[发明专利]电动汽车铅酸蓄电池超快速充电系统

说明书

技术领域

本发明属于充电设备技术领域，涉及到一种充电系统，特别是电动汽车铅酸蓄电池超快速充电系统。

背景技术

由于全球不可再生能源的不断消耗，世界各国均在大力提倡新能源汽车的开发和应用。目前国内的新能源汽车主要有替代燃料汽车、电动汽车及燃料电池汽车三种。其中电动汽车发展最为成熟，基本完成了产业化的准备，初步形成了电动汽车的产业链。与电动汽车相关的动力蓄电池从材料构成上主要分为铅酸蓄电池和锂离子蓄电池两种，其中铅酸蓄电池应用历史长、技术成熟、成本低廉，且铅酸蓄电池的内部构造正在不断改进，使用寿命不断增加，在电动汽车行业占有大部分的比重。

影响铅酸蓄电池快速充电特性的因素非常多，如铅酸蓄电池的内部结构、充电系统及电网负荷等，但充电电流是影响快速充电特性的一个重要因素，为了缩短充电时间，提高充电速度，就需要加大充电电流值，但是铅酸蓄电池在充电过程中会发生水分解反应，正极产生氧气，负极产生氢气，氧气通过隔膜和气室被负极吸收，由于密封式的铅酸蓄电池的内压是有限的，所以负极的吸收速度也是有限的，如果充电电流值过高，正极产生氧气的速度过快，负极的吸收速度跟不上氧气产生的速度，长时间后会造成铅酸蓄电池失水，诱发铅酸蓄电池的微短路、硫酸化等失效现象，损害铅酸蓄电池的质量和使用寿命，同时高速率充电时铅酸蓄电池的极化会造成铅酸蓄电池内部的压力上升、铅酸蓄电池温度上升、铅酸蓄电池内阻升高等，不仅会缩短铅酸蓄电池寿命，而且有可能对铅酸蓄电池造成永久性伤害，使铅酸蓄电池可接收的充电电流下降，使其充不到额定容量。所以当前铅酸蓄电池的充电时间很长，与燃油汽车加油的时间无法相比，且大功率充电对电网的冲击影响很大，是制约电动汽车发展的主要瓶颈之一。发明内容

本发明为了克服现有技术的缺陷，设计了电动汽车铅酸蓄电池超快速充电系统，实现了电能的前期储备，并可以对电流控制单元输出电流的大小进行调整，从而可以达到在极短时间内(9～15min)充到铅酸蓄电池组额定容量的80％，大大缩短了充电时间，同时可以减少大电流充电系统对电网电压的谐波污染与能量冲击，提高电能的利用率，节约电能。

本发明所采用的具体技术方案是：电动汽车铅酸蓄电池超快速充电系统，关键是：所述的充电系统包括与电网连接的电网输入单元、与铅酸蓄电池组连接的电池管理单元、中心处理单元，电网输入单元将电网的交流电转换成直流电并进行滤波后输出给能量库单元，能量库单元通过电流控制单元对铅酸蓄电池组进行充电，电池管理单元通过电参数检测单元与中心处理单元连接，电池管理单元对铅酸蓄电池组中各节蓄电池的荷电状态进行检测并通过调节电能使铅酸蓄电池组中各节蓄电池的荷电状态保持一致，电参数检测单元将检测到的铅酸蓄电池组的参数信息反馈给中心处理单元，中心处理单元处理后分别输出控制信号给能量库单元和电流控制单元。

本发明的有益效果是：利用能量库单元实现了电能的前期储备，利用电参数检测单元可以实时检测铅酸蓄电池组的电参数并反馈给中心处理单元，中心处理单元对电流控制单元输出电流的大小进行调整，从而可以达到在极短时间内(9～15min)充到铅酸蓄电池组额定容量的80％，大大缩短了充电时间。

整流器将电网的交流电转换成直流电并进行滤波后经功率因数校正PFC电路输出给能量库单元，功率因数校正PFC电路可以降低线路损耗，减少大电流充电系统对电网电压的谐波污染与能量冲击，提高电能的利用率，节约电能。

能量库模块为缓冲式直流电源，可以为充电系统提供超大充电电流，蓄能模块可以对能量库模块充放电过程中的各个参数进行调整，以满足实际需求。

电参数检测单元检测到的铅酸蓄电池组的参数信息包括蓄电池电压、蓄电池电流、蓄电池温度、蓄电池荷电状态及锁止信息，中心处理单元将这些参数信息按照其特征结构(电池多孔性电极理论模型)与特征算法(单极性脉冲控制算法)进行分析处理，以电流尖峰脉冲及谐波分析辨识铅酸蓄电池组的荷电状态，活化超电压、过电势、内阻等动态参数，形成双反馈机制，动态调整能量库单元的蓄能模块和能量库模块，同时输出控制指令给电流控制单元，调整电流控制单元输出电流的大小。

中心处理单元包括电参数处理模块、控制模块、蓄能管理模块、能量库管理模块，蓄能模块与蓄能管理模块连接，能量库模块与能量库管理模块连接，电参数处理模块对电参数检测单元检测到的铅酸蓄电池组的参数信息进行处理并将结果反馈给控制模块，控制模块处理后分别输出控制信号给蓄能管理模块、能量库管理模块和电流控制单元。