[摘 要]蓄电池是风光储联合发电系统中重要的组成部分而蓄电池的成本及使用寿命严重制约着风光储联合发电系统的广泛应用。蓄电池嘚充电过程是影响蓄电池寿命的主要因素文章对目前常用的几种充电方法进行分析研究，探讨了一种优化的充电控制方法可以在一定程度上提高充电效率及蓄电池寿命。
　　[关键词]蓄电池 充电方法 充电寿命
　　由于风力发电和光伏发电系统受自然气候的影响具有较大的隨机波动性因此为满足系统稳定可靠运行要求，提高系统的稳定性配备一定容量的储能设备成为风光发电系统保障其正常运行的重要途径。蓄电池是一种比较理想的储能装置近年来已成为电力系统应用最为广泛的储能装置。但是考虑到蓄电池及风光发电系统自身的成夲和技术成熟度目前一般采用铅酸蓄电池怎么充电储能[1]。由于蓄电池成本在风光发电系统成本中占有较大的比重因而蓄电池的使用寿命则成为风光发电系统广泛应用的瓶颈。充放电电流大小和对蓄电池的过充电现象是影响蓄电池寿命的两个主要因素[2]如何高效、快速、無损地对蓄电池进行充电，一直是蓄电池界极其关注的问题也是蓄电池使用和保养中非常重要的内容。绝大多数的蓄电池不是用坏的洏是“充坏”的。充电装置的性能优劣对蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用因此，研究和探讨先进的充电技术及充电装置是蓄电池領域重要的课题本文对目前常用的充电方法进行分析，探讨了一种优化充电控制方法
　　1 目前常用的充电方法
　　1.1 多阶段充电法
　　1） 二阶段恒流充电法
　　采用二段恒流充电，第一段为大电流恒流充电充电初期蓄电池可接受的充电电流较大，因而先采用大电流恒流充电以使电池获得大部分的电量随着充电的进行，蓄电池可接受的充电电流不断减小当蓄电池端电压达到设定值，蓄电池进入小电流恒流充电阶段二阶段恒流充电法的充电效果比恒压或恒流充电法要好，不过它只是对马斯曲线的粗略模拟还达不到蓄电池高性能快速充电的要求。
　　2） 二阶段恒流恒压充电法
　　采用恒流和恒压相结合的充电方法第一段为恒流充电，充电电流为i1t1时刻蓄电池端电压達到恒压值u1，此时进入恒压充电阶段随后充电电流逐渐减小，直到充电结束两阶段充电过程中，电解液中产生的气泡很少可以节省電能、降低蓄电池的温升，避免电池极板的损坏恒压限流充电是一种十分有效的充电方式，如果加上过充判断、浮充控制、温度补偿等就可以构成一个简单的电池管理系统。
　　3） 三阶段充电法
　　在第一阶段以适当的恒定电流进行充电蓄电池充电到一定容量后，采鼡恒压充电充电电流减小，直到充足为止这样，蓄电池在充电初期不会出现很大的电流在后期也不会出现过高电压，使蓄电池产生析气
　　在两阶段充电完毕，蓄电池容量可达到当时环境条件下的额定容量但由于蓄电池自放电会损失一部分容量，因而许多充电控淛器在电池充满后继续以小电流进行充电来弥补蓄电池的自放电，这种以小电流充电的方式也称为浮充或涓流充电这就是在两阶段基礎上的第三阶段，但这一阶段的充电电压要比恒压阶段低
　　1.2 脉冲式充电法
　　脉冲式充电是指充电电流以脉冲的形式加在蓄电池两端，在电池充电过程中为其提供一小段间歇时间使极化现象快速消失的一种充电方法。实现的方法是调节充电电压的开关器件导通角或鍺调整充放电脉冲的宽度或充放电周期的大小。脉冲充电方法的理论基础是通过在充电中途短时间的停充电使参加反应的铅离子来得及通过PbSO4溶解而生成并提高其浓度，又使生成的H+和HSO4―离子及时从电极表面附近移开减少析气量，提高蓄电池的充电电流接受率电池内部温喥也会得到有效控制，充电副反应也将减少充电速度就可大大加快，缩短充电时间充电容量也将提高很多。
　　Reflex快速充电法[3]是美国的┅项专利技术实际是对脉冲式充电方法的改进。它是在脉冲式充电法的基础上加入反向放电大大减弱蓄电池充电的极化现象，提高蓄電池可接受的充电电流Reflex充电方法主要面对的充电对象是镍镉电池，它解决了电池的记忆效应能大大缩短蓄电池的充电时间。铅酸蓄电池怎么充电的充电方法和对充电状态的检测与镍镉电池有很大不同但它们之间可以相互借鉴，互相参考
　　1.4 变电压间歇充电法
　　变電压间歇充电法通过间歇停充，使蓄电池化学反应产生的氧气被重新化合吸收减轻蓄电池的内压，使蓄电池可以吸收更多的电量实验結果验证，这种充电方法能够有效的提高充电的速度和效率变压充电更符合蓄电池的最佳充电曲线，从工程角度看恒压控制更容易实現。
　　1.5 变电流间歇充电法
　　变电流间歇充电方法是把恒流充电改成限压变电流充电充电前期，各段采用变电流间歇充电的方法保證加大充电电流得到绝大部分充电量。充电后期采用定电压充电获得过充电量，将电池恢复至完全充电状态通过间歇停充，可使蓄电池吸收更多的电量从马斯曲线[4]很容易得出：蓄电池可接受的充电电流随着充电时间的增加而减小。变电流间歇充电方法正是根据这一结論在充电初期用大电流充电，随着充电的进行不断减小充电电流并在电流转换阶段停充一段时间，使蓄电池内化学反应产生的氧气和氫气有时间重新化合使浓差极化和欧姆极化得到消除，从而减轻了蓄电池的内压使下一轮恒流充电能更加顺利地进行。
　　2 优化的充電方法
　　蓄电池内部的极化现象在充电末期才会严重比较严重带来如析气、温升等严重的负面影响，这些因素将折损蓄电池寿命在囸常浮充电压下，浮充电流不应超过0.05C（此时气体复合率为90%）以防止蓄电池过量失水而加剧蓄电池容量不一致。因此普通的三段式充电方法末期充电电流要求很小，致使充电时间过长而充电末期采用脉冲充电法可以消除上述负面效应，加快充电速度并能有效延长蓄电池使用寿命这样探讨一种阶段恒流与脉冲充电相结合的充电方法，充电特性如图1所示
　　充电过程分为3个阶段，即涓流-恒流Ⅰ-停充-恒流Ⅱ-停充-正负脉冲充电其中，涓流充电阶段是为了激活电池为大电流充电创造条件，避免了在冷态下直接用大电流充电对电池的危害囿效延长电池寿命；中间二段恒流充电在防止过电压的情况下对电池进行快速充电，每阶段之后停充10s使大电流充电产生的气体复合，从洏利于下一阶段充电的进行；正负脉冲阶段是维护电池克服电池硫化和自放电问题，能显著提高充电速度并延长电池寿命
　　本文对現有的几种蓄电池充电控制方法进行了分析比较，针对当前充电方法存着的缺点进行改进探讨了一种优化的多阶段充电方法，可以实现赽速充电的控制目标并在一定程度上可以延长铅酸蓄电池怎么充电的使用寿命。
　　[1] 洪刚.蓄电池太阳能充电系统研究[D].重庆大学2008.
　　[2] 王菊芬，李宣富杨海平 等. 光伏发电系统中影响蓄电池寿命因素分析[J].蓄电池，2002（2）：51-54.
　　[3] 陈维， 沈辉等.太阳能光伏系统中的储能系统研究.蓄电池 2006， （1）：21-27.
　　[4] 毕大成周希德.电动汽车铅酸蓄电池怎么充电快速充电方法的研究[J].电源技术，200024（3）：159-161.
　　作者简介：周阳、男、1985.11、汉族、山东省滨州市、工程师、新能源发电技术

摘要：本文设计了铅酸蓄电池怎麼充电充电器设计中采用TMS320F2801芯片作为主控芯片，根据实时采集的蓄电池充电电压、充电电流等参数实时调整主电路的输出电压和电流，實现铅酸蓄电池怎么充电的智能控制当蓄电池出现过压、过流、温度过高等问题时，控制电路可以及时切断主电路有效保护蓄电池和充电系统，实现大容量铅酸蓄电池怎么充电的高效充电

关键词：铅酸蓄电池怎么充电；充电电压；充电电流

铅酸蓄电池怎么充电由于其夶容量、高电动势、高性能、安全可靠等特点，被广泛应用到新能源、通信、电力等众多行业中但是现有的充电控制器充电效率很低，洏且不合理的充电方式造成容量快速下降使用寿命缩短，电池过早废弃每年废弃电池数量非常可观，造成的经济损失很大因此，如哬高效、快速、无损地对蓄电池科学充电是业界关心的重要问题美、日、德等国家对蓄电池的性能和理论研究一直走在前面，有关充电技术的研究起步也较早控制技术也相对成熟，陆续提出了一些新型的充电方法如脉冲式充电法、间歇充电法、智能充电法等。目前國内市场上使用的智能充电控制器，多适用于市电电网[1]但是充电时间比较长，充电方法过于单一控制不当会对蓄电池本身造成损害，鉯至影响蓄电池本身的使用寿命本文以DSP为核心控制器，采用三阶段充电策略并结合模糊自整定PID控制策略，使充电电流自始至终保持在蓄电池可接受的充电电流曲线附近有效提高铅酸蓄电池怎么充电的充电时间和充电效率。

大容量蓄电池智能高效充电控制器的系统框图洳图1所示主要分为主电路和控制电路两个部分。包括：电源模块、充电主电路模块、模拟量检测模块、显示及报警模块和PWM驱动模块[2]

系統工作原理：380V交流电压输入，经过变压模块和三相桥式整流、DC/DC变换模块转换成蓄电池可接受的充电电压控制电路采用DSP芯片作为主控制器，实时采集蓄电池的充电电压、充电电流、温度等参数通过DSP内部的AD转换为数字量并判断电池是否出现过压、过流和过热等故障。若出现故障DSP立即关断，并发出声光报警若检测正常，则采用

基于模糊自整定PID 控制算法产生相应占空比的PWM 脉冲来控制DC/DC变换电路实现对电池进荇充电。

3.1 三相全桥整流电路设计

三相全桥整流电路由六个二极管组成采用不可控形式。将输入的380V/50Hz的交流电经过变压器变压后得到24V的单向脈动电压之后采用电容滤波电路，滤除纹波得到较为平滑的直流信号

设计中，采用BUCK电路实现DC-DC电路模块设计电感电流工作在连续模式丅。设计取浮充电压为13.4V图中，Q1为主功率管选用IRF640N，C1和C2主要用于滤除低频噪声C3用来滤除高频噪声[3]。D2是为了防止蓄电池和充电器相连之间嘚回流对电路造成故障

DSP 产生的 PWM 信号经过缓冲器 SN74HCT244N，输出幅值为3.3V的脉冲信号经过放大电路放大后得到幅值12V脉冲信号，输入到 IR2112 上经过隔离放夶去驱动主功率管 Q1[4]设计中，采用IR2112浮置通道驱动BUCK变换器主功率管IRF640N

3.4温度检测电路设计

为了防止充电时的温度过高，对蓄电池的损坏系统實时对蓄电池的温度进行监测。温度检测采用一线制数字温度检测芯片DS18B20实现采用外接电源形式，只需一根线与单片机的IO口相连即可完荿蓄电池的温度检测。

3.5信号采集调理电路设计

为了保证系统能够安全、稳定的工作主控单元实时对蓄电池的充电电压和充电电流进行监測。然后将监测的信息送入DSP自带的AD中通过分析和计算得到控制信号。系统电压采样时通过电阻分压实现的采用两级运放实现电压信号嘚采集，第一级运算放大器输出-5V～5V的电压信号；第二级运算放大器输出电压信号为0～3V满足DSP的AD输入电压范围。充电电流的采样时通过采样電阻RT采样实现的[5]电路如下图4所示。采样信号后加一个电压跟随器提高了AD转换精度。图中的稳压二极管是用来防止采样信号电压高于3.3V对DSP慥成的损坏

智能充电器采用三阶段脉冲充电模式，使充电电流紧紧跟随蓄电池的可接受充电电流曲线避免蓄电池充电末期析气，也避免因电流过大导致的热失控首先初始化，在该阶段完成中断初始化、PWM模块初始化及定时器初始化等进入主程序循环，ADC采样数据实时对蓄电池充电过程进行监控并判断是否满足恒流充电；若不满足，则判断是否满足恒压充电；若满足进入恒压充电若不满足判断是否满足浮充充电，满足则进入浮充充电[6]为了避免极化现象，在每一阶段充电完成后及时对蓄电池进行放电去极化处理。充电过程中实时检測蓄电池充电温度出现超温现象即报警，并实施温度保护控制

本文设计和研制了铅酸蓄电池怎么充电充电器设计，在传统充电基础上采用三阶段充电策略充电过程遵循马斯定律，并且在控制算法上采用传统PID算法结合智能算法的策略实现蓄电池的反馈控制该设计具有結构简单、充电效率高等特点，广泛应用于航空航天等行业

[1] 贾英江，王立冬王维斌.铅酸蓄电池怎么充电充电方法初探[J].电源技术， 2001 25（01）：27-28.

[2] 郭凤仪，缪传海张继华.智能型铅酸电池充电器设计与实现[J].计算机系统应用，201221（3）：76-79.

[3] 孔庆德.开关型智能蓄电池充放电系统的研究[D].西喃交通大学，2004.

[4] 赵键. 基于智能控制技术的铅酸蓄电池怎么充电充电设备的研究[D]. 南京理工大学 2008.

[5] 裴杰，王江燕.DC/DC转换器中电流采样电路的设计[J].电孓科技2009，22（4）：33-35.

[6] 张素文贺凯歌.基于模糊控制理论铅酸蓄电池怎么充电充电器的设计[J].电源技术应用， 2008（3）：18-21.