CN110034590A - 动力型蓄电池可变隔离型均衡充电单元 - Google Patents

Abstract

一种动力型蓄电池可变隔离型均衡充电单元，其由N个充电单元组成，其充电单元之间采用串联或并联，充电单元电路包括以下电路：1、变压电路，2、整流电路，3、滤波电路和4、稳压电路，动力型蓄电池可变隔离型均衡充电单元的特点：1.可自动修正蓄电池容量，保证多组串联蓄电池每组都充满且不过冲，延长蓄电池寿命；2.可变隔离型充电单元具备寿命长价格低，结构简单可靠，特别适用恶劣工作环境的要求；3.可变隔离型充电单元可按蓄电池串并联容量和电压任意调整和组合，既可组合不同电压要求也可组合不同电流控制充电时间。

Description

动力型蓄电池可变隔离型均衡充电单元

技术领域

本发明属于电池充电机技术，尤其是涉及一种充电模块。

背景技术

蓄电池里面有大量的硫酸等可供电离的溶液，当插上电源，电流就通过里面的铅板或其他电极电离溶液，这样就将电能转化为化学能；如果要使用，溶液就会转化为电能通过电极输送出去。这是原理上的描述，事实上，真实的情况十分复杂。

常规充电制度是依据1940年前国际公认的经验法则设计的，其中最著名的就是“安培小时规则”：充电电流安培数，不应超过蓄电池待充电的安时数，实际上，常规充电的速度被蓄电池在充电过程中的温升和气体的产生所限制，这个现象对蓄电池充电所必须的最短时间具有重要意义，充电器充电方法分为恒流充电法和恒压充电法，分别介绍：

恒流充电法是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方法，保持充电电流强度不变的充电方法。恒流充电法优点是控制方法简单，缺点是电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，到充电后期，充电电流多用于电解水，产生气体，使出气过甚，因此，常选用阶段充电法。

恒压充电法充电电源的电压在全部充电时间里保持恒定的数值，随着蓄电池端电压的逐渐升高，电流逐渐减少，与恒流充电法相比，其充电过程更接近于最佳充电曲线，用恒定电压快速充电，由于充电初期蓄电池电动势较低，充电电流很大，随着充电的进行，电流将逐渐减少，因此，只需简易控制***，

恒压充电优点是电解水很少，避免了蓄电池过充，缺点是在充电初期电流过大，对蓄电池寿命造成很大影响，且容易使蓄电池极板弯曲，造成电池报废，鉴于这种缺点，恒压充电很少使用，只有在充电电源电压低而电流大时采用。例如，汽车运行过程中，蓄电池就是以恒压充电法充电的，为了克服恒流充电法和恒压充电法的缺点，实际充电过程中采用混阶段充电，分别是二阶段充电法和三阶段充电法，

二阶段法是采用恒电流和恒电压相结合的快速充电方法，首先，以恒电流充电至预定的电压值，然后，改为恒电压完成剩余的充电，一般两阶段之间的转换电压就是第二阶段的恒电压，

三阶段充电法在充电开始和结束时采用恒电流充电，中间用恒电压充电，当电流衰减到预定值时，由第二阶段转换到第三阶段，这种方法可以将出气量减到最少，但作为一种快速充电方法使用，受到一定的限制。因此，对于时间观念强的场合，通常采用以下快速充电法：

1、脉冲式充电法，1、这种充电法不仅遵循蓄电池固有的充电接受率，而且能够提高蓄电池充电接受率，从而打破了蓄电池指数充电接受曲线的限制，这也是蓄电池充电理论的新发展。脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环，充电脉冲使蓄电池充满电量，而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间，减少了析气量，提高了蓄电池的充电电流接受率。

2、REFLEXTM快速充电法，这种技术是美国的一项专利技术，它主要面对的充电对象是镍镉电池，由于它采用了新型的充电方法，解决了镍镉电池的记忆效应，因此，大大降低了蓄电池的快速充电的时间。铅酸蓄电池的充电方法和对充电状态的检测方法与镍镉电池有很大的不同，但它们之间可以相互借REFLEXTM充电法的一个工作周期包括正向充电脉冲，反向瞬间放电脉冲，停充维持3个阶段。

3、变电流间歇充电法，这种充电方法建立在恒流充电和脉冲充电的基础上，其特点是将恒流充电段改为限压变电流间歇充电段。充电前期的各段采用变电流间歇充电的方法，保证加大充电电流，获得绝大部分充电量，充电后期采用定电压充电段，获得过充电量，将电池恢复至完全充电态，通过间歇停充，使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，从而减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行，使蓄电池可以吸收更多的电量。

4、变电压间歇充电法，在变电流间歇充电法的基础上又有人提出了变电压间歇充电法，与变电流间歇充电方法不同之处在于第一阶段的不是间歇恒流，而是间歇恒压。在每个恒电压充电阶段，由于是恒压充电，充电电流自然按照指数规律下降，符合电池电流可接受率随着充电的进行逐渐下降的特点。

5、变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法，集合脉冲充电法、ReflexTM快速充电法、变电流间歇充电法及变电压间歇充电法的优点，变电压变电流波浪式正负零脉冲间歇快速充电法得到发展应用，脉冲充电法充电电路的控制一般有两种：

1）脉冲电流的幅值可变；

2）脉冲电流幅值固定不变，

脉冲电流幅值和PWM信号的频率均固定，PWM占空比可调，在此基础上加入间歇停充阶段，能够在较短的时间内充进更多的电量，提高蓄电池的充电接受能力。

发明内容

技术问题的由来：在一些老旧的蓄电池中，存在内阻偏大的情形，两个或者多个内阻不同的蓄电池，分别充电时，可能造成新电池充电时间过长或者造成电池损坏的情形。

技术方案：一种动力型蓄电池可变隔离型均衡充电单元，其特征是：

动力型蓄电池可变隔离型均衡充电单元由N个充电单元组成，其每个充电单元均由以下电路组成，所述的N是指2或者两个以上，

1，将照明电利用变压器变压，

2，将变压后的交流电利用桥式整流电流整流，从而获得直流电；

3，将整流后的直流电利用电容器进行滤波，从而清除其中的交流电成分；

4，将滤波后的电路利用稳压电阻进行稳压；

其中N个均衡充电单元依照蓄电池的额定电压的大小，分别采用串联或者并联向蓄电池充电，所述的串联在均衡充电单元的额定电压值低于蓄电池的额定电压值时使用，所述的并联在均衡充电单元的额定电压值等于蓄电池的额定电压值时使用，均衡充电单元的设计充电电压值是指该充电电压值为额定电压值等于M的充电电压，设计充电电压值并不等于均衡充电单元的额定电压值，设计充电电压值大于均衡充电单元的额定电压值25%到30%，所述的可变是指充电时依据需要，既可以将充电单元采用串联，也可以采用并联的方法进行充电，所述的均衡是指当充电过程中串联的各组蓄电池电压不相同，其中一组或多组蓄电池已达到充电终止电压时，没有达到充电终止电压的各组蓄电池仍继续充电，直到各组蓄电池达到充电终止电压，实现电池组间均衡。所述的隔离是指采用变压器进行输入端和输出端共地隔离，实现整流后电路可进行串联和并联。

有益效果：

1.可自动修正蓄电池容量，保证多组串联蓄电池每组都充满且不过冲，延长蓄电池寿命；

2. 可变隔离型充电单元具备寿命长价格低，结构简单可靠，特别适用恶劣工作环境的要求；

3.可变隔离型充电单元可按蓄电池串并联容量和电压任意调整和组合，既可组合不同电压要求也可组合不同电流控制充电时间。

附图说明

图1是均衡充电单元的电路图；

图2是24V7A隔离型均衡充电电路图；

图3是7.2V30A隔离型均衡充电电路图。

具体实施方式

附图1是均衡充电单元的电路图，电源经过变压器变压，变成低压交流电，低压交流电经过桥式整流电路整流之后，经过电容器滤波，从而清除整流之后的交流杂波，然后经过稳压电阻，开始充电，

实施例1、现在有两个容量为0.84KVA的蓄电池，设计一个充电装置，如附图2所示，是一个为额定电压为24V，充电电流为7A的蓄电池充电的装置，按照蓄电池容量的10%计算充电电流，即70*10%=7A，即此蓄电池的容量为1.68KVA。

实施例2，现在有两个容量为1.11KVA的蓄电池，设计一个充电装置，如附图3所所示，是一个额定电压为7.4V，充电电流为30A的蓄电池充电的装置，按照蓄电池容量的10%计算充电电流，即300*10%=30A，即次蓄电池的容量为300*7.4/2=1.11KVA。

所述的可变是指充电时依据需要，既可以将充电单元采用串联，也可以采用并联的方法进行充电，所述的均衡是指当充电过程中串联的各组蓄电池电压不相同，其中一组或多组蓄电池已达到充电终止电压时，没有达到充电终止电压的各组蓄电池仍继续充电，直到各组蓄电池达到充电终止电压，实现电池组间均衡。所述的隔离是指采用变压器进行输入端和输出端共地隔离，实现整流后电路可进行串联和并联。

实例中，铅蓄电池稳态电压由铅和氢的电动势决定，单节铅蓄电池电压最高为2.2V，标称12V蓄电池最高为13.2V。采用220V转12V1A变压器，经整流滤波得到不接入负载电压为13.8V，和蓄电池并联充电时由于二极管阻抗和变压器发热，蓄电池充电即将到达13.8V时，充电电流接近为0A，保证蓄电池在整个充电活动中不失水，在选择多组充电单元并联时，多组充电单元并联电流不得超过蓄电池容量15%，防止充电初期电流过大。

Claims (1)

1.一种动力型蓄电池可变隔离型均衡充电单元，其特征是：

动力型蓄电池可变隔离型均衡充电单元由N个充电单元组成，其每个充电单元均由以下电路组成，所述的N是指2或者两个以上，

1），变压电路：由降压变压器组成，将照明电利用变压器变成低压交流电；

2），整流电路，利用四个二极管采用桥式整流电路，将变压后的交流电利用桥式整流电流整流，从而获得直流电；

3），滤波电路，利用电容器将整流后的直流电利用电容器进行滤波，从而清除其中的交流电成分；

4），稳压电路，利用稳压电阻将滤波后的电路利用进行稳压；

其中N个均衡充电单元依照蓄电池的额定电压的大小，分别采用串联或者并联向蓄电池充电，

均衡充电单元的设计充电电压值是指该充电电压值为额定电压值等于M的充电电压，设计充电电压值并不等于均衡充电单元的额定电压值，设计充电电压值大于均衡充电单元的额定电压值25%到30%，

所述的串联在均衡充电单元的额定电压值低于蓄电池的额定电压值时使用；

所述的并联在均衡充电单元的额定电压值等于蓄电池的额定电压值时使用；

所述的可变是指充电时依据需要，既可以将充电单元采用串联，也可以采用并联的方法进行充电；

所述的均衡是指当充电过程中串联的各组蓄电池电压不相同，其中一组或多组蓄电池已达到充电终止电压时，没有达到充电终止电压的各组蓄电池仍继续充电，直到各组蓄电池达到充电终止电压，实现电池组间均衡；

所述的隔离是指采用变压器进行输入端和输出端共地隔离，实现整流后电路可进行串联和并联。