鉛酸蓄電池的修復裝置和修複方法
2023-10-16 21:57:14 1
專利名稱：鉛酸蓄電池的修復裝置和修複方法
技術領域：
本發明涉及蓄電池修復技術領域，具體涉及一種鉛蓄電池的修復裝置及修複方法。
背景技術：
由於各種各樣的不當使用過程，鉛蓄電池(以下簡稱電池)在長期使用或儲存過程中，在蓄電池極板內部會逐漸生成一種粗大堅硬的硫酸鉛結晶體，堵塞了負極板海綿狀微孔，阻礙電能、化學能的互相轉換，其表現出的特性是內阻增大，致使電能充不進、放不出，其本質是內部負極板海綿狀微孔被粗大硫酸鉛晶體阻塞，從而使電池極板有效面積變小而致內陽虛高，引起電池容量逐漸下降甚至報廢。傳統的修複方法如中國專利200610113317. 1和02160469. X披露的在電池欠壓點 10. 5V以上時進行高頻負脈衝充電、掃頻-共振頻率充放電，在實踐過程中發現並不能有效去除非活化的硫酸鉛結晶體。
發明內容
針對現在鉛蓄電池修復技術不能有效，徹底地去除非活化的硫酸鉛結晶體的問題，本發明提供一種鉛酸蓄電池的修復裝置，可通過短路放電加大放電的深度，使不容易分解細化的硫酸鉛晶體從極板上脫落，從而使電池極板恢復活性。本發明的技術方案是這樣的一種鉛蓄電池修復裝置，其特徵在於包括單片機控制處理電路、放電電路、充電電路、短接電路和放電電流採樣電路；所述放電電路、充電電路、短接電路中各包括一電子開關，所述單片機控制處理電路的控制輸出端與上述電子開關的控制輸入端電連接，所述放電電流採樣電路用於檢測鉛蓄電池的放電電流，所述放電電流採樣電路的信號輸出端與所述單片機控制處理電路的信號輸入端電連接。所述單片機控制處理電路控制所述放電電路將待修復電池放電至設定電壓，然後控制所述放電電路和所述短接電路交替進行短路放電和恆流放電，直到待修復電池的輸出電流小至設定電流之後，再控制所述短接電路和所述充電電路對待修復電池交替進行充電和短路放電，直到檢測到的待修復電池輸出電流為 0。所述放電電路包括放電用PWM整形電路、放電電子開關和放電負載電阻，所述放電用PWM 整形電路與所述放電電子開關、放電負載電阻依次串接。所述充電電路包括充電用PWM整形電路、充電電子開關和充電繼電器，所述充電用PWM整形電路與所述充電電子開關、充電繼電器依次串接。還包括充電檢測電路，所述充電電流檢測電路用於檢測充電電流，所述充電電流檢測電路的信號輸出端與所述單片機控制處理電路的信號輸入端電連接。一種鉛蓄電池修複方法，其特徵在於，包括以下步驟1)將電池放電至設定電壓，然後交替進行短路放電和恆流放電，直到電池的輸出電流小至設定電流；2)對電池交替進行充電和短路放電，直到檢測到的電池輸出電流為OA。
步驟1)中所述設定電壓為4至5V。步驟1)中每一交替周期中短路放電或恆流放電的時間為0. 5-2秒。步驟1)中所述設定電流0. 07至0. 09A。步驟2、中充電和短路放電的交替頻率為200至9000赫茲步驟2)中所述的一個充放電周期中放電時間為充電時間的4倍。步驟幻之後還包括如下步驟3)冷卻；4)用低於2A電流充電至10. 5V;5)用負脈衝充電技術將電池充電至飽和電壓值；6)重複執行步驟1-5)。技術效果本發明對於由於硫化鉛阻塞放電通路的電池具有極高的修復效率，結合調整電解液比重、加水等物理措施，效果更佳。但對於非密封鉛蓄電池，以及極板斷裂、脫落、短路等損壞的電池修復無效。
圖1是本發明結構圖。圖2是本發明主電路原理圖。圖中代號說明相連；充電用PWM整形電路相連與充電電子開關相連，充電電子開關通過充電繼電器與待修復蓄電池正極相連。單片機控制處理電路與短路電子開關相連，短路電子開關直接與待修復蓄電池的正極相連。電池防反接電子開關分別與放電電子開關、短路電子開關連接。電池防反接電子開關另一端與放電電流採樣電路連接，放電電流採樣電路放大後的信號輸入到單片機控制處理電路中。待修復蓄電池的負極連接到充電電流採樣電路，充電電流採樣電路放大後的信號輸入到單片機控制處理電路中。單片機控制處理電路輸出的顯示控制信號輸出到顯示單元。單片機控制處理電路控制放電電路將待修復電池放電至設定電壓，然後控制放電電路和短接電路交替進行短路放電和恆流放電，直到待修復電池的輸出電流小至設定電流之後，再控制短接電路和充電電路對待修復電池交替進行充電和短路放電，直到檢測到的待修復電池輸出電流為0。參照圖1、2，1，放電電子開關由電子開關Vl組成。放電負載電阻由放電用負載電阻RLl組成。 放電用PWM整形電路由Q6、Q7、Q8、R14、R15、R16、C16組成。另外放電電流採樣電路由電流採樣電阻CRl及R23、R24、R25、C13，運算放大器U2A組成。其具體連接關係如圖2所示。 放電電流採樣電路的作用是保證電路安全，並保證電池恆流放電，恆流放電在修復電池、檢測電池容量時都會用到。2，短路電子開關由電子開關￥2、09、010、011、1 17、1 18、1 19、(17等組成。其具體連接關係如圖2所示。3，電池防反接電子開關由電子開關V3及Q12、R20、R21、R22組成，其具體連接關係如圖2所示。它的作用為防止電池反接時電流通過放電電子開關和短路電子開關短路。
4，充電電子開關由V4，Dl, Li，C7組成，充電用PWM整形電路由Ql，Q2，Q3，D2， ZDl, C6，C18，R8，R9，RIO, Rll, R12，R13組成，充電電子開關及其充電用PWM整形電路等組
成了一個具有開關降壓濾波功能的電路。充電繼電器模塊由繼電器JKl及其驅動電路Q4， D3，R7組成，充電電子開關通過充電繼電器向被修復電池充電，充電電子開關為高頻率的開關其和Li、C7的濾波作用保證了充電時的電流平滑，電壓平穩。充電電子開關中的V4為一 P溝道型場效應管，ZDl, C6，R8組成驅動V4的充電用PWM整形電路的輔助電源電路，以保證場效應管的驅動電壓在場效應管的正常工作範圍；充電電流採樣電路由電流採樣電阻 CR2，R26，R27，R28，C15，U2B組成，該電路是單片機監測充電電流的必要組成部分。充電繼電器中的繼電器開關JKl的作用是防止在整個電源斷電時，被修復電池的電壓通過Li，V4 的反向二極體反串到電路中而導致電路誤動作。其具體連接關係如圖2所示。5，R2，R3，R4，C3組成電池電壓的採樣電路，因其電路的普遍性，在圖1中未作特別標明，它們的作用是採集電池電壓，將電池電壓降至單片機可測量的範圍以便於單片機控制充、放電電壓。6，顯示部分及按鈕輸入部分組成上文中顯示單元，這個部分負責選擇和顯示電路的工作狀態、工作參數等。7，單片機控制處理電路，此為整個電路的控制核心，負責以上各部分電路的協同工作，主要的修復算法也包含在內。也可以將顯示、按鈕輸入部分與修復部分分開用兩個單片機分別控制，中間通過通訊協同工作。8，直流電源包括多路電源輸出，包括充電用電源、單片機工作電源，驅動電路所需的10-15V工作電源等。該部分負責為以上所有電路供電。該電路可以由開關電源或普通線性穩壓電源組成，負載能力應能負擔電池充電所需最大功率及其餘部分耗電之和，在此不做贅述。其具體工作過程如下使用放電電子開關對電池放電，放電至5V時短路電子開關不經過放電負載電陽直接將電池兩端短路。此時放電電子開關與短路電子開關在單片機控制處理電路控制下以 0. 5至2秒的周期交替對電池進行放電，即一個開關工作時另一個開關不工作。直到電流小至一定程度0. 07-0. 09A。此時關閉放電電子開關，接通充電繼電器和充電電子開關，使用充電電子開關和短路電子開關在單片機控制處理電路控制下以2-3V的電壓，數百到數千赫茲的頻率交替對電池進行充放電，即先充電再放電繼續充電繼續放電，不斷的循環。當充電電子開關充電時，短路電子開關就關閉，短路電子開關打開時，充電電子開關就關閉，不斷重複循環這個過程。在一個充放電周期中放電時間為充電時間的4倍。當檢測到電流為 OA時關閉放電電子開關和充電電子開關，修復過程結束。
權利要求
1.一種鉛蓄電池修復裝置，其特徵在於包括單片機控制處理電路、放電電路、充電電路、短接電路和放電電流採樣電路；所述放電電路、充電電路、短接電路中各包括一電子開關，所述單片機控制處理電路的控制輸出端與上述電子開關的控制輸入端電連接，所述放電電流採樣電路用於檢測鉛蓄電池的放電電流，所述放電電流採樣電路的信號輸出端與所述單片機控制處理電路的信號輸入端電連接。
2.根據權利要求1所述的鉛蓄電池修復裝置，其特徵在於所述單片機控制處理電路控制所述放電電路將待修復電池放電至設定電壓，然後控制所述放電電路和所述短接電路交替進行短路放電和恆流放電，直到待修復電池的輸出電流小至設定電流之後，再控制所述短接電路和所述充電電路對待修復電池交替進行充電和短路放電，直到檢測到的待修復電池輸出電流為0。
3.根據權利要求1所述的鉛蓄電池修復裝置，其特徵在於所述放電電路包括放電用 PWM整形電路、放電電子開關和放電負載電阻，所述放電用PWM整形電路與所述放電電子開關、所述放電負載電阻依次串接。
4.根據權利要求1所述的鉛蓄電池修復裝置，其特徵在於所述充電電路包括充電用 PWM整形電路、充電電子開關和充電繼電器，所述充電用PWM整形電路與所述充電電子開關、所述充電繼電器依次串接。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的鉛蓄電池修復裝置，其特徵在於還包括充電檢測電路，所述充電電流檢測電路用於檢測充電電流，所述充電電流檢測電路的信號輸出端與所述單片機控制處理電路的信號輸入端電連接。
6.鉛蓄電池修複方法，其特徵在於，包括以下步驟1)將電池放電至設定電壓，然後交替進行短路放電和恆流放電，直到電池的輸出電流小至設定電流；2)對電池交替進行充電和短路放電，直到檢測到的電池輸出電流為OA。
7.根據權利要求6所述的鉛蓄電池修複方法，其特徵在於步驟1)中所述設定電壓為 4 至 5V。
8.根據權利要求6所述的鉛蓄電池修複方法，其特徵在於步驟1)中每一交替周期中短路放電或恆流放電的時間為0. 5-2秒。
9.根據權利要求6所述的鉛蓄電池修複方法，其特徵在於步驟1)中所述設定電流為 0. 07 至 0. 09A。
10.根據權利要求6所述的鉛蓄電池修複方法，其特徵在於步驟幻中充電和短路放電的交替頻率為200至9000赫茲。
11.根據權利要求10所述的鉛蓄電池修複方法，其特徵在於步驟幻中所述的一個充放電周期中放電時間為充電時間的4倍。
12.根據權利要求6至11中任一項所述的鉛蓄電池修複方法，其特徵在於步驟2)之後還包括如下步驟3)冷卻；4)用低於2A電流充電至10.5V ；5)用負脈衝充電技術將電池充電至飽和電壓值；6)重複執行步驟1-5)。
全文摘要
本發明是一種鉛酸蓄電池的修複方法和裝置。本發明具體為使用高頻正負脈衝對鉛蓄電池進行交替充放電，使附著在電池極板上的粗大硫酸鉛晶體變為細膩可還原顆粒或脫落，從而修復鉛酸蓄電池。其裝置包括單片機控制處理電路、放電電路、充電電路、短接電路，放電電流檢測電路；所述放電電路、充電電路、短接電路中各包括一電子開關，所述單片機控制處理電路的控制輸出端與上述電子開關的控制輸入端電連接，所述放電電流檢測電路的信號輸出端與單片機控制處理電路的信號輸入端電連接。
文檔編號H02J7/00GK102332618SQ20111023921
公開日2012年1月25日 申請日期2011年8月19日 優先權日2011年8月19日
發明者杜曉峰, 顧唯一 申請人:杜曉峰, 顧唯一