專利名稱：一種小功率蓄電池的充電控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蓄電池充放電領(lǐng)域，確切地說是指一種小功率蓄電池的充電控制方法。
背景技術(shù)：
隨著人類社會的發(fā)展，二次能源的需求越來越大，蓄電池作為二次能源的主體地位更加不可替代。例如，便捷式中小功率蓄電池充電器被廣泛用于電動車，電瓶車，高爾夫球車，手機(jī)等領(lǐng)域。充電器的充電性能將很大程度決定蓄電池的使用壽命，因此，充電方式及其控制是充電器的關(guān)鍵所在。變流變壓式即充電電流隨著充電過程而逐漸降低，充電電壓隨著充電過程而逐漸增加，直至達(dá)到浮點(diǎn)電壓時，進(jìn)入浮充。目前，此類中小功率的充電器以變流變壓式充電方法，三段式充電方法或兩段式充電方法居多，三段式即恒流-恒壓-浮充，充電曲線見圖1， 該圖為三段式充電曲線圖。三段式充電方法是目前被認(rèn)可的一種理想的鉛酸蓄電池充電方式，能有效的保證蓄電池被充滿，降低充電過程蓄電池的溫升，減小稀氣量等。但是，三段式充電方法存在電壓轉(zhuǎn)換控制方法復(fù)雜，速度慢，成本較高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種小功率蓄電池的充電控制方法，其電壓轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)速度快，且可實(shí)現(xiàn)平滑轉(zhuǎn)換，降低成本。為了解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明提供的小功率蓄電池的充電控制方法，包括恒流-恒壓控制方法，所述恒流-恒壓控制方法具體包括以下步驟11)、將電流反饋信號IFB與電流參考基準(zhǔn)Vref通過比例積分運(yùn)算，輸出電流控制信號V2 ；將電壓反饋信號VFB與電壓參考基準(zhǔn)Vref-v通過比例積分運(yùn)算，輸出電壓控制信號為Vl ；12)、比較電壓控制信號Vl和電流控制信號V2，如果電壓控制信號Vl大于電流控制信號V2，進(jìn)入步驟13)；如果電壓控制信號Vl等于電流控制信號V2，進(jìn)入步驟14)；如果電壓控制信號Vl小于電流控制信號V2，進(jìn)入步驟15)；13)、反饋調(diào)節(jié)電路VFBO被電壓控制信號Vl鉗位，反饋調(diào)節(jié)電路的信號受電流控制信號V2控制，即功率電路以恒定電流方式輸出；14)、此時，電壓電流均達(dá)到設(shè)定值，步驟13)結(jié)束，即恒流階段充電結(jié)束；15)、反饋調(diào)節(jié)電路VFBO被電流控制信號V2鉗位，反饋調(diào)節(jié)電路的信號受電壓控制信號Vl控制，即功率電路以恒定電壓方式輸出。優(yōu)選地，所述小功率蓄電池的充電控制方法還包括浮充轉(zhuǎn)換控制方法，所述浮充轉(zhuǎn)換控制方法具體包括如下步驟21)、比較輸出電壓與設(shè)定的浮充電壓，當(dāng)輸出電壓大于設(shè)定的浮充電壓時，第四比較器輸出電壓V4為高電平，反之為低電平；當(dāng)輸出電壓小于設(shè)定的浮充電壓時，第三比較器輸出電壓V3為高電平，反之為低電平；22)、當(dāng)?shù)谒谋容^器輸出電壓V4和第三比較器輸出電壓V3都為高電平時，分壓得到輸出控制信號VGT。優(yōu)選地，所述小功率蓄電池的充電控制方法還包括參考電壓調(diào)整方法，所述參考電壓調(diào)整方法具體步驟為3)、輸出控制信號VGT驅(qū)動晶閘管XI，使電流參考基準(zhǔn)Vref經(jīng)過分壓得到的電壓參考基準(zhǔn)Vref-v，所述電壓參考基準(zhǔn)Vref-v極為浮充電壓參考基準(zhǔn)，從而改變步驟11)中的電壓參考基準(zhǔn)Vref-v，使輸出電壓調(diào)低至電壓參考基準(zhǔn)Vref-v。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的小功率蓄電池的充電控制方法，通過采樣電流與電壓，并比較兩者的關(guān)系，而實(shí)現(xiàn)不同充電階段的轉(zhuǎn)換，其具體通過調(diào)整恒壓階段的電壓參考基準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)不同階段下的電壓轉(zhuǎn)換，從而具有電壓轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)速度快，且平滑轉(zhuǎn)換，降低成本等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為三段式充電曲線圖；圖2為本發(fā)明中恒流-恒壓信號控制電路圖；圖3為本發(fā)明中浮充轉(zhuǎn)換信號控制電路圖；圖4為本發(fā)明中參考電壓調(diào)整電路圖。
具體實(shí)施例方式為了本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行闡述。本發(fā)明提供的小功率蓄電池的充電控制方法，包括恒流-恒壓控制方法、浮充轉(zhuǎn)換控制方法和參考電壓調(diào)整方法，其具體步驟為11)、將電流反饋信號IFB與電流參考基準(zhǔn)Vref通過比例積分運(yùn)算，輸出電流控制信號V2 ；將電壓反饋信號VFB與電壓參考基準(zhǔn)Vref-v通過比例積分運(yùn)算，輸出電壓控制信號為Vl ；12)、比較電壓控制信號Vl和電流控制信號V2，如果電壓控制信號Vl大于電流控制信號V2，進(jìn)入步驟13)；如果電壓控制信號Vl等于電流控制信號V2，進(jìn)入步驟14)；如果電壓控制信號Vl小于電流控制信號V2，進(jìn)入步驟15)；13)、反饋調(diào)節(jié)電路VFBO被電壓控制信號Vl鉗位，反饋調(diào)節(jié)電路的信號受電流控制信號V2控制，即功率電路以恒定電流方式輸出；14)、此時，電壓電流均達(dá)到設(shè)定值，步驟13)結(jié)束，即恒流階段充電結(jié)束；15)、反饋調(diào)節(jié)電路VFBO被電流控制信號V2鉗位，反饋調(diào)節(jié)電路的信號受電壓控制信號Vl控制，即功率電路以恒定電壓方式輸出；21)、比較輸出電壓與設(shè)定的浮充電壓，當(dāng)輸出電壓大于設(shè)定的浮充電壓時，第四比較器輸出電壓V4為高電平，反之為低電平；當(dāng)輸出電壓小于設(shè)定的浮充電壓時，第三比較器輸出電壓V3為高電平，反之為低電平；22)、當(dāng)?shù)谒谋容^器輸出電壓V4和第三比較器輸出電壓V3都為高電平時，分壓得到輸出控制信號VGT;3)、輸出控制信號VGT驅(qū)動晶閘管XI，使電流參考基準(zhǔn)Vref經(jīng)過分壓得到的電壓參考基準(zhǔn)Vref-v，所述電壓參考基準(zhǔn)Vref-v極為浮充電壓參考基準(zhǔn)，從而改變步驟11)中的電壓參考基準(zhǔn)Vref-v，使輸出電壓調(diào)低至電壓參考基準(zhǔn)Vref-v。本發(fā)明提供的小功率蓄電池的充電控制方法的具體電路結(jié)構(gòu)請參見圖2-圖4，圖 2為本發(fā)明中恒流-恒壓信號控制電路圖；圖3為本發(fā)明中浮充轉(zhuǎn)換信號控制電路圖；圖4 為本發(fā)明中參考電壓調(diào)整電路圖。恒流-恒壓控制階段在此階段，用恒壓限流方式實(shí)現(xiàn)，即當(dāng)電流未達(dá)到設(shè)定值時，電流被鉗制，實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了恒流目的，電壓隨著充電時間的增加而逐漸升高。電路結(jié)構(gòu)見圖2，其工作原理如下在圖2中，Vref-v為恒壓參考基準(zhǔn)；Vref為輸出電流參考基準(zhǔn)；VFB為輸出電壓采樣值；IFB為輸出電流采樣值；VFBO為反饋環(huán)輸出，輸出指反饋調(diào)制電路(或相應(yīng)的IC端 Π )。電阻器R1、R2，電容器C1、C2及運(yùn)放UlA組成電壓反饋PI調(diào)節(jié)器(即比例積分調(diào)節(jié)器)。電阻器R7、R8，電容器C4、C5及運(yùn)放UlB組成電流反饋PI調(diào)節(jié)器(即比例積分調(diào)節(jié)器)。電阻器R5，R6用于設(shè)定電流參考基準(zhǔn)，電容器C3用作高頻濾波。二極管Dl用于電流鉗位，電阻器R3，R4用作限流。在啟動階段，電流電壓均為達(dá)到設(shè)定值，電流反饋信號IFB與電流參考基準(zhǔn)Vref 通過比例積分運(yùn)算，輸出電流控制信號V2 ；電壓反饋信號VFB與電壓參考基準(zhǔn)Vref-v通過比例積分運(yùn)算，輸出電壓控制信號為Vl ；設(shè)定此時V2 < VI，則VFBO通過R4及Dl被Vl鉗位，因此反饋調(diào)節(jié)電路之信號受V2控制，即功率電路以恒定電流方式輸出。在以恒流輸出過程中，蓄電池以恒流方式充電，輸出電壓隨充電時間而逐漸升高， V2逐漸降低。當(dāng)輸出電壓達(dá)到設(shè)定值時，設(shè)定Vl =V2，此時電壓電流均達(dá)到設(shè)定值，段階段即恒流階段充電結(jié)束。當(dāng)繼續(xù)充電時，由于輸出電壓被限制，輸出電流下降，致使V2升高，即有V2 > VI， 此時，VFBO由電壓控制信號Vl決定，以功率電路恒壓方式輸出，即進(jìn)入恒壓階段。在圖2電路中，運(yùn)放U1A、UlB既可是集成的一個芯片，也可以是兩個獨(dú)立的芯片； 任何電壓電流采樣方式均在此列。浮充轉(zhuǎn)換控制和參考電壓調(diào)整階段浮充是在恒壓充電過程中，當(dāng)充電電流低至某個預(yù)設(shè)值時，降低充電電壓，致使以更小的電流對蓄電池進(jìn)行浮充，確保蓄電池被充分充電。圖3為浮充轉(zhuǎn)換信號控制電路圖； 圖4為參考電壓調(diào)整電路圖。具體工作原理如下IFB為輸出電流采樣值；VFB為輸出電壓采樣值；Vref-v為恒壓參考基準(zhǔn)；Vref為輸出電流參考基準(zhǔn)；VDD為電路中各IC的供電電壓；VGT為輸出控制信號，用于控制晶閘管 XI。圖3中，電阻器Rll、R12用于設(shè)定浮充電流閾值；電阻器R13、R14用于設(shè)定浮充電壓閾值，該閾值略低于上述恒壓階段的恒壓值，高于浮充電壓值；電阻器R9，RlO用于匹配比較的輸出阻抗；電阻器R15，R16用于分壓及限流；電容器C6，C7，C8用作濾波；二極管D2、D3組成與門邏輯電路；U2A、U2B為比較器。圖4中，U3為電壓參考芯片；Xl為低壓小功率晶閘管；電阻器R17、R18、R19用于分壓及限流；穩(wěn)壓管D4用于提高晶閘管Xl的驅(qū)動閾值，可有效因干擾而導(dǎo)致的誤觸發(fā)。當(dāng)輸出電壓大于設(shè)定的浮充電壓閾值時，比較器U2B輸出電壓V4為高電平，反之為低電平。當(dāng)輸出電流小于設(shè)定的浮充電流閾值時，比較器U2A輸出電壓V3為高電平，反之為低電平。只有當(dāng)兩者均為高電平時，D2、D3截止，VGT有R15、R16分壓得出，驅(qū)動晶閘管XI，使Vref經(jīng)過R18、R19分壓得到Vref-v即浮充電壓參考基準(zhǔn)，從而改變了圖2中的恒壓參考基準(zhǔn)，使輸出電壓調(diào)低至浮充電壓。由于晶閘管的導(dǎo)通特性，其導(dǎo)通維持電流小于5mA，且觸發(fā)之后只要有維持電流， 不需觸發(fā)信號，也能繼續(xù)維持導(dǎo)通，所以，當(dāng)輸出電壓降低至浮充電壓時，參考電壓依然維持不變，從而保證了浮充狀態(tài)的持續(xù)。在圖3、圖4電路中，運(yùn)放U2A、U2B既可是集成的一個芯片，也可以是兩個獨(dú)立的芯片；任何電壓電流采樣方式均在此列；U3既可為常用的參考電壓芯片如TL431，亦可為其他相同功能的芯片或電路；D4根據(jù)實(shí)際情況可不用。浮充結(jié)束信號，既可是定時方式產(chǎn)生， 也可是檢測電流低于某值時，由比較器產(chǎn)生。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的小功率蓄電池的充電控制方法，通過采樣電流與電壓，并比較兩者的關(guān)系，而實(shí)現(xiàn)不同充電階段的轉(zhuǎn)換，其具體通過調(diào)整恒壓階段及浮充階段的電壓參考基準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)不同階段下的電壓轉(zhuǎn)換，從而具有電壓轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)速度快，且平滑轉(zhuǎn)換，降低成本等優(yōu)點(diǎn)。對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種小功率蓄電池的充電控制方法，其特征在于，包括恒流-恒壓控制方法，所述恒流-恒壓控制方法具體包括以下步驟11)、將電流反饋信號IFB與電流參考基準(zhǔn)Vref通過比例積分運(yùn)算，輸出電流控制信號 V2 ；將電壓反饋信號VFB與電壓參考基準(zhǔn)Vref-v通過比例積分運(yùn)算，輸出電壓控制信號為 Vl ；12)、比較電壓控制信號Vl和電流控制信號V2，如果電壓控制信號Vl大于電流控制信號V2，進(jìn)入步驟13)；如果電壓控制信號Vl等于電流控制信號V2，進(jìn)入步驟14)；如果電壓控制信號Vl小于電流控制信號V2，進(jìn)入步驟15)；13)、反饋調(diào)節(jié)電路VFBO被電壓控制信號Vl鉗位，反饋調(diào)節(jié)電路的信號受電流控制信號V2控制，即功率電路以恒定電流方式輸出；14)、此時，電壓電流均達(dá)到設(shè)定值，步驟13)結(jié)束，即恒流階段充電結(jié)束；15)、反饋調(diào)節(jié)電路VFBO被電流控制信號V2鉗位，反饋調(diào)節(jié)電路的信號受電壓控制信號Vl控制，即功率電路以恒定電壓方式輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小功率蓄電池的充電控制方法，其特征在于，還包括浮充轉(zhuǎn)換控制方法，所述浮充轉(zhuǎn)換控制方法具體包括如下步驟21)、比較輸出電壓與設(shè)定的浮充電壓，當(dāng)輸出電壓大于設(shè)定的浮充電壓時，第四比較器輸出電壓V4為高電平，反之為低電平；當(dāng)輸出電壓小于設(shè)定的浮充電壓時，第三比較器輸出電壓V3為高電平，反之為低電平；22)、當(dāng)?shù)谒谋容^器輸出電壓V4和第三比較器輸出電壓V3都為高電平時，分壓得到輸出控制信號VGT。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小功率蓄電池的充電控制方法，其特征在于，還包括參考電壓調(diào)整方法，所述參考電壓調(diào)整方法具體步驟為3)、輸出控制信號VGT驅(qū)動晶閘管XI，使電流參考基準(zhǔn)Vref經(jīng)過分壓得到的電壓參考基準(zhǔn)Vref-v，所述電壓參考基準(zhǔn)Vref-v極為浮充電壓參考基準(zhǔn)，從而改變步驟11)中的電壓參考基準(zhǔn)Vref-v，使輸出電壓調(diào)低至電壓參考基準(zhǔn)Vref-v。
全文摘要
本發(fā)明提供的小功率蓄電池的充電控制方法，通過采樣電流與電壓，并比較兩者的關(guān)系，而實(shí)現(xiàn)不同充電階段的轉(zhuǎn)換，其具體通過調(diào)整恒壓階段的電壓參考基準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)不同階段下的電壓轉(zhuǎn)換，從而具有電壓轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)速度快，且平滑轉(zhuǎn)換，降低成本等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02J7/00GK102195326SQ201110141130
公開日2011年9月21日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者何東升, 封小民, 張勇, 林海旋, 邱曉歡, 鐘國基 申請人:東莞珂立斯電源技術(shù)有限公司