[发明专利]一种铅酸蓄电池充电电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及充电控制技术，尤其是涉及一种基于DSP实现的铅酸蓄电池充电电路及方法。

背景技术

铅酸蓄电池设计寿命约三年，但由于充电方式、存储方式以及人为等诸多因素的影响导致其使用寿命过短，需要经常更换，不仅加大了使用成本也影响了系统的稳定性。另外大部分已使用的系统在弱光条件下充电能力不足，导致系统光伏阵列利用率不高。

传统提高弱光充电能力的方法是采用组态优化控制来实现，即根据外界光照强弱采用继电器控制光伏阵列组件按照串联或并联等不同的组合方式给铅酸蓄电池充电，确保光伏阵列组件输出电压始终达到设定充电电压。这种方法虽然可以实现弱光充电，但在组态变化的瞬间，电路输出电压波动较大，影响系统稳定性。此外，由于采用继电器控制，继电器的机械开关触点在工作较长时间后容易磨损失灵甚至引起误操作。

目前独立型太阳能照明系统中铅酸蓄电池充电控制器一般采用的是三阶段充电方式，即先恒流充电、再恒压充电、后浮充充电。但由于某些应用场合的铅酸蓄电池会经常出现过度放电的情况，如果一开始就直接进入较大电流充电的恒流充电阶段，容易造成热失控，易损坏铅酸蓄电池导致铅酸蓄电池使用寿命较短。

目前急需解决的有及系统在弱光条件下充电能力不足这两大问题。

发明内容

本发明提出一种基于DSP实现的铅酸蓄电池充电电路及方法，以解决目前铅酸蓄电池使用寿命较短及在弱光条件下充电能力不足的技术问题。

本发明采用如下技术方案实现：一种铅酸蓄电池充电电路，其包括：耦接在光伏阵列的输出端与铅酸蓄电池之间的晶体管，该晶体管的控制端连接驱动电路；用于检测铅酸蓄电池的输出电压与输出电流的采样电路；连接驱动电路和采样电路的DSP控制器，用于输出PWM信号控制晶体管的通断来对铅酸蓄电池进行智能充电管理；

其中，所述智能充电管理包括：当铅酸蓄电池的输出电压小于充电使能电压Ut时，以电流It进行涓流充电至充电使能电压Ut，然后提供一个大电流Ic 对铅酸蓄电池进行恒流充电至达到铅酸蓄电池的额定电压Uc，再提供一个高于铅酸蓄电池额定电压Uc的最大充电电压Umax对铅酸蓄电池进行恒压充电，并于进行恒压充电过程中判断充电电流小于充电终止电流Ioc时，控制浮充电压Uf 对铅酸蓄电池以浮充电流进行充电。

其中，所述铅酸蓄电池充电电路还包括：用于检测光伏阵列的输出电压和输出电流的光伏采样电路，该光伏采样电路通过模数转换电路连接光伏阵列的输出端与DSP控制器之间。

其中，所述铅酸蓄电池充电电路还包括：与光伏阵列并联连接的超级电容C1。

其中，所述铅酸蓄电池充电电路还包括：设置在光伏阵列输出端和铅酸蓄电池之间的超级电容C2。

相应的，本发明还公开一种铅酸蓄电池充电方法，其包括步骤：

DSP控制器通过电池采样电路检测铅酸蓄电池的输出电压和输出电流，当铅酸蓄电池的输出电压小于充电使能电压Ut时，以电流It进行涓流充电至充电使能电压Ut，然后提供一个大电流Ic 对铅酸蓄电池进行恒流充电至达到铅酸蓄电池的额定电压Uc，再提供一个高于铅酸蓄电池额定电压Uc的最大充电电压Umax对铅酸蓄电池进行恒压充电，并于进行恒压充电过程中判断充电电流小于充电终止电流Ioc时，控制浮充电压Uf 对铅酸蓄电池以浮充电流进行充电；

其中，铅酸蓄电池通过晶体管耦接在光伏阵列的输出端，该晶体管的控制端连接驱动电路，由DSP控制器输出PWM信号控制晶体管的通断来对铅酸蓄电池进行智能充电管理。

其中，设置与光伏阵列并联连接的超级电容C1，当光伏阵列输出的电量大于铅酸蓄电池当前工作状态下可接受的输入电量时，多余的部分电量将保存在超级电容器C1中。

其中，设置在光伏阵列输出端和铅酸蓄电池之间的超级电容C2，由超级电容C2抑制谐波干扰。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过DSP控制器智能化管理充电的各个过程，处理速度快且可以准确控制铅酸蓄电池的各个充电过程，有利于提高铅酸蓄电池的使用寿命。并且，本发明在光伏阵列的输出端并接超级电容，利用超级电容在弱光条件下充电能力不足，使本发明可以实现弱光条件下对铅酸蓄电池进行充电。另外，本发明还具有结构简单、实现容易且实现成本较低的优点。

附图说明

图1是本发明的系统框图；

图2为本发明的四阶段充电曲线示意图；

图3为本发明的电池管理控制的流程示意图；

具体实施方式