一種自適應(yīng)雙間歇pwm快速充電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種自適應(yīng)雙間歇PWM快速充電系統(tǒng)。其包括第一分析器、第二分析器、檢測裝置、控制器和主電路；其中檢測裝置同時與第一分析器和第二分析器相連接，第一分析器和第二分析器同時與控制器相連接，控制器與主電路相連接，配電網(wǎng)的電能經(jīng)主電路變換調(diào)整后傳輸給待充電電池，電池兩端連接檢測裝置。本系統(tǒng)優(yōu)點：在有效消減極化作用的同時，能夠依照電池自身狀態(tài)，保證對電池?zé)o損前提下，動態(tài)調(diào)整快速充電各時段起始電流值與電流衰減指數(shù)，使二者達到最佳；檢測裝置簡單，僅需測量電池電壓即可；整個系統(tǒng)以軟件復(fù)雜度來降低硬件復(fù)雜度，同時具備一定程度的自適應(yīng)性與智能性，整個充電過程中無需人工干預(yù)，只要事先對分析器進行訓(xùn)練即可。
【專利說明】一種自適應(yīng)雙間歇PWM快速充電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于蓄電池快速充電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種自適應(yīng)雙間歇PWM快速充 電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 蓄電池作為一種有效的儲能器件，應(yīng)用范圍十分廣泛，如何對蓄電池進行有效快 速充電至今仍是一個技術(shù)難題?？焖俪潆姷年P(guān)鍵是如何解決以較大電流進行充電的同時又 不會對電池本身造成損害等問題。目前，市場上使用的充電器多采用恒壓限流相結(jié)合、變電 流或電壓間歇、快速脈沖充電等技術(shù)方法。其中恒壓限流充電模式適用范圍較窄，充電電流 整定后只能適應(yīng)一定容量范圍的蓄電池；變電流或電壓間歇方法雖能夠提升充電速度和效 率，但仍需較長的充電時間；快速脈沖充電裝置能在極短時間內(nèi)完成電池充電，但是能量轉(zhuǎn) 換效率低，出氣率較高，易造成極板活性物質(zhì)脫落。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種自適應(yīng)雙間歇PWM快速充電系 統(tǒng)。
[0004] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供的自適應(yīng)雙間歇PWM快速充電系統(tǒng)包括：第一分 析器、第二分析器、檢測裝置、控制器和主電路；其中檢測裝置同時與第一分析器和第二分 析器相連接，第一分析器和第二分析器同時與控制器相連接，控制器與主電路相連接，配電 網(wǎng)的電能經(jīng)主電路變換調(diào)整后傳輸給待充電電池，電池兩端連接檢測裝置。
[0005] 所述的第一分析器、第二分析器包括數(shù)據(jù)采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、處理器與數(shù)據(jù) 存儲區(qū)。
[0006] 本發(fā)明提供的自適應(yīng)雙間歇PWM快速充電系統(tǒng)的優(yōu)點和積極效果：
[0007] 在有效消減極化作用的同時，能夠依照電池自身狀態(tài)，保證對電池?zé)o損前提下，動 態(tài)調(diào)整快速充電各時段起始電流值與電流衰減指數(shù)，使二者達到最佳；檢測裝置簡單，僅需 測量電池電壓即可；整個系統(tǒng)以軟件復(fù)雜度來降低硬件復(fù)雜度，同時具備一定程度的自適 應(yīng)性與智能性，整個充電過程中無需人工干預(yù)，只要事先對分析器進行訓(xùn)練即可。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明提供的自適應(yīng)雙間歇PWM快速充電系統(tǒng)的整體架構(gòu)示意圖。
[0009] 圖2為本系統(tǒng)在整個充電過程中的電流波形圖。
[0010] 圖3為本系統(tǒng)快速充電階段波形圖。
[0011] 圖中：
[0012] I」為快速充電階段第j時段最佳起始電流值；
[0013] ?\為快速充電階段正向間歇時間；
[0014] Τ2為快速充電階段反向間歇時間；
[0015] τ為快速充電階段反向放電脈沖寬度；
[0016] 仏為快速充電階段，正向充電結(jié)束時刻電池端電壓；
[0017] U2為快速充電階段，反向充電結(jié)束時刻電池開路端電壓；
[0018] Sc為電池荷電量。

【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的自適應(yīng)雙間歇PWM快速充電系統(tǒng)進 行詳細說明。
[0020] 如圖1所示，本發(fā)明提供的自適應(yīng)雙間歇PWM快速充電系統(tǒng)包括：第一分析器1、 第二分析器2、檢測裝置3、控制器4和主電路5 ;其中檢測裝置3同時與第一分析器1和第 二分析器2相連接，第一分析器1和第二分析器2同時與控制器4相連接，控制器4與主電 路5相連接，配電網(wǎng)的電能經(jīng)主電路5變換調(diào)整后傳輸給待充電電池，電池兩端連接檢測裝 置3。
[0021] 所述的第一分析器1、第二分析器2為該充電系統(tǒng)的核心部件，具備依照充電進程 中電池自身狀態(tài)，分析計算反向去極化脈沖寬度、快速充電各時段最佳起始電流值與電流 衰減指數(shù)的功能，能夠動態(tài)調(diào)整參數(shù)數(shù)值，在保證無損的前提下，縮短充電時間；所述的第 一分析器1、第二分析器2包括數(shù)據(jù)采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、處理器與數(shù)據(jù)存儲區(qū)等；用于 分析計算的智能算法由軟件編程實現(xiàn)；該智能算法可以是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)、模糊規(guī)則推理 自適應(yīng)或者是其他具備分析自適應(yīng)能力的算法等；第一分析器1在圖3所示的快速充電階 段正向間歇時段，以電池端電壓仏與電池荷電量Sc作為輸入，分析計算后得出反向放電脈 沖寬度時間τ ;第二分析器2在圖3所示的快速充電階段反向間歇時段，以電池開路端電 壓隊作為輸入，分析計算后得出下一正向充電時段最佳起始電流值L與電流衰減指數(shù) aj， 使二者達到最優(yōu)。
[0022] 所述的電壓檢測裝置3為電池的端電壓檢測單元，用于測量快速充電階段正向充 電結(jié)束后電池端電壓A與快速充電階段反向脈沖放電后電池開路端電壓U 2。
[0023] 所述的控制器4為充電系統(tǒng)的控制核心主要控制部件，其依據(jù)第一分析器1、第二 分析器2計算分析的反向放電脈沖寬度時間τ、最佳起始電流值I」與電流衰減指數(shù)a j的 參數(shù)值，通過其內(nèi)部的PWM脈沖發(fā)生裝置，生成所需的充電脈沖波形，如圖3所示，并將生成 的充電脈沖波形傳輸給主電路5。
[0024] 所述的電流衰減指數(shù)％與最佳起始電流值Ip電池荷電量Sc之間的關(guān)系為：
[0025] a^-^-
[0026] 其中，％為快速充電階段第j時段的電流衰減指數(shù)&為快速充電階段第j時段 的最佳起始電流值；C為電池總?cè)萘浚籗c為電池荷電量。
[0027] 本充電系統(tǒng)能夠在保證對電池損害降到最低的情況下（理論情況下可達到對電 池?zé)o損），依據(jù)充電進程中電池自身狀態(tài)，分析計算調(diào)整快速充電階段各時段最佳起始電流 值L與電流衰減指數(shù);其中，第一分析器1、第二分析器2隨著處理器能力的提升與存儲 區(qū)容量的變化，可進一步擴展（依據(jù)實際情況，通過多數(shù)據(jù)通道與多個檢測裝置、控制器相 連，提高分析器的利用效率，以降低系統(tǒng)整體成本）。
[0028] 所述的主電路5為充電主回路部分，其具備電能變換輸出功能，依據(jù)控制器4生 成的充電脈沖波形，通過充電主回路中的電力電子器件對配電網(wǎng)絡(luò)中的電能進行相關(guān)變換 后，輸送給電池；電力電子器件能夠控制充電進程中正向充電電流的大小、反向放電脈沖 電流持續(xù)的時間寬度與電流的通斷；在整個充電過程中，電流波形如圖2所示，分為三個階 段：a預(yù)充電階段，運用小額值恒定電流對電池進行預(yù)充，防止深度放電后，大電流充電對 電池造成的損傷；b快速充電階段；c恒壓充電階段，運用恒值電壓對電池進行充電，彌補電 流模式下電池充電不足的缺陷。
[0029] 此外，在整個充電進程中，前期采用小額值恒流對電池進行預(yù)充電，防止深度放電 情況下對電池大電流充電帶來的損害；后期對電池進行恒壓浮充，能夠有效消減快速充電 階段變電流充電導(dǎo)致的電池后期充電不足的影響。
[0030] 本發(fā)明提供的自適應(yīng)雙間歇PWM快速充電系統(tǒng)為克服現(xiàn)有充電系統(tǒng)裝置不能有 效消減極化作用和動態(tài)調(diào)整各時段充電電流值及電流衰減指數(shù)、對電池進行無損充電等不 足，所采用的技術(shù)方案是：在現(xiàn)有PWM充電模式基礎(chǔ)上，引入電壓檢測裝置3與第一、第二分 析器1，2,第一、第二分析器1，2經(jīng)訓(xùn)練之后，能夠依照電池端電壓與電池荷電量，調(diào)整快速 充電時段反向去極化脈沖時寬、正向充電時段起始電流值與電流衰減指數(shù)值。同時，依據(jù)電 池荷電量，在預(yù)充電、快速充電與恒壓浮充階段間進行切換。
【權(quán)利要求】
1. 一種自適應(yīng)雙間歇PWM快速充電系統(tǒng)，其特征在于：所述的自適應(yīng)雙間歇PWM快速 充電系統(tǒng)包括：第一分析器（1)、第二分析器（2)、檢測裝置（3)、控制器（4)和主電路（5); 其中檢測裝置（3)同時與第一分析器（1)和第二分析器（2)相連接，第一分析器（1)和第 二分析器（2)同時與控制器（4)相連接，控制器（4)與主電路（5)相連接，配電網(wǎng)的電能經(jīng) 主電路（5)變換調(diào)整后傳輸給待充電電池，電池兩端連接檢測裝置（3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)雙間歇PWM快速充電系統(tǒng)，其特征在于：所述的第一 分析器（1)、第二分析器（2)包括數(shù)據(jù)采集模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、處理器與數(shù)據(jù)存儲區(qū)。
【文檔編號】H02J7/04GK104158272SQ201410359721
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】費春國, 王鵬鵬, 張積洪, 陳維興, 王陽, 公丕健, 任磊, 魏云龍, 高鵬飛, 王慧敏 申請人:中國民航大學(xué)