蓄电池智能充电系统的设计与研究

充 电系统 拟采 用 具有 电池 电压 负增 量控 制 和 电池 温度 控 制相 结合 的综合 控 制法 。为 了实现 蓄电池 智 能充 电管理 系统 的功 能 ， 电路 必 须具 备充 、 电功 能 ， 能量 可双 向 流动 ， 换器 电路 是可 逆 的。本 主 放 即 变 充 电系统 的 主 电路 采用 Ａ — ＣＤ ＣＤ —Ｃ变 流 技术 ， 由输入 整 流滤 波 电路 （ — Ｃ 、 ｕｋ ＢｏｔＤ —Ｃ 变 即 ＡＣＤ ） Ｂ ｃ／ ｏｓ（ ＣＤ ） 换 电路组 成 。 本次 设计 方案 采用 Ａ — ＣＤ ＣＤ —Ｃ变 换 电路 ， 中 ＡＣＤ 其 —Ｃ部分 是将 三 相交 流 电 源通 过整 流 变压 器进 行 降压 和 隔离之后 ， 经 过 由 ６个二 极 管组 成 的三相 不控 桥 进 行 整 流之 后 便 可 得 到 不 可控 制 的直 流 电压 再 ｕ ， ＣＤ ｌ Ｄ —Ｃ部 分采 用 Ｂ ｃ—ｏｓ电路 （ 图 １ 示 ） ｕｋＢ ｏｔ 如 所 实现 蓄 电池 的充 放 电过 程 ， 中 Ｂ ｃ 其 ｕｋ电路 实现 电池 的充 电过 程 ，ｏｓ电路 实现 电池 的放 电过 程 。 Ｂ ｏｔ
［ 中图分类号 ］ Ｔ ９２ １ Ｍ １．
［ 文献标识码］ Ａ
阀控式密封铅酸蓄电池经不断完善 ， 技术 已趋于成熟 ， 目 是 前工业 、 通讯 、 交通 、 电力等系统 中使用 最广泛的二次电池 － 。虽然蓄电池产品不断的进行更新 ， １ Ｊ 但其 充 电方法却未 能大 幅改进 ， 一直沿用的 恒压充电、 恒压限流充电和恒流充电等模式都存在着严重的过充电和析气等现象 ， 而导致蓄电池的寿 从 命大大缩短 ， 即实际浮充寿命还不到标称寿命的一半 ， 甚至工作寿命在 １ Ｏ年左右的蓄电池 ， 实际使用寿 命 只有 １ ２ — 年。因充放电控制不合理而损坏的电池 占的比例相 当大 ， 许多 电池在生产和使用过程中， 还是采用一些简单的充放电设备进行充放 电， 不仅造成充 电量不足 ， 而且使 电池不能发挥其最大的电力 效应 ， 使用寿命大为缩短 。对蓄电池进行高效、 快速 、 无损地科学充 电， 为蓄 电池使用寿命 的提高和电力 效应 的发挥 具有 非 常重要 的意义 。因此 ， 计一 个较 为完 善 的蓄 电池充 放 电管理 系 统 ， 于延 长蓄 电池 设 对
第２ ６卷第 ３期
［ 章编 号 ］６３－ ９４ ２ １ ）３— ０４— ５ 文 １７ ２ ４ （００ ０ ００ ０
蓄 电池智能充 电系统的设计 与研究
赵 永 强 ， 侯 红玲 ， 施 绍 宁
（ 陕西理工学 院 机械工程学 院， 陕西 汉中 ７ ３ ０ ） ２ ０ ３
［ 摘 要］ 针对铅酸蓄 电池的快速充 电进行 了 究， 出一种新 的分阶段 充 电模 式， 充电 研 提 使 电流在 总体 上 逼近 蓄 电池 的 可接 受 充 电 电流 曲线 。在 主 充 阶段 采 用 变 电 流 间歇 去 极化 的方 法， 很好的消除 了极化 ， 高了蓄 电池接受充电电流的能力， 提 避免 了在 充电过程 中产生大量气
１ ２ 快 速充 电的方 法选 择 ．
为了达到快速充电的 目的， 一方面要设法加快电池的化学反应速度 ， 使充 电速度得到最大的提高； 另一方面又要保证负极的吸收能力 ， 使负极能够跟得上正极氧气产生的速度 ， 尽可能的消除电池的极化
现象 。
收 稿 日期 ：０ ００ －５ ２ １－ ０ ． ２
使用寿命、 保证蓄电池系统供 电的稳定性 ， 是非常必要的。
１ 系统 总体 设 计
１ １ 系统 的Hale Waihona Puke Baidu本 功 能 ．
（） １ 电池接通电源后 ， 电系统首先检测 电池的电压和温度 。若 电池 电压和温度低 于规定的门限 充
值， 充电系统先对 电池预充 电。当电池 电压和温度达到规定值之后 ， 电器 自动转入预设的快充电方法 充
体 和 温升过 高的 问题 。在 充 电终 止控 制技 术和 充 电方 法 的 实现 上 ， 用 了 以 电池 电压 负增量 采 和 电池温度 控 制相 结合 的 综合控 制 方法 ， 并采 用 了以模 糊 控 制 的 方 法来 实现 蓄 电池 的充放 电 控 制 。 实验 结果表 明 ， 糊控 制在 响应 速度 、 干扰 性 等方 面都 具有 较好 的性 能。 模 抗 ［ 关 键 词 ］ 铅 酸蓄 电池 ； 极 化 ； 快速 充 电 ； 模 糊控 制
二元闭环 回路 ， 电时充 电装置依据蓄电池 的充 电状态来及时调整充 电的工艺参数 ， 充 使充电电流一直保 持 在蓄 电池 的理想 充 电电流 曲线 附 近 ， 样 可 以实 现 电池 充 电过 程 中无气 体 析 出 的效果 ， 节约用 电又 这 既
对 电池无 损伤 。 １ ３ 系统 主 回路设 计 ．
作者简介 ： 赵永强 （９ ６ ） 男 ， １７ 一 ， 陕西省扶风市人 ， 陕西理 工学 院讲 师 ， 主要研究方 向为 汽车及机 电系统设计。
第 ３期
赵永强 ， 红玲 ， 侯 施绍宁
蓄 电池智 能充电系统 的设计 与研究
通过分析传统 的充电方法和几种快速充 电方法 ， 在变电流间歇充 电法和脉冲充 电法 的基础上 ， 提出 了预充 、 电流 间歇 去极 化充 电 、 电压 补 足充 电和 浮充 ４个 阶段 充 电方 法 。充 电装 置 和蓄 电池组 构 成 变 限
２１ ００年 ９月
陕西理 工学院学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊｕｎｌ ｆ ｈａｘ ｎｖｒｔ ｏ ｅｈ ｏ ｇ Ｎ ｔｒ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ） ｏｒａ ｏ ａｎ ｉ ｉ ｓ ｙ ｆ ｃｎｌ ｙ（ ａ ａ Ｓｉ ｃ ｄ ｉ Ｓ Ｕ ｅ ｉ Ｔ ｏ ｕｌ ｅ ｔｎ
Ｓ ｐ． ０ ０ ｅ ｔ２ １ Ｖ０ ． ６ Ｎ ． １２ ｏ ３
给 电池充 电。
（） ２ 当检测的电压和温度高于门限值， 充电系统直接按照设定 的快速充电方法给电池充电， 并能根
据 电池电压和充电电流 自动转换充 电状态 ， 在蓄电池充满电后 ， 自动转入浮充状态 。 （） ３ 在充电过程 中， 实时监测并通过液晶显示模块显示电池 的电压 、 温度和充电电流等状态信息。 （） ４ 具有输 出过压、 过流、 短路和过热等多种检测电路及保护措施 ， 带有报警指示灯 ， 对充电装置 和 蓄电池进行短路保护。