一種蓄電池快充電控制器及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種蓄電池快充電控制設(shè)施，特別是針對(duì)光伏、風(fēng)電新能源發(fā)電系統(tǒng)及電動(dòng)車蓄電池快充電控制器設(shè)施。
【背景技術(shù)】
[0002]以蓄電池快充電為目標(biāo)的這種創(chuàng)新型的蓄電池充電設(shè)施及其相關(guān)技術(shù)，被認(rèn)為是今后支撐電動(dòng)車以及光伏和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性設(shè)施與技術(shù)。這些新型設(shè)施及相關(guān)技術(shù)目前還不太成熟，需要進(jìn)一步努力研發(fā)。特別是充電慢的問題尤為突出。
[0003]特別是大規(guī)模、大容量蓄電池快速充電，寄厚望于大容量鋰類蓄電池。因?yàn)槿剂想姵芈吠具b遠(yuǎn)；磷酸天體電池不安全；超級(jí)電容輔助能力有限；鉛酸蓄電池、鎳鉛蓄電池等傳統(tǒng)蓄電池面臨環(huán)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(shí)；鎳氫蓄電池能量密度每公斤是80?90瓦時(shí))，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(shí)，故亦無快充電的可能。電動(dòng)車蓄電池要?jiǎng)?chuàng)新充電方法、提高充電速度，改革傳統(tǒng)的小電流充電，并且充電過程要實(shí)現(xiàn)智能控制；鋰類蓄電池快充電和增大容量將會(huì)給電動(dòng)車帶來福音。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能提高充電效率，縮短充電時(shí)間，延長蓄電池使用壽命，且控制靈活方便，易于擴(kuò)展充電規(guī)模和實(shí)現(xiàn)模塊化系統(tǒng)集成的蓄電池快充電控制器及控制方法。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的一種蓄電池快充電控制器，包括初級(jí)回路以及次級(jí)回路，所述初級(jí)回路和次級(jí)回路分別通過變壓器Tl的初級(jí)繞組LP、次級(jí)繞組LS連接，所述初級(jí)回路和次級(jí)回路分別由濾波/儲(chǔ)能電路、電子開關(guān)管以及二極管構(gòu)成。
[0006]作為優(yōu)化，所述初級(jí)回路包括起濾波和能量儲(chǔ)存與傳遞作用的電容Cl、C2以及電感LI，工作狀態(tài)變換控制用大功率電子開關(guān)管SI，釋放磁場(chǎng)能量的二極管VI，所述電容Cl與電感L1、大功率電子開關(guān)管SI串聯(lián)形成回路，所述大功率電子開關(guān)管SI還并聯(lián)連接有二極管V1、電容C2，電容C2與變壓器Tl的初級(jí)繞組LP連接。
[0007]作為優(yōu)化，所述二極管Vl采用硅二極管。
[0008]作為優(yōu)化，所述次級(jí)回路包括起濾波和能量儲(chǔ)存與傳遞作用的電容C3、C4以及電感L2，工作狀態(tài)變換控制用大功率電子開關(guān)管S2，釋放磁場(chǎng)能量的二極管V2，所述電容C4與電感L2、大功率電子開關(guān)管S2串聯(lián)形成回路，所述大功率電子開關(guān)管S2還并聯(lián)連接有二極管V2、電容C3，電容C3與變壓器Tl的次級(jí)繞組LS連接。
[0009]作為優(yōu)化，所述二極管V2采用硅二極管。
[0010]作為優(yōu)化，所述變壓器Tl的變比為I。
[0011]本發(fā)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(diào)控方法來對(duì)蓄電池進(jìn)行快充電調(diào)控，即用PI調(diào)控設(shè)施構(gòu)成的電流環(huán)和電壓環(huán)進(jìn)行調(diào)控:首先通過電流環(huán)對(duì)蓄電池快充電裝置進(jìn)行恒定大電流充電調(diào)控，當(dāng)蓄電池電壓上升到標(biāo)準(zhǔn)開路電壓時(shí)，電流環(huán)充電調(diào)控結(jié)束，然后用PI調(diào)控設(shè)施構(gòu)成的電壓環(huán)對(duì)蓄電池快充電裝置進(jìn)行超過被充電蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)開路電壓充電調(diào)控，即恒定過電壓充電調(diào)控，具體控制流程包括如下步驟:
[0012](I)快充電開始:
[0013](2)進(jìn)入充電狀態(tài)；
[0014](3)檢測(cè)蓄電池電壓；
[0015](4)依據(jù)蓄電池電壓分別與兩個(gè)額定電壓以及過壓閥值進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果分為三個(gè)充電狀態(tài):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(tài)后進(jìn)行充電控制；
[0017](6)快充電結(jié)束。
[0018]作為優(yōu)化，所述恒定大電流灌沖階段開關(guān)管控制信號(hào)PWM的占空比調(diào)為90%以上，過電壓恒沖階段開關(guān)管控制信號(hào)PWM的占空比調(diào)控在60%以下，浮充階段開關(guān)管控制信號(hào)PWM的占空比調(diào)為10%以下。
[0019]有益效果:本發(fā)明具有如下優(yōu)越性:
[0020](I)能提高充電效率，縮短充電時(shí)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(kuò)展充電規(guī)模和實(shí)現(xiàn)模塊化系統(tǒng)集成。
[0024](5)由于采用PWM電壓型調(diào)控方式，即通過調(diào)整PWM電壓波形的占空比便可實(shí)現(xiàn)對(duì)所需充電電流大小的調(diào)控。
[0025](6)能使風(fēng)電/光伏發(fā)電系統(tǒng)“穩(wěn)健運(yùn)行、平滑輸出”。
[0026]本發(fā)明的技術(shù)設(shè)施不僅可以幫助光伏/風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)“穩(wěn)健運(yùn)行、平滑輸出”，還能有助于解決純電動(dòng)車電源設(shè)施的相關(guān)問題。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的快充電控制電路圖。
[0028]圖2為本發(fā)明的PI調(diào)控方框圖。
[0029]圖3為本發(fā)明的快充電主流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本發(fā)明對(duì)蓄電池進(jìn)行快充電的控制方法與策略的硬件設(shè)施電路如圖1所示，其快充電設(shè)施對(duì)所需的充電電壓大小可通過控制程序軟件實(shí)現(xiàn)升壓和降壓變換，而且能實(shí)現(xiàn)高低壓側(cè)電氣隔離、控制靈活，系統(tǒng)整體性能高，并且容易擴(kuò)展規(guī)模和實(shí)現(xiàn)模塊化系統(tǒng)集成。
[0031]如圖1所示，該電路包括初級(jí)回路以及次級(jí)回路，所述初級(jí)回路和次級(jí)回路分別通過變壓器Tl的初級(jí)繞組LP、次級(jí)繞組LS連接，所述初級(jí)回路和次級(jí)回路分別由濾波/儲(chǔ)能電路、電子開關(guān)管以及二極管構(gòu)成。所述初級(jí)回路包括起濾波和能量儲(chǔ)存與傳遞作用的電容Cl、C2以及電感LI，工作狀態(tài)變換控制用大功率電子開關(guān)管SI，釋放磁場(chǎng)能量的二極管VI，所述電容Cl與電感L1、大功率電子開關(guān)管SI串聯(lián)形成回路，所述大功率電子開關(guān)管SI還并聯(lián)連接有二極管V1、電容C2，電容C2與變壓器Tl的初級(jí)繞組LP連接。所述次級(jí)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(tài)變換控制用大功率電子開關(guān)管S2，釋放磁場(chǎng)能量的V2，所述電容C4與電感L2、大功率電子開關(guān)管S2串聯(lián)形成回路，所述大功率電子開關(guān)管S2還并聯(lián)連接有二極管V2、電容C3，電容C3與變壓器Tl的次級(jí)繞組LS連接。所述二極管V1、V2采用硅二極管。
[0032]該硬件設(shè)施電路包括四個(gè)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(jí)繞組的和次級(jí)繞組的等效電感Lp和L s，它們也具有濾波和能量儲(chǔ)存與傳遞功用；還包括兩個(gè)大功率電子開關(guān)管SI和S2，它們分別是Tl初級(jí)回路和次級(jí)回路工作狀態(tài)變換控制用的開關(guān)管；還包括兩個(gè)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(gòu)成相應(yīng)電容器充放電回路以及相應(yīng)電感器釋放磁場(chǎng)能量的回路。
[0033]如圖2所示，該蓄電池快充電控制設(shè)施，還有機(jī)融合了 PI調(diào)控方法來對(duì)蓄電池進(jìn)行快充電，即用PI調(diào)控設(shè)施構(gòu)成的電流環(huán)和電壓環(huán)進(jìn)行調(diào)控:首先通過電流環(huán)對(duì)蓄電池快充電進(jìn)行恒定大電流充電調(diào)