专利名称：一种铅酸电池充电方法和装置的制作方法
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。
背景技术：
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IpXUC， 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。
图1示出本发明的铅酸电池充电装置的结构方框图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。
具体实施例方式
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
本发明的铅酸电池充电装置可以进一步包括检测单元IOI、控制单元
检测单元IOI，用于检査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 査到的电池电压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7 = ^*7;:，其中Ip为脉冲电流，Ic为充电平均电流，Tc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
当后备电源的铅酸电池出现深度放电时，电池电压较低，内阻较大。 为了避免电池极板发热出现软化和热失水，需要降低充电的平均电流。所
述控制单元102调制所述恒流脉冲电源，在铅酸电池单格电压低于2.0V， 充电的平均电流Ic为
其中，C为电池的标称容量，电池电压以脉冲电流打开之前为准。 充电周期7^i，z;.，其中Ip为脉冲电流，Ic为充电平均电流，Tc为
々
脉冲电流的宽度。
2、中间充电
所述控制单元102调制所述恒流脉冲电源，在铅酸电池单格电压高于 2.0V而低于2.35V时，充电的平均电流Ic为
3、补充充电
当电池单格电压高于2.35V时，充电进入电池的大量析气电压，此时 充电的平均电流Ic为
fc = /p'7)^^0'05C， c为电池的标称容量； 在进入补充充电后，充电周期T不再变化，当补充的平均电流下降到
/^/^ )^0'01C^0'025e c为电池的标称容量，判断为电池充电充
满，结束电池充电。
当控制Ip、 Ic为恒定值时，T正比Tc。而Ic随电池充电地进行，逐渐 变小，因此，T也在逐渐变小，这样就保证了充电的平均电流恒定不变。预充电和中间充电是充电平均电流恒定不变的。
在进入补充充电时，首先根据/c^/;^T^^0.05C确定一个初始T值，该
T值不再随Tc减小，于是充电的平均电流Ic将逐渐减小，当达到结束充电 判断标准(/c = T^ls 0.01C 0.025C C为电池的标称容量)，结束充电。
定时补充
此外，所述控制单元102调制所述恒流脉冲电源，在对后备电源的铅 酸电池充满电后关闭充电器，在铅酸电池自放电容量下降小于10%以内对 铅酸电池进行充电，即采用1 5天间隔定时对铅酸电池充电一次。
铅酸电池存在着自放电现象，静止的电池随着时间推移容量逐渐下降。 为了克服自放电，确保后备电源正常工作，传统的后备电源充电器都采用 恒压浮充，用小的浮充电流来弥补电池自放电造成的容量下降。这种方式， 要求浮充电压必须非常准确，因为3%的浮充电压误差，将使电池寿命縮短 一半。电池浮充电压与电池的硫酸浓度相关，浓度越高浮充电压也越高。 因此，不同的厂家、电池新旧程度、环境温度等，都使得铅酸电池浮充电 压无法准确判断，这就是得传统的浮充模式无法保证电池寿命。同时，浮 充状态下充电效率低，能源浪费严重，也不符合环保节能要求。
电池的自放电容量下降小于2%/天时，认为电池是正常的。10%以内 的容量下降不会引响后备电源的正常工作，因此，采用1 5天间隔定时对 铅酸电池充电一次，不仅可以满足后备电源工作的需要，同时，降低能耗， 延长电池的寿命，达到环保节能的目的。
以下说明本发明的铅酸电池充电方法。
本发明的铅酸电池充电方法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。
此外，本发明的铅酸电池充电方法，进一步包括检测所述铅酸电池的 电压，调制所述恒流脉冲电源，使得脉冲电流在铅酸电池电压的上升斜率 dV/dt等于或接近0之前，关闭充电。
此外，本发明的铅酸电池充电方法进一步包括调制所述恒流脉冲电源， 在铅酸电池单格电压低于2.0V，充电的平均电流Ic为
A' = /p r%《0.05C
其中，C为电池的标称容量，电池电压以脉冲电流打开之前为准，充电周期7=^*7;.，其中Ip为脉冲电流，Ic为充电平均电流，Tc为 脉冲电流的宽度；
在铅酸电池单格电压高于2.0V而低于2.35V时，充电的平均电流Ic 为0.1C"c"/^^^0.2C
在铅酸电池单格电压高于2.35V时，充电的平均电流IC为
/C'/^0.05C， c为电池的标称容量；
在进入补充充电后，充电周期T不再变化，当补充的平均电流下降到 fc-^'T^saoK^o'^^ ， c为电池的标称容量，判断为电池充电充满，
结束电池充电。
此外，本发明的铅酸电池充电方法进一步包括调制所述恒流脉冲电源， 在对后备电源的铅酸电池充满电后关闭充电器，在铅酸电池自放电容量下 降小于10%以内对铅酸电池进行充电，即采用1 5天间隔定时对铅酸电池
充电一次。
以上对本发明进行了详细描述。应当理解，上述描述是示意性的，而 非用于限定本发明。本领域的普通技术人员能够在上述描述的基础上进行 各种修改，这些修改应该属于本发明的保护范围。
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权利要求
1.一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。
2. 根据权利要求1的铅酸电池充电方法，其特征在于.-检测所述铅酸电池的电压，在铅酸电池电压的上升斜率dV/dt等于或接近O之前，关闭恒流脉冲电源的充电电流。
3. 根据权利要求1的铅酸电池充电方法，其特征在于 调制所述恒流脉冲电源，在铅酸电池单格电压低于2.0V，充电的平均电流Ic为<formula>formula see original document page 2</formula>其中，C为电池的标称容量，电池电压以脉冲电流打开之前为准， 充电周期7^>*7;:，其中Ip为脉冲电流，Ic为充电平均电流，Tc为脉冲电流的宽度；在铅酸电池单格电压高于2.0V而低于2.35V时，充电的平均电流Ic 为0.『S ic = /p 0.2C在铅酸电池单格电压高于2.35V时，充电的平均电流IC为A,,y^o,， c为电池的标称容量；在进入补充充电后，充电周期T不在变化，当补充的平均电流下降到 7'cvb=//^ O'Oie 0'025C ， c为电池的标称容量，判断为电池充电充满，结束电池充电。
4.根据权利要求1的铅酸电池充电方法，其特征在于 调制所述恒流脉冲电源，在对后备电源的铅酸电池充满电后关闭充电器，在铅酸电池自放电容量下降小于10%以内对铅酸电池进行充电，即采用1 5天间隔定时对铅酸电池充电一次。
5.种铅酸电池充电装置，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。
6. 根据权利要求5的铅酸电池充电装置，其特征在于进一步包括-电压检测单元，用于检査所述铅酸电池的电压，控制单元，用于在铅酸电池电压的上升斜率dV/dt等于或接近0之前，关闭恒流脉冲电源的充电电流。
7. 根据权利要求5的铅酸电池充电装置，其特征在于-所述控制单元调制所述恒流脉冲电源，在铅酸电池单格电压低于2.0V，充电的平均电流Ic为其中，C为电池的标称容量，电池电压以脉冲电流打开之前为准， 充电周期7^i，7;.，其中Ip为脉冲电流，Ic为充电平均电流，Tc为々脉冲电流的宽度；在铅酸电池单格电压高于2.0V而低于2.35V时，充电的平均电流Ic 为O.l(: S /c =尔 0.2C在铅酸电池单格电压高于2.35V时，充电的平均电流Ic为 /C = 7"^^a°5C， C为电池的标称容量；在进入补充充电后，充电周期T不在变化，当补充的平均电流下降到 0'0ie ~ 0'02W ， c为电池的标称容量，判断为电池充电充满， 结束电池充电。
8. 根据权利要求5的铅酸电池充电装置，其特征在于 所述控制单元调制所述恒流脉冲电源，在对后备电源的铅酸电池充满电后关闭充电器，在铅酸电池自放电容量下降小于10%以内对铅酸电池进 行充电，即采用1 5天间隔定时对铅酸电池充电一次。
全文摘要
本发明涉及铅酸电池充电方法和装置，本发明的铅酸电池充电装置对铅酸电池进行充电，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，并且脉冲电流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。
文档编号H01M10/44GK101662052SQ20091015741
公开日2010年3月3日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者渝 胡 申请人:安信合创科技(北京)有限责任公司;胡 渝;陈 旭