[发明专利]一种馈能式铅酸蓄电池快速充电系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于电学技术领域，涉及一种充电方法，具体地说，涉及一种馈能式铅酸蓄电池快速充电系统及方法。

背景技术

铅酸蓄电池的充放电是一个复杂的电化学过程，充电过程中影响充电的因素很多，如电解液的浓度、极板活性物质的浓度、环境温度等。传统的充电方法有恒流充电、恒压充电、分阶段充电法等，这些充电方法无去极化措施，会影响蓄电池的充电时间、容量和使用寿命。正负脉冲充电法作为近几年研究的新型充电法，在正脉冲充电后，停止充电一段时间，然后再负脉冲放电一段时间，这样有利于消除蓄电池硫化、极化现象，延长电池使用寿命。

但是，现有的正负脉冲式充电法，其负放电脉冲是通过铅酸蓄电池对电阻和电容的并联回路放电产生的，电容中的能量被电阻消耗，并最终以热能的形式散发到周围环境中去，造成了能量的浪费。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种具有能量回馈功能的正负脉冲式快速充电系统及方法。负放电脉冲是通过向前面的电解电容馈能来实现的，当正脉冲充电时，电容中储存的电能再传输给铅酸蓄电池，所以这种充电方法具有节能作用。其技术方案为：

一种馈能式铅酸蓄电池快速充电系统，包括EMI滤波电路、全桥整流滤波电路、单端正激型变换电路、第一电压检测电路、第一电流检测电路、蓄电池充放电管理主电路、第二电压检测电路、第二电流检测电路、辅助电源A、专用模拟控制器、第一比较调理电路、第一光耦合器、辅助电源B、单片机控制电路、第二比较调理电路、第二光耦合器、驱动电路和信号显示；

所述EMI滤波电路用于滤除电磁干扰；全桥整流滤波电路把交流电变成直流电；单端正激型变换电路用于把高压直流电变成后级蓄电池充放电管理主电路所需要的输入直流电压；电阻R1和R2组成第一电压检测电路，用于检测单端正激型变换电路的输出电压；R2上的分压值通过第一比较调理电路、经第一光耦合器进行电气隔离后送给专用模拟控制器、该专用模拟控制器产生的驱动信号0对单端正激型变换电路的内部开关管M0进行控制，从而使单端正激型变换器的输出电压趋于稳定；第一电流检测电路检测的是流过开关管M0的电流，当流过开关管M0的电流超过限值，专用模拟控制器输出的驱动信号0将被封锁，用以防止流过M0的电流太大而将其烧毁。蓄电池充放电管理主电路由馈能接收电解电容C1、开关管M1、二极管D1、开关管M2、二极管D2、滤波电感L、电解电容C2及蓄电池组构成，其功能是形成正向等效平均充电电流脉冲和负向等效平均放电电流脉冲；电阻R3和R4组成第二电压检测电路，用于检测蓄电池组两端的输出电压；第二电流检测电路检测的是流过蓄电池组的电流；R4上的分压值和第二电流检测电路的检测值一起通过第二比较调理电路后送入单片机控制电路、经该单片机控制电路运算后给出PWM控制信号，该控制信号经驱动电路后产生驱动1和驱动2两路驱动信号，分别用于控制开关管M1和M2；在正常充电时单片机控制电路不给专用模拟控制器输出PWM封锁信号，而当铅酸蓄电池放电时，发出放电信号并经过第二光耦合器进行电气隔离后给专用模拟控制器输出PWM封锁信号，专用模拟控制器将单端正激变换电路的开关管M0关断，其目的是当铅酸蓄电池放电时，即向馈能接收电解电容C1馈能时，防止单端正激变换电路继续向蓄电池充放电管理主电路传输电能；信号显示电路主要用于蓄电池充放电的指示；

220Vac依次经过EMI滤波电路、全桥整流滤波电路、单端正激型变换电路，最后接蓄电池充放电管理主电路的输入端。单片机控制电路作为充放电管理电路的核心，用于控制充电开关管M1和放电开关管M2的交替导通，并在放电及死区阶段给前级专用模拟控制器发送PWM封锁信号。蓄电池充电时，M1导通、M2断开，快恢复二极管D2用于充电续流；放电时，M1断开、M2导通，快恢复二极管D1用于放电续流。第一电压检测电路和第一电流检测电路一起用于调控单端正激型变换电路的输出电压，使之符合后级蓄电池充放电管理主电路所需要的直流输入电压。第二电压检测电路和第二电流检测电路一起用于调控蓄电池充放电管理主电路，使之符合蓄电池组的充放电电压和电流的要求，防止对蓄电池组过充电。

一种馈能式铅酸蓄电池快速充电方法，其充放电方案(见图2)如下：