一种铅酸蓄电池快速充电方法与流程

1.本发明属于蓄电池领域，具体涉及一种铅酸蓄电池快速充电方法。


背景技术：

2.现在市场上电动自行车蓄电池充电方法有：(1)恒压充电，是指电压为定值而充电电流根据电池状况有所变化的充电方式，该方法极少产生过充电。在充电开始时充电电流过大，正极板上活性物质体积收缩太快，影响活性物质的机械强度；而充电后期电流又偏小，有可能使极板深处的硫酸铅不易还原，形成长期充电不足，影响蓄电池性能和寿命。(2)恒流充电，是指充电电流为定值而电压有所变化的充电方式，该方法虽然可实现快速充电，但是在充电后期，若充电电流仍然不变，这时大部分电流用于水的分解上，会产生大量气泡，这不仅消耗电能，而且容易造成极板上活性物质脱落，影响蓄电池的寿命。 (3)采用三段式(恒流、恒压、涓流)模式进行充电，该充电方法结合了恒流恒压充电的方式，部分充电器还采用脉冲充电进行增容过充。
3.以上充电方法基本上能够满足慢生活节奏下电动自行车蓄电池充电的需求，充电时间基本上在8-12h，同时充电器的价格普通消费者也能够接受。随着人们生活节奏越来越快，越来越多的电动车用户尤其是以电动车作为谋生工具的用户迫切希望能够有一种快速充电方法，保证电动车蓄电池能够在短时间充满，且不影响电池使用寿命。目前已经公开的快速充电方法主要集中在手持电子设备等领域。在电动车快速充电方法领域，专利号为cn105826625a的中国专利中公开的技术方案采用间歇恒流充电。从第一步到第n步充电电流依次减小，充电时间逐渐增加，这种类似于脉冲的充电方法，电池充的满，但是充电时间过长，对充电器芯片要求较高，成本高。 电动车电池采用三段式充电的整个过程中，前两个阶段(恒流、恒压)所占用的时间最多，电池充进去的电量占比最大。同时大部分的电动车电池热失控主要是恒压阶段电流降不下来导致的。因此我们需要尽可能设法在恒流阶段让电动车电池充进去更多的电量，在恒压阶段电池充电电流才能快速下降，这样既能够满足电动车电池快速充电，又能够保证电池充的满。


技术实现要素：

4.本发明解决了现有电瓶车铅蓄电池充电方法充电慢的问题，提出了一种铅酸蓄电池快速充电方法，有效地提高了电瓶车铅蓄电池的充电速度，能够满足电动车电池快速充电，又能够保证电池充的满；并且本发明充电方法对充电器的控制芯片及充电器散热要求不高，成本低，价格在普通消费者承受范围内，本发明在充电过程中能取得很好的充电效果。
5.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方法得以解决的：s1：根据蓄电池电量设置不同的恒流充电；s2：当电池电量为0-70%时，采用第一电流进行恒流充电；s3：当电池电量为70%-90%时，采用第二电流进行恒流充电；
s4：当电池电量为90%-100%时，采用第三电流进行恒流充电；第二电流小于第一电流，第三电流小于第二电流。
6.进一步地，充电方法还包括s5：当电池电量大于等于额定容量100%时，采用恒压限流充电。保证电池充满。
7.进一步地，s2的第一电流为0.45c-0.55c，并根据水解电压值进行恒流限压控制，直到电池电压为v1时进入步骤s3。快速补充电量，充电效率高，对芯片及充电器散热不高，控制成本。
8.进一步地，s3的第二电流为0.3c-0.4c，电池电压先下降后上升，直到电池电压上升到v2时进入步骤s4。降低电流，负极析氢强度下降，隔板纸中硫酸扩散及时。保证充电的效率。
9.进一步地，s4的第三电流为3.5a，电池电压先下降后上升，直到电池电压上升到v3时进入步骤s5。降低电流，保证电池充入更多的电量。
10.进一步地，s5的充电电压为v3，充电电流为0.5a。保护电池，以及保证电池充满。
11.进一步地，s2中v1位于13.7v-13.9v之间。水的分解电压。
12.进一步地，s3中v2位于14.2v-14.4v之间。电池充入80%电量后析氧，充电效率下降，需要进一步下降电流。
13.进一步地，s4中v3位于14.7v-14.8v之间。充电器转换电压。
14.进一步地，针对不同系数的电池组，快速充电方法的充电电流不变，充电电压为对应电压值乘以相应的系数。适应不同的电池组。
15.本发明的有益效果是：采用快速充电方式，（1）当电池电量为0时，充电2h可以充入电池额定容量90%左右的电量，充电3h电池充满即可满足用户需求；（2）当电池还有部分电量时，3h内基本上能将电池充满，可以不进行恒压14.8v限流0.5a充电，这样可以降低电池充鼓变形的比例，降低电池的失水率；（3）对充电器的控制芯片及充电器散热要求不高，成本低，价格在普通消费者承受范围内。
附图说明
16.图1是不同充电方式下电压时间曲线图。
具体实施方式
17.大部分电动车充电器采用三段式充电模式，充电时间在8-12h。如图1所示，以单只6-dzf-20电池为例，这种充电模式下恒流(恒流3.5a恒压14.8v)及恒压阶段(恒压14.8v限流0.5a)时间已经达到7h，无法快速充电。本发明对这种充电模式的恒流阶段进行优化，大幅度缩短恒流阶段充电时间。
18.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
19.实施例：本实施例的一种铅酸蓄电池快速充电方法，步骤包括：s1：根据蓄电池电量设置不同的恒流充电；s2：当电池电量为0-70%时，采用第一电流进行恒流充电；s3：当电池电量为70%-90%时，采用第二电流进行恒流充电；s4：当电池电量为90%-100%时，采用第三电流进行恒流充电；
s5：当电池电量大于等于额定容量100%时，采用恒压限流充电。
20.具体实施例：如图1所示，以单只6-dzf-20电池（通常的12v系列电池，6个单格串联）为例，分别使用普通的三段式充电方法和本发明的快速充电方法对电池进行充电。得到在不同充电方法下电池电压与时间的关系曲线。
21.本发明铅酸蓄电池快速充电方法具体步骤如下：s1：根据蓄电池电量设置不同的恒流充电；s2：采用0.45c-0.55c恒流充电至13.7v-13.9v。电池放完电情况下，采用大电流充电一方面可以快速补充电量，另一方面充电效率高，充入的电量几乎全部用于电池内部正负极活性物质转化；但是太高的充电电流对充电器的控制芯片及充电器散热要求更高，生产成本太高，容易超出普通消费者的承受能力。与此同时，当电池冲入60%以上的电量时负极开始析氢，充入80%以上的电量时正极开始析氧，此时充入的电流一部分用于水的分解，充电效率下降，因此我们将这一阶段的恒流限压值控制在水的分解电压2.3v/单格附近，对于通常的12v系列电池(6个单格串联)来说，控制恒流限压值在13.7v-13.9v，如图1中的a点。从图1中我们可以看出，采用快速充电方法，该阶段电池电压达到a点，时间为t1；采用普通充电方法，由于一直采用恒定电流充电，电池电压同样达到a1点时所用的时间t5(约4.5h)基本上是t1(约1.5h)的三倍。两种充电方法充入电池的电量相当，均为电池额定容量的70%左右。
22.s3:采用0.3c-0.4c恒流充电至14.2v-14.4v。当电池恒流充入额定容量70%以上的电量时，负极开始剧烈析氢，一方面充电效率开始下降，另一方面因气体的扰动及隔板纸中硫酸扩散不及时导致极板表面的活性物质反应不充分的问题，电池电压不稳定，电压值为虚值。减小充电电流后，负极析氢强度下降，隔板纸中硫酸扩散及时，电池电压小幅下降。如图1所示，快速充电方式下，a点、b点附近电池电压均有一定幅度的下降。而普通充电方式下，a1、b1点附近电池电压则没有下降。电池充电电流下降到0.3c-0.4c后，电池电压小幅度下降后上升，当充电电压到达统一电压值bb1时。两种充电方式下所用的时间大体相同，即t2t1之间的时间间隔和t6t5之间的时间间隔一样。此阶段的快速充电方式的充电电流大于普通充电方式的电流，因此，此阶段快速充电方法充入的电量高于普通充电方式。从图1中可以看出采用快速充电方式，2h即可充入90%左右的电量，而普通充电方式则至少需要5h。可见快速充电方式可以满足用户短时间内快速充电的需求。
23.s4：采用3.5a恒流充电至14.8v。充电电流进一步下降后，电池电压在b点有一定幅度的下降，持续充电后电池电压达到限压点14.8v，如图1中c点。电池电压由b到c，和b1到c1，电压上升幅度一样，但是由于在b点电池电压有一定幅度的下降，导致t4t3时间间隔比t7t6时间间隔大，虽然充电电流一样，但是充入的电流更多。因此在电池电压同样达到14.8v的充电过程中，采用快速充电方式，充入的电量更多，所需的时间更短。
24.s5：恒压14.8v限流0.5a。在整个恒流充电过程中，快速充电方法充入电量为额定容量的107%，总时间在3h左右，电池已经充满电；而普通充电方式充入电量为额定容量的86%，总时间在5.4h左右，这也导致在同样在恒压14.8v限流0.5a阶段，普通充电方式用时(t8t7)比快速充电方式用时(t4t3)更长，电流更大，这可能导致电池充电不转灯，导致电池鼓包变形，安全隐患大。
25.综合来看，采用本快速充电方法，当电池电量为0时，充电2h可以充入电池额定容
量90%左右的电量，充电3h电池充满即可满足用户需求；当电池还有部分电量时，3h内基本上能将电池充满，可以不进行恒压14.8v限流0.5a充电，这样可以降低电池充鼓变形的比例，降低电池的失水率，同时该方法对充电器的控制芯片及充电器散热要求不高，成本底，价格在普通消费者承受的范围内。
26.针对不同系数的电池组，采用快速充电方式的充电电流不变，充电电压为对应电压值乘以相应的系数。
27.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。