结果小于预设的充电电流系数最小值时，将所述预设的充电电流系数最小值作为所述充电电流系数，而在确定计算结果大于预设的充电电流系数最大值时，将所述预设的充电电流系数最大值作为所述充电电流系数。
6.一种蓄电池充电控制装置，其特征在于，包括：
第一处理单元，用于在蓄电池充电时，实时监测蓄电池温度，并基于所述蓄电池温度获取相应的动态因子，所述动态因子用于表征充电过程中充电电流系数的动态调整部分；及在所述蓄电池充电之前，基于所述蓄电池以及所述蓄电池的供电***预设各个静态因子；其中，基于所述蓄电池以及所述蓄电池的供电***预设各个静态因子，包括：根据蓄电池标定的充电系数设定静态因子Cr；根据供电***备份能源的功率设定静态因子Cg；统计主供电***的供电稳定性数据，并根据所述供电稳定性数据设定静态因子Ck；统计获得蓄电池静态容量，并根据所述静态容量设定静态因子Cm；
第二处理单元，用于基于所述动态因子以及预设的各个静态因子，计算最大允许充电电流，所述各个静态因子用于表征充电过程中充电电流系数的固定部分；
第三处理单元，用于根据所述最大允许充电电流，对所述蓄电池进行充电控制。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一处理单元实时监测蓄电池温度，并基于蓄电池温度获取相应的动态因子，具体为：
实时监测所述蓄电池温度，并获取当前蓄电池温度；
计算预设的蓄电池基准温度与所述当前蓄电池温度之间的差值，将所述差值乘以预设系数，获取动态因子。
8.如权利要求6或7任一项所述的装置，其特征在于，所述第二处理单元基于所述动态因子以及预设的各个静态因子，计算最大允许充电电流，具体为：
计算所述动态因子和各个静态因子的和，基于计算结果获取充电电流系数；
计算所述充电电流系数和蓄电池标称容量的乘积，将计算结果作为最大允许充电电流。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二处理单元计算所述动态因子和各个静态因子的和，基于计算结果获取充电电流系数，具体为：
判断计算结果是否大于等于预设的充电电流系数最小值，并小于等于预设的充电电流系数最大值；
若是，将计算结果作为所述充电电流系数；
否则，在确定计算结果小于预设的充电电流系数最小值时，将所述预设的充电电流系数最小值作为所述充电电流系数，而在确定计算结果大于预设的充电电流系数最大值时，将所述预设的充电电流系数最大值作为所述充电电流系数。
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