[發(fā)明專利]蓄電池充電控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810012075.6
• 申請日: 2008-06-30
• 公開（公告）號: CN101621212A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡志偉;高洪光;韓樹明;李新
• 申請（專利權(quán)）人: 中國北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司
• 主分類號: H02J7/04
• 分類號: H02J7/04;G05B19/04
• 代理公司: 大連非凡專利事務(wù)所
• 代理人: 閃紅霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于蓄電池充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種蓄電池充電控制方法。?

背景技術(shù)

長期以來，人們一直采用恒流法或恒壓法來對蓄電池充電。而這兩種方法與蓄電池的充電特性曲線嚴(yán)重不符，所以經(jīng)常造成蓄電池的損壞。附圖1給出了鉛酸蓄電池的充電特性曲線，I線代表蓄電池在充電過程中不同時(shí)刻受電能力的電流變化曲線，V線代表蓄電池充電過程中各時(shí)刻能接受的最高安全電壓，也是設(shè)計(jì)充電器的恒壓輸出線，C線代表蓄電池充電過程中容量隨時(shí)間的增加表現(xiàn)的恢復(fù)曲線。從I曲線上可清楚看到，充電過程中蓄電池在不同時(shí)刻的電流接受能力。顯然，在時(shí)間軸上，蓄電池電流接受曲線I是一條變化很大的非線性曲線，各個(gè)時(shí)刻蓄電池的電流接受能力是完全不同的，那么該曲線上哪一時(shí)刻的電流用作蓄電池恒流充電，能使蓄電池既安全，又能在人們可接受的有限時(shí)間上將蓄電池充滿，無論怎么看，包括恒流充電法改進(jìn)后的有限次數(shù)的分段恒流法在內(nèi)，都是難以實(shí)現(xiàn)的。更加困難的是，電池每次使用的放電深度是不一樣的，環(huán)境溫度都不一樣，新舊程度也不一樣，如果每次充電都用同樣的電流和時(shí)間去充，造成? 的電池?fù)p害是不可逆轉(zhuǎn)的。再看恒壓充電法，從V線上我們看到充電器的輸出電壓，始終是在充電器設(shè)計(jì)者認(rèn)為蓄電池安全受電的最高允許電壓上，低于這個(gè)電壓，將無法使蓄電池充滿。但是這個(gè)電壓并不真的安全。因?yàn)樵诔潆娺^程中，單體鉛酸蓄電池的輸出電壓比電池自身實(shí)時(shí)的電壓要高出100mV，通過蓄電池的輸出電流比蓄電池的最大安全受電電流要增大10倍以上。而充電前蓄電池一般都是在放完電后，這時(shí)的蓄電池肯定是處在最低的電壓上。如單體鉛酸蓄電池，放電后一般為1.8～2.0V，而此時(shí)充電裝置的輸出電壓如果是恒定在2.25～2.4V，那與蓄電池電壓的差就已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于100mV。這樣的恒壓充電，通過蓄電池的輸出電流將是蓄電池最大安全電流的幾十倍，如果充電器的輸出功率與容量足夠大的話，必定會造成蓄電池的損壞，如果充電器的容量不夠，那就必定會造成充電器的過載燒毀。如不及時(shí)關(guān)斷充電電源，極易造成蓄電池的損壞。至此，我們可以看出，造成鉛酸蓄電池使用中出現(xiàn)早期性能下降和損失容量的重要原因，大多是傳統(tǒng)蓄電池充電技術(shù)落后與過程控制不力所致。?

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，人們試圖控制充電裝置按照接近充電特性曲線的方式來充電。一種比較好的充電裝置方案是采用H橋逆變、高頻變壓器隔離技術(shù)，這種方案效率高、能耗低、功率因數(shù)高、輸出精度高，有輸出電流限制，輸出特性曲線如附圖2所示。其額定輸出電流為55A，當(dāng)輸出電流大于55A時(shí)，按特性曲線進(jìn)行電壓限制，當(dāng)輸出電流為60A時(shí)，輸出電壓變?yōu)?V。充電裝置輸出電壓控制系統(tǒng)是個(gè)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖3所示，外電壓控制環(huán)起主要作用，內(nèi)電流? 控制環(huán)起輔助作用。在特性曲線的恒壓階段，輸出電壓的反饋值與基準(zhǔn)電壓比較，經(jīng)PI調(diào)節(jié)，生成一個(gè)電流參考值，然后與電流反饋值進(jìn)行比較，最終確定一個(gè)輸出波形，送到PWM發(fā)生器中，產(chǎn)生IGBT的門極控制信號；在限流階段，過程同恒壓階段，只是在電壓比較器處多比較了一個(gè)“輸出電壓降低值”的參數(shù)，這個(gè)參數(shù)值將根據(jù)特性曲線確定，使電壓的參考值降低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了限流控制。?

采用這種控制方法的優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)輸出電流來調(diào)整給定電壓，實(shí)現(xiàn)了恒壓及限流控制，有效的實(shí)現(xiàn)了輸出電流限制、快速的過流保護(hù)。但還存在兩方面的不足，一是在恒壓控制階段，加入了電流閉環(huán)，這樣雖然起到了快速過流保護(hù)的作用，但是，在輸出電流小于55A情況下，電流閉環(huán)也參與了110V的恒壓控制，輸出電流反饋的變化會影響輸出電壓的調(diào)整，使輸出電壓的精度受到影響；二是在限流控制階段，根據(jù)輸出特性曲線，輸出電流55A對應(yīng)輸出電壓110V，輸出電流60A對應(yīng)輸出電壓0V，在此區(qū)間，輸出電流每變化1A，會使輸出電壓有22V的變化，輸出電流的變化直接影響到給定電壓的快速變化，使得在此區(qū)間電壓和電流一直處于動態(tài)的調(diào)整狀態(tài)，輸出電壓和輸出電流的穩(wěn)定度不好。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種安全可靠、控制精確、穩(wěn)定的蓄電池充電控制方法。?

本發(fā)明的目的是這樣現(xiàn)的：一種蓄電池充電控制方法，采取以下步驟：?

(1)采集充電裝置的輸出電流信號和輸出電壓信號；?

(2)向控制系統(tǒng)發(fā)出輸出電流給定值和輸出電壓給定值；?

(3)斜坡處理輸出電流給定值和輸出電壓給定值，得出輸出電流斜坡給定值和輸出電壓斜坡給定值；?

(4)輸出電流斜坡給定值與輸出電流信號值相比較，得出輸出電流誤差信號，輸出電壓斜坡給定值與輸出電壓信號值相比較，得出輸出電壓誤差信號；?