[发明专利]一种铅酸电池充电方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及电池充电领域，特别涉及后备电源铅酸电池的充电方法和装置。

技术背景：

铅酸电池作为后备电源的主要储能器件广泛地应用于各行各业的重要设备、设施或建筑。

自1972年，美国科学家马斯在第二届世界电动汽车年会上提出了著名的马斯三定律以来，铅酸电池的充电便以此为依据。不论是早期的恒压充电，还是近期的三段式充电，或者是理论还不够完善的脉冲充电，都是建立在马斯三定律基础之上。马斯三定律，揭示铅酸电池充电时的接受能力，但是，却无法解决长期浮充情况下电池内部硫酸浓度逐步升高、铅酸电池内部自放电不均出现的单格容量失衡和硫酸下沉形成的底部酸腐蚀(俗称烂根)。

本发明提出的充电方法，依托马斯三定律，采用较大的脉冲电流充电，以突破电池极板从上到下的硫化梯度，使电池最下面的硫化物得到充分还原。采用定时补充充电的方式，避免铅酸电池长期浮充，减少电池失水，同时，打破电池自放电造成的单格容量失衡。

发明内容：

根据本发明的一个方面，提供一种铅酸电池充电方法，其中用恒流脉冲电源对所述铅酸电池进行充电，所述恒流脉冲电源的脉冲电流Ip大于后备电源工作时铅酸电池放电电流If，其特征在于脉冲电流Ip＞0.1C，C为铅酸电池的标称容量。

本发明的充电过程采用脉冲电流充电，根据电池电压调整脉冲电流的占空比，实现不同充电阶段的充电平均电流变化，减少充电过程的失水。同时，足够大的脉冲电流充电，消除铅酸电池因长期静置出现在电池底部的酸腐蚀和氧化物沉积。本发明采用定时补充的方式取代传统的恒压浮充，减少长期浮充造成地铅酸电池失水、电池单格失衡等现象，延长铅酸电池寿命。

附图说明

图1示出本发明的铅酸电池充电装置的结构方框图；

图2示出根据本发明对铅酸电池充电时的对充电电流进行调制的示意图。

具体实施方式

图1示出本发明的铅酸电池充电装置的结构方框图。

该充电装置对铅酸电池104进行充电，其中用恒流脉冲电源103对所述铅酸电池进行充电，所述恒流脉冲电源103的脉冲电流Ip大于后备电源工作时铅酸电池放电电流If，并且脉冲电流Ip＞0.1C，C为铅酸电池的标称容量。

本发明的铅酸电池充电装置可以进一步包括检测单元101、控制单元102。

检测单元101，用于检查所述铅酸电池的电压，从而对铅酸电池104的电压VB进行实时监控。

控制单元102，用于调制所述恒流脉冲电源，并根据检测单元101检查到的电池电压VB对恒流脉冲电源的占空比进行调制，调制驱动信号为DRV。驱动信号DRV控制恒流脉冲电源的开关，以控制恒流脉冲电源对铅酸电池的充电过程。

图2示出根据本发明对铅酸电池充电时的对充电电流进行调制的示意图。其中，脉冲电流为Ip，脉冲电流宽度为Tc，一个充电周期为T。

充电周期T=IPIC·TC,]]>其中I_P为脉冲电流，I_C为充电平均电流，T_C为脉冲电流的宽度。

脉冲电流Ip的大小取决于后备电源工作时铅酸电池放电电流If的大小，要求Ip≥If，Ip＞0.1C，C为铅酸电池的标称容量。

脉冲电流的宽度Tc取决于充电时铅酸电池电压的上升斜率，如图2所示。当电压上升变缓时，即上升斜率dV/dt等于或接近0之前，电池内部化学电势将趋于最大之前，因此控制单元102关闭恒流脉冲电源的充电电流。这样将充电过程中失水降低到最小。

Tc的宽度跟铅酸电池内部硫酸浓度有关，也即跟铅酸电池充电充满度有关。随着充电的进行，Tc将逐渐减小，当Tc小于某个值时，电池充满。这样的动态、实时的电池充电程度判断，可以满足不同温度、不同出厂时间和不同制造工艺的铅酸电池充电。

此外，可以对铅酸电池进行分段充电，以下详述该过程。

1、预充电：