CN104158272B - 一种自适应双间歇pwm快速充电*** - Google Patents

Abstract

一种自适应双间歇PWM快速充电***。其包括第一分析器、第二分析器、检测装置、控制器和主电路；其中检测装置同时与第一分析器和第二分析器相连接，第一分析器和第二分析器同时与控制器相连接，控制器与主电路相连接，配电网的电能经主电路变换调整后传输给待充电电池，电池两端连接检测装置。本***优点：在有效消减极化作用的同时，能够依照电池自身状态，保证对电池无损前提下，动态调整快速充电各时段起始电流值与电流衰减指数，使二者达到最佳；检测装置简单，仅需测量电池电压即可；整个***以软件复杂度来降低硬件复杂度，同时具备一定程度的自适应性与智能性，整个充电过程中无需人工干预，只要事先对分析器进行训练即可。

Description

一种自适应双间歇PWM快速充电***

技术领域

本发明属于蓄电池快速充电技术领域，特别是涉及一种自适应双间歇PWM快速充电***。

背景技术

蓄电池作为一种有效的储能器件，应用范围十分广泛，如何对蓄电池进行有效快速充电至今仍是一个技术难题。快速充电的关键是如何解决以较大电流进行充电的同时又不会对电池本身造成损害等问题。目前，市场上使用的充电器多采用恒压限流相结合、变电流或电压间歇、快速脉冲充电等技术方法。其中恒压限流充电模式适用范围较窄，充电电流整定后只能适应一定容量范围的蓄电池；变电流或电压间歇方法虽能够提升充电速度和效率，但仍需较长的充电时间；快速脉冲充电装置能在极短时间内完成电池充电，但是能量转换效率低，出气率较高，易造成极板活性物质脱落。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种自适应双间歇PWM快速充电***。

为了达到上述目的，本发明提供的自适应双间歇PWM快速充电***包括：第一分析器、第二分析器、检测装置、控制器和主电路；其中检测装置同时与第一分析器和第二分析器相连接，第一分析器和第二分析器同时与控制器相连接，控制器与主电路相连接，配电网的电能经主电路变换调整后传输给待充电电池，电池两端连接检测装置。

所述的第一分析器、第二分析器包括数据采集模块、A/D转换模块、处理器与数据存储区。

本发明提供的自适应双间歇PWM快速充电***的优点和积极效果：

在有效消减极化作用的同时，能够依照电池自身状态，保证对电池无损前提下，动态调整快速充电各时段起始电流值与电流衰减指数，使二者达到最佳；检测装置简单，仅需测量电池电压即可；整个***以软件复杂度来降低硬件复杂度，同时具备一定程度的自适应性与智能性，整个充电过程中无需人工干预，只要事先对分析器进行训练即可。

附图说明

图1为本发明提供的自适应双间歇PWM快速充电***的整体架构示意图。

图2为本***在整个充电过程中的电流波形图。

图3为本***快速充电阶段波形图。

图中：

I_j为快速充电阶段第j时段最佳起始电流值；

T₁为快速充电阶段正向间歇时间；

T₂为快速充电阶段反向间歇时间；

τ为快速充电阶段反向放电脉冲宽度；

U₁为快速充电阶段，正向充电结束时刻电池端电压；

U₂为快速充电阶段，反向充电结束时刻电池开路端电压；

S_c为电池荷电量。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的自适应双间歇PWM快速充电***进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的自适应双间歇PWM快速充电***包括：第一分析器1、第二分析器2、检测装置3、控制器4和主电路5；其中检测装置3同时与第一分析器1和第二分析器2相连接，第一分析器1和第二分析器2同时与控制器4相连接，控制器4与主电路5相连接，配电网的电能经主电路5变换调整后传输给待充电电池，电池两端连接检测装置3。

所述的第一分析器1、第二分析器2为该充电***的核心部件，具备依照充电进程中电池自身状态，分析计算反向去极化脉冲宽度、快速充电各时段最佳起始电流值与电流衰减指数的功能，能够动态调整参数数值，在保证无损的前提下，缩短充电时间；所述的第一分析器1、第二分析器2包括数据采集模块、A/D转换模块、处理器与数据存储区等；用于分析计算的智能算法由软件编程实现；该智能算法可以是神经网络自适应、模糊规则推理自适应或者是其他具备分析自适应能力的算法等；第一分析器1在图3所示的快速充电阶段正向间歇时段，以电池端电压U₁与电池荷电量S_c作为输入，分析计算后得出反向放电脉冲宽度时间τ；第二分析器2在图3所示的快速充电阶段反向间歇时段，以电池开路端电压U₂作为输入，分析计算后得出下一正向充电时段最佳起始电流值I_j与电流衰减指数α_j，使二者达到最优。

所述的检测装置3为电池的端电压检测单元，用于测量快速充电阶段正向充电结束后电池端电压U₁与快速充电阶段反向脉冲放电后电池开路端电压U₂。

所述的控制器4为充电***的控制核心主要控制部件，其依据第一分析器1、第二分析器2计算分析的反向放电脉冲宽度时间τ、最佳起始电流值I_j与电流衰减指数α_j的参数值，通过其内部的PWM脉冲发生装置，生成所需的充电脉冲波形，如图3所示，并将生成的充电脉冲波形传输给主电路5。

所述的电流衰减指数α_j与最佳起始电流值I_j、电池荷电量S_c之间的关系为：

${\mathrm{\α}}_j=\frac{I_j}{C-S_C}$

其中，α_j为快速充电阶段第j时段的电流衰减指数；I_j为快速充电阶段第j时段的最佳起始电流值；C为电池总容量；S_c为电池荷电量。

本充电***能够在保证对电池损害降到最低的情况下(理论情况下可达到对电池无损)，依据充电进程中电池自身状态，分析计算调整快速充电阶段各时段最佳起始电流值I_j与电流衰减指数α_j；其中，第一分析器1、第二分析器2随着处理器能力的提升与存储区容量的变化，可进一步扩展(依据实际情况，通过多数据通道与多个检测装置、控制器相连，提高分析器的利用效率，以降低***整体成本)。

所述的主电路5为充电主回路部分，其具备电能变换输出功能，依据控制器4生成的充电脉冲波形，通过充电主回路中的电力电子器件对配电网络中的电能进行相关变换后，输送给电池；电力电子器件能够控制充电进程中正向充电电流的大小、反向放电脉冲电流持续的时间宽度与电流的通断；在整个充电过程中，电流波形如图2所示，分为三个阶段：a预充电阶段，运用小额值恒定电流对电池进行预充，防止深度放电后，大电流充电对电池造成的损伤；b快速充电阶段；c恒压充电阶段，运用恒值电压对电池进行充电，弥补电流模式下电池充电不足的缺陷。

此外，在整个充电进程中，前期采用小额值恒流对电池进行预充电，防止深度放电情况下对电池大电流充电带来的损害；后期对电池进行恒压浮充，能够有效消减快速充电阶段变电流充电导致的电池后期充电不足的影响。

本发明提供的自适应双间歇PWM快速充电***为克服现有充电***装置不能有效消减极化作用和动态调整各时段充电电流值及电流衰减指数、对电池进行无损充电等不足，所采用的技术方案是：在现有PWM充电模式基础上，引入检测装置3与第一、第二分析器1，2，第一、第二分析器1，2经训练之后，能够依照电池端电压与电池荷电量，调整快速充电时段反向去极化脉冲时宽、正向充电时段起始电流值与电流衰减指数值。同时，依据电池荷电量，在预充电、快速充电与恒压浮充阶段间进行切换。

Claims (2)

1.一种自适应双间歇PWM快速充电***，其特征在于：所述的自适应双间歇PWM快速充电***包括：第一分析器(1)、第二分析器(2)、检测装置(3)、控制器(4)和主电路(5)；其中检测装置(3)同时与第一分析器(1)和第二分析器(2)相连接，第一分析器(1)和第二分析器(2)同时与控制器(4)相连接，控制器(4)与主电路(5)相连接，配电网的电能经主电路(5)变换调整后传输给待充电电池，电池两端连接检测装置(3)；第一分析器(1)以正向充电结束后电池端电压U1与电池荷电量S_c作为输入，分析计算得出反向放电脉冲宽度时间τ；第二分析器(2)以反向放电结束后电池开路端电压U2作为输入，分析计算得出下一正向充电时段最佳起始电流值I_j与电流衰减指数α_j，电流衰减指数α_j与最佳起始电流值I_j、电池荷电量S_c之间的关系为：

${\mathrm{\α}}_j=\frac{I_j}{C-S_C}$

其中，α_j为快速充电阶段第j时段的电流衰减指数；I_j为快速充电阶段第j时段的最佳起始电流值；C为电池总容量；S_c为电池荷电量；检测装置(3)实现电池端电压的检测功能；控制器(4)依照第一分析器(1)与第二分析器(2)的分析结果值，调控内部PWM脉冲发生装置，生成充电脉冲控制波形；主电路(5)依照控制器(4)的脉冲控制波形导通相关器件的导通角，对电池进行充电。

2.根据权利要求1所述的自适应双间歇PWM快速充电***，其特征在于：所述的第一分析器(1)、第二分析器(2)包括数据采集模块、A/D转换模块、处理器与数据存储区。