蓄電池組互充式節能充電電路的製作方法
2023-04-29 02:28:11 1
專利名稱：蓄電池組互充式節能充電電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及蓄電池充電技術領域，是將蓄電池充電電路進行改良以大大節約電力消耗。
背景技術：
二次電池生產過程有一道關鍵的工藝叫化成，化成分為「內化成」和「外化成」兩種方式。化成就是對電池內的生極板或熟極板進行過量充電、放電、再過量充電如此循環的過程。不管對於鉛酸蓄電池、鋰電池或者諸如此類的內含極性板和化學物質的蓄電池均要經過該化成工藝方可實現較長壽命使用。以鉛酸蓄電池為例免維護鉛酸的生極板外化成電量大約為額定容量的7倍，生極板化成為熟極板之後裝進電池外殼初充電消耗的電量大約是電池容量的4倍。這麼多的電量才能讓電池容量和性能初始化，其中過度充電和放電浪費不少的電量。而對於浪費電量的回收，特別是放電電量的回收目前常見有以下幾種方式第一種用純電阻放電，把電池的電能轉化為熱能釋放。釋放的熱能被有效回收利用的情況很少，大部分都浪費了。因此，這種方式目前較少被採用。第二種方式用可控矽和變壓器電路把直流電轉換為交流電回網，然而可控矽逆變回網技術對電網幹擾大很大，回網的效率一般小於50%。第三種方式直流母線放電回收模式。將需要放電的電池組作為一個直流電源，然後在這個直流電源上疊加一個電子控制的直流電源，兩個直流電源串聯疊加後作為直流母線對需要充電的電池組進行充電。如專利公開號為CN102117942A的鉛酸蓄電池化成充、放電方法的技術方案就是利用這個方法的原理實現。這個方法可以充分利用電能，但直流母線的方式最大的問題就是很難對放電的電流進行合理的分配，機內分配或網間分配都存在很多弊病。其中當放電的電流大於充電電流時，多出的能量無法釋放，需要用電阻放電浪費電能，再則由於電路複雜成本高等原因無法得到普及應用。第四種方式將放電的電池儲存於用大容量電池組，然後對大型電池組內的電量進行統籌應用，這個方式設備的投入資金很大，很少有人採用。除了以上四種方式外，還有人直接將放電電能利用直流電使用場合或其他需要用直流電的地方，但由於電池的生產廠需要大量使用直流裝備的場合很少，難以實現。另外，申請人檢索了大量文獻，均是對化成工藝中的充放電時間進行改進，以提高化成的效果和效率，如專利公開號為CN 101510627的蓄電池的化成的充放電方法、化成方法及化成裝置，或者專利公開號為CN 1632981的一種鉛酸蓄電池快速化成和活化方法等等，未發現對於化成工藝的蓄電池充電方法提出改進以實現本質上減少電能消耗的技術方案。
實用新型內容因此，本實用新型針對蓄電池化成工藝的充電電路進行了突破性的改變，能夠從
3本質上減少電能消耗。本實用新型的技術方案是一種蓄電池組互充式節能充電電路，具體是將第一蓄電池組的負極與第二蓄電池組的負極相接，形成兩端均是正極的蓄電池組串，該蓄電池組串的兩端分別是第一端和第二端，充電機的充電輸出端分別電連接於蓄電池組串的第一端和第二端進行充電。一種蓄電池組互充式節能充電電路，具體是將第一蓄電池組的正極與第二蓄電池組的正極相接，形成兩端均是負極的蓄電池組串，該蓄電池組串的兩端分別是第一端和第二端，充電機的充電輸出端分別電連接於蓄電池組串的第一端和第二端進行充電。進一步的，所述的第一蓄電池組電連接於一第一電壓檢測單元的輸入端，所述的第二蓄電池組電連接於一第二電壓檢測單元的輸入端，第一電壓檢測單元和第二電壓檢測單元的輸出端再電連接於所述的充電機。進一步的，所述蓄電池組是一個蓄電池。或者，所述蓄電池組是二個蓄電池以上， 相鄰蓄電池彼此正負極串接。根據上述的蓄電池組互充式節能充電電路的蓄電池節能充電方法，具體是將2 個蓄電池組的負極與負極相接，形成兩端均是正極的蓄電池組串，該蓄電池組串的兩端分別是第一端和第二端，然後用充電機的充電輸出端加載於蓄電池組串的第一端和第二端進行充電，充電的方式是將充電機的正極充電輸出端接於蓄電池組串的第一端，負極充電輸出端接於蓄電池組串的第二端進行第一流向充電的過程，以及將充電機的負極充電輸出端接於蓄電池組串的第一端，正極充電輸出端接於蓄電池組串的第二端進行第二流向充電的過程，並且第一流向充電的過程和第二流向充電的過程反覆交替進行多次。根據上述的蓄電池組互充式節能充電電路的蓄電池節能充電方法，具體是將2 個蓄電池組的正極與正極相接，形成兩端均是負極的蓄電池組串，該蓄電池組串的兩端分別是第一端和第二端，然後用充電機的充電輸出端加載於蓄電池組串的第一端和第二端進行充電，充電的方式是將充電機的正極充電輸出端接於蓄電池組串的第一端，負極充電輸出端接於蓄電池組串的第二端進行第一流向充電的過程，以及將充電機的負極充電輸出端接於蓄電池組串的第一端，正極充電輸出端接於蓄電池組串的第二端進行第二流向充電的過程，並且第一流向充電的過程和第二流向充電的過程反覆交替進行多次。進一步的，在充電機對蓄電池組串進行第一流向充電的過程或第二流向充電的過程時，分別對這2個蓄電池組進行電壓檢測，檢測結果反饋回充電機進行充電方式的調整， 以避免過充電和過放電的發生。進一步的，所述蓄電池組串待第一流向充電的過程和第二流向充電的過程反覆交替進行多次完成後，蓄電池組串的每個蓄電池組正、負極接入充電機的正、負極充電輸出端以進行補充充電的過程。所述補充充電的過程是蓄電池組串的2個蓄電池組的正、負極接入充電機的正、負極充電輸出端以分別分開進行補充充電。或者，蓄電池組串的2個蓄電池組的正極與正極、負極與負極並聯後，再接入充電機的正、負極充電輸出端以一同進行補充充電。或者，將多個蓄電池組串的多個蓄電池組的正極與正極、負極與負極並聯後，再接入充電機的正、負極充電輸出端以一同進行補充充電。補充充電的方式與常規的充電方法一樣，連接方式可根據充電機的負荷能力而進行適當調整。本實用新型的蓄電池組互充式節能充電電路可以從本質上減少化成工藝的電能消耗。本實用新型將兩個電池組反向串聯成一個新的電池組串，形成類似「沙漏」的充電形式。當充電機對該電池組串進行充電的時候，其中正向的電池組被充電，反向的電池組就被放電；充電流向改變時，原理亦然。這樣，就相當於就一組電池組的放電的電量去對另一組電池組進行充電，充電機在其中只起到電壓的補償作用和自動恆流等控制功能。這就實現了用很少量的充電電量對電池組進行充放電循環。按照設計的循環次數到達之後，再分別把兩組電池組充電飽和，然後分別對兩組電池組進行適當過充就完成對電池組的初充電， 完成蓄電池化成處理。
圖1是本實用新型的蓄電池組互充式節能充電電路的第一種電性連接關係示意圖。圖2是本實用新型蓄的電池組互充式節能充電電路的第二種電性連接關係示意圖。
具體實施方式
現結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。本實用新型的主要工作原理是將兩個電池組反向串聯成一個新的電池組串，形成類似「沙漏」的充電形式。當充電機對該電池組串進行充電的時候，其中正向的電池組被充電，反向的電池組就被放電；充電流向改變時，原理亦然。這樣，就相當於就一組電池組的放電的電量去對另一組電池組進行充電，充電機在其中只起到電壓的補償作用和自動恆流等控制功能。按照設計的循環次數到達之後，再分別把兩組電池組充電飽和，然後分別對兩組電池組進行適當過充就完成對電池組的初充電，完成蓄電池化成處理。本實用新型可以採用如下2種工作原理相同的充電電路方式來實現。參閱圖1所示，蓄電池節能充電方法具體是將第一蓄電池組101、第二蓄電池組 102的負極與負極相接，形成兩端均是正極的蓄電池組串，該蓄電池組串的兩端分別是第一端11和第二端12，然後用充電機3的充電輸出端電連接加載於蓄電池組串的第一端11和第二端12進行充電。具體充電的方式是將充電機3的正極充電輸出端接於蓄電池組串的第一端11，負極充電輸出端接於蓄電池組串的第二端12進行第一流向充電的過程，以及將充電機3的負極充電輸出端接於蓄電池組串的第一端11，正極充電輸出端接於蓄電池組串的第二端12進行第二流向充電的過程，並且第一流向充電的過程和第二流向充電的過程反覆交替進行多次。參閱圖2所示，蓄電池節能充電方法具體是將第一蓄電池組101、第二蓄電池組 102的正極與正極相接，形成兩端均是負極的蓄電池組串，該蓄電池組串的兩端分別是第一端11和第二端12，然後用充電機的充電輸出端電連接加載於蓄電池組串的第一端11和第二端12進行充電。具體充電的方式是將充電機3的正極充電輸出端接於蓄電池組串的第一端11，負極充電輸出端接於蓄電池組串的第二端12進行第一流向充電的過程，以及將充電機3的負極充電輸出端接於蓄電池組串的第一端11，正極充電輸出端接於蓄電池組串的第二端12進行第二流向充電的過程，並且第一流向充電的過程和第二流向充電的過程反覆交替進行多次。[0027]對上述的2種充電電路進行改進，所述的第一蓄電池組101電連接於一第一電壓檢測單元201的輸入端，所述的第二蓄電池組102電連接於一第二電壓檢測單元202的輸入端，第一電壓檢測單元201和第二電壓檢測單元202的輸出端再電連接於所述的充電機 3。這樣，在充電機3對蓄電池組串進行第一流向充電的過程或第二流向充電的過程時，分別對這2個蓄電池組進行電壓檢測，檢測結果反饋回充電，3進行充電方式的調整，以避免過充電和過放電的發生。具體的，採用第一電壓檢測單元201來檢測第一蓄電池組101的端電壓，採用第二電壓檢測單元202來檢測第二蓄電池組102的端電壓。充電機3可以根據檢測到的反饋電壓值進行調節充電方式，充電機3也可以通過設定程序對充電過程進行控制和根據不同的充電程序進行充電方式變換，可以實現恆流、定時、等待、反向、放電等功能，這些均是現有技術的充電機可以實現的。具有程序智能控制的充電機的具體技術方案非本實用新型的論述重點，具體說明可以查閱相關現有資料獲得，於此不再詳細展開說明。如上所述的第一蓄電池組101、第二蓄電池組102可以只是一個蓄電池。或者是二個蓄電池以上，且相鄰蓄電池彼此正負極串接而組成。另外的，所述蓄電池組串待第一流向充電的過程和第二流向充電的過程反覆交替進行多次完成後，蓄電池組串的第一蓄電池組101和/或第二蓄電池組102的正、負極接入充電機3的正、負極充電輸出端以進行補充充電的過程。即，需要對其中的一組電池組進行單獨過充電的時候，可以將以上的串聯模式切換為並聯或者單獨分開充電。具體的，所述補充充電的過程是蓄電池組串的第一蓄電池組101、第二蓄電池組102的正、負極接入充電機的正、負極充電輸出端以分別分開進行補充充電。或者，蓄電池組串的第一蓄電池組101 和第二蓄電池組102的正極與正極、負極與負極並聯後，再接入充電機的正、負極充電輸出端以一同進行補充充電。或者，將多個蓄電池組串的多個蓄電池組的正極與正極、負極與負極並聯後，再接入充電機的正、負極充電輸出端以一同進行補充充電。補充充電的方式與常規的充電方法一樣，就是蓄電池組的正極接充電機的正極充電輸出端，蓄電池組的負極接充電機的負極充電輸出端。採用何種連接方式可根據充電機3的負荷能力而進行適當調離
iF. ο本實用新型的充電方式主要是利用電池組之間的電量互相轉移來實現，與已有化成工藝採用的充電方式完全不同，可以從本質上減少電能的消耗。下面通過數據對比，可以更加清楚。以80隻12V12Ah的電動車電池外化成初充電模式(採用最常規的三充三放模式) 為例，採用常規的充電機充電，然後用可控矽逆變電路進行放電，放電的回網效率為40%。下表1為這80隻電池其中1隻電池的化成消耗的電量表1
充電步驟充入電量放出電量電池吸收電量溢出電量回收電量實際消耗電量幹荷放電09Ah003. 6Ah5. 4Ah過充電一33. 6Ah013Ah20. 6Ah020. 6Ah放電013Ah005. 2Ah7. 8Ah過充電二27. 6Ah013Ah14. 6Ah014. 6Ah配組放電013Ah005. 2Ah7. 8Ah補充充電18Ah013Ah5Ah05Ah總計79. 2Ah35Ah13Ah40. 2Ah14Ah61. 2Ah[0034]通過上表可以看出單只電池的充電總電量為79. 2Ah，額定電壓12V，總耗電量約為 79. 2AhX12V=950. 4VAh=0. 904 度，通過逆變回網的電量約為 14AhX 12V=168VAh=0. 168 度，實際消耗電量約為0. 904度-0. 168度=0. 736度。採用本實用新型的充放電模式，首先將80隻電池分成兩組40隻串聯，然後把這兩組40隻按照本實用新型的方法串聯成的電池組串再進行來回4次正向、反向充電循環過程的模式進行充電，最後再補充充電。同樣，計算其中1隻電池的用電量，具體見下表2:表 2
權利要求1.一種蓄電池組互充式節能充電電路，其特徵在於將第一蓄電池組的負極與第二蓄電池組的負極相接，形成兩端均是正極的蓄電池組串，該蓄電池組串的兩端分別是第一端和第二端，充電機的充電輸出端分別電連接於蓄電池組串的第一端和第二端進行充電。
2.一種蓄電池組互充式節能充電電路，其特徵在於將第一蓄電池組的正極與第二蓄電池組的正極相接，形成兩端均是負極的蓄電池組串，該蓄電池組串的兩端分別是第一端和第二端，充電機的充電輸出端分別電連接於蓄電池組串的第一端和第二端進行充電。
3.根據權利要求1或2所述的蓄電池組互充式節能充電電路，其特徵在於所述的第一蓄電池組電連接於一第一電壓檢測單元的輸入端，所述的第二蓄電池組電連接於一第二電壓檢測單元的輸入端，第一電壓檢測單元和第二電壓檢測單元的輸出端再電連接於所述的充電機。
4.根據權利要求1或2所述的蓄電池組互充式節能充電電路，其特徵在於所述蓄電池組是一個蓄電池。
5.根據權利要求1或2所述的蓄電池組互充式節能充電電路，其特徵在於所述蓄電池組是二個蓄電池以上，相鄰蓄電池彼此正負極串接。
專利摘要本實用新型涉及蓄電池充電技術領域，是將蓄電池充電電路進行改良以大大節約電力消耗。本實用新型的蓄電池組互充式節能充電電路將第一蓄電池組的負極與第二蓄電池組的負極相接，形成兩端均是正極的蓄電池組串，或者，將第一蓄電池組的正極與第二蓄電池組的正極相接，形成兩端均是負極的蓄電池組串，該蓄電池組串的兩端分別是第一端和第二端，充電機的充電輸出端分別電連接於蓄電池組串的第一端和第二端進行充電。本實用新型的蓄電池組互充式節能充電電路應用於蓄電池化成充電。
文檔編號H02J7/00GK202150719SQ20112026509
公開日2012年2月22日 申請日期2011年7月26日 優先權日2011年7月26日
發明者陳本 申請人:陳振富