[发明专利]铅酸蓄电池超大电流尖峰脉冲充电控制方法

说明书

技术领域

本发明属于蓄电池充电技术领域，涉及到一种控制方法，特别是铅酸蓄电池超大电流尖峰脉冲充电控制方法。

背景技术

随着电动汽车的不断发展与普及，对大功率蓄电池的安全、快速充电越来越受到相关科研人员的重视。铅酸蓄电池作为至今仍在广泛应用的动力蓄电池之一，其内部构造不断改进，相关理论不断发展，且制造成本低廉，研究铅酸蓄电池的超大电流快速充电问题无疑具有非常重要的显示意义。由于铅酸蓄电池经过长时间的大电流充电会产生析气现象，且电池极板间的欧姆极化、电化学极化及浓度差极化等现象是限制大电流快速充电的技术瓶颈所在，且严重影响了铅酸蓄电池的使用寿命。国内外针对上述问题出现了多种电池理论模型与充电方法，如：

方法一：当前低速电动汽车普遍采用的2-5kW车载充电机多采用分段控制策略，充电过程包括浮充、恒压、恒流等充电阶段，采用较低的充电率(0.3C左右)，电流较小，充电完成时间大概在4-8小时，缺点是充电时间长，与燃油汽车加油的时间无法相比，而且大功率充电所需电能直接从电网获取，对电网冲击影响很大，也是制约电动汽车发展的主要瓶颈之一。

方法二、快速充电控制算法，缺点是超大电流的实现及控制受到限制，初期充电容量不能达到理论目标，而且为了克服电池的极化及析气等现象，采用了阶段负脉冲或长时间充电间歇控制，时间利用率及能量利用率偏低，一般采用析气电压门控法控制负脉冲或充电间歇，会造成极化积累效应，影响电池的使用寿命。

发明内容

本发明为了克服现有技术的缺陷，设计了铅酸蓄电池超大电流尖峰脉冲充电控制方法，可以实现高效、快速、无损地对电池组充电，可以动态调控单电量充电脉冲电流峰值，消除充电过程中出现的极化、析气等现象，使得电池组所能接受的充电电流曲线上移，接受能力增强，可以提高充电效率，最终达到快速充电的目的，经试验，在极短时间内(9-15分钟)可以充到电池组容量的80％。

本发明所采用的具体技术方案是：铅酸蓄电池超大电流尖峰脉冲充电控制方法，关键是：所述的方法包括以下步骤：

a、以开关式恒流源对超大电流峰值输出单元中A、B、C通道的第一转充电容、第二转充电容和第三转充电容充电，中心处理单元监测第一转充电容、第二转充电容和第三转充电容的端电压突变曲线和电流曲线，通过谐波分析法分别解算出第一转充电容、第二转充电容和第三转充电容的等效串联电阻ESR；

b、当超大电流峰值输出单元中A通道的第一转充电容的端电压达到设定的电压峰值时，中心处理单元通过输出控制单元使超大电流峰值输出单元中A通道的第二场效应管导通，则第一转充电容开始对电池组放电，当B通道的第二转充电容的端电压达到设定的电压峰值时，中心处理单元通过输出控制单元关断第二场效应管，使第一转充电容进入充电状态，同时打开第四场效应管，使第二转充电容对电池组放电，当C通道的第三转充电容的端电压达到设定的电压峰值时，中心处理单元通过输出控制单元关断第四场效应管，使第二转充电容进入充电状态，同时打开第六场效应管，第三转充电容开始对电池组放电，当A通道的第一转充电容的端电压达到设定的电压峰值时，第二场效应管导通，则第一转充电容开始对电池组放电，如此循环给电池组充电，同时中心处理单元监测电池组的端电压突变曲线、实际可接受充电电流曲线、温度，通过谐波分析法解算出电池组的充电内阻；

c、中心处理单元根据步骤a得到的等效串联电阻ESR、步骤b得到的电池组充电内阻及实际可接受充电电流峰值分别得出第一转充电容、第二转充电容和第三转充电容的实际充电电压峰值，并通过输出控制单元将实际充电电压峰值反馈给超大电流峰值输出单元，使第一转充电容、第二转充电容和第三转充电容的端电压达到实际充电电压峰值后再对电池组进行充电；

d、当充入电池组电量和放电单元单次放电量比值达到设定值时，中心控制单元通过输出控制单元输出信号使放电单元中的第七场效应管和第八场效应管导通，第九场效应管和第十场效应管截止，则第一放电电容和第二放电电容并联，电池组以尖峰脉冲放电，放电能量被存储在第一放电电容和第二放电电容中，电池组恢复浓差极化后，中心处理单元通过输出控制单元输出信号给放电单元，使第七场效应管和第八场效应管截止，第九场效应管和第十场效应管导通，第一放电电容和第二放电电容串联，所储电能反充回电池组；