[發明專利]包括超電容器的自治系統中電池的脈沖充電的方法

無效

• 申請號: 200910173554.0
• 申請日: 2009-09-15
• 公開（公告）號: CN101677144A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 安托萬·拉布魯尼;阿諾·德萊爾;西爾維爾·格尼斯
• 申請（專利權）人: 原子能委員會
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H02J7/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 李芳華

技術領域

本發明涉及一種利用輸送直流電的間歇式電源來對自治(autonomous) 系統的電池進行充電的方法，所述方法包括以由充電控制電路管理的脈沖電 流進行充電的至少一個階段。

背景技術

呼吁開發由間歇式電源(例如，光伏板(photovoltaic?panel)或風力類 型發電機)供電的自治系統。這些自治系統通常安裝在難以訪問的孤立地點， 對于所述系統，傳統的通過線纜進行電力供應的成本將是高昂的。對于此類 配置，優化維護和自治是極為重要的，以使得能夠實現操作成本的大量減少。

利用脈沖電流執行對電池充電的最終步驟已經從電化學的角度證明了 它的價值。實際上，通過適應電流值、充電時間和充電頻率，于是可改善充 電處理，從而增長電池的壽命。脈沖電流充電和充電結束(end-of-charging) 方法已經具體描述在文獻WO-A-2005/122319和2007年11月5日提交的國 際專利申請PCT/FR2007/001821中。

然而，由諸如光伏板或風力發電機之類的間歇式電源所能夠生成的電力 和能量有限。這就是電池傳統上直接連接到電源并且開關在過量充電的情況 下執行電池斷開的原因。

發明內容

本發明的目的在于提供一種易于實現的方法，該方法在能量上 (energy-wise)與脈沖電流充電結束兼容、并且確保了電池的長壽命。

根據本發明的方法由所附權利要求表征，并更具體地由如下事實表征， 超電容器經由第一電子開關與電池并聯連接、并經由至少第二電子開關與電 源并聯連接，所述控制電路相斷地執行以下步驟：

-在電流脈沖期間，測量電池的端子處在所述脈沖期間的電流脈沖的幅

度以及電壓增加的幅度，

-根據所述幅度來確定電池的動態內部電阻，

-根據預定義的最大電壓閾值和所述動態內部電阻來確定電池可接受 的最大電流閾值，

-在下一電流脈沖處，通過控制第二電子開關的閉合時間來將電池充電 電流的值限制到低于所述最大電流閾值的值。

附圖說明

根據僅為了非限制性示例目的而給出并表示在附圖中的本發明具體實 施例的以下描述，其它優點和特征將變得更清楚明顯，其中：

圖1示意性表示根據本發明的自治系統。

圖2以流程圖形式表示根據本發明的方法的具體實施例。

圖3圖示了在根據本發明的方法中電池充電電流I隨時間的變化。

圖4圖示了在根據本發明的方法中在超電容器的端子處的電壓V_c隨時 間的變化。

圖5圖示了在根據本發明的方法中在電池端子處的電壓U_batt隨時間的變 化。

具體實施方式

如圖1所圖示的，自治系統包括：構成電力存儲元件的至少一個電池1、 間歇式電源2、以及包含用于管理充電和充電結束的裝置的充電控制電路3。 第一電子開關4和第二電子開關5串聯連接在間歇式電源2和電池1之間。 由充電控制電路3經由集成控制裝置來控制電子開關4、5的切斷和閉合。

電池1例如是鉛或鎳電池，并且更通常的方式是具有含水電解液 (aqueous?electrolyte)的電池。

在它的操作時期期間，間歇式電源2輸送取決于外部環境的直流電I₁。

所述系統還包括由超電容器6形成的中間電力存儲元件。超電容器6經 由第一電子開關4與電力存儲元件1并聯連接、并經由至少第二電子開關5 與間歇式電源并聯連接。如圖1所圖示的，超電容器6如此連接在第一電子 開關和第二電子開關之間。中間電力存儲元件6必須呈現(具體地，在效率 和壽命方面呈現)與自治結構(set-up)中的使用兼容的存儲特性。

為了脈沖充電的滿意管理，在超電容器6的端子處的電壓實質上必須不 大于電池1的電壓，以避免在每個電流脈沖處損壞電池。有利地，當施加電 流脈沖時，選擇與電池1的端子處的電壓接近的電壓。以這個方式，如果發 生控制電路3的元件或者電子開關4和5的命令誤操作，則避免了大電流。 例如，可以選擇在零電壓之下閉合的類型的電子開關4，其在發生誤操作時 使得能夠將兩個電壓保持相等。