CN101931109B - 一种电池充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池充电方法，包括按照正常充电模式为电池充电，所述正常充电模式包括步骤S11、判定电池电压是否大于等于电压设定值，如果是，执行步骤S14，否则执行步骤S12；步骤S12、判定充电时间是否小于设定保护时间，如果是，执行步骤S13，否则执行步骤S14；步骤S13、采用均充方式对所述电池进行快速充电，并返回步骤S11；步骤S14、采用脉冲方式充电，并执行步骤S15；步骤S15、判定脉冲充电时间是否小于等于第一设定周期，如果是则返回到步骤S14，否则执行步骤S16；步骤S16、采用低电压充电第一设定时间，再采用脉冲方式充电第二设定周期，并循环执行步骤S16。实施本发明的充电方法，可以在短时间内迅速将电充满，同时又可以有效地控制充电过程中的温度升高。

Description

一种电池充电方法

技术领域

本发明涉及充电电池，更具体地说，涉及一种电池充电方法。

背景技术

铅酸蓄电池由于具有技术成熟、成本低、电池容量大、跟随负荷输出特性好、无记忆效应等优点，其作为能量转存或备用电源，被广泛地应用于各种电源系统中。但由于各种技术条件的限制，所采用的充电方法均未能遵从电池内部的物理化学规律，使整个充电过程存在着严重的过充电和析气等现象，充电效率低。换句话说，绝大多数的蓄电池不是用坏的，而是充坏的。

现有的充电方法通常有小电流慢充法、恒流及恒压充电方式和分段式充电法。采用小电流慢充方式，充电时间过长，不但会拉长充电监测时间，造成电能的浪费；而且长时间小电流充电，极易造成充电过程出现“极化”现象，内部出现硫化结晶，极大地缩短了蓄电池的循环使用寿命。采用恒流及恒压充电方式，要求充电器具有极高的稳压、稳流特性，精确的充电时间控制功能，这样才能降低充电过程中的副反应及“极化”现象。采用现在的分段式充电法，即先恒压、再恒流或先恒流、再恒压，在充电过程初期，充电电流远远小于蓄电池可接受的充电电流，因而充电时间大大延长；充电过程后期，充电电流又大于蓄电池可接受的电流，蓄电池内部温升很快，产生大量的气泡，致使充电副反应加剧，严重的还会导致蓄电池“热失控”，永久的损坏电池。

随着电子技术的发展，也使得脉冲充电成为可能。脉冲充电一般采用充与放的方法，即充5秒钟，就放1秒钟。这样充电过程产生的氧气在放电脉冲下将大部分被还原成电解液。不仅限制了内部电解液的气化量，而且对那些已经严重极化的旧电池，在使用脉冲充电方法充放电5-10次后，会逐渐恢复或接近原有容量。

然而，即使使用脉冲充电可以消除蓄电池的极化现象，然而，蓄电池并不能工作在理想状态，并且使用脉冲充电很难在短时间内迅速将电充满，也无法有效地控制充电过程中的温度升高。

因此，需要一种可以在短时间内迅速将电充满，同时又可以有效地控制充电过程中的温度升高的充电方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的蓄电池并不能工作在理想状态，并且使用脉冲充电很难在短时间内迅速将电池充满，也无法有效地控制充电过程中温度升高的缺陷，提供一种可以在短时间内迅速将电池充满，同时又可以有效地控制充电过程中的温度升高的充电方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电池充电方法，包括按照正常模式为电池充电，所述正常模式包括

S11、判定电池电压是否大于等于电压设定值，如果是，执行步骤S14，否则执行步骤S12；

步骤S12、判定充电时间是否小于设定保护时间，如果是，执行步骤S13，否则执行步骤S14；

步骤S13、采用均充方式对所述电池进行快速充电，并返回步骤S11；

步骤S14、采用脉冲方式充电，并执行步骤S15；

步骤S15、判定脉冲充电时间是否小于等于第一设定周期，如果是则返回到步骤S14，否则执行步骤S16；

步骤S16、采用低电压充电第一设定时间，再采用脉冲方式充电第二设定周期，并循环执行步骤S16；

其中所述低电压是13.3V～13.8V/6cells电压范围内的任一值。

在本发明所述的电池充电方法中，进一步包括：

在执行步骤S13、S14的过程中，判定电池是否放电，如果电池放电，则切换到执行步骤S11，否则继续执行当前充电步骤；

在执行步骤S16的过程中，判定电池是否放电，如果电池放电，则执行步骤S11，否则循环执行步骤S16。

在本发明所述的电池充电方法中，所述脉冲方式为，在每个周期中，分别采用高低电压间隔充电半个周期；其中所述高电压是13.9V～14.4V/6cells电压范围内的任一值。

在本发明所述的电池充电方法中，所述每个周期为3分钟，所述第一设定周期为100个周期，所述第二设定周期为60个周期，所述第一设定时间是70小时，所述设定保护时间为20小时。

在本发明所述的电池充电方法中，进一步包括：

S1、检查风扇状态，并基于所述风扇状态选择充电模式。

在本发明所述的电池充电方法中，所述步骤S1进一步包括：

a.判定是否所有风扇都正常，如果是，则选择正常充电模式，否则执行步骤b；

b.判定是否所有风扇都发生故障，如果是，则将外接电源系统转旁路并选择紧急充电模式，否则执行步骤c；

c.选择故障充电模式，判定是否过温，如果是，则将外接电源系统转旁路并维持当前充电状态，否则仅维持故障充电模式。

在本发明所述的电池充电方法中，所述紧急充电模式包括：

S21、采用第一选定充电电压充电第二设定时间，然后采用第二选定充电电压充电第三设定时间，其中第一选定充电电压大于第二选定充电电压，且第二设定时间小于第三设定时间；

S22、循环执行步骤S21。

在本发明所述的电池充电方法中，所述第一选定充电电压为高电压，所述第二选定充电电压是0。

在本发明所述的电池充电方法中，所述第一选定充电电压为低电压，所述第一选定充电电压为低电压所述第二选定充电电压是0。

在本发明所述的电池充电方法中，所述第二设定时间为1分钟，所述第三设定时间为3分钟。

在本发明所述的电池充电方法中，所述故障充电模式包括：

S31、采用低电压充电第一设定时间，再采用脉冲方式充电第二设定周期；

S32、循环执行步骤S31。

在本发明所述的电池充电方法中，所述第一设定时间是70小时；所述第二设定周期为60个周期。

在本发明所述的电池充电方法中，所述方法进一步包括按照设定条件对电池进行自检。

在本发明所述的电池充电方法中，所述设定条件包括：接收到自检指令且负载满足负载限定条件。

实施本发明的充电方法，可以在短时间内迅速将电充满，同时又可以有效地控制充电过程中的温度升高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的电池充电方法的正常模式充电的方法流程图；

图2是正常模式充电中的均充阶段的充电过程示意图；

图3是正常模式充电中的脉冲方式充电阶段的充电过程示意图；

图4是正常模式充电中的循环方式充电阶段的充电过程示意图；

图5是正常模式充电中的循环方式充电阶段的充电转换过程示意图；

图6是本发明的电池充电方法的一个优选实施例的流程图；

图7是本发明的电池充电方法的紧急充电模式的示意图；

图8是本发明的电池充电方法的各个充电状态的转换示意图。

具体实施方式

本发明的电池充电方法，主要采用电池电压(充电器的输出端子和电池电压端子是同一个端子，所以这里的电池电压非真正意义上的电池电压，是充电器输出和电池并联的电压)和时间作为判断依据，在各个充电阶段间进行转换，从而满足采用限功率充电，满足3小时充到电池容量的90％。

图1是本发明的电池充电方法的正常模式充电的方法流程图，其示出的进程如下。

在步骤S11中，首先判定电池电压是否大于等于电压设定值，如果是，执行步骤S14，否则执行步骤S12。在本发明的一个实施例中，该电压设定值可以是单节电池端电压达到13.6V/6cells。在本发明的另一实施例中，该电压设定值可以是单节电池端电压达到14.1V/6cells。在本发明的其他实施例中，该电压设定值也可是一个范围，如13.6～14.1V/6cells。本领域技术人员可根据实际情况，自行确定该电压设定值。

在步骤S12中，判断充电时间是否小于设定保护时间，如果是，执行步骤S13，否则则无条件进行充电阶段转换，也就是执行步骤S14。在本发明的一个实施例中，所述设定时间是20小时。本领域技术人员可根据实际情况，自行确定该设定时间。

在步骤S13中，采用均充方式对所述电池进行快速充电。其充电状态如图2所示。这是本发明的充电方法的第一阶段，即均充阶段。然后，返回步骤S11，也就是重新进行电池电压的判断。如果判定电池电压大于等于电压设定值，也就是是单节电池端电压达到13.6V/6cells，那么转到步骤S14，否则在判断充电时间是否小于设定保护时间。如果单节电池大于电压设定值或者充电时间大于20小时，都进入步骤S14。否则，一直采用均充方式对电池进行充电，直到满足上述两个条件中的至少一个。

在步骤S14中，采用脉冲方式充电。步骤S14是本发明的充电方法的第二阶段，即脉冲方式充电阶段。所述脉冲方式为，在每个周期中，分别采用高低电压间隔充电半个周期。在本发明的一个实施例中，每个周期分别采用高电压(14.1V/6cells)充电1.5分钟，再采用低电压(13.6V/6cells)充电1.5分钟，进行100周期(5小时)，如图3所示。

在本发明的另一实施例中，所述高电压可选用13.9V～14.4V/6cells电压范围内的任一值，所述低电压可选用13.3V～13.8V/6cells电压范围内的任一值。且充电周期也可选用4分钟或其他值。

步骤S15、判定脉冲充电时间是否小于等于第一设定周期，如果是，则返回到步骤S14，维持原有的脉冲充电模式，否则执行步骤S16。在本发明的一个实施例中，该第一设定周期可以是100个周期。在本发明的其他实施例中，也可以是150或200个周期。

在步骤S16中，采用低电压充电第一设定时间，再采用脉冲方式充电第二设定周期，并循环执行步骤S16；其中所述低电压可选用13.3V～13.8V/6cells电压范围内的任一值。这是本发明的充电方法的第三阶段，即循环方式充电阶段。

在本发明的一个实施例中，先采用低电压13.6V/6cells充电70小时(第三阶段A)，然后以脉冲方式进行60周期(3小时)(第三阶段B)，每73小时为一个循环。该循环充电过程如图4所示，转换过程如图5所示。所述第一设定时间也可选取其他值，如60小时、80小时等。而所述第二设定周期也可以是如50周期，80周期等。

在本发明的另一实施例中，如果在本发明的充电方法的第三阶段，发现电池电压小于13.3V/6cell，那么无条件返回到第一阶段进行充电。

由于在实际的操作过程中，可能出现由于市电故障，因此采用充电电池放电来进行供电的情况。如果在执行步骤S13、S14的过程中，判定电池放电，则切换到执行步骤S11，否则继续执行当前充电步骤；

在执行步骤S16的过程中，判定电池放电，则执行步骤S11，否则循环执行步骤S16。

由于，在充电方法的实际应用中，可以遇到很多意外情况，比如风扇故障等。对此，本发明的充电方法还提供了如图6所示的优选实施例，针对不同的风扇故障问题，提供了不同的充电模式。如图6所示，在步骤S1中，首先判断是否充电系统中所有的风扇都是正常的，如果是，则执行步骤S2，选择正常充电模式，否则，执行步骤S3。

在步骤S3中，判定风扇是否都故障，如果是，则执行步骤S4，选择紧急充电模式，否则，说明系统中存在多于一个风扇，并且其中有风扇故障，也有风扇正常，此时执行步骤S5，判定是否过温。如果是，则执行步骤S6，将外界电源系统转旁路并执行步骤S7，否则，执行步骤S7，选择故障充电模式。

在本发明的一个实施例中，所述紧急充电模式是采用第一选定充电电压充电第二设定时间，然后采用第二选定充电电压充电第三设定时间。在本发明的一个实施例中，可采用高电压充电1分钟，再停止充电3分钟，并循环执行。其中高电压可以是13.9V～14.4V/6cells电压范围内的任一值。在本发明的另一实施例中，可采用低电压充电1分钟，再停止充电3分钟，并循环执行。其中低电压是13.3V～13.8V/6cells电压范围内的任一值。如图7所示，可采用高电压14.1V/6cells充电1分钟，再停止充电3分钟；或采用低电压13.6V/6cells充电1分钟，再停止充电3分钟。本领域技术人员知悉，当停止充电时，即充电电压为0时，电池两端测得的电压还是电池的实际电压。

在本发明的一个实施例中，所述故障充电模式包括：采用低电压充电第一设定时间，再采用脉冲方式充电第二设定周期；并循环执行。其中所述低电压可选用13.3V～13.8V/6cells电压范围内的任一值。该故障充电模式可与正常充电模式中循环充电阶段相同。

下面，分别采用包括两个风扇和一个风扇的充电系统对上述方法进行说明。对于有两个风扇的系统，若一个风扇故障，进入故障充电模式，转入正常充电模式中循环充电阶段进行充电。若一个风扇故障且过温的时候则将外接电源系统转旁路工作，继续维持原来的充电状态或阶段。当两个风扇同时故障时，为了保护充电过热，进入紧急充电模式，即采用高电压14.1v/6cell充电一分钟，此后停止充电三分钟。在本发明的另一实施例中，当两个风扇同时故障时，为了保护充电过热，进入一种新的充电方法，即采用低电压13.6v/6cell充电一分钟，此后停止充电三分钟。

对于有一个风扇的系统，当风扇出现故障时，可采用高电压14.1v/6cell充电一分钟，此后停止充电三分钟。在本发明的另一实施例中，也采用低电压13.6v/6cell充电一分钟，此后停止充电三分钟。

此外，本发明还可用于有多个风扇的系统。即当所有风扇都正常时，选择正常充电模式。若至少一个风扇故障(或至少一个风扇正常)，则转入正常充电模式中循环充电阶段进行充电。若至少一个风扇故障(或至少一个风扇正常)且过温的时候则将外接电源系统转旁路工作，继续维持原来的充电状态或阶段。若全部的风扇都故障，为了保护充电过热，进入一种新的充电方法，即采用低电压13.6v/6cell充电一分钟，此后停止充电三分钟。

由于电池一直处于充电状态会使电池的活性变差，因此即使不停电，也需要定期对电池进行放电，以便保持电池的活性。根据用户的需求可以设置7n(n＝1、2、3、4)天定期对电池进行自检，让电池逆变工作15S来激发电池的活性，同时通过电池自检测来判断电池是否接好。

因此，当本发明的电池处于正常充电模式时，其一旦接收到自检信号时，将判定负载是否满足负载限定条件，如果满足，可进行自检。其中该自检信号可以是用户临时发出的自检命令，也可以是周期自检时间到时，系统自行发布的周期自检指令。其中负载限定条件包括电池没有满载，或电池没有过载。优选负载没有满载。

在本发明的另一实施例中，设定电池处于正常充电模式，负载小于95％且充电器没有高压时，电池接收到自检信号时，才会启动自检。在本发明的其他实施例中，可进一步设置其他的设定条件，譬如负载小于90％等等，使得电池自检不会影响电池的正常工作。

在本发明的优选实施例中，根据放电、电池自检和充电的实际情况，列出了进入正常充电模式中的均充阶段(第一阶段)、脉冲方式充电阶段(第二阶段)和循环方式充电阶段(第三阶段)的可选条件范围。

●第一阶段；(1||2||3)

1).进入正常充电模式，电池电压小于电压范围13.9～14.1V/6cell中某一值；

2).电池自检结束后，电池电压小于等于电压范围13～13.3V/6cell中某一值；

3).电池放电后，电池电压小于等于电压范围13～13.3V/6cell中某一值。

●第二阶段；(1||2||3||4||5)

1).进入正常充电模式，电池电压大于等于电压范围13.9～14.1V/6cell中的某一值；

2).第一阶段充电到电池电压大于等于电压范围13.9～14.1V/6cell中的某一值；

3).电池自检结束后，电池电压大于等于电压范围13.9～14.1V/6cell中的某一值；

4).电池放电后，电池电压大于等于电压范围13.9～14.1V/6cell中的某一值；

5).在第一阶段充电时间达到均充保护时间20小时。

●第三阶段；(1||2)

1).在第二阶段充电100个周期后进入第三节阶段充电；

2).有两个风扇机型的UPS有一个风扇故障且不过温。

图8是本发明的电池充电方法的各个充电状态的转换示意图。图8示出的状态转换是根据上述的状态转换条件中的优选电压和时间值来实现的。如图8所示，当电池处于正常充电状态中的第一、二或三阶段时，检测到PFC异常，则电池开始放电，当满足设定条件时，电池自检。当电池放电或自检结束，且检测到电池电压小于13.3V/6cell时，电池进入第一充电阶段。当充电到电池电压大于13.9V/6cell，或充电时间大于20小时后，进入第二充电阶段。当在第二阶段脉冲充电进行了100周期后，进入第三充电阶段。在第三充电阶段，当电池电压小于13.3V/6cell时，返回到第一充电阶段。当电池自检时，出现电池逆变供电、整流器关闭或充电器关闭情况时，其可转入电池放电状态。

虽然，前面示出了各个电压值的优选范围，但是本领域技术人员知悉，除了上述电压值以外，本领域技术人员还可以根据需要，选择其他适合的电压值或时间值。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (14)

1.一种电池充电方法，其特征在于，按照正常充电模式为电池充电，所述正常充电模式包括

S11、判定电池电压是否大于等于电压设定值，如果是，执行步骤S14，否则执行步骤S12；

步骤S12、判定充电时间是否小于设定保护时间，如果是，执行步骤S13，否则执行步骤S14；

步骤S13、采用均充方式对所述电池进行快速充电，并返回步骤S11；

步骤S14、采用脉冲方式充电，并执行步骤S15；

步骤S15、判定脉冲充电时间是否小于等于第一设定周期，如果是则返回到步骤S14，否则执行步骤S16；

步骤S16、采用低电压充电第一设定时间，再采用脉冲方式充电第二设定周期，并循环执行步骤S16；

其中所述低电压是13.3V～13.8V/6cells电压范围内的任一值。

2.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，进一步包括：

在执行步骤S13、S14的过程中，判定电池是否放电，如果电池放电，则切换到执行步骤S11，否则继续执行当前充电步骤；

在执行步骤S16的过程中，判定电池是否放电，如果电池放电，则执行步骤S11，否则循环执行步骤S16。

3.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，所述脉冲方式为，在所述第一设定周期和第二设定周期的每个周期中，分别采用高低电压间隔充电半个周期；其中所述高电压是13.9V～14.4V/6cells电压范围内的任一值。

4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的电池充电方法，其特征在于，所述第一设定周期为100个周期，所述第二设定周期为60个周期，所述100个周期和所述60个周期的每个周期为3分钟，所述第一设定时间是70小时，所述设定保护时间为20小时。

5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的电池充电方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

S1、检查风扇状态，并基于所述风扇状态选择充电模式。

6.根据权利要求5所述的电池充电方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：

a.判定是否所有风扇都正常，如果是，则选择正常充电模式，否则执行步骤b；

b.判定是否所有风扇都发生故障，如果是，则将外接电源系统转旁路并选择紧急充电模式，否则执行步骤c；

c.选择故障充电模式，判定是否过温，如果是，则将外接电源系统转旁路并维持当前充电状态，否则仅维持故障充电模式。

7.根据权利要求6所述的电池充电方法，其特征在于，所述紧急充电模式包括：

S21、采用第一选定充电电压充电第二设定时间，然后采用第二选定充电电压充电第三设定时间，其中第一选定充电电压大于第二选定充电电压，且第二设定时间小于第三设定时间；

S22、循环执行步骤S21。

8.根据权利要求7所述的电池充电方法，其特征在于，所述第一选定充电电压为高电压，所述第二选定充电电压是0。

9.根据权利要求7所述的电池充电方法，其特征在于，所述第一选定充电电压为低电压，所述第二选定充电电压是0。

10.根据权利要求7所述的电池充电方法，其特征在于；所述第二设定时间为1分钟，所述第三设定时间为3分钟。

11.根据权利要求6所述的电池充电方法，其特征在于，所述故障充电模式包括：

S31、采用低电压充电第一设定时间，再采用脉冲方式充电第二设定周期；

S32、循环执行步骤S31。

12.根据权利要求11所述的电池充电方法，其特征在于，所述第一设定时间是70小时；所述第二设定周期为60个周期。

13.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述方法进一步包括按照设定条件对电池进行自检。

14.根据权利要求13所述的电池充电方法，其特征在于，所述设定条件包括：接收到自检指令且负载满足负载限定条件。

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