一種蓄電池快充電控制器及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種蓄電池快充電控制設施，特別是針對光伏、風電新能源發電系統及電動車蓄電池快充電控制器設施。
【背景技術】
[0002]以蓄電池快充電為目標的這種創新型的蓄電池充電設施及其相關技術，被認為是今后支撐電動車以及光伏和風電產業的戰略性設施與技術。這些新型設施及相關技術目前還不太成熟，需要進一步努力研發。特別是充電慢的問題尤為突出。
[0003]特別是大規模、大容量蓄電池快速充電，寄厚望于大容量鋰類蓄電池。因為燃料電池路途遙遠；磷酸天體電池不安全；超級電容輔助能力有限；鉛酸蓄電池、鎳鉛蓄電池等傳統蓄電池面臨環境污染整治，而且密度低(鉛酸蓄電池能量密度每公斤是37瓦時；鎳氫蓄電池能量密度每公斤是80?90瓦時)，不可能快充電。硅能電池非常安全，而其能量密度每公斤為40瓦時，故亦無快充電的可能。電動車蓄電池要創新充電方法、提高充電速度，改革傳統的小電流充電，并且充電過程要實現智能控制；鋰類蓄電池快充電和增大容量將會給電動車帶來福音。
【發明內容】
[0004]發明目的:本發明的目的是為了解決現有技術中的不足，提供一種能提高充電效率，縮短充電時間，延長蓄電池使用壽命，且控制靈活方便，易于擴展充電規模和實現模塊化系統集成的蓄電池快充電控制器及控制方法。
[0005]技術方案:本發明所述的一種蓄電池快充電控制器，包括初級回路以及次級回路，所述初級回路和次級回路分別通過變壓器Tl的初級繞組LP、次級繞組LS連接，所述初級回路和次級回路分別由濾波/儲能電路、電子開關管以及二極管構成。
[0006]作為優化，所述初級回路包括起濾波和能量儲存與傳遞作用的電容Cl、C2以及電感LI，工作狀態變換控制用大功率電子開關管SI，釋放磁場能量的二極管VI，所述電容Cl與電感L1、大功率電子開關管SI串聯形成回路，所述大功率電子開關管SI還并聯連接有二極管V1、電容C2，電容C2與變壓器Tl的初級繞組LP連接。
[0007]作為優化，所述二極管Vl采用硅二極管。
[0008]作為優化，所述次級回路包括起濾波和能量儲存與傳遞作用的電容C3、C4以及電感L2，工作狀態變換控制用大功率電子開關管S2，釋放磁場能量的二極管V2，所述電容C4與電感L2、大功率電子開關管S2串聯形成回路，所述大功率電子開關管S2還并聯連接有二極管V2、電容C3，電容C3與變壓器Tl的次級繞組LS連接。
[0009]作為優化，所述二極管V2采用硅二極管。
[0010]作為優化，所述變壓器Tl的變比為I。
[0011]本發明還公開了一種蓄電池快充電控制器的控制方法，該控制方法融合了 PI調控方法來對蓄電池進行快充電調控，即用PI調控設施構成的電流環和電壓環進行調控:首先通過電流環對蓄電池快充電裝置進行恒定大電流充電調控，當蓄電池電壓上升到標準開路電壓時，電流環充電調控結束，然后用PI調控設施構成的電壓環對蓄電池快充電裝置進行超過被充電蓄電池的標準開路電壓充電調控，即恒定過電壓充電調控，具體控制流程包括如下步驟:
[0012](I)快充電開始:
[0013](2)進入充電狀態；
[0014](3)檢測蓄電池電壓；
[0015](4)依據蓄電池電壓分別與兩個額定電壓以及過壓閥值進行對比，根據對比結果分為三個充電狀態:恒定大電流灌沖階段，恒定過電壓恒沖階段以及浮充階段；
[0016](5)按序選擇上述三種特定狀態后進行充電控制；
[0017](6)快充電結束。
[0018]作為優化，所述恒定大電流灌沖階段開關管控制信號PWM的占空比調為90%以上，過電壓恒沖階段開關管控制信號PWM的占空比調控在60%以下，浮充階段開關管控制信號PWM的占空比調為10%以下。
[0019]有益效果:本發明具有如下優越性:
[0020](I)能提高充電效率，縮短充電時間。
[0021](2)延長蓄電池使用壽命。
[0022](3)控制靈活方便。
[0023](4)易于擴展充電規模和實現模塊化系統集成。
[0024](5)由于采用PWM電壓型調控方式，即通過調整PWM電壓波形的占空比便可實現對所需充電電流大小的調控。
[0025](6)能使風電/光伏發電系統“穩健運行、平滑輸出”。
[0026]本發明的技術設施不僅可以幫助光伏/風電發電系統“穩健運行、平滑輸出”，還能有助于解決純電動車電源設施的相關問題。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發明的快充電控制電路圖。
[0028]圖2為本發明的PI調控方框圖。
[0029]圖3為本發明的快充電主流程圖。
【具體實施方式】
[0030]本發明對蓄電池進行快充電的控制方法與策略的硬件設施電路如圖1所示，其快充電設施對所需的充電電壓大小可通過控制程序軟件實現升壓和降壓變換，而且能實現高低壓側電氣隔離、控制靈活，系統整體性能高，并且容易擴展規模和實現模塊化系統集成。
[0031]如圖1所示，該電路包括初級回路以及次級回路，所述初級回路和次級回路分別通過變壓器Tl的初級繞組LP、次級繞組LS連接，所述初級回路和次級回路分別由濾波/儲能電路、電子開關管以及二極管構成。所述初級回路包括起濾波和能量儲存與傳遞作用的電容Cl、C2以及電感LI，工作狀態變換控制用大功率電子開關管SI，釋放磁場能量的二極管VI，所述電容Cl與電感L1、大功率電子開關管SI串聯形成回路，所述大功率電子開關管SI還并聯連接有二極管V1、電容C2，電容C2與變壓器Tl的初級繞組LP連接。所述次級回路包括起濾波和能量傳遞作用的電容C3、C4以及電感L2，工作狀態變換控制用大功率電子開關管S2，釋放磁場能量的V2，所述電容C4與電感L2、大功率電子開關管S2串聯形成回路，所述大功率電子開關管S2還并聯連接有二極管V2、電容C3，電容C3與變壓器Tl的次級繞組LS連接。所述二極管V1、V2采用硅二極管。
[0032]該硬件設施電路包括四個電容器:C1，C2，C3和C4，它們主要起濾波和能量傳遞作用；還包括電感LI和L2，它們也具有濾波和能量傳遞功用；還包括變比為I的起電氣隔離作用的變壓器Tl的初級繞組的和次級繞組的等效電感Lp和L s，它們也具有濾波和能量儲存與傳遞功用；還包括兩個大功率電子開關管SI和S2，它們分別是Tl初級回路和次級回路工作狀態變換控制用的開關管；還包括兩個硅二極管Vl和V2，它們分別是變壓器Tl原邊電路和副邊電路分別構成相應電容器充放電回路以及相應電感器釋放磁場能量的回路。
[0033]如圖2所示，該蓄電池快充電控制設施，還有機融合了 PI調控方法來對蓄電池進行快充電，即用PI調控設施構成的電流環和電壓環進行調控:首先通過電流環對蓄電池快充電進行恒定大電流充電調