本发明专利技术公开了一种针对多组蓄电池的充电方法，其包括在一个充电周期中，在第一蓄电池的充电接收能力足够的条件下，由第一控制信号控制以能量转换单元的全部能量向第一蓄电池充电；以及，实时检测第一蓄电池的充电接收能力，当其逐渐减小并且小于该能量转换单元的全部输出能量时，同时用该能量转换单元剩余的能量通过第二控制信号向第二蓄电池充电的步骤。本发明专利技术的方法可以解决太阳能光伏系统中蓄电池使用寿命短的问题，同时提高光伏组件的效率，降低了成本。本发明专利技术还公开了一种对多组蓄电池进行充电的控制系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种蓄电池的充电方法和装置，特别涉及具有多组蓄电池的 太阳能光伏电源系统、风能电源系统，或者太阳能和风能混合系统中的蓄电 池的控制方法。
技术介绍
独立式太阳能光伏发电系统，包括太阳能路灯，如图1所示，由做为能量转换单元的光伏组件101、蓄电池103和控制单元102组成。其基本工作状 态是在白天利用阳光对蓄电池进行充电，晚间利用蓄电池对负载放电。充-放 电过程由控制单元来控制执行。在实际应用中，考虑到连阴天气的情况，蓄 电池需要配备较大的储备容量，以保证在连阴天气时，在白天电池组不能完 全充满电，而晚间还需要放电的要求，因此在独立式太阳能发电系统中，通 常的情况是蓄电池(组)在20-80%放电深度范围内循环使用，这种情况称之 "部分充电状态"。太阳能光伏系统的充电问题，近年来公开的各种最大功率跟踪技术 (MPPT)可以提高太阳能光伏组件的输出效率。但是，蓄电池本身有充电接 受能力的问题，在充电初期可以接受大电流的充电，蓄电池达到析汽点电压 之后就伴随有副反应的发生，这时过大的充电电流不仅不能存储到蓄电池中， 反而造成蓄电池的大量析汽和失水，加速蓄电池的老化。蓄电池的充电接受 能力随着电池充满而逐步下降。阀控式密封铅酸蓄电池的析汽点电压在环境 温度25'C时一般为2.35V左右(与环境温度和蓄电池内电解液密度有关)。现 有的系统，为保证蓄电池能快速充满而需要较大输出功率的光伏组件，但是 在蓄电池到达析汽点电压之后，虽然太阳能光伏组件仍然有输出电量的能力， 但是蓄电池却不能接受，这时就浪费了光伏组件的资源。严重的是，由于独立式太阳能光伏发电系统在目前的设计和使用条件下， 蓄电池经常是处于"部分充电状态"，在连阴天连续多日不能充满，长期"欠 充电"的电池会发生负板极不可逆转的硫酸盐化现象。之后即使在天气晴朗 太阳能光伏组件有足够的输出时，也难于再次充满。其结果是蓄电池"健康" 情况恶化、容量下降，使用寿命縮短。太阳能光伏系统，以及在独立式风能电源和风光互补电源系统，即太阳能和风能混和系统中，由于原始能源的不稳定性，都存在类似的问题。针对太阳能光伏充电系统所存在的问题，2008年2月的"电力电子技术" 中刊载了作者为吴波等的《多电池组太阳能光伏电源系统的设计和应用》一 文中提出了蓄电池分组的概念，但该文中提出对锂蓄电池^M进行充电，且 采用的是恒流恒压方式。在第CN02282038.8名称为《太阳能脉冲式充电系统》的实新专利中，庄 佳璋提出了脉冲式充电系统，它的脉冲充电是在蓄电池充满之后，以脉冲的 充电方式取代浮充。针对蓄电池使用寿命的问题，本案申请人在专利号为CN01117645.8,名 称为《有维护功能的充电方法及其装置》的专利技术专利中，提出了正负脉冲的 充电方法。它是稳定电源对一组蓄电池的充电方法，它提供了组合正负脉冲 电流充电、析汽点电压的判定、温度补偿及蓄电池充满判据等方法。本文也 将其一并引入，作为
技术介绍
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技术实现思路
本专利技术针对现有系统存在的能量转换单元效率低，特别是蓄电池使用寿 命短的问题，提出采用多组蓄电池的充电方法将现有系统中的一组蓄电池 改变为多组(两组及两组以上)蓄电池，并对蓄电池进行排序。本专利技术提供的针对多组蓄电池的充电方法为在一个充电周期中，在第一蓄电池的充电接收能力足够的条件下，由第一控制信号控制以能量转换单元的全部能量向第一蓄电池充电；以及，实时检测第一蓄电池的充电接收能 力，当其逐渐减小并且小于该能量转换单元的全部输出能量时，同时用该能 量转换单元的剩余的能量通过第二控制信号向第二蓄电池充电。所述能量转换单元可以是针对太阳能系统的光伏组件，也可以是针对风 能系统的风力发电机模块。针对太阳能发电系统，所述充电周期可以设定为一个自然天。针对风能 或者风光互补发电系统，可以设定第一蓄电池组被充满或者蓄电池的一个充 放电使用周期。所述的充电周期，也可根据系统实际应用情况设定。在下一个充电周期对蓄电池的排序进行轮换。在不同的周期里，各组蓄 电池轮流排序为第一蓄电池。通过监测蓄电池的析汽点电压判断蓄电池的充电接收能力是否减小。在充电过程中，控制器通过电压、电流检测以及DV/Dt检测，判断被充 电池的析汽点电压和充电情况。在充电过程中，控制器通过温度检测，对充电电压进行温度补偿。一所述的第一控制信号和第二控制信号的强度，表征蓄电池平均充电电流 的幅度大小。所述第一控制信号和第二控制信号为脉宽调制信号，所述第一控制信号 和第二控制信号包括在一主脉宽调制信号周期内，且分时有效。充电初期， 可令第一控制信号占空比最大化，它控制将能量转换单元的全部能量输入第 一蓄电池。在第一蓄电池充电接受能力减小、能量转换单元的输出能力大于蓄电池 的充电接收能力时，启动第二控制信号；随着第一蓄电池充电接受能力减小 而逐步降低所述第一控制的占空比，同时增大第二控制信号的占空比。所述的第一控制信号和第二控制信号的占空比，在充电过程中对应着蓄 电池充电脉冲电流的占空比。进一步的，系统中可包含三组及更多的蓄电池，如果能量转换单元(如 光伏组件)还有多余的能量，则同时向第三蓄电池充电。本专利技术提供了一种对多组蓄电池进行充电的控制系统，包括用于控制第 一蓄电池的充电的第一控制信号的装置，用于控制第二蓄电池的充电的第二 控制信号的装置，用于实时检测蓄电池的充电接受能力的检测装置，和根据 检测到的蓄电池的充电接受能力调整第一控制信号和第二控制信号的调整装 置。充电初期第一蓄电池的充电接受能力强时，第一控制信号占空比最大化， 使控制能量转换单元的全部能量对第一蓄电池进行充电。充电过程中随着第 一蓄电池充电接受能力逐渐减小、能量转换单元的输出能力大于第一蓄电池 的充电接受能力时，在逐步降低所述第一控制信号的占空比的同时，启动第 二控制信号并逐步增大第二控制信号的占空比。对充电情况进行记录，并保存到存储器中。进一步的，为了抑制蓄电池的硫化，在控制系统中加有一个脉冲波发生 器，输出一个持续的脉冲电流加载到蓄电池上。各组蓄电池通过二极管、三极管、MOSFET和可控硅等开关器件并行连 接到负载上。进一步的是，还包括去极化放电电路，在蓄电池充电的脉冲充电过程中，加有去极化负脉冲。进一步的是，系统中还包括一脉冲发生器电路，其输出的脉冲由控制器 控制，加载到蓄电池上。本专利技术是针对现有太阳能/风能放电系统因原始能量转换单元的能源不稳 定、蓄电池会出现长期欠充的情况下，对蓄电池的充电方法。本专利技术的充电 方法是根据蓄电池充电接收能力的特点，充分利用能量转换器件(如光伏组件) 的输出能力对多个蓄电池同时用脉冲充电。本专利技术的充电方式，在一个主脉宽信号周期里对多组蓄电池同时采用脉 冲方式充电，这样充分地利用了能量转换单元的输出能力。在脉冲维护方面，本专利技术不单在蓄电池充满之后进行脉冲维护，而且在 蓄电池欠充及非充-放电状态时，也进行脉冲维护，强化了去硫化作用。本专利技术的方法，因为系统中蓄电池分为较小的多组蓄电池，所以在一个 充电周期内即使能量转换单元的能量不很充足(如光伏组件在阴天)时，第 一充蓄电池被优先充电，也容易被充满。每次充电的情况由控制器存储在控制器内置的存储器中。当一组蓄电池 被充满之后，下一个充电周期里重新排序的另外一组蓄电池本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种针对多组蓄电池的充电方法为：在一个充电周期中，在第一蓄电池的充电接收能力足够的条件下，由第一控制信号控制以能量转换单元的全部能量向第一蓄电池充电；以及，实时检测第一蓄电池的充电接收能力，当其逐渐减小并且小于该能量转换单元的全部输出能量时，同时用该能量转换单元剩余的能量通过第二控制信号向第二蓄电池充电。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：钟石，
申请(专利权)人：钟阳，
类型：发明
国别省市：11[]
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