一种铅酸蓄电池智能充电方法的探究
电动汽车铅酸蓄电池智能快速充电方法的研究概要

电动汽车电动汽车铅酸蓄电池智能快速充电方法的研究杜飞龙(航空航天大学,北京,100083【摘要】根据铅酸蓄电池快速充电理论,设计出采用单片机控制的蓄电池快速充电器。
它能定时检测蓄电池端电压、温度和充电电流,计算出蓄电池当前所处的状态和输出蓄电池所能接受的最大电流。
能满足不同型号和不同状态蓄电池对快速充电参数的要求。
关键词:单片机控制;蓄电池;快速充电;电动汽车中图分类号:U469.72文献标识码:A 文章编号:1671-8410(200404-0034-031引言汽车工业的发展对石油资源需求的急剧增加和对环境严重的负面影响日益引起人们的关注。
世界各国的政府、学术界和工业界正在加大对电动汽车开发投入的力度,以加速电动汽车的商品化步伐。
电动汽车的成败关键在蓄电池系统,这固然与蓄电池本身的技术发展有关。
然而,作为其能量再次补充的充电器也是一个至关重要的设备。
它必须具有充电时间短、对蓄电池使用寿命影响小以及充满判断准确 [1]的特点。
因此,研制性能优良、运行可靠的电动汽车蓄电池快速充电系统是十分必要的。
在尽可能不影响蓄电池使用寿命的前提下,希望能采用最大的充电电流,在短时间内将电池容量基本充足。
而且在这个过程中,电池既不产生大量气体,又不使电池内部温度过高。
2快速充电理论及方法在蓄电池充电过程中,电荷堆积于电池电极上而产生反向电压,实际上表现为电池内阻的增加,从而影响了充电速度与质量 [2]。
消除它的有效方法是采用负脉冲方法,在电池两端瞬间放电去除电极上堆积的电荷,从而改变蓄电池固有的指数曲线形式 [3]的充电接受特性,提高电池的受电能力。
其脉冲充电特性如图 1所示。
由于充放电电流 Ic、 If,充放电脉宽 T c 、Tf和间隙期 Tj等充电参数对蓄电池充电时间和质量有重要影响,因此如何确定这些参数成为研制快速充电器成败的关键。
Study on Intelligent Charging Method of Lead-Acid Battery for Electric VehicleAbstract: Based o n t he f ast c harging t heory o f l ead-acid b attery, a f ast c harger, c ontrolled b y a s inglechip, i s d esigned f or l ead-acid b attery in this paper.It can detect the temperature, voltage and current of the battery in a fixed interval.According to these values,it can get the current state o f t he b attery a nd output a ppropriate c harging c urrent i n r eal t ime. I n a ddition, i t c an s atisfy t he r equirements o f d ifferent t ype a nd d ifferent state o f b atteries.Key words:singlechip c ontrol ; battery ; fast c harging ; electric v ehicle收稿日期 :2004-04-05作者简介:杜飞龙(1973- ,男,硕士生, 现在北京航空航天大学汽车工程系从事电动汽车的研究工作。
铅酸蓄电池智能充电器控制策略研究

Le d cd Ba t r n el e a -a i te y I t l g nt Cha g r Co t o t a e y St y i r e n r l S r t g ud
Z HANG J n DO e g u , NG P n ( e a m n o P w rG nrt n L o i u da i i o e G n rt n Lm t o p n , i nn i ig 12 0 ) D p r e t f o e e e i i n g H ai T e n P w r e e i i i d C m a y La igTe n 0 0 t ao a n n lg ao e o l 1
・
研 究 与 开发 ・
农 业 网络 信 息
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21 0 1年 第 1 1期
铅酸蓄 电池智能 充电器控 制策略研 究
张 军 , 鹏 董
( 宁华 电铁岭 发 电有 限公 司发 电部 ,辽宁 铁 岭 12o ) 辽 oo 1
g a a te te rp dt n y a c sa lt ft es se Th t d a d d sg sv rfe hesmulto n x e me t u n e h a i iya d d n mi tbi y o h y t m. e meho n e in i e i d byt i ain a d e p r n . r i i i Ke y wor :la a i atr ; h re u z o tolr ds e d- cd b t y c a g ;fz yc nr l e e
脉 冲 电 流 一 充 充 电 方 法 .即 通 过 在 线 预 测 电 池 电 量 浮
智能化铅酸蓄电池充电电路设计

频调速稍低, 价格也低于变频调速( 串级调速大于 1 0 K 0 元/W, 0
斩波式内反馈调速小于1 ( K ) 0〕 wo 0元/ 随着新的控制理论( 如失量变换控制) 和计算机技术的运 用, 更高性能、 更适合调速控制的新型电动机和调速系统必将不 断涌现出来。新世纪的电动机调速技术将向着高效率、 高性能、 高精度、 响应快、 智能化、 绿色化的方向发展。为我国经济发展 做出更大贡献。
( 上接第36 9 页) 从表2 1 我们可以看出变频调速、 一 串级调速、 双馈调速、 斩 波式内反馈调速方法都是高效率、 节能型调速方法。其它各种 调速方法也都有自己的特点。变频调速适用范围广泛, 在多台 电动机同频拖动, 或者调速范围大的低速大容量拖动系统中发 挥着不可替代的作用。其调速范围广( 0 0 , 1 %一 %)调速精度高 0 ( 05 )节电效果好( t .% , 多数为 2%一 0 , 5 5%)性能是其它各种 交流调速技术所不能比拟的。但变频器的价格较高( 一般为 1 0 1 ( k 大容量、 0 一 3〕 W, 0 0 元/ 高精度调速还要高些) 。 变极调速用于小容量、 非平滑调速场合, 需要增加的投资少 ( 平均5 元/ , 0 k 节电3%. W) 0 电磁转差离合器调速适用于要求有一定调速范围, 又经常 用于高速的场合。容量在 05 - k . 60W范围内, 5 3 它的初始投资 不高( 普通笼型电动机约高20 k o 比 2 元/ W) 定子调压调速适用于小容量的短时与重复短时作深调速运
作者简介
车存仁, 高 男. 级工程师,9」 11 7 年毕业于拈京工业学院。主 要从事电力电子装!设计。
.4 7 · 7
社 , 7. 19 9
[l 王克成. 4 秦晓平, 感应电动机的双馈调速和串级调速. 北京: 机械工业出版社, 9. 10 9 [] 近代交流调速. 5 将纯厚. 北京: 冶金工业出版杜. 8. 15 9
蓄电池智能充电系统的设计与研究

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 .
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
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。
用于铅酸蓄电池的一种智能充电方法

用于铅酸蓄电池的一种智能充电方法Ξ杨镇宇1,刘力华2,庞国栋1(1.内蒙古送变电有限责任公司,内蒙古呼和浩特 010020;2.内蒙古工业大学理学院,内蒙古呼和浩特 010051) 摘 要:通过分析铅酸蓄电池充电原理和特性,探讨了铅酸蓄电池的一种充电方法,并且构建出实现这种充电方法的硬件模式,对铅酸蓄电池的种种阐述对电网中500Kv 、220Kv 等变电站中用到的铅酸蓄电池及其控制器的选型有一定的参考价值。
关键词:铅酸蓄电池;智能充电;特性曲线引言铅酸蓄电池作为一种储能设备应用领域非常广泛,是一些太阳能,风力发电系统以及风光互补发电系统中的核心部分〔1〕。
蓄电池优良的特性和较长的使用寿命在一定程度上取决于正确蓄电池的对充电方法,相反错误的充电方法将使蓄电池寿命大大缩短,性能变差。
本文着眼于对铅酸蓄电池智能充电原理和方法的探讨,找出了一种较好的蓄电池充电方法,以期望实现对蓄电池可靠高效的使用,进而实现对能源尤其是新型能源的有效利用。
1 铅酸蓄电池的充电原理铅酸蓄电池是一种利用化学反应,把化学能转变为低压直流电的电化学电源设备。
它具有能释放能量又有能储存能量,它能把其他能量转换为电能储存起来〔2〕。
图1 铅酸蓄电池工作原理铅酸蓄电池充电后,正极板二氧化铅(PbO 2),在硫酸溶液中水分子的作用下,少量二氧化铅与水生成可离解的不稳定物质——氢氧化铅(Pb (O H )4),氢氧根离子在溶液中,铅离子(Pb 4+)留在正极板上,故正极板上缺少电子。
铅酸蓄电池充电后,负极板是铅(Pb ),与电解液中的硫酸(H 2S O 4)发生反应,变成铅离子(Pb 2+),铅离子转移到电解液中,负极板上留下多余的两个电子(2e )。
可见,在未接通外电路时(电池开路),由于化学作用,正极板上缺少电子,负极板上多余电子,如图1所示,两极板间就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势。
其原理可通过下面的反应方程式来表示:负极:Pb +H 2S O 4→PbS O 4+2H ++2e(1)正极:PbO 2+H 2S O 4+2H ++2e →PbS O 4+2H 2O(2)总反应:Pb +PbO 2+2H 2S O 4→2PbS O 4+2H 2O(3)此反应产生的电压:E =E 0+(2R T nF )×10L n (aH 2S O 4 aH 2O )=2.04+0.059×10L n (aH 2S O 4 aH 2O )(4)当aH 2S O 4 aH 2O =1时,此反应产生的电压E =E 0=2.04V ,这被称为标准状态下铅酸电池的标准电动势。
一种智能铅酸蓄电池充电器的设计

· 等:一种智能登
2006 3 25 H  ̄ 2
度上升超过极限值或充 电电流减小到一定值之后 ,开 始用更小的电流进行充 电直至满足一定的条件后结束 充 电 。
2 智能充 电器的 电路组成部分
丁志亮 ,李建婷 ,李叉几 (华中科技大学 电气学 院,湖北 武汉 430074)
摘要 :介绍 了蓄 电池 充电特性 和充 电方式 ,设 计 了一种可对铅酸蓄 电池 实现 三段 式 充电的低成 本智能 充电器设计 方 案 ,结合 主电路和 MCU控制 电路较 为详 细地 阐述 了其控 制和保护 策略 ,并给 出了该 充电器的充电曲线 图。
1 蓄 电池充 电特性及充 电技术现状
容量和寿命是电池 的重要参 数,蓄电池 的额定容 量 (C)通常作为电池充放电速率 的单位 ,例如 100 Ah 的蓄 电池 ,采 用 2()A 电流 充 电 时 ,充 电速 率 为 c/5。 不正确的充电方式不仅会 降低 电池的储 能容量 ,还会 缩短电池的使用寿命 。2(J世纪 60年代末期 ,美 国科 学家马斯(Mascc)提 出了以最低 出气率 为前提 的蓄电 池可 接 受充 电 电流 曲线 如 图 1所 示 ,其 充 电电 流 轨 迹 为一条呈指数规律下降的曲线 。
关 键 词 :蓄 电 池 ;三 段 式 充 电 ;MCU
中图分类号 :TN86
文献标识码 :A
A Design of Intelligent Charger for Lead A cid Batteries
DING Zhi—liang,LI Jian-ting,LI Yo州 i (Huazhong University of Science and Technology,W uhan 430074,China)
一种智能充电机充电方法的研究

蓄电池规格不一, 所以就有很 多种规格的电池组在使用 , 这 样就 要求充 电机 的种 类 的多样 性 。 比如 8V 的蓄 电池 0 组 , 于 不 同 的 车 型 , 置 的容 量 也 不 一 样 , 5 0 h 对 配 有 5A 、
6 0 h 60 h7o h 70 h等 多种容 量 等级 。如果 使 用 0A 、5A 、0A 、5 A 单 一性 能 的充 电机 , 要 配备 多 台充 电机 , 则 但如果 能兼 容 这 一系 列不 同容 量 的 电池 组进 行设 计 ,则 只 需要 一 台充 电机就 可 以 了, 样 既节省 成本 又减 少场 地 的 占用 。同时 这 为 了 高 蓄 电池 的寿命 及 减 少充 电时 间 ,需要 一个 最 优 提 的充 电过程 控制 。 些功 能 的实 现 , 这 如果使 用硬 件进 行 控 制 , 制 电路 必 定 极 其 复 杂 ?且 不 易 升级 。本 研 究采 用 控 , C U 的强大 功 能来 达 到智 能控 制 的 目的,实现 了各 容 量 P 等级 的兼容 和充 电过 程 的最优 化控 制 。 l 蓄 电池充 电方式 目前 , 电池 的充 电方 式有 以下 几种 : 蓄 () 1恒流 充 电。 流充 电 的特 点 的是充 电全 程 电流 恒 恒
控制 ;
f) 2总充 电时间小于 l . 时 , 1 5小 此为定 时控 制 ; () 电 1 3充 . 时后 开始 比较 时间 , 5小 当总充 电 时 间: 后 四阶段总 时间大干 前 四阶段总 时间 时 ;
[ 摘 要] 根据铅酸蓄电池充电理论 , 拟合 固有充 电曲线 , 设计 出采用单片机控制的智能充电机。它通过检测蓄 电 池单体 的 电压 , 断蓄 电池 当前 所 处的状 态 , 判 和输 出蓄 电池 所 能接 受的 电流 。 能满足 不 同型 号和 不 同状 态蓄 电池的 充 电
铅酸蓄电池快速充电控制策略研究

铅酸蓄电池快速充电控制策略研究随着电动汽车和混合动力车的普及,铅酸蓄电池作为一种传统的储能装置在交通工具和太阳能发电站等领域中仍然被广泛应用。
然而,铅酸蓄电池在充电过程中存在充电时间长、效率低、容量衰减快等问题,因此研究铅酸蓄电池快速充电控制策略具有重要意义。
首先,针对铅酸蓄电池的特性,可以采用恒流充电和恒压充电相结合的方式进行快速充电。
恒流充电可以使电池迅速达到额定电压,而恒压充电则可以保持电池电压稳定,避免过充。
控制策略中可以设置电流和电压的阈值,根据实时监测的电池状态进行调整,以实现快速充电。
其次,充电过程中需要注意电池温度的控制。
铅酸蓄电池在高温下容易发生气化和容量损失,而在低温下充电效率较低。
因此,可以通过监测电池温度,控制充电电流和电压的大小,以保持适宜的温度范围,提高充电效率和延长电池寿命。
此外,充电过程中可以采用多级充电的方式,即将充电过程分为几个阶段进行控制。
首先是恒流充电阶段,使电池迅速达到一定电压;然后是恒压充电阶段,保持电池电压稳定;最后是维持充电阶段,以补充电池内部的化学反应,提高电池容量和性能。
此外,充电过程中还可以应用电池平衡技术,即通过对电池串联组的电压进行监测和调整,保持各个单体电池之间的电压一致,避免因单体电池之间的不一致导致的容量损失和寿命缩短。
综上所述,铅酸蓄电池快速充电控制策略的研究对于提高充电效率和延长电池寿命具有重要意义。
通过恒流充电、恒压充电相结合的方式、电池温度控制、多级充电和电池平衡技术的应用,可以实现铅酸蓄电池的快速充电,提高其性能和可靠性。
未来,还可以进一步研究和优化控制策略,以满足不同应用场景对快速充电的需求,并推动铅酸蓄电池在新能源领域的发展和应用。
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文 章 编 号 :1008—1402(2016)02—0245—04
Vo1.34 No.2 Mar. 2016
(3)变 电压 间 歇充 电 是 相 对 于 变 电流 间歇 充 电的一 种充 电方 法 ,其 第 一 阶 段 采用 间歇 恒 压 ,而 非 间歇 恒流 的方 式 J.在 恒 压 充 电情 况 下 ,由 于其 电流随充电时间呈指数规律逐渐递减的特点 ,使得 其 能够 与铅 酸 蓄 电池 接受 率逐 渐变 小 的规律 相符 .
负极 :Pb+H2S04 PbSO4+2H+ +2e 正 极 :PbO2+ H2SO4+2H +2e PbS04+
2H 20
总 反 应 :Pb+ PbO2+2H2S04_ 2PbSO4+
2H20
目前 ,铅 酸 蓄 电池 的 充 电方 法 主要有 常规 充 电 和快 速充 电两 种 J.常 规 充 电 的速 度 受 充 电过 程 中的温升和气体两种 因素的影响 ,这将直接决定了 铅 酸 蓄 电池 所 必须 的最 短充 电时 间.常规 充 电方法 主要 有恒 流充 电 、恒 压充 电 、恒 压 限流充 电 、阶段充 电与 阶段 等流充 电五类 J.
佳 木 斯 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 )
2016年
1 智能 充 电方 法 的设 计
要 对铅 酸蓄 电池进 行 又好 又快 充 电 ,不仅 要求 充电的速度快 ,而且要求充 电的质量 高,既不能欠 充 电 ,更 不 能过充 电.所 以 ,仅采 用某 种单 一的充 电 方法 无 法满 足不 同工 况下 铅酸 蓄 电池 的充 电要求 . 本 文在 上述 充 电方 法 的基 础 上提 出 了一 种 铅 酸 蓄 电池 的智能充 电方法 .这种 智 能充 电方法 综合 了三 阶段 法 、阶段 等 流充 电法 和变 电流 间歇充 电法 三种 充 电方 法 ,并 辅 以特殊 的充 电电压 和充 电 电流设定 方法进行设计.这种充 电方法在保证铅酸蓄电池充 电安 全 的前 提 下 ,使 充 电 时 问 可 缩 短 至 3小 时左 右 .下 面简要 这 种智 能充 电方 法 的设 计思 路 .
① 收稿 日期 :2016-01—20 基金项 目:安徽高校省级 自然科 学研究项 目:具有 平面角度感 测功能 的数控 机床在位测量 光学测头研究 (KJ2014A097);安徽 省 厅级 自然科 学研究项 目:XML文档的相关性及其到稀疏表的映射和查询研 究(KJ2015A325). 作者简介 :闪静洁 (1988一),女 ,安徽阜阳人 ,安徽新华 学院电子通信工程学 院助教 ,主要从事智能信息处理研究.
(1)脉 冲式 充 电是 采 用 脉 冲式 电 流 对 电池 充 电的一种 方式 ,即充 电一 段 时 间后 ,再 让 电池 停 充 或 者 放 电 一 个 阶 段 ,如 此 循 环 往 复 直 到 充 满 为 止 .
(2)变 电 流 间歇 充 电 的 特 点 是 把 恒 流 充 电改 为 限 电压变 电流 充 电.通 过 间 歇停 充 ,提 高 了铅 酸 蓄 电池 的充 电接 受率 ,达 到更好 的充 电效 果 _5 .
级 和 环境 温度 自动调 节 充 电电压 ,并 能够根 据铅 酸 蓄 电池的容 量状 态 自动调 整 充 电电流 ,以适应
不 同状 态的铅 酸蓄 电池 充 电需要 ,真 正 实现 了无人 值 守、安 全 高效 、全 自动 、智 能化 充 电,有 效延
长 了铅 酸 蓄 电池的使 用寿命 .
关键词 : 无人值 守;智能化 ;使 用寿命
铅 酸蓄 电池 是一种 利用 化学 反应 ,把 化学 能转 变为低压直流电的 电化学 电源设 备¨ .铅酸蓄 电 池 正极 物质 为 二 氧化 铅 ,负极 物 质 为 海 绵 性 纯铅 , 电解液为稀硫酸,放电结束时 ,正 、负极板上的物质 均 为硫 酸铅 ,其 充 电机 理 可通过 下 面 的反 应 方程式 来 表示 :
中 图分 类 号 : TP272
文献标 识 码 : A
O 引 言
由于铅 酸 蓄 电池 具 备较 大 的容量 、稳定 的性 能 和较高的安全性 等优点 ,现如今 在市场上使 用广 泛 ,但是如果对 电池使用 方法有误 ,其 寿命 即会 明 显下降.一般情况下 ,充 电过程相较 于放 电过程而 言 ,其对铅酸蓄电池寿命 的影响要大得多 ,所以说 , 能否采用正确有效 的充 电方式是延 长电池使用寿 命 的关键.本文在论述铅酸蓄电池传统充电方法 的 基础 上 ,探究 一 种智 能 铅 酸 蓄 电池充 电方 法 .这 种 充 电方 法可 以 自动 调节 铅 酸蓄 电池 充 电 过程 中 的 充 电 电压 和充 电电流 ,并能 够根 据环 境温 度 的变化 自动 补偿 充 电 电压 ,真 正实 现铅 酸蓄 电池 充 电过程 的 自动 化和 智能 化.
一 种铅 酸 蓄 电池 智 能 充 电方 法 的探 究①
闪静洁 , 刘 阳 , 王 莉。
(1.安徽新华学院 ,安徽 合肥 230000;2.合肥同智 机 电控 制技术 有 限公 司 ,安 徽 合肥 230000;3.合 肥徽 力电气 技术有 限公司 ,安徽 合肥
230000)
摘 要 : 研 究发现 一种 适 用 于铅 酸 蓄 电池的 智能 充 电方法 .该方 法 可根 据铅 酸 蓄 电池的 电压等
作为铅 酸 蓄 电池 的另一种 充 电方法 ,快 速充 电 技 术 近年来 得 到 了迅 速 发展 ,主要 是为 了能 够最 大 限度 地加 快 铅 酸 蓄 电 池 的反 应 速 度 、缩 短 充 电 时 间、减轻极 化现象 、提高使用效率 .快速 充电方 法 主要有 脉 冲式充 电、变 电流间歇 充 电与变 电压 间 歇充 电 ,具 体实 现方 法如 下 :