專利名稱：一種風電行業鉛酸電池快速智能充電方法及裝置的制作方法
—種風電行業鉛酸電池快速智能充電方法及裝置技術領域
本發明屬于電力能源技術領域，特別是涉及一種風電行業鉛酸電池快速智能充電方法及裝置。
背景技術：
在現有技術中，電池充電一般使用的是三級分段充電法。其原理是第一階段按照恒流方式進行充電，待電池充電到一定電壓時，轉為小電流續充，雖然這種方法能夠比較有效地模擬馬斯的蓄電池可接受的最佳曲線，但在一級恒流充電階段的充電電流不能太大，否則容易產生極化現象，因此充電速度不是很快。發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種風電行業鉛酸電池快速智能充電方法及裝置。
為了達到上述目的，本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能充電方法包括按順序執行的下列步驟:
步驟一、充電初始化的SI階段:此階段為充電準備階段，首先設定恒流充電的電流初始值，然后進入下一步；
步驟二、恒流充電的S2階段:根據設定的充電電流值進行定時恒流充電，然后進入下一步；
步驟三、延時等待的S3階段:停止充電，等待一個時間段，然后進入下一步；
步驟四、判斷第一階段是否完成的S4階段:根據被充電電池兩端的端電壓判斷第一階段即‘間歇充電階段’充電是否完成，間歇充電階段結束的條件是充電電池電壓達到蓄電池額定放電電壓的90%，如果判斷結果為“是”，則進入下一步，結束間歇充電階段進入恒定充電階段；否則轉跳至S7階段的入口處，下一步執行S7階段；
步驟五、恒壓充電的S5階段:根據設定值進行一個時段的恒壓充電，然后進入下一步;
步驟六、判斷充電是否結束的S6階段:判斷充電是否完成，恒壓充電階段結束條件是充電電流小于0.7% CA，如果判斷結果為“是”，則充電流程至此結束，否則轉跳至S5階段的入口處，下一步繼續進行恒壓充電；
步驟七、調整 充電電流的S7階段:減小一級充電電流的設定值，然后進入S2階段進行下一循環恒流充電。
本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能充電裝置包括結構部分和電控部分，結構部分包括:箱體、排風扇、端子排和電池盒；其中:箱體的頂面設有排風扇、急停按鈕、啟動按鈕、停止按鈕、顯示屏和多個保險管，下部設有電池盒和充電電源，內部的靠上部位設有一水平底板，其上裝有主斷路器、電源模塊、可編程控制器、充電保護斷路器、端子排、傳感器和固態繼電器；
排風扇設置在箱體頂面的后部；
端子排采用多位組合型端子排，其通過軌道固定在底板上，用于連接電源線和其它對外聯絡接線；
電池盒為抽屜型盒體，設置在箱體底板的下方，內部設有多個帶有充電觸點的電池充電位，用于放置需要充電的電池；
充電電源為鉛酸電池充電電源組件，設置在箱體的底部，具備恒流充電和恒壓充電充電模式；
顯示屏為帶觸摸屏的顯示器模塊，安裝在箱體頂面的中部，是充電裝置的用戶操作界面；
急停按鈕、啟動按鈕和停止按鈕均為用戶操作按鈕，安裝在顯示屏的一側；保險管為熔斷器組件，安裝在顯示屏的另一側；
主斷路器為空氣開關，其通過軌道固定在底板上，是充電裝置的輸入電源保護器；
電源模塊為24V直流電源模塊，其通過軌道固定在底板上，用于為可編程控制器以及其它用電器件提供工作電源；
可編程控制器為整個充電裝置的控制器，其通過軌道固定在底板上；
充電保護斷路器為直流空氣開關，其通過軌道固定在底板上，用于提供充電保護；
傳感器包括多個由電流傳感器和電壓傳感器，多個傳感器通過軌道并排固定在底板上；
固態繼電器為無觸點開關器件，多個固態繼電器分別通過軌道并排固定在底板上，用于控制充電電源切換充電電流等級和改變充電模式；
所述的電控部 分包括電源保護電路、可控充電電源、控制器、人機界面、檢測電路和電源模塊；其中:
電源保護電路由主斷路器和保險管構成；其輸入端與輸入電源相連接，輸入端與可控充電電源連接；
可控充電電源由多個固態繼電器、充電電源和充電保護斷路器組成，其分別與控制器和電池盒相連接，能夠在控制器的控制下對安裝在電池盒內部的蓄電池進行多等級電流的恒流充電和恒壓充電；
控制器由可編程控制器構成，其為整個裝置的控制核心，分別與電源保護電路、可控充電電源、人機界面和檢測電路相連接；
人機界面由顯示屏和多個控制按鈕組成，用于接收用戶的指令，并顯示本裝置的工作狀態和內部信息；
檢測電路由多個傳感器組成，用于檢測各充電位上充電電池的電壓值和充電電流值，其與電池盒相連接。
電源模塊為直流供電電源，其分別與控制器、人機界面和檢測電路相連接。
所述的固態繼電器為小型無觸點開關器件；主斷路器為小型空氣開關。
本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能充電方法及裝置可使原來比較繁瑣的充電過程變得更加方便；同時具有智能化高、人機界面良好、方便充電過程實施監控，提高充電效率高等優點。
圖1為本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能充電方法流程圖。
圖2為本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能充電裝置外部視圖。
圖3為本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能充電裝置內部視圖。
圖4為本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能充電裝置電控部分組成框圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能充電方法及裝置進行詳細說明。
圖1示出了本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能充電方法流程圖。如圖1所示，本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能充電方法將充電過程分為兩個階段，即:間歇充電階段和恒定充電階段；
第一階段:間歇充電階段，為變電流間歇充電，本階段采用限制電壓變電流方式間歇充電，也是主要的充電階段，絕大部分電能是在本階段內充入的；
第二階段:恒定充電階段，采用定電壓充電方式進行充電；本階段的目的是保證在不損害電池的基礎上最大限度地給電池充滿電。
本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能充電方法包括按順序執行的下列步驟:
步驟一、充電初始化的SI階段:此階段為充電準備階段，首先設定恒流充電的電流初始值，然后進入下一步；
步驟二、恒流充電的S2階段:根據設定的充電電流值進行定時恒流充電，然后進入下一步；
步驟三、延時等待的S3階段:停止充電，等待一個時間段，然后進入下一步；
步驟四、判斷第一階段是否完成的S4階段:根據被充電電池兩端的端電壓判斷第一階段即‘間歇充電階段’充電是否完成，間歇充電階段結束的條件是充電電池電壓達到蓄電池額定放電電壓的90%，如果判斷結果為“是”，則進入下一步，結束間歇充電階段進入恒定充電階段；否則轉跳至S7階段的入口處，下一步執行S7階段；
步驟五、恒壓充電的S5階段:根據設定值進行一個時段的恒壓充電，然后進入下一步;
步驟六、判斷充電是否結束的S6階段:判斷充電是否完成，恒壓充電階段結束條件是充電電流小于0.7% CA，如果判斷結果為“是”，則充電流程至此結束，否則轉跳至S5階段的入口處，下一步繼續進行恒壓充電；
步驟七、調整充電電流的S7階段:減小一級充電電流的設定值，然后進入S2階段進行下一循環恒流充電。
如圖2、圖3所示，本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能裝置包括結構部分和電控部分，結構部分包括:箱體、排風扇1、端子排11和電池盒14 ;其中:箱體為方形殼體，其頂面設有排風扇1、急停按鈕2、啟動按鈕3、停止按鈕4、顯示屏5和多個保險管6，下部設有電池盒14和充電電源15，內部的靠上部位設有一水平底板，其上裝有主斷路器7、電源模塊8、可編程控制器9、充電保護斷路器10、端子排11、傳感器12和固態繼電器13 ；
排風扇I為小型旋轉排風扇，兩個排風扇I并排設置在箱體頂面的后部，用于排風，以便為箱體內部的器件散熱；
端子排11采用多位組合型端子排，其通過軌道固定在底板上，用于連接電源線和其它對外聯絡接線；
電池盒14為抽屜型盒體，其設置在箱體底板的下方，能夠從從箱體的正面抽出和推入，電池盒14的內部設有多個帶有充電觸點的電池充電位，用于放置需要充電的電池；
充電電源15為鉛酸電池充電電源組件，設置在箱體的底部，具備恒流充電和恒壓充電充電模式；在恒流充電時，能夠根據需要改變充電電流的大小，實現多等級電流的恒流充電；
顯示屏5為帶觸摸屏的顯示器模塊，其安裝在箱體頂面的中部，是充電裝置的用戶操作界面；
急停按鈕2、啟動按鈕3和停止按鈕4均為用戶操作按鈕，其安裝在顯示屏5的一側；保險管6為熔斷器組件，起線路過流保護的作用，其安裝在顯示屏5的另一側；
主斷路器7為小型空氣開關，其通過軌道固定在底板上，是充電裝置的輸入電源保護器；
電源模塊8為24V直流電源模塊，其通過軌道固定在底板上，用于為可編程控制器9以及其它用電器件提供工作電源；
可編程控制器9為整個充電裝置的控制器，其通過軌道固定在底板上；
充電保護斷路器10為小型直流空氣開關，其通過軌道固定在底板上，用于提供充電保護；
傳感器12包括多個由電流傳感器和電壓傳感器，用于檢測各個充電回路的充電電流值和電壓值，多個傳感器 12通過軌道并排固定在底板上；
固態繼電器13為小型無觸點開關器件，多個固態繼電器13分別通過軌道并排固定在底板上，用于控制充電電源14切換充電電流等級和改變充電模式。
圖4示出了本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能充電裝置電控部分組成框圖。
如圖4所示，電控部分包括:電源保護電路101、可控充電電源102、控制器103、人機界面104、檢測電路105和電源模塊8 ;其中:
電源保護電路101由主斷路器7和保險管6構成；其輸入端與輸入電源相連接，輸入端與可控充電電源102連接；
可控充電電源102由多個固態繼電器13、充電電源15和充電保護斷路器10組成，其分別與控制器103和電池盒14相連接，能夠在控制器103的控制下對安裝在電池盒14內部的蓄電池進行多等級電流的恒流充電和恒壓充電；
控制器103由可編程控制器9構成，其為整個裝置的控制核心，分別與電源保護電路101、可控充電電源102、人機界面104和檢測電路105相連接；
人機界面104由顯示屏5和多個控制按鈕組成，用于接收用戶的指令，并顯示本裝置的工作狀態和內部信息，用戶能夠通過人機界面14對本裝置進行設置和監控；
檢測電路105由多個傳感器12組成，用于檢測各充電位上充電電池的電壓值和充電電流值，其與電池盒14相連接。
電源模塊8為直流供電電源，其分別與控制器103、人機界面104和檢測電路105相連接。
本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能充電裝置是根據鉛酸電池充電時的特點，采用兩段式智能充電方法；從理論上講，為了快速充電，充進更多的電量，應加大充電電流。但快速充電的原理告訴我們加大充電電流的同時，會造成蓄電池正極出氧速度過快，吸收速度跟不上，造成電池極化和失水，導致電池失效。為了避免這種情況，采用間歇式停充，使蓄電池經化學反應產生的氧氣有時間被重新化合吸收，為下一輪的恒流充電做好準備。在停充若干時間后，使用小一級電流進行充電，這樣就能夠保證充電的最佳效果。
本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能充電裝置采用穩壓穩流電源作為充電設備的電源設備，可以提供恒壓、恒流電源。電源采用市電220V輸入，0-30V輸出，具有可編程控制。電壓值、電流值可以通過外部0-10V標準過程控制信號控制。穩壓穩流電源輸出的電流經過固態繼電器接入到電池盒內的電池上；固態繼電器在此可以控制充電電流的大小。安裝在電池盒充電觸點上的電流傳感器和電壓傳感器為可編程控制器提供充電時電池的電壓電流的實時數據，可編程控制器根據這些數據進行充電控制和報警處理。可編程控制器根據人機界面的設定，利用PWM脈寬控制方式，調節固態繼電器上的控制側占空比，進而控制充電電流值大小，按照變電流間歇方式充電。當檢測到電池充滿后斷開相應的電路，如果充電完畢，可編程控制器發出報警提示。
人機界面設計為用戶提供了豐富的功能菜單。用戶進入運行界面后，可以選擇充電方式，并根據蓄電池的不同，設置各個充電階段的參數，包括起充電流、停充電壓、充電時間、變電流系數和脈沖占空比 。用戶也可通過鼠標或鍵盤輸入新數據。
權利要求
1.一種風電行業鉛酸電池快速智能充電方法，其特征在于:所述的充電方法包括按順序執行的下列步驟: 步驟一、充電初始化的Si階段:此階段為充電準備階段，首先設定恒流充電的電流初始值，然后進入下一步； 步驟二、恒流充電的S2階段:根據設定的充電電流值進行定時恒流充電，然后進入下一步; 步驟三、延時等待的S3階段:停止充電，等待一個時間段，然后進入下一步； 步驟四、判斷第一階段是否完成的S4階段:根據被充電電池兩端的端電壓判斷第一階段即‘間歇充電階段’充電是否完成，間歇充電階段結束的條件是充電電池電壓達到蓄電池額定放電電壓的90%，如果判斷結果為“是”，則進入下一步，結束間歇充電階段進入恒定充電階段；否則轉跳至S7階段的入口處，下一步執行S7階段； 步驟五、恒壓充電的S5階段:根據設定值進行一個時段的恒壓充電，然后進入下一步；步驟六、判斷充電是否結束的S6階段:判斷充電是否完成，恒壓充電階段結束條件是充電電流小于0.7% CA，如果判斷結果為“是”，則充電流程至此結束，否則轉跳至S5階段的入口處，下一步繼續進行恒壓充電； 步驟七、調整充電電流的S7階段:減小一級充電電流的設定值，然后進入S2階段進行下一循環恒流充電。
2.一種采用如權利要求1所述的充電方法進行充電的風電行業鉛酸電池快速智能充電裝置，其特征在于:所述的風電行業鉛酸電池快速智能充電裝置包括結構部分和電控部分，結構部分包括:箱體、排風 扇(I)、端子排(11)和電池盒(14);其中:箱體的頂面設有排風扇(I)、急停按鈕(2)、啟動按鈕(3)、停止按鈕(4)、顯示屏(5)和多個保險管￠)，下部設有電池盒(14)和充電電源(15)，內部的靠上部位設有一水平底板，其上裝有主斷路器(7)、電源模塊(8)、可編程控制器(9)、充電保護斷路器(10)、端子排(11)、傳感器(12)和固態繼電器(13)； 排風扇(I)設置在箱體頂面的后部； 端子排(11)采用多位組合型端子排，其通過軌道固定在底板上，用于連接電源線和其它對外聯絡接線； 電池盒(14)為抽屜型盒體，設置在箱體底板的下方，內部設有多個帶有充電觸點的電池充電位，用于放置需要充電的電池； 充電電源(15)為鉛酸電池充電電源組件，設置在箱體的底部，具備恒流充電和恒壓充電充電模式； 顯示屏(5)為帶觸摸屏的顯示器模塊，安裝在箱體頂面的中部，是充電裝置的用戶操作界面； 急停按鈕(2)、啟動按鈕(3)和停止按鈕(4)均為用戶操作按鈕，安裝在顯示屏(5)的一側；保險管(6)為熔斷器組件，安裝在顯示屏(5)的另一側； 主斷路器(7)為空氣開關，其通過軌道固定在底板上，是充電裝置的輸入電源保護器； 電源模塊(8)為24V直流電源模塊，其通過軌道固定在底板上，用于為可編程控制器(9)以及其它用電器件提供工作電源； 可編程控制器(9)為整個充電裝置的控制器，其通過軌道固定在底板上；充電保護斷路器(10)為直流空氣開關，其通過軌道固定在底板上，用于提供充電保護； 傳感器(12)包括多個由電流傳感器和電壓傳感器，多個傳感器(12)通過軌道并排固定在底板上； 固態繼電器(13)為無觸點開關器件，多個固態繼電器(13)分別通過軌道并排固定在底板上，用于控制充電電源(14)切換充電電流等級和改變充電模式； 所述的電控部分包括電源保護電路(101)、可控充電電源(102)、控制器(103)、人機界面(104)、檢測電路(105)和電源模塊(8);其中: 電源保護電路(101)由主斷路器(7)和保險管(6)構成；其輸入端與輸入電源相連接，輸入端與可控充電電源(102)連接； 可控充電電源(102)由多個固態繼電器(13)、充電電源(15)和充電保護斷路器(10)組成，其分別與控制器(103)和電池盒(14)相連接，能夠在控制器(103)的控制下對安裝在電池盒(14)內部的蓄電池進行多等級電流的恒流充電和恒壓充電； 控制器(103)由可編程控制器(9)構成，其為整個裝置的控制核心，分別與電源保護電路(101)、可控充電電源(102)、人機界面(104)和檢測電路(105)相連接； 人機界面(104)由 顯示屏(5)和多個控制按鈕組成，用于接收用戶的指令，并顯示本裝置的工作狀態和內部信息； 檢測電路(105)由多個傳感器(12)組成，用于檢測各充電位上充電電池的電壓值和充電電流值，其與電池盒(14)相連接。
電源模塊(8)為直流供電電源，其分別與控制器(103)、人機界面(104)和檢測電路(105)相連接。
3.根據權利要求2所述的風電行業鉛酸電池快速智能充電裝置，其特征在于:所述的固態繼電器(13)為小型無觸點開關器件；主斷路器(7)為小型空氣開關；充電保護斷路器(10)為小型直流空氣開關。
全文摘要
一種風電行業鉛酸電池快速智能充電方法及裝置。裝置包括包括結構部分和電控部分，結構部分包括箱體、排風扇、端子排和電池盒；其中箱體的頂面設有排風扇、急停按鈕、啟動按鈕、停止按鈕、顯示屏和多個保險管，下部設有電池盒和充電電源，內部的靠上部位設有一水平底板，其上裝有主斷路器、電源模塊、可編程控制器、充電保護斷路器、端子排、傳感器和固態繼電器；電控部分包括電源保護電路、可控充電電源、控制器、人機界面、檢測電路和電源模塊。本發明提供的風電行業鉛酸電池快速智能充電方法及裝置可使原來比較繁瑣的充電過程變得更加方便；同時具有智能化高、人機界面良好、方便充電過程實施監控，提高充電效率高等優點。
文檔編號H01M10/44GK103219555SQ20131009837
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月26日 優先權日2013年3月26日
發明者潘志強, 張樂彬, 龔志亮 申請人:天津瑞源電氣有限公司