專利名稱：一種蓄電池的充電方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蓄電池領(lǐng)域，特別是一種蓄電池的充電方法和裝置。
背景技術(shù)：
火警系統(tǒng)中通常使用鉛酸蓄電池。該系統(tǒng)電壓正常是24V的直流安全電壓，由12 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的2V蓄電池單元串聯(lián)組成。通常采用浮充模式進(jìn)行充電。根據(jù)鉛酸蓄電池的特性， 浮充電壓一般約為2. 3V。過電壓充電將永久地?fù)p壞蓄電池。由于該12個(gè)蓄電池單元并不完全相同，因此，浮充電壓不能均分到每一個(gè)蓄電池。過壓的蓄電池將會受到影響且會降低壽命。由于上述原因，雖然蓄電池制造商宣稱蓄電池的使用壽命一般是3年，但在火警系統(tǒng)中蓄電池的實(shí)際使用壽命通常會減少，因此火警系統(tǒng)的制造者通常將使用的備用電源的壽命限定為2年或更少，并要求用戶每2年更換備用電源。
現(xiàn)有的火警系統(tǒng)的蓄電池充電具體為浮充電荷以恒定電流為串聯(lián)的12個(gè)2V蓄電池單元充電直到達(dá)到浮充電壓27. 6V(對于單個(gè)蓄電池單元，浮充電壓為2. 3V)，接著快速降低電流以維持該電壓。蓄電池能夠快速地獲得約75%的容量，但由于電流減少因此需要很長時(shí)間獲得其余的25%的容量。但對火警系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)來說，例如GB-4147、GB-16806、 UL864、EN54-4、ULC S527&S559等，都要求火警系統(tǒng)具有可充電蓄電池的備用電源，并且該可充電蓄電池需要在有限時(shí)間內(nèi)被充電到滿容量的一定百分比，且在下一有限時(shí)間內(nèi)被充電到滿容量，以保證火警系統(tǒng)能夠在提供的條件下操作。
由于上述原因，火警系統(tǒng)的制造者通常選擇大容量的蓄電池，以使得火警系統(tǒng)在快速充電階段能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)的需求，但該大容量的蓄電池超過了火警系統(tǒng)所需要的容量， 且更加昂貴。
因此，在火警系統(tǒng)中，蓄電池壽命通常小于其額定壽命，且蓄電池容量通常需要很大，且不能在有限時(shí)間內(nèi)充滿。發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出了一種蓄電池的持續(xù)充電方法，采用該方法能夠快速將蓄電池充滿，從而在有限時(shí)間內(nèi)就能夠使蓄電池接近充滿，以滿足火警系統(tǒng)的要求。此外，由于充電時(shí)間得以縮短，因而使用小容量的蓄電池同樣可以實(shí)現(xiàn)火警系統(tǒng)的要求。
另一方面，采用本發(fā)明提出的持續(xù)充電方法可延長蓄電池的使用到其額定壽命， 以滿足火警系統(tǒng)的需要。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面，提出了一種對蓄電池持續(xù)充電的方法。該方法包括在快速充電階段和充滿階段，使用第一電壓對蓄電池充電，所述第一電壓大于所述蓄電池的浮充電壓且小于等于所述蓄電池的極限電壓；在維持階段，使用浮充電壓對所述蓄電池充電，以維持所述蓄電池輸出額定電壓。
從上述方案可以看出，由于本發(fā)明方法中先使用高于浮充電壓的第一電壓對蓄電池充電，使得能夠在有限時(shí)間內(nèi)將蓄電池接近充滿，從而滿足火警系統(tǒng)的要求。此外，由于充電時(shí)間得以縮短，使用小容量的蓄電池同樣可以實(shí)現(xiàn)快速充滿的目的。且在維持階段，使用浮充電壓對所述蓄電池充電，可以延長電池使用壽命，同時(shí)可以滿足火警系統(tǒng)對備用蓄電池的需求。
優(yōu)選地，在充滿階段使用第一電壓對蓄電池充電的步驟包括以間歇方式重復(fù)使用第一電壓對所述蓄電池充電。這樣，在充滿階段，能夠邊充邊停，使得蓄電池能夠休整，能夠有效延長蓄電池的使用壽命。
優(yōu)選地，以間歇方式重復(fù)使用第一電壓對所述蓄電池充電的步驟包括使用第一電壓對所述蓄電池充電；檢測所述蓄電池的當(dāng)前電壓及充電電流，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前電壓達(dá)到所述第一電壓，且充電電流小于第一閾值電流時(shí)，停止充電；在停止充電達(dá)第一預(yù)定時(shí)間后，重復(fù)使用所述第一電壓對所述蓄電池充電。這樣，在間歇式充電時(shí)，當(dāng)蓄電池的當(dāng)前電壓達(dá)到第一電壓且充電電流小于第一閾值電流時(shí)，就可以停止充電，使蓄電池進(jìn)行休整，并且在休整期間，當(dāng)蓄電池的電壓會持續(xù)降低，當(dāng)停止充電達(dá)第一預(yù)定時(shí)間后，再繼續(xù)充電，能夠有效延長蓄電池的使用壽命。
其中，所述第一預(yù)定時(shí)間為所述蓄電池的當(dāng)前電壓下降到閾值電壓的時(shí)間，所述閾值電壓低于所述蓄電池的浮充電壓且高于蓄電池的額定電壓。這樣，在停止充電期間，當(dāng)蓄電池的當(dāng)前電壓下降到閾值電壓時(shí)，會繼續(xù)對蓄電池充電。
優(yōu)選地，在所述維持階段，也使用所述蓄電池的浮充電壓以間歇方式對所述蓄電池充電。這樣，在維持階段，使用浮充電壓以間歇式方式充電，能夠進(jìn)一步延長蓄電池的使用壽命。
其中，所述使用蓄電池的浮充電壓以間歇方式對所述蓄電池充電的步驟包括使用所述蓄電池的浮充電壓對蓄電池充電；檢測所述蓄電池的當(dāng)前電壓及充電電流，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前電壓達(dá)到所述浮充電壓時(shí)，且充電電流小于第二閾值電流時(shí)，停止充電；在停止充電達(dá)第二預(yù)定時(shí)間后，重復(fù)使用所述浮充電壓對所述蓄電池進(jìn)行充電。這樣，在使用蓄電池的浮充電壓以間歇方式對蓄電池充電時(shí)，能夠通過檢測蓄電池的當(dāng)前電壓和充電電流來停止對蓄電池充電，并且在停止充電達(dá)第二預(yù)定時(shí)間后，繼續(xù)充電。
其中，所述第二預(yù)定時(shí)間為所述蓄電池的當(dāng)前電壓下降到所述閾值電壓的時(shí)間。 這樣，在蓄電池的當(dāng)前電壓下降到閾值電壓時(shí)，會繼續(xù)對蓄電池充電。
其中，在使用所述第一電壓對蓄電池充電的時(shí)間達(dá)到第三預(yù)定時(shí)間時(shí)充滿階段結(jié)束。這樣可以在第三預(yù)定時(shí)間內(nèi)快速將電池充滿。
其中，當(dāng)重復(fù)使用所述第一電壓對蓄電池充電的次數(shù)到達(dá)預(yù)定次數(shù)時(shí)所述充滿階段結(jié)束。這樣當(dāng)重復(fù)使用第一電壓對蓄電池的充電的次數(shù)到達(dá)預(yù)定次數(shù)時(shí)，蓄電池充滿，充滿階段結(jié)束。
優(yōu)選地，所述方法還包括在停止充電期間，在線測量所述蓄電池的內(nèi)阻，并且當(dāng)所述蓄電池的內(nèi)阻不滿足使用要求時(shí)，更換所述蓄電池。在這種情況下，當(dāng)蓄電池性能不能滿足要求時(shí)，用戶可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更換，并且由于對蓄電池進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，使得直到蓄電池性能不滿足要求時(shí)，才更換蓄電池，使得蓄電池有可能工作到其最長壽命。
本發(fā)明實(shí)施例還提供一種對蓄電池持續(xù)充電的裝置，所述裝置包括控制模塊，電連接到所述蓄電池，用于在所述蓄電池的快速充電階段和充滿階段產(chǎn)生一充電控制信號， 以及在維持所述蓄電池電壓的維持階段產(chǎn)生一維持控制信號；直流電源，電連接到所述控制模塊和所述蓄電池，其可響應(yīng)于所述充滿控制信號而以第一電壓對蓄電池充電，響應(yīng)于所述維持控制信號而以蓄電池的浮充電壓對所述蓄電池充電，其中所述第一電壓大于所述浮充電壓且小于等于蓄電池的極限電壓。
采用上述裝置，使得能夠在有限時(shí)間內(nèi)將蓄電池接近充滿，能夠滿足火警系統(tǒng)的要求。此外，由于充電時(shí)間得以縮短，使用小容量的蓄電池同樣可以實(shí)現(xiàn)快速充滿的目的。 且在維持階段，使用浮充電壓對所述蓄電池充電，可以延長電池使用壽命，同時(shí)可以滿足火警系統(tǒng)對備用蓄電池的需求。
優(yōu)選地，所述控制模塊包括檢測模塊，其連接到蓄電池，用于檢測所述蓄電池的當(dāng)前電壓及充電電流，當(dāng)在充滿階段所述蓄電池的當(dāng)前電壓達(dá)到所述第一電壓且充電電流小于第一閾值電流時(shí)，產(chǎn)生一停止控制信號以停止所述直流電源對所述蓄電池充電；當(dāng)檢測到的所述蓄電池的當(dāng)前電壓低于閾值電壓時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)充電控制信號，以使得直流電源繼續(xù)對所述蓄電池充電。
這樣，檢測模塊通過檢測蓄電池的當(dāng)前電壓及充電電流，即可控制直流電源是否對蓄電池充電，實(shí)現(xiàn)對蓄電池的間歇式充電，延長蓄電池的使用壽命。
優(yōu)選地，所述檢測模塊還用于當(dāng)在維持階段所述蓄電池的當(dāng)前電壓達(dá)到浮充電壓時(shí)，且充電電流小于第二閾值電流時(shí)，產(chǎn)生所述停止控制信號以停止所述直流電源對所述蓄電池充電，當(dāng)檢測到的所述蓄電池的當(dāng)前電壓低于閾值電壓時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)充電控制信號， 以使得直流電源繼續(xù)對所述蓄電池充電。
這樣，在維持階段，檢測模塊同樣通過檢測蓄電池的當(dāng)前電壓及充電電流，即可控制直流電源是否對蓄電池充電，實(shí)現(xiàn)間歇方式的充電，進(jìn)一步延長蓄電池的使用壽命。
優(yōu)選地，所述控制模塊還包括計(jì)時(shí)模塊，用于從發(fā)出所述充滿控制信號起開始計(jì)時(shí)，在到達(dá)一預(yù)定時(shí)間后發(fā)出所述維持控制信號。這樣，可以通過計(jì)時(shí)模塊的計(jì)時(shí)，使得能夠在充電達(dá)到預(yù)定時(shí)間后進(jìn)入維持階段。
優(yōu)選地，所述控制模塊還包括計(jì)數(shù)模塊，用于對所述停止控制信號或充滿階段的所述充電控制信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，且在計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)定值時(shí)產(chǎn)生所述維持控制信號。這樣，能夠通過計(jì)數(shù)模塊的控制，使得蓄電池接近充滿后進(jìn)入維持階段。
本發(fā)明實(shí)施例還提供一種機(jī)器可讀的存儲介質(zhì)，存儲有用于使一機(jī)器執(zhí)行上述方法的指令。


下面將通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中
圖Ia為本發(fā)明實(shí)施例一提供的蓄電池的持續(xù)充電方法的流程圖Ib為本發(fā)明實(shí)施例二提供的蓄電池的持續(xù)充電方法的流程圖2為充電過程中蓄電池的電壓和電流的變化曲線圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄電池的持續(xù)充電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的蓄電池的持續(xù)充電裝置的具體結(jié)構(gòu)圖。
其中，附圖標(biāo)號如下
30控制模塊31直流電源32檢測模塊321電流檢測單兀
322電壓檢測單元 323停止控制單元 324充電控制單元
325RS 觸發(fā)器具體實(shí)施方式
由于現(xiàn)有的火警系統(tǒng)中，蓄電池壽命通常小于其額定壽命，且蓄電池容量通常很大，才能在有限的時(shí)間內(nèi)浮充充電達(dá)到火警系統(tǒng)的要求。有鑒于此，本發(fā)明提供一種充電方法，在有限時(shí)間內(nèi)能夠?qū)⑿铍姵亟咏錆M，或更優(yōu)選地能夠延長蓄電池的使用壽命到其額定壽命，以滿足火警系統(tǒng)的需要。
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下舉實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
在對本發(fā)明的方法進(jìn)行說明前，先簡單介紹一下浮充充電模式和循環(huán)充電模式。
浮充充電模式蓄電池和負(fù)載永久地并聯(lián)地連接直流充電電源,且該直流充電電源的電壓維持常數(shù)并小于蓄電池的極限電壓。浮充充電模式用于緊急電源備份系統(tǒng)，當(dāng)電源出現(xiàn)故障，能立刻使用蓄電池供電，并且蓄電池長期處于浮充狀態(tài)。浮充充電模式主要使用鉛酸蓄電池，且用于火警系統(tǒng)。
循環(huán)充電模式常用蓄電池的充電方法，先充電再放電。一般采用恒壓充電和/或恒流充電，優(yōu)點(diǎn)是蓄電池能夠充分發(fā)揮其性能，但充電循環(huán)的次數(shù)有限制。這種充電模式通常用于蓄電池在充電和放電兩種條件下操作的系統(tǒng)。該充電模式并不適用于火警系統(tǒng)。
本發(fā)明實(shí)施例以火警系統(tǒng)為例，說明其中蓄電池的充電方法，但本發(fā)明實(shí)施例中提供的蓄電池的充電方法并不僅限于火警系統(tǒng)，還適用于需要緊急備份蓄電池的一切系統(tǒng)。例如醫(yī)院的報(bào)警系統(tǒng)。
—般而言，對蓄電池的持續(xù)充電過程可以大體劃分為三個(gè)階段，S卩，快速充電階段、充滿階段和維持階段。在快速充電階段，將蓄電池的容量從幾乎為零充電到接近充滿 (例如，對于浮充充電，為充電到75%的電池容量)。在充滿階段，將蓄電池充滿到滿容量狀態(tài)(例如，同樣對于浮充充電，為從75%的電池容量充到大約100%的電池容量)。繼而，在維持階段，對蓄電池充電以維持蓄電池始終處于滿容量狀態(tài)(依然對于浮充充電而言，就是不間斷地給電池施加浮充電壓)。
圖Ia示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一提供的對蓄電池持續(xù)充電的方法的流程圖。該流程具體包括如下步驟。
SlOl、在快速充電階段使用第一電壓Vl對蓄電池持續(xù)充電，該第一電壓Vl大于浮充電壓V2且小于蓄電池極限電壓。在充滿階段依然使用第一電壓Vl對蓄電池持續(xù)充電。
在火警系統(tǒng)中，常用蓄電池單元的浮充電壓V2 —般是2. 3V，而蓄電池單元的極限電壓是2. 4V，第一電壓Vl則可選為大于浮充電壓V2且小于等于蓄電池極限電壓。
S104、當(dāng)在充滿階段使用第一電壓Vl將蓄電池充到滿容量后，充電過程進(jìn)入維持階段，在此階段，利用浮充電壓V2對蓄電池進(jìn)行充電，以維持蓄電池始終處于滿容量狀態(tài)。
在圖Ia所示的實(shí)施例中，由于第一電壓Vl高于浮充電壓，因而使用第一電壓對蓄電池充電可以更快速地使得蓄電池達(dá)到滿容量狀態(tài)。這樣，就可以滿足例如火警系統(tǒng)關(guān)于在有限時(shí)間內(nèi)完成快速充電的要求。同時(shí)，在上述實(shí)施例中，由于并不是使用第一電壓永久性地給蓄電池充電，所以并不會導(dǎo)致蓄電池因高壓永久性充電而帶來的壽命縮短問題。相反，由于在上述實(shí)施例中，在維持階段降為使用浮充電壓對蓄電池充電，因此，圖Ia所示的方法可以有效地加快蓄電池的充電速度，減少蓄電池達(dá)到滿容量所需的時(shí)間，同時(shí)并不會縮短蓄電池的壽命。
圖Ib示出了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的給蓄電池持續(xù)充電的方法流程圖。如圖所示，該方面包括
S101-1 :在快速充電階段使用第一電壓Vl對蓄電池充電，直至接近充滿。
‘然后，在充滿階段以間歇方式使用第一電壓Vl對蓄電池充電，直至充滿。這部分操作具體可包括
S102-1、以第一電壓Vl對蓄電池充電；
S102-2、實(shí)時(shí)檢測蓄電池的當(dāng)前電壓及充電電流，當(dāng)該蓄電池的當(dāng)前電壓達(dá)到第一電壓VI,且充電電流小于第一閾值電流11時(shí),停止充電；
S102-3、判斷停止充電的時(shí)間是否達(dá)到第一預(yù)定時(shí)間。如果未達(dá)到第一預(yù)定時(shí)間則等待。如果達(dá)到第一預(yù)定時(shí)間，則控制行進(jìn)到步驟S103，進(jìn)一步判斷充滿階段是否結(jié)束， 如果結(jié)束則返回步驟S102-1，重復(fù)使用所述第一電壓對所述蓄電池充電。
其中該第一預(yù)定時(shí)間可以是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定的一段時(shí)間，例如幾分鐘到十幾分鐘?；蛘?，該第一預(yù)定時(shí)間也能夠以停止充電后蓄電池電壓下降的多少來確定。比如，當(dāng)蓄電池電壓下降到一閾值電壓V3時(shí)恢復(fù)充電。該閾值電壓V3可低于浮充電壓V2但是需要高于蓄電池的額定電壓，例如2V。優(yōu)選地，V3可以為2. 2V。
S103 :判斷蓄電池充滿階段是否結(jié)束，如果未結(jié)束則執(zhí)行步驟S102-1，否則進(jìn)入步驟S104，采用浮充電壓V2對蓄電池持續(xù)充電。
上述方法中，在步驟SlOl中，使用第一電壓Vl能夠快速對蓄電池進(jìn)行充電，蓄電池電壓會逐漸升高，當(dāng)接近第一電壓Vl時(shí)，充電電流會逐漸減小。當(dāng)蓄電池充電到第一電壓VI，并當(dāng)充電電流小于第一閾值電流Ii時(shí)，表示蓄電池接近充滿，例如達(dá)到蓄電池容量的75%以上。此時(shí)，執(zhí)行步驟S102-2，使得充電被停止并進(jìn)入充電休整期。在充電休整期， 電極和電化學(xué)反應(yīng)將全面的得到均衡，使化學(xué)反應(yīng)的速度和充入的電能保持一致，減少和避免在電極表面的氣化、結(jié)晶和鈍化。并且在該充電休整期，蓄電池電壓會慢慢降低。當(dāng)蓄電池電壓降低到V3時(shí)，重復(fù)使用第一電壓Vl對蓄電池充電，并繼續(xù)執(zhí)行步驟S102-2進(jìn)行檢測，如此重復(fù)，直至完全充滿。
采用上述充電方法，在充電過程中，充電和停止充電會交替進(jìn)行。由于先采用第一電壓Vl對蓄電池進(jìn)行充電，使得蓄電池能夠快速充電到接近滿充電，并且當(dāng)電流過小時(shí)， 停止充電，使得能夠減少和避免在電極表面的氣化、結(jié)晶和鈍化，減小對蓄電池的損害，且延長蓄電池使用壽命。
優(yōu)選地，在步驟S102-3的停止充電期間，可以在線測量蓄電池的內(nèi)阻，并且如果蓄電池的內(nèi)阻不滿足使用要求，可以及時(shí)將蓄電池更新。這樣由于對蓄電池進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)控，使得直到蓄電池性能不滿足要求時(shí)，才更換蓄電池，使得蓄電池有可能工作到其最長壽命。并且，在線測量蓄電池的電阻，也可以有助于停止充電期間蓄電池的電壓的降低。
在上述充電-停止的交替進(jìn)行中，蓄電池會充滿。充滿之后，進(jìn)入維持階段，此時(shí)將第一電壓降低到浮充電壓，采用浮充電壓V2對電池進(jìn)行充電。這樣，能夠保護(hù)電池且進(jìn)一步延長電池的使用壽命。
此外，如圖Ib所述，為本發(fā)明實(shí)施例二提供的蓄電池的充電方法的流程圖，與實(shí)施例一的不同還在于，在步驟S103中包括判斷充滿階段是否結(jié)束。這里，充滿階段的結(jié)束可以有多種判斷方法。比如，在使用所述第一電壓Vl對蓄電池充電的時(shí)間達(dá)到一預(yù)定時(shí)間 (第三預(yù)定時(shí)間)時(shí)可以確定充滿階段結(jié)束。該預(yù)定時(shí)間可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定?；蛘撸?dāng)重復(fù)使用所述第一電壓對蓄電池充電的次數(shù)到達(dá)預(yù)定次數(shù)時(shí)也可以確定所述充滿階段結(jié)束。 該預(yù)定次數(shù)同樣可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)加以確定。
如果在步驟S103中確定充滿階段結(jié)束，則執(zhí)行步驟S104，否則重復(fù)執(zhí)行步驟 S102-1，繼續(xù)充電和停止充電交替進(jìn)行的充滿階段。
這里，充滿階段結(jié)束的條件具體為重復(fù)使用第一電壓對蓄電池充電的次數(shù)到達(dá)預(yù)定次數(shù)；或者啟動使用第一電壓對蓄電池充電到當(dāng)前的時(shí)長到達(dá)的預(yù)定時(shí)間。重復(fù)次數(shù)可以是總的充電-停止充電的次數(shù)，也可以是自第一個(gè)充電休整期之后的重復(fù)次數(shù)，充電時(shí)間可以是自初始充電開始到當(dāng)前時(shí)間的時(shí)長，或者自第一個(gè)充電休整期之后開始充電到當(dāng)前時(shí)間的時(shí)長，具體確定可以根據(jù)需要設(shè)定。
在步驟S102-3中停止充電后，蓄電池電壓會慢慢降低，當(dāng)其例如達(dá)到V3時(shí)，并且充滿階段尚未結(jié)束時(shí)，控制返回步驟執(zhí)行到S102-1繼續(xù)充電，新的充電過程會重新開始。 充電和停止充電會交替進(jìn)行。
當(dāng)上述S102-1 S102-3的步驟執(zhí)行次數(shù)達(dá)到預(yù)定次數(shù)，或者自S101-1開始到當(dāng)前的時(shí)長到達(dá)一預(yù)定時(shí)間，將第一電壓Vl降低到浮充電壓V2，對蓄電池進(jìn)行永久性充電。
S104、將第一電壓Vl降低到浮充電壓，對蓄電池進(jìn)行永久性充電。
當(dāng)上述充電和停止充電的重復(fù)次數(shù)執(zhí)行預(yù)定次數(shù)，或者自充電開始到當(dāng)前時(shí)間到達(dá)第二預(yù)定時(shí)間后，蓄電池會全部充滿，其中，預(yù)定次數(shù)和所述預(yù)定時(shí)間，是由用戶根據(jù)需要設(shè)定，盡量保證執(zhí)行預(yù)定次數(shù)或者充電時(shí)間到第二預(yù)定時(shí)間后，蓄電池會全部充滿。蓄電池充滿后，將第一電壓Vl降低到浮充電壓V2，使用浮充電壓V2對蓄電池進(jìn)行永久性充電， 使得在永久性充電期間，蓄電池是安全的、延長蓄電池使用壽命，且滿足火警系統(tǒng)對緊急備份電源的需要。
其中，將第一電壓Vl降低到浮充電壓V2，對蓄電池進(jìn)行永久性充電，可以具體為 將第一電壓Vl降低到浮充電壓V2，使用該浮充電壓V2對蓄電池進(jìn)行浮充充電。這樣后續(xù)可以一直使用浮充電壓V2對蓄電池進(jìn)行不間斷地浮充充電，滿足火警系統(tǒng)的需要。
或者，在將第一電壓Vl降低到浮充電壓V2后，還可以以間歇方式對蓄電池進(jìn)行充電，其具體為
步驟I)將第一電壓降低到浮充電壓V2，使用浮充電壓V2對蓄電池充電；
步驟2)檢測該蓄電池的當(dāng)前電壓及充電電流，當(dāng)蓄電池的電壓達(dá)到浮充電壓V2 時(shí)，且充電電流小于第二閾值電流12時(shí)，停止充電；
其中，第二閾值電流12可以和第一閾值電流Il相同，當(dāng)然也可以不同，具體可以根據(jù)實(shí)際的蓄電池需要設(shè)定。
步驟3)當(dāng)滿足設(shè)置的對蓄電池繼續(xù)充電的條件時(shí)，重復(fù)上述步驟I)中的使用浮充電壓V2對蓄電池充電直至步驟3)。
步驟1)-3) —直重復(fù)進(jìn)行，對蓄電池進(jìn)行永久性充電，滿足火警系統(tǒng)的需要，同時(shí)由于使用浮充電壓進(jìn)行邊充電邊停止的充電方式，保證了整個(gè)充電過程中蓄電池的安全， 并延長蓄電池使用壽命。
優(yōu)選地，在維持階段，如果采用步驟I)-步驟3)這種邊充邊停的充電方式，也同樣可以在停止充電到繼續(xù)充電期間，即蓄電池停止充電期間，在線測量蓄電池的內(nèi)阻，并當(dāng)蓄電池的內(nèi)阻不滿足使用要求時(shí)，及時(shí)更換蓄電池。由于對蓄電池進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)控，使得直到蓄電池性能不滿足要求時(shí)，才更換蓄電池，使得蓄電池有可能工作到其最長壽命。并且，在線測量蓄電池的電阻，也可以有助于停止充電器蓄電池的電壓的降低。
在上述實(shí)施例中，使用的蓄電池為適用于火警系統(tǒng)的能進(jìn)行浮充充電的蓄電池， 可以具體為鉛酸蓄電池。
如圖2所示，為采用本發(fā)明的方法的充電過程中蓄電池的電壓和電流變化曲線圖，其中，粗線是蓄電池電壓曲線，細(xì)線是充電電流曲線，其中，O-Tl時(shí)間為快速充電階段， 其采用第一電壓Vl充電，當(dāng)蓄電池電壓逐漸接近Vl時(shí)，充電電流逐漸降低，當(dāng)充電電流降低到第一閾值電流Il時(shí)(即Tl點(diǎn))，停止充電，蓄電池進(jìn)入充電修正期，蓄電池電壓慢慢降低，當(dāng)?shù)竭_(dá)T2時(shí)間，蓄電池電壓降低到閾值電壓V3，又開始重新充電，當(dāng)蓄電池電壓又到達(dá) VI，且充電電流又降低到第一閾值電流Il時(shí)，又停止充電，如此充電和充電休整一直持續(xù)， 直到蓄電池充滿(即達(dá)到預(yù)定時(shí)間T3，或執(zhí)行預(yù)定次數(shù)的充電-停止充電)。之后，將第一電壓Vl降低到浮充電壓V2，對蓄電池進(jìn)行永久性充電。在此階段，也可以執(zhí)行充電-充電修正的交替過程，且該交替過程一直保持在整個(gè)充電期間。
采用上述方法，由于先采用第一電壓Vl對蓄電池進(jìn)行充電，使得蓄電池能夠快速充電到接近滿充電，并且當(dāng)電流過小時(shí)，停止充電，使得能夠減少和避免在電極表面的氣化、結(jié)晶和鈍化，減小對蓄電池的損害，且延長蓄電池使用壽命，并且由于在充滿階段采用充電-停止充電交替進(jìn)行的充電方式，滿足了火警系統(tǒng)的緊急備用電源的需要。優(yōu)選地，當(dāng)將蓄電池充滿后，使用浮充電壓對蓄電池進(jìn)行永久性充電，能夠保護(hù)電池且進(jìn)一步延長電池的使用壽命。相對于現(xiàn)有的火警系統(tǒng)單純使用浮充充電模式，能夠延長蓄電池的使用壽命，且在有限時(shí)間內(nèi)能夠?qū)⑿铍姵亟咏錆M，以滿足火警系統(tǒng)的需要。
本發(fā)明實(shí)施例還提供一種對蓄電池持續(xù)充電的裝置，如圖3所示，具體包括
控制模塊30，電連接到所述蓄電池，用于在所述蓄電池的快速充電階段和充滿階段產(chǎn)生一充電控制信號，以及在維持所述蓄電池電壓的維持階段產(chǎn)生一維持控制信號；
直流電源31，電連接到所述控制模塊和所述蓄電池，其可響應(yīng)于所述充電控制信號而以第一電壓對蓄電池充電，響應(yīng)于所述維持控制信號而以蓄電池的浮充電壓對所述蓄電池充電，其中所述第一電壓大于所述浮充電壓且小于等于蓄電池的極限電壓。其中浮充電壓可以通過直流電源內(nèi)部的電壓變換裝置從第一電壓處獲得。
其中，控制模塊30包括
檢測模塊32，其連接到蓄電池，用于檢測所述蓄電池的當(dāng)前電壓及充電電流，當(dāng)在充滿階段所述蓄電池的當(dāng)前電壓達(dá)到所述第一電壓且充電電流小于第一閾值電流時(shí)，產(chǎn)生一停止控制信號以停止所述直流電源31對所述蓄電池充電；當(dāng)檢測到的所述蓄電池的當(dāng)前電壓低于閾值電壓時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)充電控制信號，以使得所述直流電源31繼續(xù)對所述蓄電池充電。
優(yōu)選地，所述檢測模塊32還用于當(dāng)在維持階段所述蓄電池的當(dāng)前電壓達(dá)到浮充電壓時(shí)，且充電電流小于第二閾值電流時(shí)，產(chǎn)生所述停止控制信號以停止所述直流電源31 對所述蓄電池充電，當(dāng)檢測到的所述蓄電池的當(dāng)前電壓低于閾值電壓時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)充電控制信號，以使得直流電源31繼續(xù)對所述蓄電池充電。
其中，所述控制模塊30包括計(jì)時(shí)模塊，用于從發(fā)出所述充滿控制信號起開始計(jì)時(shí)，在到達(dá)一預(yù)定時(shí)間后發(fā)出所述維持控制信號。
優(yōu)選地，當(dāng)控制模塊30中包括檢測模塊32時(shí)，所述控制模塊30還包括計(jì)數(shù)模塊，用于對所述停止控制信號或所述充電控制信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，且在計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)定值時(shí)產(chǎn)生所述維持控制信號。
采用上述裝置，能夠快速將蓄電池充滿，從而在有限時(shí)間內(nèi)就能夠使蓄電池接近充滿，能夠滿足火警系統(tǒng)的要求。此外，由于充電時(shí)間得以縮短，使用小容量的蓄電池同樣可以實(shí)現(xiàn)快速充滿的目的。
如圖4所示，為充電裝置的具體結(jié)構(gòu)圖，其中
檢測模塊32可以通過取樣電阻R檢測蓄電池的電流，則直流電源31與蓄電池之間連接有取樣電阻R，并且檢測模塊32具體包括
電流檢測單元321，連接到取樣電阻R兩端，用于檢測流過取樣電阻的充電電流；
電壓檢測單元322，連接到蓄電池，用于檢測蓄電池的當(dāng)前電壓；
停止控制單元323，連接到電流檢測單元321和電壓檢測單元322，用于當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前電壓達(dá)到第一電壓，且充電電流小于第一閾值電流時(shí)，產(chǎn)生一停止控制信號以停止直流電源31對所述蓄電池充電；
充電控制單元324，用于當(dāng)蓄電池的當(dāng)前電壓低于閾值電壓時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)充電控制信號，以使得直流電源31繼續(xù)對蓄電池充電。
其中，停止控制單元323，輸入端連接到電流檢測單元321和電壓檢測單元322，輸出端可以直接連接到直流電源32 ；
充電控制單元324輸入端連接到電壓檢測單元322，輸出端可以直接連接到直流電源31 ;控制直流電源繼續(xù)對蓄電池充電。
優(yōu)選地，停止控制單元323和充電控制單元324可以通過RS觸發(fā)器325控制直流電源停止供電或繼續(xù)供電，則檢測模塊32還包括
RS觸發(fā)器325，則停止控制單元323和充電控制單元324分別連接到RS觸發(fā)器的 R和S端，并且RS觸發(fā)器的輸出Q端連接到直流電源，當(dāng)蓄電池電壓大于等于第一電壓，且充電電流小于第一閾值電流11時(shí)，停止控制單元323將通過RS觸發(fā)器斷開充電電路，控制直流電源31停止充電；當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前電壓低于閾值電壓時(shí)，充電控制單元324通過 RS觸發(fā)器接通充電電路，控制直流電源31繼續(xù)對蓄電池充電。
優(yōu)選地，在直流電源31和蓄電池的正極之間還連接有二極管，當(dāng)電流自直流電源 31流向蓄電池時(shí)，二極管導(dǎo)通，當(dāng)蓄電池電壓高于直流電源31時(shí)，二極管截止，這樣能夠避免蓄電池倒充。
當(dāng)然，在上述裝置中，還可以包括測量模塊，可以在充電停止時(shí)，在線測量蓄電池的內(nèi)阻。
當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述描述可以采用多種電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)控制模塊、檢測模塊以及測量模塊的功能，這里不再一一贅述。
本發(fā)明實(shí)施例還提供一種機(jī)器可讀的存儲介質(zhì)，存儲有用于使一機(jī)器執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例的上述方法的指令。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種對蓄電池持續(xù)充電的方法，該方法包括在快速充電階段和充滿階段，使用第一電壓對蓄電池充電，所述第一電壓(VI)大于所述蓄電池的浮充電壓且小于等于所述蓄電池的極限電壓；在維持階段，使用浮充電壓(V2)對所述蓄電池充電，以維持所述蓄電池處于滿容量狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，在充滿階段使用第一電壓對蓄電池充電的步驟包括以間歇方式使用第一電壓(VI)對所述蓄電池充電。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述以間歇方式使用第一電壓(Vl)對所述蓄電池充電的步驟包括使用所述第一電壓(VI)對所述蓄電池充電；檢測所述蓄電池的當(dāng)前電壓及充電電流，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前電壓達(dá)到所述第一電壓，且充電電流小于第一閾值電流時(shí)，停止充電；在停止充電的時(shí)間達(dá)到第一預(yù)定時(shí)間(Tl T2)后，重復(fù)使用所述第一電壓對所述蓄電池充電。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第一預(yù)定時(shí)間(Tl T2)為所述蓄電池的當(dāng)前電壓下降到閾值電壓(V3)的時(shí)間，所述閾值電壓(V3)低于所述蓄電池的浮充電壓且高于蓄電池的額定電壓。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，在所述維持階段，使用所述蓄電池的浮充電壓(V2) 對所述蓄電池充電的步驟包括以間歇方式使用所述浮充電壓(V2)對所述蓄電池充電。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述使用蓄電池的浮充電壓(V2)以間歇方式對所述蓄電池充電的步驟包括使用所述蓄電池的浮充電壓(V2)對蓄電池充電；檢測所述蓄電池的當(dāng)前電壓及充電電流，當(dāng)所述蓄電池的當(dāng)前電壓達(dá)到所述浮充電壓 (V2)時(shí)，且充電電流小于第二閾值電流時(shí)，停止充電；在停止充電的時(shí)間達(dá)到第二預(yù)定時(shí)間后，重復(fù)使用所述浮充電壓對所述蓄電池進(jìn)行充電。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第二預(yù)定時(shí)間為所述蓄電池的當(dāng)前電壓下降到所述閾值電壓(V3)的時(shí)間。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，在使用所述第一電壓(Vl)對蓄電池充電的時(shí)間達(dá)到第三預(yù)定時(shí)間(T3)時(shí)充滿階段結(jié)束。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，當(dāng)間歇性使用所述第一電壓對蓄電池進(jìn)行重復(fù)充電的次數(shù)到達(dá)預(yù)定次數(shù)時(shí)所述充滿階段結(jié)束。
10.如權(quán)利要求3或6所述的方法，還包括在停止充電期間，在線測量所述蓄電池的內(nèi)阻，并且當(dāng)所述蓄電池的內(nèi)阻不滿足使用要求時(shí)，更換所述蓄電池。
11.一種對蓄電池持續(xù)充電的裝置，所述裝置包括控制模塊(30)，電連接到所述蓄電池，用于在所述蓄電池的快速充電階段和充滿階段產(chǎn)生一充電控制信號，以及在維持所述蓄電池滿容量的維持階段產(chǎn)生一維持控制信號；直流電源(31)，電連接到所述控制模塊和所述蓄電池，其可響應(yīng)于所述充電控制信號而以第一電壓(Vl)對蓄電池充電，響應(yīng)于所述維持控制信號而以蓄電池的浮充電壓(V2) 對所述蓄電池充電，其中所述第一電壓(Vl)大于所述浮充電壓(V2)且小于等于蓄電池的極限電壓。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述控制模塊(30)包括檢測模塊(32)，其連接到蓄電池，用于檢測所述蓄電池的當(dāng)前電壓及充電電流，當(dāng)在充滿階段所述蓄電池的當(dāng)前電壓達(dá)到所述第一電壓(Vl)且充電電流小于第一閾值電流(Il) 時(shí)，產(chǎn)生一停止控制信號以停止所述直流電源(31)對所述蓄電池充電；當(dāng)檢測到的所述蓄電池的當(dāng)前電壓低于閾值電壓(V3)時(shí)，產(chǎn)生所述充電控制信號，以使得直流電源繼續(xù)對所述蓄電池充電。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述檢測模塊(32)還用于當(dāng)在維持階段所述蓄電池的當(dāng)前電壓達(dá)到浮充電壓(V2)時(shí)，且充電電流小于第二閾值電流(12)時(shí)，產(chǎn)生所述停止控制信號以停止所述直流電源(31)對所述蓄電池充電，當(dāng)檢測到的所述蓄電池的當(dāng)前電壓低于閾值電壓(V3)時(shí)，產(chǎn)生所述充電控制信號，以使得直流電源繼續(xù)對所述蓄電池充電。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述控制模塊(30)包括計(jì)時(shí)模塊，用于從首次發(fā)出所述充電控制信號起開始計(jì)時(shí)，在到達(dá)一預(yù)定時(shí)間后發(fā)出所述維持控制信號。
15.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述控制模塊(30)還包括計(jì)數(shù)模塊，用于對所述停止控制信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，且在計(jì)數(shù)值達(dá)到預(yù)定值時(shí)產(chǎn)生所述維持控制信號。
16.—種機(jī)器可讀的存儲介質(zhì),其特征在于,存儲有用于使一機(jī)器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求 1-10中任一所述的方法的指令。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對蓄電池持續(xù)充電的方法和裝置。該方法包括在快速充電階段和充滿階段，使用第一電壓對蓄電池充電，所述第一電壓大于所述蓄電池的浮充電壓且小于等于所述蓄電池的極限電壓；在維持階段，使用浮充電壓對所述蓄電池充電，以維持所述蓄電池處于滿容量狀態(tài)。使用該方法，能夠快速將蓄電池充滿，從而在有限時(shí)間內(nèi)就能夠使蓄電池接近充滿，能夠滿足火警系統(tǒng)的要求。
文檔編號H02J7/00GK102938477SQ20111023398
公開日2013年2月20日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者趙海防, 郭偉, 黃健, 王海鵬, 董瑋 申請人:西門子公司