專利名稱：蓄電池充電控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于蓄電池充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種蓄電池充電控制 方法。
背景技術(shù)：
長期以來，人們一直釆用恒流法或恒壓法來對蓄電池充電。而這 兩種方法與蓄電池的充電特性曲線嚴重不符，所以經(jīng)常造成蓄電池的 損壞。附圖1給出了鉛酸蓄電池的充電特性曲線，I線代表蓄電池
在充電過程中不同時刻受電能力的電流變化曲線，v線代表蓄電池充
電過程中各時刻能接受的最高安全電壓，也是設(shè)計充電器的恒壓輸出
線，c線代表蓄電池充電過程中容量隨時間的增加表現(xiàn)的恢復曲線。
從I曲線上可清楚看到，充電過程中蓄電池在不同時刻的電流接受能 力。顯然，在時間軸上，蓄電池電流接受曲線I是一條變化很大的非 線性曲線，各個時刻蓄電池的電流接受能力是完全不同的，那么該曲 線上哪一時刻的電流用作蓄電池恒流充電，能使蓄電池既安全，又能 在人們可接受的有限時間上將蓄電池充滿，無論怎么看，包括恒流充 電法改進后的有限次數(shù)的分段恒流法在內(nèi)，都是難以實現(xiàn)的。更加困 難的是，電池每次使用的放電深度是不一樣的，環(huán)境溫度都不一樣， 新舊程度也不一樣，如果每次充電都用同樣的電流和時間去充，造成的電池損害是不可逆轉(zhuǎn)的。再看恒壓充電法，從v線上我們看到充電
器的輸出電壓，始終是在充電器設(shè)計者認為蓄電池安全受電的最高允 許電壓上，低于這個電壓，將無法使蓄電池充滿。但是這個電壓并不 真的安全。因為在充電過程中，單體鉛酸蓄電池的輸出電壓比電池自
身實時的電壓要高出100mV,通過蓄電池的輸出電流比蓄電池的最大 安全受電電流要增大10倍以上。而充電前蓄電池一般都是在放完電 后，這時的蓄電池肯定是處在最低的電壓上。如單體鉛酸蓄電池，放 電后一般為1.8~2. 0V,而此時充電裝置的輸出電壓如果是恒定在 2. 25~2. 4V,那與蓄電池電壓的差就已遠遠大于100mV。這樣的恒壓 充電，通過蓄電池的輸出電流將是蓄電池最大安全電流的幾十倍，如 果充電器的輸出功率與容量足夠大的話，必定會造成蓄電池的損壞， 如果充電器的容量不夠，那就必定會造成充電器的過載燒毀。如不及 時關(guān)斷充電電源，極易造成蓄電池的損壞。至此，我們可以看出，造 成鉛酸蓄電池使用中出現(xiàn)早期性能下降和損失容量的重要原因，大多 是傳統(tǒng)蓄電池充電技術(shù)落后與過程控制不力所致。
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，人們試圖控制充電裝置按照接近充電特性 曲線的方式來充電。 一種比較好的充電裝置方案是釆用H橋逆變、高 頻變壓器隔離技術(shù)，這種方案效率高、能耗低、功率因數(shù)高、輸出精 度高，有輸出電流限制，輸出特性曲線如附圖2所示。其額定輸出電 流為55A,當輸出電流大于55A時，按特性曲線進行電壓限制，當輸 出電流為60A時，輸出電壓變?yōu)镺V。充電裝置輸出電壓控制系統(tǒng)是 個雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，如圖3所示，外電壓控制環(huán)起主要作用，內(nèi)電流控制環(huán)起輔助作用。在特性曲線的恒壓階段，輸出電壓的反饋值與基 準電壓比較，經(jīng)PI調(diào)節(jié)，生成一個電流參考值，然后與電流反饋值
進行比較，最終確定一個輸出波形，送到P簡發(fā)生器中，產(chǎn)生IGBT 的門極控制信號；在限流階段，過程同恒壓階段，只是在電壓比較器 處多比較了一個"輸出電壓降低值"的參數(shù)，這個參數(shù)值將根據(jù)特性 曲線確定，使電壓的參考值降低，進而實現(xiàn)了限流控制。
釆用這種控制方法的優(yōu)點是根據(jù)輸出電流來調(diào)整給定電壓，實現(xiàn) 了恒壓及限流控制，有效的實現(xiàn)了輸出電流限制、快速的過流保護。 但還存在兩方面的不足， 一是在恒壓控制階段，加入了電流閉環(huán)，這 樣雖然起到了快速過流保護的作用，但是，在輸出電流小于55A情 況下，電流閉環(huán)也參與了 110V的恒壓控制，輸出電流反饋的變化會 影響輸出電壓的調(diào)整，使輸出電壓的精度受到影響；二是在限流控制 階段，根據(jù)輸出特性曲線，輸出電流55A對應(yīng)輸出電壓IIOV，輸出 電流60A對應(yīng)輸出電壓0V,在此區(qū)間，輸出電流每變化1A，會使輸 出電壓有22V的變化，輸出電流的變化直接影響到給定電壓的快速變 化，使得在此區(qū)間電壓和電流一直處于動態(tài)的調(diào)整狀態(tài)，輸出電壓和 輸出電流的穩(wěn)定度不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種安全可 靠、控制精確、穩(wěn)定的蓄電池充電控制方法。
本發(fā)明的目的是這樣現(xiàn)的 一種蓄電池充電控制方法，釆取以下(8) 釆集充電裝置的輸出電流信號和輸出電壓信號；
(9) 向控制系統(tǒng)發(fā)出輸出電流給定值和輸出電壓給定值；
(10) 斜坡處理輸出電流給定值和輸出電壓給定值，得出輸出電流 斜坡給定值和輸出電壓斜坡給定值；
(11) 輸出電流斜坡給定值與輸出電流信號值相比較，得出輸出電 流誤差信號，輸出電壓斜坡給定值與輸出電壓信號值相比 較，得出輸出電壓誤差信號；
(12) 對輸出電流誤差信號進行PI調(diào)節(jié)運算，得出脈沖寬度控制 信號PWl,對輸出電壓誤差信號進行Pi運算，得出脈沖寬 度控制信號PW2;
(13) 將PW1和PW2進行比較，按其中較小的數(shù)值控制充電裝置開
關(guān)管的開通寬度。
(14) 返回步驟(1)。
本發(fā)明的技術(shù)方案，采用了輸出電壓和輸出電流兩個獨立的閉 環(huán)，交替控制充電裝置的輸出，大大提高了在恒壓控制區(qū)的輸出電壓 精度及限流控制區(qū)的輸出電壓和電流穩(wěn)定度。


附圖1為鉛酸蓄電池的充電特性曲線。
附圖2為H橋逆變、高頻變壓器隔離充電裝置的輸出特性曲線。 附圖3為釆用H橋逆變、高頻變壓器隔離技術(shù)的充電裝置的雙閉 環(huán)控制原理框圖。
附圖4為本發(fā)明實施例的充電裝置的電路原理框圖。 附圖5為本發(fā)明實施例的主程序流程框圖。附圖6為本發(fā)明實施例的恒壓及限流控制子程序流程框圖。
具體實施例方式
參看附圖4，實現(xiàn)本發(fā)明控制方法的充電裝置的主電路主要由輸 入逆變電路、隔離變壓器、輸出整流電路構(gòu)成，微機控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù) 釆集電路測取的電流、電壓信號進行分析處理，輸出P觀控制信號， 調(diào)節(jié)逆變輸入電路開關(guān)管的導通脈寬。
參看附圖5和附圖6詳細說明本發(fā)明實施例的控制方法步驟?？?br> 制程序從框l開始，進入框2，對系統(tǒng)進行初始化，對寄存器及變量 的配置進行賦值初始化。然后進入框3，釆集傳感器信號和開關(guān)信號。 進入判斷框4，判斷啟動開關(guān)是否閉合如果否，就返回；如果是， 就向下，進入判斷框5。在判斷框5判斷輸入電壓是否大于下限如 果否，就返回；如果是，就向下進入框6。在框6給中間回路充電。 然后進入判斷框7，看此充電是否完成如果否，就返回框6;如果 是，就向下進入框8，調(diào)用恒壓及限流控制子程序。恒壓及限流控制 子程序從框8.1入口，然后進入框8.2,裝載輸出電壓給定值及輸出 電流給定值。然后進入框8.3，對上述給定值進行斜坡處理，得出輸 出電壓斜坡給定值及輸出電流斜坡給定值。然后進入框8.4,分別計 算電壓反饋值與電壓斜坡給定值的差以及電流反饋值與輸出電流斜 坡給定值的差。然后進入框8.5,分別對這兩個差值進行PI調(diào)節(jié)運算, 得出脈寬調(diào)節(jié)值PW1和PW2。然后進入判斷框8.6,比較PW1和PW2: 如果PWKPW2，則進入框8.7，令門極脈沖寬度PW^PW1;如果PW1 《PW2，則進入框8.10，令門極脈沖寬度PW二PW2。然后進入框8.8， 進行PWM輸出。恒壓及限流控制子程序在框8.9結(jié)束，返回主程序 的框3。
權(quán)利要求
1、一種蓄電池充電控制方法，采取以下步驟(1)采集充電裝置的輸出電流信號和輸出電壓信號；(2)向控制系統(tǒng)發(fā)出輸出電流給定值和輸出電壓給定值；(3)斜坡處理輸出電流給定值和輸出電壓給定值，得出輸出電流斜坡給定值和輸出電壓斜坡給定值；(4)輸出電流斜坡給定值與輸出電流信號值相比較，得出輸出電流誤差信號，輸出電壓斜坡給定值與輸出電壓信號值相比較，得出輸出電壓誤差信號；(5)對輸出電流誤差信號進行PI調(diào)節(jié)運算，得出脈沖寬度控制信號PW1，對輸出電壓誤差信號進行PI運算，得出脈沖寬度控制信號PW2；(6)將PW1和PW2進行比較，按其中較小的數(shù)值控制充電裝置開關(guān)管的開通寬度。(7)返回步驟(1)。
全文摘要
本發(fā)明的蓄電池充電控制方法，分別對輸出電流誤差信號和輸出電壓誤差信號進行PI調(diào)節(jié)運算，得出脈沖寬度控制信號PW1和PW2；將PW1和PW2進行比較，按其中較小的數(shù)值控制充電裝置開關(guān)管的開通寬度。采用了輸出電壓和輸出電流兩個獨立的閉環(huán)，交替控制充電裝置的輸出，大大提高了在恒壓控制區(qū)的輸出電壓精度及限流控制區(qū)的輸出電壓和電流穩(wěn)定度。
文檔編號H02J7/04GK101621212SQ20081001207
公開日2010年1月6日 申請日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者新 李, 蔡志偉, 韓樹明, 高洪光 申請人:中國北車集團大連機車車輛有限公司