[发明专利]用于充电自主系统的电池的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于从发电机对自主系统的功率存储元件进行充电的方法，该方法包括温度测量、以及当功率存储元件的各端子的电压达到预设的阈值时从第一充电模式切换到第二充电模式，所述第二充电模式为温度调节的电压充电模式。

背景技术

使用可再生电源的自主系统通常需要间歇产生的功率的存储。最广泛使用的功率存储系统是电化学蓄电池，特别是“铅酸”电池。然而，特别是基于镍或者锂的新存储技术正在出现，以满足功率存储需求。

在这些系统中，电池的充电或放电在调节器的控制下进行。调节器的主要作用是管理电池的充电结束和放电结束，以分别限制过充电和放电到过度级别。市场上存在着大量的调节器，其中按照如何处理充电结束而不同。

连接/断开类型的充电包括：当电池达到预设的电压阈值时停止充电或放电。当达到电池的这两个充电或放电极限电压之一时，电池则被断开，以分别保护其不被过度过充电或放电，过度过充电或放电将趋于不可逆转地损坏电池。

浮充(floating)或维持充电类型的充电包括：施加恒定的电流直到某个电压，然后维持该电压(或维持电压)一段时间，以完成对电池的充电。为了限制对电池的损坏，例如在铅电池的情况下，根据温度对维持电压进行调节可以被提供来限制副反应动力(其随温度而增加)。

公制安培-小时类型的充电包括：测量传递给电池的功率，并固定最大的充电功率量以对电池再充电。对于铅电池，应用过充电系数来补偿用作反馈反应的电流，特别水电解的电流，其出现损害了主反应。然而，传递给电池的能量的计算仍然是不精确的，并且充电结束标准仍然不是最优化的。在大多数情况下，这种不精确导致电池的过度过充电，并且在铅技术的情况下，导致大量水消耗以及槽板的腐蚀。

基于松弛(relaxation)时间之后的电压测量的松弛电压类型的充电需要知道电池状态的几个参数：内部电阻、松弛电压、施加的电压和电流。该松弛时间可能相当长，例如在铅电池的情况下是两小时。虽然其对于估计涉及某些类型的蓄电池(如镍金属氢化物(NiMH)电池)的充电状态具有精确性，但在实时实际使用该方法时存在缺点(专利WO 2005/101042)。

尽管使用的不同方法固有的限制，但是该技术状态提供了关于电池的最大充电状态的最少信息。

然而，当由自主系统用可变电源(风力，光电，小型水力...)执行电池充电过程时施加的额外的约束增强了这些限制，这些限制经历不可控的环境条件：

-当以恒定电流充电时，电压由电池的充电状态施加。如果电源波动，则电流不能恒定。

-如果电源提供的功率在长时间段不足(对光电发电机冬天缺少阳光、对风力发电机不充足的风速)，则电池充电电流将是微弱的，并且充电时间将变长。结果，电流测量的误差趋于变成不可忽略的，并且该误差将在长时间段累积。所计算的传递的功率将因此非常不同于实际传递的功率，并且将使得充电结束的决定错误。过充电的风险将变高。

-系统的操作温度随时间而变化，电池的温度将至少如取决于可能的充电反应的放热结束一样多地取决于系统及其环境的温度。

尽管在某些条件下，它们使得能够限制过度过充电或放电现象，但是任何现有系统都不能使充电时间最优化。

发明内容

本发明的目的在于减轻上述缺点，并且特别是在优化电池充电过程，同时保持最佳的安全性以及限制内部劣化现象。

根据本发明，该目的根据下述事实实现：该过程包括第一充电模式，该第一充电模式是电流充电模式，其中电流被调节到充电电流的最大值，该充电电流是功率存储元件的充电状态和温度的函数。

附图说明

从下面对本发明的具体实施例进行的描述，本发明的其它优点和特征将更加清楚明显，本发明的具体实施例仅作为非限制性的示例给出并且在附图中表示，附图中：

图1以示意方式表示其中根据本发明的过程可以被实现的自主系统。

图2以示意方式表示调节电流充电模式中、充电结束阈值电压对温度的进展(progression)。

图3以示意方式表示调节电流充电模式中、最大充电电流对电池充电状态的进展。

图4以示意方式表示调节电流充电模式中、充电电压对电池充电状态的进展。

图5以示意方式表示在电池充电期间、对于不同温度的充电电流和充电电压对电池充电时间的进展。

具体实施方式