[发明专利]铅酸蓄电池充电保护与优化技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种铅酸蓄电池充电的技术领域，特别是建立了一种电动车铅酸蓄电池充电保护和优化方案的实现技术基础与实现模型。

背景技术

电动车用铅酸蓄电池又称为阀控式铅酸蓄电池，由于做为交通工具动力供电需要，铅酸蓄电池就不得不面临容量大、循环寿命长、放电电流大、充电时间短等更多的使用要求，尤其是在对电动车用阀控式铅酸蓄电池的充电技术方面就提出了更高的要求。

为保障电动车的续行里程，电动车阀控式铅酸蓄电池容量普遍较大，基本都在数百瓦时的容量，在夜间10小时左右的时间内就要求要被充满。由于这个充电时间和待充电量都是变量，如果充电电流过大会导致过度充电，如果充电电流过小又会导致充电不足。传统的充电方式是一种被称为三段式充电的技术，这种充电技术将充电分为了三个阶段，一阶段时采用电池集群容量0.2倍以下的电流恒流充电，当充电电压到达规定的转折电压时，进入充电的第二个阶段。二阶段采用保持转折电压不变的恒压充电，这时蓄电池随电量上升，电压也上升，充电电压与蓄电池电压的电势差逐渐减小，充电电流也就逐渐减小，当充电电流到达规定的转折电流时，充电进入第三阶段。三阶段采用低恒压涓流浮充法，也就是采用较低的电压向蓄电池慢慢充电。这样就可以保障铅酸蓄电池在8个小时左右的时间充满电，而且充满后可以自动转为低电压低电流的浮充方式，使蓄电池不会被过充电而损坏。但是，这种三段式充电方式还是存在很多缺点。因为阀控式铅酸蓄电池在充电量达到80％左右时正极板会产生析氧反应，也就是正极板的电化学反应将水分解为了氧气、氢离子和电子，氧气通过正负极板间的气体空隙转移到负极板，并在负极板上还原为水。一方面，从一阶段转向二阶段的设定转折电压如果低了，会造成充电不足，充电不足又会造成蓄电池容量迅速下降；如果这个转折电压设定高了，又会造成正过度充电而失液和发热。另一方面，因为不同蓄电池添加配方的不同，理想的转折电压和转折电流都是不同的。在现实意义中，就是确定了理想转折电压，因为三段式充电器出厂元件误差、工作温度差异、湿度差异等因素都使得实际使用的三段式充电并不理想。

由于公知的电动车铅酸蓄电池充技术中，铅酸蓄电池是被动接受充电器的充电，如果充电器与蓄电池额定电压要求或正负方向不同，会造成蓄电池或充电器的损坏。本发明技术提出了一种对阀控式铅酸蓄电池接受普通三段式充电器充电的保护和优化技术，使不附合安全要求的充电被终止，使不理想的充电被优化。

发明内容

本发明的目的是建立一种安全、合理的充电机制与实现模型，使不附合安全要求的充电被终止，使不理想的充电方式被优化。

本发明是一个在三段式充电器与铅酸蓄电池之间的电气干涉功能模块或装置，这个功能模块的工作电源由充电器提供，当充电器与功能模块相连时，如果充电器的正负电源导线方向与铅酸蓄电池正负极性相反时，功能模块内的整流二极管将阻挡充电器的电流流向功能模块内的电源电路，电源电路不能上电工作就使充电器通向铅酸蓄电池之间的线路无法接通，充电器被功能模块屏蔽，保护了因电源方向相反而造成的不安全故障。

当充电器正负极性方向符合铅酸蓄电池要求时，本发明的功能模块内的电源电路上电工作，并向逻辑单片机提供工作供电，逻辑单片机对充电器电压信息进行验测，如果充电器电压高于或低于铅酸蓄电池的要求，逻辑单片机将不进行任何动作，充电器通向铅酸蓄电池之间的线路无法接通，充电器被本发明的功能模块屏蔽，保护了因充电器电压不符合要求而造成的过度充电或充电不足故障。

当充电器的正负性方向和电压都符合铅酸蓄电池要求时，本发明的功能模块内的电路上电工作，并且由逻辑单片机控制开关电路，接通充电器与铅酸蓄电池之间的线路开始充电。功能模块内的逻辑单片机开始验测充电线路上的电压，当电压达到规定值时，逻辑单片机控制开关电路断开充电，在经过一个延时休息后，控制开关电路对铅酸蓄电池进行一个瞬间大电流放电后继续接通充电，这样形成一个充电后期的“充电——休息——负脉冲放电”的循环，循环的次数、周期时间长度和负脉冲放电时间长度由铅酸蓄电池技术要求确定，并且可以由逻辑单片机内程序和放电器件固定，充电与休息在一个循环周期内的时间占比由逻辑单片机的计数器与程序设定完成，计数器内的循环次数做为可变因子调节周期内的充电与休息时间占比。循环初期，充电时间占比大，随循环计数的增加，充电时间占比逐渐减小，休息时间占比逐渐增加，直到计数达到规定循环次数时跳出循环，接通充电构成2小时浮充，断开充电。