CN112087025A

CN112087025A - 一种充电方法和充电器

Info

Publication number: CN112087025A
Application number: CN202010856637.6A
Authority: CN
Inventors: 杨新新; 余杰; 程志明; 陈�胜; 谢爽; 叶剑; 贾庆虎
Original assignee: Chaowei Power Group Co Ltd
Current assignee: Chaowei Power Group Co Ltd
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2020-12-15
Also published as: CN112087018A; CN112087019A; CN212462861U

Abstract

本发明涉及一种电池的充电方法，包括下列步骤：步骤1：快速充电，所述充电电流位于0.8C～2.0C之间；步骤2：缓慢充电；步骤3：涓流充电。本发明还提供一种充电器。本发明的充电方法和充电器可以实现快速充电，并保证电池的充电效果。

Description

一种充电方法和充电器

技术领域

本发明涉及蓄电池领域。

背景技术

随着外卖行业的兴起，电动助力车作为主流的运输工具，用户对蓄电池的续航能力及快速充电的需求越来越大。但是蓄电池组的容量是有限的，一组100％荷电态的蓄电池在持续放电下也只能维持2h左右，那么一种快速充电的方法显得尤为重要。

目前大部分的用户会选择准备多组蓄电池备用，当助力车电池电量不足时就及时更换，但是这种方法一方面会增加使用成本，另一方面会出现骑行途中电池电量使用完毕的情况。此时如果附近没有快速充电桩，使用日常用的充电器充电就会非常缓慢。目前还缺乏一种能在短时间内如1小时之内，充电达80～90％的充电技术，以及同时可以满足在早、中、晚高峰期之间的间隙时间内充电达到100％荷电态的充电技术。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电池的充电方法，包括下列步骤：步骤1：快速充电，所述充电电流位于0.8C～2.0C之间；步骤2：缓慢充电；步骤3：涓流充电。

进一步地，所述步骤1中为快速限时充电，通过充电至2.35V/单格～2.67V/单格后跳转限时或通过计时电路进行限时。

进一步地，步骤2为缓慢限时充电；所述步骤3为涓流限时充电。

进一步地，所述步骤2和步骤3中的充电时间之和小于2小时。

进一步地，所述步骤2中充电电流位于0.25C～0.5C之间；恒压2.45V/单格～2.55V/单格，所述步骤3中充电电流位于0.015C～0.03C之间。

本发明还保护了一种充电器。

本发明的充电方法和充电器可以实现快速充电，并保证电池的充电效果。

附图说明

图1是本发明充电器的电路框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。

本发明铅酸蓄电池的充电方法如下：步骤1，初始快充阶段，恒流充电，此阶段电池荷电态较低，充电接受能力强，充电电流为0.8C～2.0C，由于快速充电时充电电流较大，蓄电池组的电压从析气电位达到跳转电位时间较短，析气量相对较少，但仍需考虑跳转电位过高对蓄电池的副作用。并且过大的充电电流会对蓄电池的极板、蓄电池组之间的连接导线等产生不利影响，如导致蓄电池及其连接线过热，造成连接线老化，焊点融化穿孔的危险。因此需要对步骤1中的跳转电压进行合理设置。步骤1跳转的条件为设置单格电压来实现。如充电至2.35V/单格～2.67V/单格跳转至步骤2。步骤1中充电时间也可以通过计时电路进行控制，根据充电电流的值预设不同的计时时间从而达到计时时间时进行跳转至步骤2。步骤2，中间缓充阶段，如恒压限时充电，经过步骤1负极充电基本完成，此阶段主要作用为使正极充电完全。此时电池充电接受能力差，设置过大电流或过高电压会产生大量气体，导致失水增大，易使电池出现热失控现象。因此参数设置如下：恒压2.45V/单格～2.55V/单格，以较小电流如0.25C～0.5C进行缓慢充电至充电电流将至0.01C～0.05C跳转，并且在跳转步骤2的同时计时电路开始计时，最好限时1.5h以内，比如通过计时电路限时跳转，通过限时对蓄电池容量进行缓慢补充的同时控制失水，也保证了电池寿命以及控制充电完成的最终时间。步骤3：后期涓流阶段，如小电流补强阶段。此时电池基本处于充满阶段，主要作用为平衡/补强各单体电池以及各单格落后者。参数：充电电流0.015C～0.03C，不限压，并最好限时0.5h以内，比如通过计时电路限时跳转。通过不限压小电流恒流充电，能消除蓄电池因某单格落后导致的硫化现象，从而使每格电池达到均衡充电的效果，或采用以位于2.35V/单格-2.55V/单格之间的电压恒压充电，并限时1h以内。步骤2和步骤3中的限时之和最好不超过2小时，从而尽可能控制完成充电100％荷电态的整个充电时间不超过3小时。

本次验证根据对4平方毫米的连接线仅仅针对步骤1进行不同电流的充电测试，测试方法如下：

①选择2只6-DZF-20蓄电池，通过4平方连接线进行串联后，与充放电检测设备进行连接；

②在常温环境中，按照国标GB/T 22199.1-2017中的完全充电方法对蓄电池组进行完全充电。然后以10A电流放电至蓄电池组端电压为21.0V，记录放电容量C_a；

③然后分别以15A、20A、25A、30A、35A、40A电流对蓄电池组进行恒流充电，充电荷电态至蓄电池组的85％C_a；

④记录充电过程中充电时间、容量及连接线两端的电压、温度和电阻。

经过上述试验验证，具体数据见表1。

根据容量换算公式T＝C/I，及试验结果表明，当充电电流小于1C(20A)时，充电时间将高于60min；

当充电电流大于30A时，连接线两端的电压达111mV，则一组60V20Ah的蓄电池组(须4根连接线)，在此充电电流下的连接线压降可达0.4V，过高的压降将导致蓄电池电压偏低，降低蓄电池组充电容量；此外当充电电流为40A时，连接线的温升达30℃以上，更高的温升易使连接线加速老化。从上述数据来看，同时考虑充电时间、容量、压降、温升等因素，电流取0.8C～2.0C为宜，前期快充阶段时间在1h内，最好限时在60分钟～30分钟。

下面使用常规6-DZF-20电池作为实验样本，步骤1中以不同电流(0.8C、1.0C、1.2C、1.5C、1.7C、2.0C)充电进行步骤1-步骤3的试验。

实施例1：

步骤1：以0.8C电流充电，电压达到2.5V/单格，此时电池容量18.0Ah，电池荷电态即达到81％，充电时间：67min，跳转至步骤2；

步骤2：以0.5C电流，恒压2.45V/单格，当充电电流降至0.05C或此阶段时间达到1.5h，跳转至步骤3；电池荷电态即达到101％。

步骤3：以0.015C，充电0.5h结束。电池荷电态即达到102％。充电总时间：3h07min。

实施例2：

步骤1：以1.0C电流充电至电压达到2.53V/单格，此时电池容量18.4Ah，电池荷电态即达到83％，充电时间：55min，跳转至步骤2；

步骤2：以0.5C电流，恒压2.47V/单格，当充电电流将至0.05C或此阶段时间达到1.5h，跳转至步骤3；电池荷电态即达到102％

步骤3：以0.015C，充电0.5h结束。电池荷电态即达到103％充电总时间：2h55min

实施例3：

步骤1：以1.2C电流充电至电压达到2.58V/单格，此时电池容量18.8Ah，电池荷电态即达到84％，充电时间：47min，跳转至步骤2；

步骤2：以0.5C电流，恒压2.49V/单格，当充电电流将至0.05C或此阶段时间达到1.5h，跳转至步骤3；电池荷电态即达到104％

步骤3：以0.015C，充电0.5h结束。电池荷电态即达到105％充电总时间：2h47min

实施例4：

步骤1：以1.5C电流充电至电压达到2.62V/单格，此时电池容量19.0Ah，电池荷电态即达到85％，充电时间：38min，跳转至步骤2；

步骤2：以0.5C电流，恒压2.51V/单格，当充电电流将至0.05C或此阶段时间达到1.5h，跳转至步骤3；电池荷电态即达到105％

步骤3：以0.015C，充电0.5h结束。电池荷电态即达到106％充电总时间：2h38min

实施例5：

步骤1：以1.7C电流充电至电压达到2.67V/单格，此时电池容量19.2Ah，电池荷电态即达到86％，充电时间：33min，跳转至步骤2；

步骤2：以0.5C电流，恒压2.53V/单格，当充电电流将至0.05C或此阶段时间达到1.5h，跳转至步骤3；电池荷电态即达到106％

步骤3：以0.015C，充电0.5h结束。电池荷电态即达到107％充电总时间：2h33min

实施例6：

步骤1：以2.0C电流充电至电压达到2.7V/单格，此时电池容量19.5Ah，电池荷电态即达到88％，充电时间：29min，跳转至步骤2；

步骤2：以0.5C电流，恒压2.55V/单格，当充电电流将至0.05C或此阶段时间达到1.5h，跳转至步骤3；电池荷电态即达到108％

步骤3：以0.015C，充电0.5h结束。电池荷电态即达到109％充电总时间：2h29min

通过上述实施例可以发现，步骤1中，随着充电电流的增加，达到需要电池荷电态的充电时间越短。本发明的充电制式一方面可以柔性匹配用户对充电时间的需求，另一方面在满足快速充电的充电时间的前提下，也保证了充电效果。

本发明还提供了一种铅酸蓄电池6的充电器，包括开关电路1、充电电路2、电压检测电路3、计时电路4、控制器5。开关电路1用于完成对市电的交-直流转换，提供充电器中其他电路模块的工作电源，提供充电电流或充电电压；所述充电电路2用于接收开关电路1提供的充电电流或充电电压信号，将所述充电电流或充电电压信号提供给蓄电池6，充电电路2包括快速充电电路、缓充电路和涓流充电电路；所述电压电流检测电路3实现电池参数检测，并将检测结果送给控制器5；控制器5根据电压电流检测电路3检测的结果符合条件时控制充电电路2进入对应的充电模式或激活计时电路4控制充电电路2进入对应的充电模式。

电池开始进入充电时，将市电通过AC-DC(交流-直流)转换为可控的充电电压或充电电流信号，控制器控制充电电路，进入第一阶段，即快速充电阶段，如以较大的电流I1恒流充电，电流I1最好位于0.8C～2.0C之间，也可以恒压或恒功率快充。控制器打开电压检测电路对电池电压进行检测，如果检测电压值达到电池单格电压最好达到2.35V/单格～2.67V/单格，此时控制器根据电压检测电路的输入信号，控制器控制开关电路并使充电电路进入到第二阶段；也可以通过计时电路控制时间进入到第二阶段；第二阶段，以较小电流充电如0.5C，在充电电路进入第二阶段时激活计时电路并控制充电电路进行限时充电，限时最好1.5小时以内，充电的恒定单格电压最好位于恒压2.45V/单格～2.55V/单格，当计时电路预设的时间到达时，或者电流达到设定值时，控制器控制充电电路进入到第三阶段，即涓流阶段，最好以位于0.015C～0.03C之间的电流恒流充电或采用以位于2.35V/单格-2.55V/单格之间的电压恒压充电一段时间，时间可以由计时电路进行控制，限时最好0.5h小时以内，直至完成整个充电过程。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1.一种电池的充电方法，包括下列步骤：步骤1：快速充电，所述充电电流位于0.8C～2.0C之间；步骤2：缓慢充电；步骤3：涓流充电。

2.如权利要求1所述的一种电池的充电方法，其特征在于，所述步骤1中为快速限时充电，通过充电至2.35V/单格～2.67V/单格后跳转限时或通过计时电路进行限时。

3.如权利要求2所述的一种电池的充电方法，其特征在于，步骤2为缓慢限时充电；所述步骤3为涓流限时充电。

4.如权利要求3所述的一种电池的充电方法，其特征在于，所述步骤2和步骤3中的充电时间之和小于2小时。

5.如权利要求3所述的一种电池的充电方法，其特征在于，所述步骤2中充电电流位于0.25C～0.5C之间；恒压2.45V/单格～2.55V/单格，所述步骤3中充电电流位于0.015C～0.03C之间。

6.一种电池的充电方法，其特征在于，步骤1：快速充电，所述充电电流位于0.8C～2.0C之间；充电至2.35V/单格～2.67V/单格后跳转。步骤2：缓慢充电，所述充电电流位于0.25C～0.5C之间；恒压2.45V/单格～2.55V/单格；跳转条件为充电电流将至0.01C～0.05C，或者此阶段充电时间达到1.5h后跳转。步骤3：涓流充电，所述充电电流位于0.015C～0.03C之间；充电0.5h后结束充电。

7.一种充电器，包括充电电路、控制器、电压检测电路，所述充电电路、电压检测电路与所述控制器电连接，所述充电电路包括快速充电电路、缓充电路和涓流充电电路，其特征在于，所述快速充电电路为限时快速充电电路。

8.如权利要求7所述的充电器，其特征在于，所述控制器通过所述电压检测电路的检测电压控制所述限时快速充电电路的充电时间。

9.如权利要求7所述的充电器，其特征在于，还包括计时电路，所述控制器通过所述计时电路控制所述限时快速充电电路的充电时间。

10.如权利要求7-9任意一项所述的一种充电器，其特征在于，所述控制器通过所述计时电路控制所述缓充电路的充电时间和涓流充电电路的充电时间。