CN108832692A - 一种蓄电池浮充充电电压的调整方法及*** - Google Patents

一种蓄电池浮充充电电压的调整方法及*** Download PDF

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朱翔鸥
唐旗
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Abstract

本发明公开了一种蓄电池浮充充电电压的调整方法及***，在浮充充电过程中通过不断采集环境温度与蓄电池温度，并以此得到温度补偿后的浮充充电电压，通过不断进行蓄电池浮充充电电压的调整，保证了蓄电池的输入电压始终为最佳浮充充电电压，从而延长了蓄电池的使用寿命，提高了设备的安全可靠性。

Description

一种蓄电池浮充充电电压的调整方法及***
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，特别是涉及一种蓄电池浮充充电电压的调整方法及***。
背景技术
蓄电池是将化学能转化为电能的一种装置，是通过可逆的化学反应反复实现充电并放电的过程。浮充是一种连续、长时间的恒电压充电方法，用以补偿蓄电池自放电损失并能够在电池放电后较快地使蓄电池恢复到接近完全充电状态。在充电过程中，电化学极化、内阻和化学反应的热力学过程会产生温升，温升与充电电压、电流大小和环境温度有关系。
现有的蓄电池浮充充电电压的调整方法仅考虑到环境温度对蓄电池的影响，并且大部分不考虑环境温度。一般都不带温度补偿，带温度补偿的浮充充电电压的调整方法一般也只是考虑环境温度，然而蓄电池自身在充放电过程中也会发热，使得蓄电池周围的温度高于环境温度，此时仅考虑环境温度便不足以反应出蓄电池真正的工作环境温度。过高的环境温度，会造成浮充电流加大，内部热量增加，失水加快，最终影响蓄电池的性能和寿命，如铅酸蓄电池的温度在大于40℃时，再升高10℃，电池的寿命就降低一半，而过低的环境温度则会降低蓄电池的放电容量，蓄电池的容量与温度成正相关的方向，温度每上升1℃，容量就上升原来的0.8％。一般的，环境温度每升高1℃，那么浮充充电的电压值就需降低3～5mV，而环境温度每降低1℃，浮充充电的电压值就需升高3～5mV。在浮充充电过程中，浮充电压需根据环境温度不断进行调整从而保证蓄电池的输入电压为最佳浮充充电电压。
现有的蓄电池浮充充电电压的调整方法由于只考虑环境温度，并且只对环境温度进行补偿，得到的温度补偿后的浮充充电电压并不是蓄电池的最佳浮充充电电压，因而无法保证蓄电池的使用寿命以及设备的安全可靠性。
发明内容
本发明提供一种蓄电池浮充充电电压的调整方法及***，能够保证蓄电池的输入电压始终为最佳浮充充电电压，从而延长蓄电池的使用寿命，提高设备的安全可靠性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种蓄电池浮充充电电压的调整方法，包括：
获取设定环境温度的基准值为25℃；
获取当前时刻的环境温度与蓄电池温度；
根据所述环境温度与所述蓄电池温度计算补偿后的温度；
根据所述补偿后的温度计算补偿后的理论浮充充电电压；
获取当前时刻实际浮充充电电压；
根据所述理论浮充充电电压与所述当前时刻实际浮充充电电压计算误差电压；
根据所述误差电压计算脉冲宽度调制波的占空比；
根据所述脉冲宽度调制波的占空比调整脉冲宽度调制波的脉冲宽度，得到调整后的脉冲宽度调制波；
根据所述调整后的脉冲宽度调制波控制开关管的开通与关断时间，得到调整后的浮充充电电压；
延迟设定时间间隔，计数器加1；
判断计数是否大于预设次数，获得判断结果；
若所述判断结果为否，则返回步骤获取当前时刻实际浮充充电电压；
若所述判断结果为是，则返回步骤获取当前时刻的环境温度与蓄电池温度。
可选的，所述根据所述环境温度与所述蓄电池温度计算补偿后的温度，具体包括：
所述计算的公式为：t＝0.8*t1+0.2*t2；其中，t表示所述补偿后的温度，t1表示所述环境温度，t2表示所述蓄电池温度。
可选的，所述根据所述补偿后的温度计算补偿后的理论浮充充电电压，具体包括：
所述计算的公式为：U＝U25-a*(t-25)；其中，U为所述补偿后的理论浮充充电电压，U25为环境温度基准值25℃的浮充充电电压值，a为电压调整系数，t-25为所述补偿后的温度t与所述环境温度基准值25℃的差值。
可选的，所述获取当前时刻实际浮充充电电压，具体包括：
获取通过电压采样电路采样的当前时刻实际浮充充电电压。
可选的，所述根据所述理论浮充充电电压与所述当前时刻实际浮充充电电压计算误差电压，具体包括：
所述计算的公式为：ΔU＝U-U0；其中，ΔU表示所述误差电压，U0表示当前时刻实际浮充充电电压。
可选的，所述根据所述误差电压计算脉冲宽度调制波的占空比，具体包括：
所述计算的公式为：ΔD＝(ΔU/Uin)*(NP/NS)，D＝D0+ΔD；其中，ΔD为需要调整的占空比大小值，Uin为正激式充电单元的输入电压，NS为正激式充电单元里的变压器初级线圈的匝数，NP为正激式充电单元里的变压器次级线圈的匝数，D为所述脉冲宽度调制波的占空比，D0为根据所述补偿后的理论浮充充电电压计算出的理论占空比，D0的计算公式为：D0＝(U/Uin)*(NP/NS)。
可选的，所述设定时间间隔为100ms，所述预设次数为18000。
一种蓄电池浮充充电电压的调整***，包括：
数据采集单元，所述数据采集单元用于获取当前时刻的环境温度与蓄电池温度；
控制单元，所述控制单元用于根据所述环境温度与所述蓄电池温度计算补偿后的温度，根据所述补偿后的温度计算补偿后的理论浮充充电电压，根据所述理论浮充充电电压与当前时刻实际浮充充电电压计算误差电压，根据所述误差电压计算脉冲宽度调制波的占空比，根据所述脉冲宽度调制波的占空比调整脉冲宽度调制波的脉冲宽度，得到调整后的脉冲宽度调制波；
正激式充电单元，所述正激式充电单元用于根据所述调整后的脉冲宽度调制波控制开关管的开通与关断时间，得到调整后的浮充充电电压；
电压采样电路，所述电压采样电路用于获取当前时刻实际浮充充电电压。
可选的，所述数据采集单元具体包括：
蓄电池表面的温度采集传感器，所述蓄电池表面的温度采集传感器贴在蓄电池表面，用于采集所述蓄电池温度；
监控环境温度的温度采集传感器，所述监控环境温度的温度采集传感器设置在远离蓄电池的位置，用于采集所述环境温度。
可选的，所述控制单元具体包括：
模数转换器，所述模数转换器用于接收所述数据采集单元采集的所述环境温度以及所述蓄电池温度的模拟信号，并将所述环境温度以及所述蓄电池温度的模拟信号转换成数字信号；所述模数转换器还用于接收所述电压采样电路采样的当前时刻实际浮充充电电压，并将所述当前时刻实际浮充充电电压的模拟信号转换成数字信号；
微处理器，所述微处理器用于根据所述环境温度与所述蓄电池温度的数字信号计算补偿后的温度，根据所述补偿后的温度计算补偿后的理论浮充充电电压，根据所述理论浮充充电电压与当前时刻实际浮充充电电压计算误差电压，根据所述误差电压计算脉冲宽度调制波的占空比；
脉冲宽度调制波发生器，所述脉冲宽度调制波发生器用于根据所述脉冲宽度调制波的占空比调整脉冲宽度调制波的脉冲宽度，得到调整后的脉冲宽度调制波。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明公开了一种蓄电池浮充充电电压的调整方法及***，同时采集环境温度以及蓄电池温度，并根据环境温度与蓄电池温度计算补偿后的温度，根据补偿后的温度计算补偿后的理论浮充充电电压，与当前时刻实际浮充充电电压作差，计算误差电压，并根据误差电压计算脉冲宽度调制波的占空比，调整脉冲宽度调制波的脉冲宽度，得到调整后的脉冲宽度调制波，以此来控制开关管的开通与关断时间，得到调整后的浮充充电电压，在浮充充电过程中通过不断采集环境温度与蓄电池温度，并以此得到温度补偿后的浮充充电电压，通过不断进行蓄电池浮充充电电压的调整，保证了蓄电池的输入电压始终为最佳浮充充电电压，从而延长了蓄电池的使用寿命，提高了设备的安全可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明蓄电池浮充充电电压的调整方法实施例的流程图；
图2为本发明蓄电池浮充充电电压的调整***实施例的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种蓄电池浮充充电电压的调整方法及***，能够保证蓄电池的输入电压始终为最佳浮充充电电压，从而延长蓄电池的使用寿命，提高设备的安全可靠性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明蓄电池浮充充电电压的调整方法实施例的流程图。
参见图1，该蓄电池浮充充电电压的调整方法，包括：
步骤101：获取设定环境温度的基准值为25℃。
步骤102：获取当前时刻的环境温度与蓄电池温度。
步骤103：根据所述环境温度与所述蓄电池温度计算补偿后的温度；
具体包括：
所述计算的公式为：t＝0.8*t1+0.2*t2；经过比较，选择这个比例比较合适，有的时候会出现环境温度并不能反映蓄电池工作的；其中，t表示所述补偿后的温度，t1表示所述环境温度，t2表示所述蓄电池温度，t1，t2，t的单位为℃。
步骤104：根据所述补偿后的温度计算补偿后的理论浮充充电电压；
具体包括：
所述计算的公式为：U＝U25-a*(t-25)；其中，U为所述补偿后的理论浮充充电电压，U25为环境温度基准值25℃的浮充充电电压值，这里取U25＝2.27V/单体，a为电压调整系数，它规定有一个取值范围，只要在范围内取值都可以，这里取a＝0.004V/℃，t-25为所述补偿后的温度t与所述环境温度基准值25℃的差值，若串联的电池单体数为N时，则总的充电电压为：U＝N*[2.27V-a/℃*(t-25)]。
步骤105：获取当前时刻实际浮充充电电压；
具体包括：
获取通过电压采样电路采样的当前时刻实际浮充充电电压。
步骤106：根据所述理论浮充充电电压与所述当前时刻实际浮充充电电压计算误差电压；
具体包括：
所述计算的公式为：ΔU＝U-U0；其中，ΔU表示所述误差电压，U0表示当前时刻实际浮充充电电压。
步骤107：根据所述误差电压计算脉冲宽度调制波的占空比；
具体包括：
所述计算的公式为：ΔD＝(ΔU/Uin)*(NP/NS)，D＝D0+ΔD；其中，ΔD为需要调整的占空比大小值，Uin为正激式充电单元的输入电压，NS为正激式充电单元里的变压器初级线圈的匝数，NP为正激式充电单元里的变压器次级线圈的匝数，D为所述脉冲宽度调制波的占空比，D0为根据所述补偿后的理论浮充充电电压计算出的理论占空比，D0的计算公式为：D0＝(U/Uin)*(NP/NS)；所述公式ΔD＝(ΔU/Uin)*(NP/NS)根据正激式拓扑以及ΔU＝U-U0推导而来，由正激式拓扑以及ΔU＝U-U0可以得到公式对该公式的表示形式进行变换，得到的另一种表示形式：ΔD＝(ΔU/Uin)*(NP/NS)；所述D0的计算公式D0＝(U/Uin)*(NP/NS)根据正激式拓扑推导而来，由正激式拓扑可以得到公式对该公式的表示形式进行变换，得到的另一种表示形式：D＝(U/Uin)*(NP/NS)，将D0代入公式得到所述D0的计算公式D0＝(U/Uin)*(NP/NS)。
步骤108：根据所述脉冲宽度调制波的占空比调整脉冲宽度调制波的脉冲宽度，得到调整后的脉冲宽度调制波。
步骤109：根据所述调整后的脉冲宽度调制波控制开关管的开通与关断时间，得到调整后的浮充充电电压。
步骤110：延迟设定时间间隔，计数器加1；
所述步骤110中的所述设定时间间隔为100ms。
步骤111：判断计数是否大于预设次数，获得判断结果；
所述步骤111中的所述预设次数为18000。
若所述判断结果为否，则返回步骤105。
若所述判断结果为是，则返回步骤102。
本发明公开的蓄电池浮充充电电压的调整方法，同时采集环境温度以及蓄电池温度，并根据环境温度与蓄电池温度计算补偿后的温度，根据补偿后的温度计算补偿后的理论浮充充电电压，与当前时刻实际浮充充电电压作差，计算误差电压，并根据误差电压计算脉冲宽度调制波的占空比，调整脉冲宽度调制波的脉冲宽度，得到调整后的脉冲宽度调制波，以此来控制开关管的开通与关断时间，得到调整后的浮充充电电压，在浮充充电过程中通过不断采集环境温度与蓄电池温度，并以此得到温度补偿后的浮充充电电压，通过不断进行蓄电池浮充充电电压的调整，保证了蓄电池的输入电压始终为最佳浮充充电电压，从而延长了蓄电池的使用寿命，提高了设备的安全可靠性。
参见图2，该蓄电池浮充充电电压的调整***，包括：
数据采集单元201，所述数据采集单元201用于获取当前时刻的环境温度与蓄电池温度；所述数据采集单元201的数据采集是实时的；所述数据采集单元201采用DS18B20单总线数字式智能温度传感器，将环境温度与蓄电池温度由物理量转化为数字信号，DS18B20具有微型化、功耗低、性能高、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，对于测量的温度提供了9～12位的数据寄存器，测温范围为-55～+125℃，其中在-10～+85℃的范围内测量精度可达到±0.5℃；
所述数据采集单元201具体包括：
蓄电池表面的温度采集传感器2011，所述蓄电池表面的温度采集传感器2011贴在蓄电池表面，用于采集所述蓄电池温度；当蓄电池温度超过40℃或者低于15℃，***开始报警，灯光开始闪烁，当温度超过50℃或者低于5℃，灯光闪烁的同时，蜂鸣器开始工作；报警的实现是通过在程序中设置报警温度阈值，跟采集到的温度比较，超过阈值报警，报警的形式一种是指示灯闪烁，另一种是指示灯闪烁并触发蜂鸣器工作；
监控环境温度的温度采集传感器2012，所述监控环境温度的温度采集传感器2012设置在远离蓄电池的位置，用于采集所述环境温度。
控制单元202，所述控制单元202用于根据所述环境温度与所述蓄电池温度计算补偿后的温度，根据所述补偿后的温度计算补偿后的理论浮充充电电压，根据所述理论浮充充电电压与当前时刻实际浮充充电电压计算误差电压，根据所述误差电压计算脉冲宽度调制波的占空比，根据所述脉冲宽度调制波的占空比调整脉冲宽度调制波的脉冲宽度，得到调整后的脉冲宽度调制波；由于环境温度的时刻变化，设置所述控制单元202半小时读取一次所述数据采集单元201采集的温度数据，保证了充电电压在一定时间内保持稳定；所述控制单元202采用ARM920T作为微处理器内核，它具有低电压，低功耗和高集成度等特点，并具有开放性和可扩充性；
所述控制单元202具体包括：
模数转换器2021，所述模数转换器2021用于接收所述数据采集单元201采集的所述环境温度以及所述蓄电池温度的模拟信号，并将所述环境温度以及所述蓄电池温度的模拟信号转换成数字信号；所述模数转换器2021还用于接收所述电压采样电路204采样的当前时刻实际浮充充电电压，并将所述当前时刻实际浮充充电电压的模拟信号转换成数字信号；
微处理器2022，所述微处理器2022用于根据所述环境温度与所述蓄电池温度的数字信号计算补偿后的温度，根据所述补偿后的温度计算补偿后的理论浮充充电电压，根据所述理论浮充充电电压与当前时刻实际浮充充电电压计算误差电压，根据所述误差电压计算脉冲宽度调制波的占空比；
脉冲宽度调制波发生器2023，所述脉冲宽度调制波发生器2023用于根据所述脉冲宽度调制波的占空比调整脉冲宽度调制波的脉冲宽度，得到调整后的脉冲宽度调制波。
正激式充电单元203，所述正激式充电单元203用于根据所述调整后的脉冲宽度调制波控制开关管的开通与关断时间，得到调整后的浮充充电电压；所述正激式充电单元203能根据所述控制单元202发出的指令或标志位，即根据指令调节充电电压的大小，实现智能充电的功能，采用正激式开关电源，只要调整PWM波的脉冲宽度就可以改变输出电压的大小。
电压采样电路204，所述电压采样电路204用于获取当前时刻实际浮充充电电压。
本发明公开的蓄电池浮充充电电压的调整***，蓄电池表面的温度采集传感器以及监控环境温度的温度采集传感器同时监控蓄电池温度以及环境温度，控制单元根据环境温度与蓄电池温度计算补偿后的温度，根据补偿后的温度计算补偿后的理论浮充充电电压，与当前时刻实际浮充充电电压作差，计算误差电压，并根据误差电压计算脉冲宽度调制波的占空比，调整脉冲宽度调制波的脉冲宽度，得到调整后的脉冲宽度调制波，正激式充电单元根据调整后的脉冲宽度调制波来控制开关管的开通与关断时间，得到调整后的浮充充电电压，在浮充充电过程中通过不断采集环境温度与蓄电池温度，并以此得到温度补偿后的浮充充电电压，通过不断进行蓄电池浮充充电电压的调整，保证了蓄电池的输入电压始终为最佳浮充充电电压，从而延长了蓄电池的使用寿命，提高了设备的安全可靠性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种蓄电池浮充充电电压的调整方法，其特征在于，包括：
获取设定环境温度的基准值为25℃；
获取当前时刻的环境温度与蓄电池温度；
根据所述环境温度与所述蓄电池温度计算补偿后的温度；
根据所述补偿后的温度计算补偿后的理论浮充充电电压；
获取当前时刻实际浮充充电电压；
根据所述理论浮充充电电压与所述当前时刻实际浮充充电电压计算误差电压；
根据所述误差电压计算脉冲宽度调制波的占空比；
根据所述脉冲宽度调制波的占空比调整脉冲宽度调制波的脉冲宽度，得到调整后的脉冲宽度调制波；
根据所述调整后的脉冲宽度调制波控制开关管的开通与关断时间，得到调整后的浮充充电电压；
延迟设定时间间隔，计数器加1；
判断计数是否大于预设次数，获得判断结果；
若所述判断结果为否，则返回步骤获取当前时刻实际浮充充电电压；
若所述判断结果为是，则返回步骤获取当前时刻的环境温度与蓄电池温度。
2.根据权利要求1所述的一种蓄电池浮充充电电压的调整方法，其特征在于，所述根据所述环境温度与所述蓄电池温度计算补偿后的温度，具体包括：
所述计算的公式为：t＝0.8*t1+0.2*t2；其中，t表示所述补偿后的温度，t1表示所述环境温度，t2表示所述蓄电池温度。
3.根据权利要求2所述的一种蓄电池浮充充电电压的调整方法，其特征在于，所述根据所述补偿后的温度计算补偿后的理论浮充充电电压，具体包括：
所述计算的公式为：U＝U25-a*(t-25)；其中，U为所述补偿后的理论浮充充电电压，U25为环境温度基准值25℃的浮充充电电压值，a为电压调整系数，t-25为所述补偿后的温度t与所述环境温度基准值25℃的差值。
4.根据权利要求1所述的一种蓄电池浮充充电电压的调整方法，其特征在于，所述获取当前时刻实际浮充充电电压，具体包括：
获取通过电压采样电路采样的当前时刻实际浮充充电电压。
5.根据权利要求3所述的一种蓄电池浮充充电电压的调整方法，其特征在于，所述根据所述理论浮充充电电压与所述当前时刻实际浮充充电电压计算误差电压，具体包括：
所述计算的公式为：ΔU＝U-U0；其中，ΔU表示所述误差电压，U0表示当前时刻实际浮充充电电压。
6.根据权利要求5所述的一种蓄电池浮充充电电压的调整方法，其特征在于，所述根据所述误差电压计算脉冲宽度调制波的占空比，具体包括：
所述计算的公式为：ΔD＝(ΔU/Uin)*(NP/NS)，D＝D0+ΔD；其中，ΔD为需要调整的占空比大小值，Uin为正激式充电单元的输入电压，NS为正激式充电单元里的变压器初级线圈的匝数，NP为正激式充电单元里的变压器次级线圈的匝数，D为所述脉冲宽度调制波的占空比，D0为根据所述补偿后的理论浮充充电电压计算出的理论占空比，D0的计算公式为：D0＝(U/Uin)*(NP/NS)。
7.根据权利要求1所述的一种蓄电池浮充充电电压的调整方法，其特征在于，所述设定时间间隔为100ms，所述预设次数为18000。
8.一种蓄电池浮充充电电压的调整***，包括：
数据采集单元，所述数据采集单元用于获取当前时刻的环境温度与蓄电池温度；
控制单元，所述控制单元用于根据所述环境温度与所述蓄电池温度计算补偿后的温度，根据所述补偿后的温度计算补偿后的理论浮充充电电压，根据所述理论浮充充电电压与当前时刻实际浮充充电电压计算误差电压，根据所述误差电压计算脉冲宽度调制波的占空比，根据所述脉冲宽度调制波的占空比调整脉冲宽度调制波的脉冲宽度，得到调整后的脉冲宽度调制波；
正激式充电单元，所述正激式充电单元用于根据所述调整后的脉冲宽度调制波控制开关管的开通与关断时间，得到调整后的浮充充电电压；
电压采样电路，所述电压采样电路用于获取当前时刻实际浮充充电电压。
9.根据权利要求8所述的一种蓄电池浮充充电电压的调整***，其特征在于，所述数据采集单元具体包括：
蓄电池表面的温度采集传感器，所述蓄电池表面的温度采集传感器贴在蓄电池表面，用于采集所述蓄电池温度；
监控环境温度的温度采集传感器，所述监控环境温度的温度采集传感器设置在远离蓄电池的位置，用于采集所述环境温度。
10.根据权利要求8所述的一种蓄电池浮充充电电压的调整***，其特征在于，所述控制单元具体包括：
模数转换器，所述模数转换器用于接收所述数据采集单元采集的所述环境温度以及所述蓄电池温度的模拟信号，并将所述环境温度以及所述蓄电池温度的模拟信号转换成数字信号；所述模数转换器还用于接收所述电压采样电路采样的当前时刻实际浮充充电电压，并将所述当前时刻实际浮充充电电压的模拟信号转换成数字信号；
微处理器，所述微处理器用于根据所述环境温度与所述蓄电池温度的数字信号计算补偿后的温度，根据所述补偿后的温度计算补偿后的理论浮充充电电压，根据所述理论浮充充电电压与当前时刻实际浮充充电电压计算误差电压，根据所述误差电压计算脉冲宽度调制波的占空比；
脉冲宽度调制波发生器，所述脉冲宽度调制波发生器用于根据所述脉冲宽度调制波的占空比调整脉冲宽度调制波的脉冲宽度，得到调整后的脉冲宽度调制波。
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