[发明专利]一种智能型正负脉冲动力电池快速充电机及充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力电池充电机，特别是涉及一种智能型正负脉冲动力电池快速充电机及充电方法。

背景技术

目前电动自行车、电动汽车用动力电池的充电机主要有四种充电方式，分别是：（1）恒流方式充电；（2）两段式或三段式充电；（3）恒压式充电；（4）脉冲式充电。采用上述充电方式充电时，电池在充电过程中会产生欧姆极化、浓度极化和电化学极化现象，造成充电时间长、充电效率低。为达到快速充电的目的，一般充电器采取加大充电电流的措施，因此在充电过程造成电池内阻升高、电池温度升过快，从而容易导致电池永久性损坏。

根据马斯充电理论中有关蓄电池可接受充电曲线可知，在充电过程中加入合适幅度和脉宽的负脉冲对电池短时间放电，可以消除电极化现象，减少极化反应，使蓄电池可接受充电曲线发生变化，提高电池的充电电流接受率，因此可以采用比电池可接受充电电流更大的电流充电，缩短充电时间、减少电池发热，获得更高的充电效率。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种智能型正负脉冲动力电池快速充电机及充电方法，该充电机在充电过程中能根据电池的充电状态（电压、电流，充电器温度）自适应调整正负脉冲的脉宽、幅度，减少电池极化反应、提高电池的充电电流接受率，解决目前动力电池充电机充电速度慢、效率低、电池放电容量小的不足。

技术方案

一种智能型正负脉冲动力电池快速充电机，其特征在于包括功率因数校正电路、全桥功率变换电路、高频变压器、整流滤波电路、电流电压温度检测电路、负脉冲产生电路、驱动电路、电源管理芯片、微处理器控制电路和充电状态显示电路；220V交流市电送入功率因数校正电路，功率因数校正电路采取BOOST拓扑对220V交流市电进行功率因数校正，输出380V直流电压送至全桥功率变换电路；微处理器控制电路输送控制信号给电源管理芯片，电源管理芯片产生脉冲调制信经驱动电路驱动全桥功率变换电路对380V直流电压斩波，斩波后的380V直流电压输入高频变压器进行功率变换，然后输入整流滤波电路产生正脉冲送入电池进行充电；微处理器控制电路输送控制信号到负脉冲产生电路，负脉冲产生电路通过控制功率电阻对电池放电形成放电负脉冲；所述的充电状态显示电路连接微处理器控制电路用于显示电池的充电状态，所述的电流电压温度检测电路在充电过程中实时检测充电电压、电流和温度送至微处理器控制电路，微处理器控制电路根据电池的充电状态实时计算正负脉冲的脉宽、脉幅以及在单位充电周期中的正负脉冲的脉宽比例。

所述的负脉冲产生电路由功率二极管、功率开关管和大功率电阻构成，并联在电池两端。

一种智能型正负脉冲动力电池快速充电机的充电方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：充电机上电启动后，对微处理器控制电路的输入输出口状态、数模转换寄存器、定时器和数据存储器进行初始化；

步骤2：初始化完成后，微处理器控制电路检测电池电压、充电机内部环境温度、功率因数校正电路输出是否正常：若没有检测到电池电压，微处理器控制电路循环检测电池电压；若检测到电池电压，充电机对电池进行短时间恢复性充电；

步骤3：恢复性充电完成后，微处理机控制电路设定正脉冲幅度、脉宽初值和负脉宽初值，充电机以设定的正脉冲幅度、脉宽初值和负脉宽充电；

步骤4：充电过程中电流电压温度检测电路循环检测充电电压、电流以及充电机的温度，若电池电压没有达到电池的标称充电电压上限，充电机采集充电机温度：若充电机温度没有超过设定的温度上限，充电机自动调整正负脉冲的脉宽比例，加大充电机正脉冲比例，加快充电机的充电速度；若充电机温度超过设定的温度上限，充电机调整正脉冲脉宽脉幅，减小平均充电电流；当电池电压达到电池的标称充电电压上限，充电机转入恒压负脉冲充电模式；

步骤5：在恒压负脉冲充电模式下，充电机输出恒压值加在电池两端形成正脉冲充电，同时形成负脉冲进行短时放电，消除极化现象；充电机循环检测充电电压、电流以及充电机的温度：如果充电电流没有达到停充预设值，充电机一直以恒压负脉冲充电模式充电，同时检测充电机温度：若充电机温度超过预设值，充电机调整正脉冲脉宽，减小平均充电电流；若充电机温度未超限，充电机自动调整正负脉冲的脉宽比例，加快充电机的充电速度；当充电电流达到停充预设值，充电机转入补充性充电模式；

步骤6：在补充性充电模式中，小电流恒流充电直到充电结束。

有益效果