电动汽车的铅酸蓄电池快速脉冲充电系统

电动汽车电动汽车铅酸蓄电池智能快速充电方法的研究杜飞龙(航空航天大学,北京,100083【摘要】根据铅酸蓄电池快速充电理论,设计出采用单片机控制的蓄电池快速充电器。

它能定时检测蓄电池端电压、温度和充电电流,计算出蓄电池当前所处的状态和输出蓄电池所能接受的最大电流。

能满足不同型号和不同状态蓄电池对快速充电参数的要求。

关键词:单片机控制;蓄电池;快速充电;电动汽车中图分类号:U469.72文献标识码:A 文章编号:1671-8410(200404-0034-031引言汽车工业的发展对石油资源需求的急剧增加和对环境严重的负面影响日益引起人们的关注。

世界各国的政府、学术界和工业界正在加大对电动汽车开发投入的力度,以加速电动汽车的商品化步伐。

电动汽车的成败关键在蓄电池系统,这固然与蓄电池本身的技术发展有关。

然而,作为其能量再次补充的充电器也是一个至关重要的设备。

它必须具有充电时间短、对蓄电池使用寿命影响小以及充满判断准确 [1]的特点。

因此,研制性能优良、运行可靠的电动汽车蓄电池快速充电系统是十分必要的。

在尽可能不影响蓄电池使用寿命的前提下,希望能采用最大的充电电流,在短时间内将电池容量基本充足。

而且在这个过程中,电池既不产生大量气体,又不使电池内部温度过高。

2快速充电理论及方法在蓄电池充电过程中,电荷堆积于电池电极上而产生反向电压,实际上表现为电池内阻的增加,从而影响了充电速度与质量 [2]。

消除它的有效方法是采用负脉冲方法,在电池两端瞬间放电去除电极上堆积的电荷,从而改变蓄电池固有的指数曲线形式 [3]的充电接受特性,提高电池的受电能力。

其脉冲充电特性如图 1所示。

由于充放电电流 Ic、 If,充放电脉宽 T c 、Tf和间隙期 Tj等充电参数对蓄电池充电时间和质量有重要影响,因此如何确定这些参数成为研制快速充电器成败的关键。

Study on Intelligent Charging Method of Lead-Acid Battery for Electric VehicleAbstract: Based o n t he f ast c harging t heory o f l ead-acid b attery, a f ast c harger, c ontrolled b y a s inglechip, i s d esigned f or l ead-acid b attery in this paper.It can detect the temperature, voltage and current of the battery in a fixed interval.According to these values,it can get the current state o f t he b attery a nd output a ppropriate c harging c urrent i n r eal t ime. I n a ddition, i t c an s atisfy t he r equirements o f d ifferent t ype a nd d ifferent state o f b atteries.Key words:singlechip c ontrol ; battery ; fast c harging ; electric v ehicle收稿日期 :2004-04-05作者简介:杜飞龙(1973- ,男,硕士生, 现在北京航空航天大学汽车工程系从事电动汽车的研究工作。

专利名称：一种铅酸蓄电池快速脉冲充电电路专利类型：实用新型专利
发明人：钱东波
申请号：CN201420219337.7
申请日：20140425
公开号：CN203911521U
公开日：
20141029
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种充电电路，特别涉及一种铅酸蓄电池快速脉冲充电电路。

用NE555集成电路作为脉冲产生电路，经过CC4017十进制译码输出计数器转换为正负脉冲，对铅酸蓄电池进行充电。

由于采用上述技术方案，本实用新型所具有的优点和积极效果是：采用PWM正负脉冲充电方式对铅酸蓄电池充电，可以延长铅酸蓄电池的使用寿命，缩短充电时间；电路简单，经济实用。

申请人：盐城师范学院
地址：224051 江苏省盐城市希望大道
国籍：CN
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２００６．６Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．６电动汽车的铅酸蓄电池快速脉冲充电系统钟静宏，张承宁，张旺（北京理工大学电动车辆工程技术中心，北京１０００８１）摘要：在分析脉冲充电理论的基础上，采用脉宽调制技术，设计了电动汽车用铅酸蓄电池快速充电器。

实验表明：与传统的恒流－恒压充电技术比较，脉冲充电技术具有充电时间短，充电效率高的优点。

因此在电动汽车中采用脉冲充电方式能有效缓解铅酸蓄电池的极化现象，从而达到良好的充电效果。

关键词：电动汽车；铅酸蓄电池；快速脉冲充电系统中图分类号：ＴＭ９１２．１文献标识码：Ａ文章编号：１００２－０８７Ｘ（２００６）０６－０５０４－０３Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｂｏｕｔｑｕｉｃｋｐｕｌｓｅｃｈａｒｇｅｓｙｓｔｅｍｏｆｌｅａｄ－ａｃｉｄｂａｔｔｅｒｙｆｏｒｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅＺＨＯＮＧＪｉｎｇ－ｈｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＣｈｅｎｇ－ｎｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＷａｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＶｅｈｉｃｌｅ，ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｕｌｓｅｃｈａｒｇｅ，ｑｕｉｃｋｃｈａｒｇｅｒｏｆｌｅａｄ－ａｃｉｄｂａｔｔｅｒｆｏｒｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏａｄ－ｊｕｓｔｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔ－ｃｏｎｓｔａｎｔｖｏｌｔａｇｅｃｈａｒｇｉｎｇｍｏｄｅ，ｐｌｕｓｅｃｈａｒｇｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｖｅｓｈｏｒｔｅｒｃｈａｒｇｉｎｇｔｉｍｅ，ｈｉｇｈｅｒｃｈａｒｇｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｌｏｗｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃｈａｒｇｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｓａｒｅ－ｓｕｌｔ，ｔｈｅｂａｔｔｅｒｙｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｓｒｅｄｕｃｅｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅ；ｌｅａｄ－ａｃｉｄｂａｔｔｅｒｙ；ｑｕｉｃｋｐｕｌｓｅｃｈａｒｇｅｓｙｓｔｅｍ以动力蓄电池为电源的电动车被认为是２１世纪的绿色工程，它的出现将汽车工业的发展带入了一个全新的领域。

电动汽车铅酸电池脉冲快速充电系统设计
段朝伟;张雷;刘刚
【期刊名称】《自动化仪表》
【年(卷),期】2013(034)007
【摘要】为了缩短电动汽车铅酸电池的充电时间,提高能量接受率,基于带放电电流脉宽调制技术,设计了汽车电池脉冲快速充电系统.该系统采用嵌入式控制和上位机监控相结合的方式,软硬设计合理,性能可靠.试验数据分析表明,该系统有效缓解了电池的极化现象,缩短了汽车铅酸电池的充电时间,提高了电池能量接受率.系统具有广泛的应用前景.
【总页数】3页(P75-77)
【作者】段朝伟;张雷;刘刚
【作者单位】河南机电高等专科学校自动控制系,河南新乡450003;河南机电高等专科学校自动控制系,河南新乡450003;河南机电高等专科学校自动控制系,河南新乡450003
【正文语种】中文
【中图分类】TP368+.2
【相关文献】
1.电动汽车铅酸蓄电池智能快速充电方法的研究 [J], 杜飞龙
2.电动汽车铅酸电池无损充电系统设计 [J], 黄燕;李成勇
3.基于脉冲充电的电动汽车铅酸蓄电池快速充电技术研究 [J], 葛胜升
4.电动汽车的铅酸蓄电池快速脉冲充电系统 [J], 钟静宏;张承宁;张旺
5.电动汽车铅酸蓄电池快速充电方法的研究 [J], 毕大成; 周希德
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大功率铅酸蓄电池快速脉冲充电控制器设计的开题报告一、选题背景铅酸蓄电池是一种应用广泛的蓄电池，具有价格便宜、容量大和寿命长等优点，被广泛应用于电动汽车、UPS电源、电力电子等领域。

然而，由于其在充放电过程中会产生“极化效应”，导致电池内部电化学反应速度降低，进而影响电池的充电速度和充电效率。

而脉冲充电是一种可以有效解决铅酸蓄电池极化效应的技术。

尤其是对于大功率铅酸蓄电池，使用脉冲充电技术可以大幅提高充电速度和充电效率，降低充电时间和成本，因此越来越受到重视。

二、课题目的本课题旨在设计一种适用于大功率铅酸蓄电池的快速脉冲充电控制器，以提高铅酸蓄电池的充电速度和充电效率，从而降低充电时间和成本。

三、课题内容本课题的主要研究内容包括：1.铅酸蓄电池的电化学原理和充电特性的研究。

2.脉冲充电技术的原理研究及其在铅酸蓄电池充电中的应用。

3.快速脉冲充电控制器的设计与实现。

4.控制器的性能测试和优化。

四、研究方法本课题中将主要采用以下研究方法：1.文献调研方法，了解铅酸蓄电池、脉冲充电技术和控制器设计等方面的研究进展，分析控制器设计的关键难点和解决方法。

2.仿真模拟方法，利用Matlab等工具进行电路仿真模拟，优化控制器设计。

3.实验方法，利用实验室的测试设备进行控制器性能测试，评估控制器的充电速度、充电效率和充电稳定性等方面的性能。

五、预期结果本课题的主要预期结果为设计出一款适用于大功率铅酸蓄电池的快速脉冲充电控制器，具有较高的充电速度和充电效率，并且能够较好地解决铅酸蓄电池极化效应的问题，具有一定的实用性和推广价值。

六、参考文献[1]陈大伟, 张成文. 铅酸蓄电池的各种快速充放电技术及其应用研究[J]. 中国电机工程学报, 2006, 26(20): 89-94.[2]叶永仁. 脉冲充电技术研究及其在铅酸蓄电池中应用的探讨 [J]. 电源技术, 2006, 30(2): 25-27.[3]Jain R K, Joshi P K, Garg K. Charging algorithms for lead-acid batteries: a review [J]. International Journal of Renewable Energy Research, 2017, 7(3): 1072-1079.[4]Iglesias R, Galván E, Rejón V, et al. Toward a fast charging strategy for lead-acid batteries using an adaptive pulse charging technique [J]. SAE International Journal of Alternative Powertrains, 2012, 1(1): 99-108.。

铅酸蓄电池脉冲快速充电方法的研究与应用肖相如【摘要】文章介绍了一种基于开关电源的铅酸蓄电池的脉冲快速充电模式,该充电模式的一个充电周期包括脉冲充电、脉冲放电、停止几个阶段,能够跟踪充电脉冲的宽度自动控制放电脉冲宽度.为了实施这种充电模式,文中提出了一种新的脉冲快速充电方法,并应用于充电装置,实验结果验证这种方法是正确可行的.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2013(030)005【总页数】4页(P64-67)【关键词】开关电源;脉冲快速充电模式;脉冲快速充电装置【作者】肖相如【作者单位】江西省安远县交通运输局,江西安远342100【正文语种】中文【中图分类】TM9120 引言铅酸蓄电池具有制造技术成熟、成本低，电池容量大、跟随负荷输岀特性好、无记忆效应等优点，被广泛应用于交通、军事、通信、电力、金融等行业，绝大多数电动自行车、短程轻型电动车、部分电动汽车以这种电池作为行驶的能源。

如果能够快速完成对铅酸蓄电池的无损充电，就能突破其充电时间长的“瓶颈”制约，弥补电动车一次充电续航里程短的“短板”缺陷。

为了实现这个目标，人们不但要研究科学的充电模式，更要将所设计的充电模式通过合适的装置来实现。

1 铅酸蓄电池的充电规律1.1 铅酸蓄电池的充电特性铅酸蓄电池在充电过程中所发生的电化学反应及其充电特性存在普遍的客观规律，主要有：（1）在充电过程中蓄电池可接受的充电电流（充电接受能力）随充电时间逐步下降。

1967年美国科学家马斯在进行了大量的实验后提岀，在充电过程中，以最低岀气率为前提的铅酸蓄电池可接受的充电电流的轨迹呈下降的指数曲线式中，I为蓄电池在任意时刻可接受的充电电流；I 0为蓄电池可接受的最大初始充电电流；a为蓄电池的充电电流接受比。

实践证明，如果充电电流按照这条曲线変化，可以缩短充电时间，并且对电池的容量和使用寿命也没有损害，因而被称为最佳充电曲线。

（2）1972年马斯在第二届电动汽车年会上提岀了著名的马斯三定律。