一種后備鋰電池的在線充電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種充電裝置，尤其涉及一種后備鋰電池的在線充電裝置。
【背景技術】
[0002]隨著鋰電池生產(chǎn)技術的成熟，鋰電池的價格已經(jīng)下降到合理的范圍，很多需要后備供電的設備也由原來的鉛酸電池改為鋰電池以減小體積，延長備用時間。當設備的交流電供電情況良好時，該設備后備鋰電池的使用概率就很低，因此后備鋰電池長期處于一種只充電不放電的狀態(tài)，又由于鋰電池充電技術的特殊性，使得目前的電池充電技術無法保證后備鋰電池在長時間連接電源充電的情況下的正常使用壽命。比如根據(jù)使用經(jīng)驗反饋，目前公安部天網(wǎng)的后備鋰電池使用壽命約為一年，比鋰電池正常使用壽命短了數(shù)倍之多，這一情況大大的增加了電池的使用成本和系統(tǒng)維護成本。
[0003]用于后備供電的鋰電池，通常長期處于充電狀態(tài)以避免電量不足，這就是在線充電的概念。當鋰電池已經(jīng)充滿后還反復進行充電，就會造成鋰電池過充和極化現(xiàn)象，大大縮短了電池本身的循環(huán)壽命；另外鋰電池雖然支持大電流快速充電，但是鋰電池在完全放電或者過放電后，電子高濃度聚集在電極上，此時鋰電池內(nèi)阻很大，直接用大電流充電就會造成電極發(fā)熱膨脹，甚至電池損壞，直接影響了電池的壽命。
[0004]在實際應用中，單節(jié)鋰電池電壓低，設備使用的高電壓后備鋰電池多為多節(jié)串聯(lián)的鋰電池組。現(xiàn)有技術中，鋰電池組設有保護板，保護板可以確保鋰電池組在充滿后電池電壓不超過保護電壓，當電池電壓超過保護電壓時會切斷充電輸入，當電池電壓低于保護電壓時會恢復充電輸入繼續(xù)對鋰電池組充電，當電池電壓又高于保護電壓時再次切斷充電輸入，這種充電狀況會一直反復，導致后備鋰電池組在沒有放電的情況下被反復充電，直接縮短了電池的壽命。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷，本實用新型提供一種后備鋰電池的在線充電裝置，可以達到長期給鋰電池在線充電而不影響電池壽命的效果。
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案為:
[0007]一種后備鋰電池的在線充電裝置，連接于交流電源和后備鋰電池之間，包括交流/直流電源轉換電路，其特征在于，還包括充電控制電路，所述交流/直流電源轉換電路的輸入端接交流電源，所述充電控制電路的輸入端與交流/直流電源轉換電路的輸出端連接，所述充電控制電路的輸出端與后備鋰電池連接。
[0008]所述后備鋰電池可以為單節(jié)鋰電池或者多節(jié)串聯(lián)的鋰電池組。
[0009]所述充電控制電路包括DC/DC電源變壓器隔離變換電路、PWM電源轉換控制電路、電流采樣信號放大電路和微電腦智能監(jiān)控電路；DC/DC電源變壓器隔離變換電路，從PWM電源轉換控制電路接收控制信號，輸出采樣信號到電流采樣信號放大電路；PWM電源轉換控制電路，從電流采樣信號放大電路接收放大的信號，從微電腦智能監(jiān)控電路接收控制信號，輸出控制信號到DC/DC電源變壓器隔離變換電路，輸出采樣信號到微電腦智能監(jiān)控電路；電流采樣信號放大電路，從DC/DC電源變壓器隔離變換電路接收采樣信號，從微電腦智能監(jiān)控電路接收控制信號，從微電腦智能監(jiān)控電路接收切換信號，輸出放大的信號到PWM電源轉換控制電路，輸出采樣信號到微電腦智能監(jiān)控電路；微電腦智能監(jiān)控電路，從PWM電源轉換控制電路接收采樣信號，從電流采樣信號放大電路接收采樣信號，輸出控制信號到PWM電源轉換控制電路，輸出控制信號到電流采樣信號放大電路，輸出切換信號到電流采樣信號放大電路。
[0010]所述充電控制電路通過微電腦智能監(jiān)控電路進行高低電壓調節(jié)實現(xiàn)滿充電壓/在線維持電壓的切換。
[0011]電池自放電是指電池在開路靜置過程中電壓下降的現(xiàn)象，在磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、三元材料電極中，鋰電池自放電現(xiàn)象是不可避免的。但相對于其他類型電池來說，鋰電池的自放電很小，且引起的容量損失大部分都可以恢復的。通常，鋰電池在室溫條件下的月自放電率為3%-6%。
[0012]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，鋰電池一旦接通負載開始放電，電池電壓會很快跌落到一個初始電壓，然后再緩慢下降，并且絕大部分放電器件維持一個差異不大的電壓平臺。如一節(jié)鋰電池充滿時電壓達到4.2V，當接通負載開始放電時，其初始放電電壓很快跌落到4V左右，并從4V開始跟隨時間同步下降。
[0013]從以上兩點鋰電池的特性，我們可以得知，當鋰電池充滿后，將在線維持電壓降低到滿充電壓和起始放電電壓之間的一個合理值，那么因為在線維持電壓低于電池充滿的電壓，就可以避免反復給已經(jīng)充滿的電池充電；同時因為在線維持電壓又高于電池放電的起始電壓，就可以防止電池因為漏電流或者自放電而損失電量。
[0014]通過研究和實驗發(fā)現(xiàn)，實際使用中需要對不同的鋰電池設置不同的在線維持電壓，對單節(jié)鋰電池在線充電，在線維持電壓設置為97.5%的滿充電壓，比如單節(jié)滿充為4.2V的鋰電池，維持電壓就設置為4.1V左右；對多節(jié)串聯(lián)的鋰電池組充電，在線維持電壓設定為96.5%的滿充電壓，比如滿充為8.4V的鋰電池組，則在線維持電壓為8.1V ;滿充為12.6V的鋰電池組，則在線維持電壓為12.15V左右。
[0015]按照以上研究設計的一種后備鋰電池的在線充電裝置，充電控制電路可以實現(xiàn)鋰電池滿充電壓/在線維持電壓的分段充電電壓控制。充電控制電路首先采樣后備鋰電池的電壓，如果電池電壓在安全充電范圍內(nèi)，則開始以電池本身的滿充電壓要求的參數(shù)輸出充電，電池充滿后維持一定的涓流充電時間確保電池完全充滿，然后將輸出電壓切換到在線維持電壓值，則可以實現(xiàn)長期給鋰電池在線充電而不影響電池的壽命。
[0016]此外，鋰電