一種5V/45Ah鋅銀電池充電系統(tǒng)及其充電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋅銀電池制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種5V/45Ah鋅銀電池充電系統(tǒng)及其充電方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋅銀電池由于具備較高的比能量、比功率、較低的自放電率等特點(diǎn)常常被用于航空航天設(shè)備中，鋅銀電池充電時外電源的正極接電池的正極，外電源的負(fù)極接電池的負(fù)極。外電源的正極強(qiáng)行從電池的正極奪走電子，迫使正極的金屬銀氧化成氧化銀，氧化銀進(jìn)一步氧化成過氧化銀。由于銀的氧化物的兩種價態(tài)(氧化銀Ag20、過氧化銀AgO)，使電池有兩個高低電動勢，使其充電過程呈現(xiàn)兩個階段。某產(chǎn)品將3個單體鋅銀電池串聯(lián)起來使用，對鋅銀電池以2A恒流充電，其電池電壓曲線可以看出充電曲線有兩坪段特性如圖1所示，當(dāng)然這也是鋅銀電池的物理特性決定的。通過對鋅銀電池充電過程分析，采用特殊的充電過程可以達(dá)到有效性減少充電過程的“兩坪段特性”。
[0003]由于鋅銀電池的物理特性決定，對3個單體鋅銀電池串聯(lián)起來以2A恒流充電，與對I個單體鋅銀電池以2A恒流充電表現(xiàn)出來的電池電壓曲線是相同的。由此得知，恒流充電未能減少3個鋅銀電池“兩坪段特性”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種5V/45Ah鋅銀電池充電系統(tǒng)，該5V/45Ah鋅銀電池充電系統(tǒng)通過提供一種基于高速D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器的硬件和軟件結(jié)合平臺，通過輸出充放電交錯的充電波形，以及系統(tǒng)科學(xué)的邏輯處理和數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)策略，并對鋅銀電池實(shí)時電壓進(jìn)行巡檢，合理控制充電時間及充電電流，有效減少銀電池“兩坪段特性”的時間分布差異，能較好的縮短鋅銀電池的充電時間。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。
[0006]本發(fā)明提供的一種5V/45Ah鋅銀電池充電系統(tǒng)，包括電源轉(zhuǎn)換電路、FPGA信號處理器、時鐘電路、總線驅(qū)動器、巡檢控制電路、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和A/D信號采集電路，充電系統(tǒng)由電源轉(zhuǎn)換電路提供工作電壓，所述時鐘電路的信號輸出端與FPGA信號處理器的信號輸入端連接，所述FPGA信號處理器的信號輸出端通過總線驅(qū)動器分別與巡檢控制電路、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的信號輸入端連接，所述A/D信號采集電路的信號輸出端與總線驅(qū)動器的信號輸入端連接。
[0007]所述A/D信號采集電路的信號輸出端通過光耦隔離電路與總線驅(qū)動器的信號輸入端連接。
[0008]所述總線驅(qū)動器通過光耦隔離電路與D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接。
[0009]所述FPGA信號處理器還與存儲電路通訊連接。
[0010]所述總線驅(qū)動器的型號為SN54LS245。
[0011]所述FPGA信號處理器還通過RS422通訊電路與上位機(jī)連接。
[0012]所述FPGA信號處理器的信號輸出端還與OLED顯示屏的信號輸入端連接。
[0013]所述D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換電路采用的是AD766SD/883B芯片。
[0014]—種5V/45Ah鋅銀電池充電系統(tǒng)及其充電方法的充電方法，充電限制電壓為12V，包括以下步驟:
[0015](I)以充電電流為0.3A開始充電，巡檢控制電路巡檢單體電池電壓，檢測是否有單體電池電壓大于1.95V，是則充電結(jié)束，否則轉(zhuǎn)入步驟(2);
[0016](2)充電電流轉(zhuǎn)到0.6A，巡檢控制電路巡檢單體電池電壓，檢測是否有單體電池電壓不小于1.95V，是則轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)入步驟(11)，否則轉(zhuǎn)入步驟(3);
[0017](3)充電電流轉(zhuǎn)到0.9A，巡檢控制電路巡檢單體電池電壓，檢測是否有單體電池電壓不小于1.95V，是則轉(zhuǎn)入步驟(10)，否則轉(zhuǎn)入步驟(4);
[0018](4)充電電流轉(zhuǎn)到1.2A，巡檢控制電路巡檢單體電池電壓，檢測是否有單體電池電壓不小于1.95V，是則轉(zhuǎn)入步驟(9)，否則轉(zhuǎn)入步驟(5);
[0019](5)充電電流轉(zhuǎn)到1.5A，巡檢控制電路巡檢單體電池電壓，檢測是否有單體電池電壓不小于1.95V，是則轉(zhuǎn)入步驟(8)，否則轉(zhuǎn)入步驟(6);
[0020](6)充電電流轉(zhuǎn)到2A，巡檢控制電路巡檢單體電池電壓，直到有單體電池電壓不小于1.95V，則轉(zhuǎn)入步驟(7)；
[0021](7)充電電流轉(zhuǎn)到1.5A，巡檢控制電路巡檢單體電池電壓，直到有單體電池電壓不小于1.98V，則轉(zhuǎn)入步驟(8)；
[0022](8)充電電流轉(zhuǎn)到1.2A，巡檢控制電路巡檢單體電池電壓，直到有單體電池電壓不小于1.98V，則轉(zhuǎn)入步驟(9)；
[0023](9)充電電流轉(zhuǎn)到0.9A，巡檢控制電路巡檢單體電池電壓，直到有單體電池電壓不小于1.98V，則轉(zhuǎn)入步驟(10)；
[0024](10)充電電流轉(zhuǎn)到0.6A，巡檢控制電路巡檢單體電池電壓，直到有單體電池電壓不小于1.98V，則轉(zhuǎn)入步驟(11);
[0025](11)充電電流轉(zhuǎn)到0.3A，巡檢控制電路巡檢單體電池電壓，直到有單體電池電壓不小于1.98V，則轉(zhuǎn)入步驟(12)；
[0026](12)充電結(jié)束。
[0027]所述充電電流為充放電交錯的充電波形，導(dǎo)通角為9ms。
[0028]本發(fā)明的有益效果在于:采用導(dǎo)通角9ms充放電交錯的充電波形對5V/45Ah鋅銀電池進(jìn)行充電；采用優(yōu)化的充電方法對5V/45Ah鋅銀電池進(jìn)行充電，通過巡檢控制電路，可隨時調(diào)節(jié)充電方法，提高鋅銀電池充電效率；通過數(shù)字化FPGA信號處理平臺，將電池充電、單體電池電壓巡檢有機(jī)結(jié)合，自動化調(diào)整充電模式，數(shù)字化平臺實(shí)時監(jiān)控充電過程，實(shí)現(xiàn)充電過程中，斷電數(shù)據(jù)保持功能，并自動結(jié)束充電，具備智能充電能力；同時有效減少鋅銀電池充電過程的“兩坪段特性”問題；能較好的縮短鋅銀電池的充電時間。
【附圖說明】
[0029]圖1是鋅銀電池2A恒流源充電電池電壓曲線，充電曲線有兩坪段特性；
[0030]圖2是本發(fā)明原理框圖；
[0031]圖3是圖2中D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的電路圖；
[0032]圖4是本發(fā)明充電電流的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。
[0034]如圖2?圖4所示的一種5V/45Ah鋅銀電池充電系統(tǒng)，包括電源轉(zhuǎn)換電路、FPGA信號處理器、時鐘電路、總線驅(qū)動器、巡檢控制電路、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和A/D信號采集電路，充電系統(tǒng)由電源轉(zhuǎn)換電路提供工作電壓，所述時鐘電路的信號輸出端與FPGA信號處理器的信號輸入端連接，所述FPGA信號處理器的信號輸出端通過總線驅(qū)動器分別與巡檢控制電路、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的信號輸入端連接，所述A/D信號采集電路的信號輸出端與總線驅(qū)動器的信號輸入端連接。
[0035]所述A/D信號采集電路的信號輸出端通過光耦隔離電路與總線驅(qū)動器的信號輸入端連接。
[0036]所述總線驅(qū)動器通過光耦隔離電路與D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換電路連接；所述總線驅(qū)動器的型號為SN54LS245 ;所述D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換電路采用的是AD766SD/883B芯片。
[0037]所述FPGA信號處理器還與存儲電路通訊連接；所述FPGA信號處理器還通過RS422通訊電路與上位機(jī)連接；所述FPGA信號處理器的信號輸出端還與OLED顯示屏的信號輸入端連接。
[0038]由于銀的氧化物具有氧化銀和過氧化銀兩種價態(tài)，使電池在充、放電時產(chǎn)生了高低兩個坪段。高電壓坪段持續(xù)的時間還和這些銀的氧化物分布情況密切相關(guān)。通過分析鋅銀電池放電狀態(tài)可得知，銀電極電勢實(shí)際上主要取決于最靠近導(dǎo)電網(wǎng)的地方發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。
[0039]如果導(dǎo)電網(wǎng)附近如果是過氧化銀在放電，呈現(xiàn)出的就是過氧化銀的高電勢，如下式所示:
[0040]2Ag0+H20+2e = Ag20+20H
[0041]如果是氧化銀在放電，呈現(xiàn)的就是氧化銀的低電勢，如下式所示:
[0042]Ag20+H20+2e = 2Ag+20H
[0043]在用直流充電時，由于向深處反應(yīng)困難，過氧化銀主要集中在導(dǎo)電網(wǎng)附近，放電時這些過氧化銀首先發(fā)生反應(yīng)，從而顯現(xiàn)出較長的高電壓坪段。因此，如果改變充電方式，使得過氧化銀不過分集中或者均勻分布等，電池充電時就會減少高電平坪段的持續(xù)時間，甚至消除高電平坪段。
[0044]如果在每個充電周期后面加入一定間隙時間，這樣可以給電極反應(yīng)一個緩沖時間，使得導(dǎo)電離子向活性物質(zhì)顆粒深處擴(kuò)散形成有利條件，利用放電極化抵消一部分充電極化，消除一部分濃度極化，使得反應(yīng)深度加大，這樣可以使得過氧化銀的分布不會只集中在導(dǎo)電網(wǎng)附近，而是分布比較均勻。而且在放電時段，通過巡檢當(dāng)前各個單體電池的電壓，根據(jù)單體電壓量變換充電電流額定值。這種充電方式相應(yīng)的增加了過氧化銀的含量，即增加了充電容量。
[0045]—種5V/45Ah鋅銀電池充電系統(tǒng)及其充電方法的充電方