多种蓄电池多模式大功率充电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多种蓄电池多模式大功率充电装置，为克服现有技术存在的充电模式单一，效率低，易损坏蓄电池，不能实现远程控制及无记忆能力等缺失。通过大型计算机计算出相应充电曲线的二元高阶代数方程，并将其设计成程序语言，存入单片机存储器中，形成相对于一种新的蓄电池所需要的一种新的充电模式。由三相可控整流系统、充电曲线的预置和形成过程算法控制模块、充电电流与预置曲线偏差的消除过程算法控制模块、充电完成鉴别并结束充电算法控制模块、蓄电池软保护算法模块和通讯接口及其通讯软件组成的充电装置，具有可对多种大功率蓄电池、多种充电模式进行高效率充电和扩展功能以及实现远程多机联网和中央计算机集群监控等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动化
，具体指一种用于各种蓄电池、各种 充电模式的大功率充电技术装置。
技术介绍
目前广泛使用的大功率蓄电池一般有牵引型、动力型液体铅酸蓄 电池、免维护铅酸蓄电池两种。其充电装置一般只对一种蓄电池充电， 一般也只有一种充电模式，即一台充电装置只能对一种蓄电池进行一 种模式的充电。随着蓄电池科研和制造技术的迅速发展，多种新型的动力型、牵 引型蓄电池不断地被专利技术、发现和应用于各种实际场合，例如镉镍电 池、氢电池、锂电池、电容电池……等等，还有各种在实验室已经取 得成功、即将付诸实用的电池，正在大力研究开发的电池等等。但是 目前大多数充电装置的充电模式仅仅适用于一种蓄电池。因此，每出 现一种新型的蓄电池，人们就得不胜其烦地设计专为该种蓄电池用的 充电装置。由此充电装置的种类规格也就不断地增加。在目前大多数充电装置的输出电流的控制过程中， 一般仍然采用手动控制或传统的PID控制算法，很少采用智能控制技术。而传统控 制方法已难以满足蓄电池对充电装置自动化的程度和其输出的电流 控制精度及效果等越来越高的要求。从20世纪80年代开始出现了较 为新颖的恒流分阶段充电模式。这种充电模式在一定程度上可以提高 充电效率，延长蓄电池寿命。但是实际应用效果较差，还存在许多弊 病，例如一机不能同时适应两种以上的蓄电池，充电模式单一，充电效率低，易损坏蓄电池，无法实现远程控制及无记忆能力等。
技术实现思路
本专利技术目的是克服上述现有技术存在的种种缺失，而提出一种多 种蓄电池多模式大功率充电装置，其基于用若干个二元高阶代数方 程，模拟充电装置输出的多个电流曲线(此代表多个充电模式)，并 把它们设计成程序语言，输入单片机存储器，以此来精确控制充电装 置三相可控整流电路，把三相交流电变成可控的直流电流的充电全过 程的设计思路。该装置包括(如附图l所示)三相可控整流系统、充电曲线的预 置和形成算法控制模块、充电电流与预置曲线偏差的消除过程算法控 制模块、充电完成鉴别并结束充电算法控制模块、蓄电池软保护算法 模块以及通讯接口及其通讯软件等六部分组成。其中，充电曲线的预置、形成、控制算法模块含有辅助PID算法。 开机后充电装置按照输入的操作命令控制输出直流电流。充电装置的 输出电压、电流通过检测电路转换成相应的信号与数值，与预选的充 电曲线进行实时比较。如果比较结果出现偏差，该装置会按照此偏差 信号与偏差数值不断进行修正。如此不断地检测——信号转换——修 正，使得充电装置的输出电流曲线完全符合原来预选的充电曲线，直 至整个充电过程完成。因此，将来每出现一种新型的蓄电池，每需要 设计一种新的充电模式，都可以通过大型计算机计算出相应充电曲线 的二元高阶代数方程,并把它设计成程序语言，存入单片机存储器中， 形成相对于一种新型的蓄电池所需要的一种新的充电模式。理论上，这种按照设计要求的新的二元高阶代数方程可以计算出 无限多个，与此相对应的充电曲线也就有无限多个。也就是说该种充 电装置可以对目前和以后若干年内出现的任何种类的蓄电池都可以 进行任何充电模式的充电。本专利技术的技术方案包括一、 三相可控整流系统三相可控整流系统包括可控整流电路、移相触发电路。该系统 的主要任务是把三相交流电流转换成可以控制的直流电流。在该系统 中，采用线性度好、移相范围宽、能宽脉冲触发的集成移相触发电路。 由微机D/A转换电路送来的控制电压对移相触发电路进行控制，其受 控输出的移相触发脉冲去触发可控整流电路中的大功率可控硅，改变 它们的控制角，进而改变充电装置的输出电流。二、 充电曲线的预置和形成过程根据高等数学方程的原理，每根平面曲线都可以用一个或若干个 二元多阶数学方程表达(为兼顾数学方程的计算复杂度和难易度，及 描述曲线符合度，本专利技术拟采用二元六阶的数学方程较为适宜)。它 们的表达式为Yi 二AiX6 + BA5 + dX4 + D!X3 + EtX2 + F,X + G1; Y2 =A2X6 + B2X5 + C2X4 + D2X3 + E2X2 + F2X+ G2; Y3 =A3X6 + B3X5 + C3X4 + D3X3 + E3X2 + F3X+ G3;Yn 二AJ6 + BX + CnX4 + D X3 + EnX2 + FnX + Gn;注公式中的A2、 A3、 An; Bi、 B2、 B3、 B ; d、 G、 C3、 Cn; D,、D2、 D3、 Dn; E!、 E2、 E3、 En; Ft、 F2、 F3、 Fn; G,、 G2、 G3、 Gn;......等均为常数数值。每一组数值与未知元素X、 Y的组合，就是一个二元六阶方程，也就是一根或者一段充电曲线。当多组常数数值确定后，就建立了多个二元六阶方程，也就有多根充电曲线，由此可以构成一种新的充电模式。由此可知，可建立许多种乃至无穷多种的充电模式。经过大型计算机的模拟和运算，把一个能够完成该种充电模式的 多个二元六阶数学方程的常数数值计算出来，然后把这些数学方程设 计成程序语言存入到充电装置的存储芯片中，充电装置就将按照预先 设置的充电模式运行。这就是充电装置充电曲线的预置和形成过程。 三、充电电流与预置曲线偏差的消除过程开机后充电装置按照输入的操作命令选择某个充电模式控制输 出直流电流。充电装置内的电压、电流检测电路实时把充电装置输出 的电压、电流转换成相应的信号与数值，并与预设的充电曲线进行比 较。如果比较结果无偏差，充电装置维持原输出电流不变；如果出现 第一次偏差，充电装置按照此偏差信号与偏差数值对充电装置的输出 电流进行第一次修正，使充电装置的输出电流向预设的输出电流接 近；如果出现第二次偏差，充电装置按照此偏差信号与偏差数值对充 电装置的输出电流进行第二次修正，使充电装置的输出电流向预设的 输出电流更加接近。如此不断地检测——信号转换——比较——修正 的循环，使充电装置的输出电流曲线最终精确地符合预设充电曲线， 直至整个充电过程完成。四、 充电完成鉴别并结束充电充电装置在充电过程中始终紧密地监视充电电流，随时检测蓄电 池端电压上升曲线的角度^ 。如果检测到在充电过程蓄电池电压上升 的角度(即蓄电池电压上升曲线与时间水平线的夹角e)，小于微机 内存储的充电结束时的电压上升角度^时，充电装置即认为在充的 蓄电池(不论新旧)即将充满。充电装置立即自动转入充电结束处理 程序，短时间内迅速把充电电流降为零，然后关机。这种能自动识别 新旧蓄电池是否充满的功能，可以保证蓄电池精确地充满充足，有效 地避免蓄电池过充和欠充现象的发生，有效地节约了电能、縮短了充电时间、延长了蓄电池的寿命。如附图2蓄电池端电压与时 间轴的夹角C所示。五、 蓄电池软保护任何种类的蓄电池都有它的额定容量(例如蓄电池外壳上标有 500Ah字样，即表示该蓄电池的额定容量为500安时)。蓄电池在充 电时，由于内阻的存在，其内部的电池极板和电介质在电能——化学 能的转换过程中会发热，而且蓄电池的电能——化学能的转换速率也 有一定的限制。所以，每种蓄电池的适宜的充电电流与它的额定容量 都有一个合适的比例，即充电系数。如果超出这个充电系数，轻则造 成蓄电池温升过快过热，縮短蓄电池的寿命，重则造成蓄电池短时间 内报本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多种蓄电池多模式大功率充电装置，其特征是，由三相可控整流系统（１）、充电曲线的预置和形成过程算法控制模块（２）、充电电流与预置曲线偏差的消除过程算法控制模块（３）、充电完成鉴别并结束充电算法控制模块（４）、蓄电池软保护算法模块（５）和通讯接口及其通讯软件（６）组成。

【技术特征摘要】
1、一种多种蓄电池多模式大功率充电装置，其特征是，由三相可控整流系统(1)、充电曲线的预置和形成过程算法控制模块(2)、充电电流与预置曲线偏差的消除过程算法控制模块(3)、充电完成鉴别并结束充电算法控制模块(4)、蓄电池软保护算法模块(5)和通讯接口及其通讯软件(6)组成。2、 如权利要求1所述的多种蓄电池多模式大功率充电装置，其 特征是，充电曲线的预置和形成过程控制模块(2)采用辅助PID算 法，储存有经大型计算机的模拟和运算，将完成某一充电模式的多个 二元六阶数学方程的常数计算数值并程序化的语言；充电电流与预置 曲线偏差的消除过程控制模块(3)储存有某一充电模式控制输出直 流电流，并与预设的充电曲线进行比较并不断地检测——-信号转换一 一比较——修正的循环，直至完成整个充电过程的程序；充电完成鉴 别并结束充电算法控制模块(4)储存有在充电过程中充电电流，随 时检测蓄电池端电压上升曲线的角度C变化及小于设定充电结束时 的电压上升角度《'时的充电结束处理、关机的程序；蓄电池软保护 算法模块(5)储存有根据不同种类的蓄电池因其充电特性不同，其 充电保护系数和充蓄电池的额定容量大小不同，设定一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈祖康，王义庆，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]