大容量廢舊鉛蓄電池變化組合脈衝充電修複方法和設備的製作方法
2023-07-09 23:58:11
專利名稱：大容量廢舊鉛蓄電池變化組合脈衝充電修複方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明是關於蓄電池充電技術，尤其是關於使用變動組合脈衝中正、負脈衝充電時間，對大容量的廢舊鉛蓄電池進行充電修復的方法和設備。
背景技術：
鉛蓄電池是一種廣泛用於通訊、電力、鐵路、交通、航運等各個經濟領域中的能源設備，其品種型號也因其使用場合和條件而有所不同。鉛蓄電池目前存在的一個難題是如何處置廢舊電池，若將其隨意丟棄，則會對環境產生巨大的汙染，直接危害人類自身；若拆卸回爐再生不僅需要有專門的回收技術、場地、資金等問題，同樣也存在一個環境汙染問題。本申請的發明人於2004年12月2日申請的ZL200410089028.3《廢舊電池大功率修復機》發明專利提出了用正、負脈衝按設定的充電時間佔空比對廢舊鉛蓄電池進行修復性充電的方法來使已報廢的電池再生的技術。經發明人幾年的實踐，該方法在修復廢舊鉛蓄電池方面取得不少成效，使眾多廢舊鉛蓄電池無需拆卸修理就獲得再生，且無汙染。但發明人尚感有諸多不足之處，其中之一為修復時電能的利用率較低，約為10％～15％左右。
發明內容
本發明的目的在於提供一種大容量廢舊鉛蓄電池變化組合脈衝修復充電方法和設備，解決目前單一的正、負脈衝佔空比的組合脈衝充電修復廢舊鉛蓄電池時電能利用率低的技術問題。
本發明解決上述技術問題的技術方案是一種大容量廢舊鉛蓄電池變化組合脈衝充電修複方法，其特徵在於1、用常規正、負脈衝充電時間佔空比的組合脈衝進行充電到65％至75％；
2、增加組合脈衝中負脈衝充電時間，用新的正、負脈衝充電時間佔空比繼續充電至80％到90％；3、僅在負脈衝繼續充電的情況下，對蓄電池放電；4、重複上述1、2、3的充電放電過程，直至蓄電池端電壓穩定在標稱電壓以上某一數值時，修復完成。
其特徵在於在改變組合脈衝正、負脈衝充電時間的佔空比的同時，增加負脈衝的幅度。
一種使用上述充電修複方法的大容量廢舊鉛蓄電池變化組合脈衝充電修復設備，包含正脈衝充電電路、負脈衝充電電路和脈衝觸發電路，其特徵在於設置有脈衝變化電路、放電電路和放電開關電路；該脈衝變化電路中三極體BG1的集電極通過並聯的繼電器J2、電容C10和二極體D5與繼電器J2的雙向觸點中的動臂J2-a連接，其基極通過串聯的電阻R14和穩壓二極體DW1連接在可變電阻RW2的可變端；可變電阻RW2的一固定端通過電阻R15與充電正極相連，其另一固定端分別與三極體BG1發射極和充電負極相連，電阻R12和電阻R13的一端共同與脈衝觸發電路中555型集成塊I第7腳相連，它們的另一端分別與繼電器J2雙向觸點中的常閉觸點J2-b及常開觸點J2-c連接；該放電開關電路中三極體BG2的集電極通過並聯的繼電器J3、電容C13和二極體D6與電源電路連接，其基極通過串聯的電阻R17和穩壓二極體DW2連接在可變電阻RW3的可變端，其發射極除通過電容C12連接在電阻R17和穩壓二極體DW2之間外還與充電負極相連，可變電阻RW3一固定端接充電負極，另一固定端通過電阻R16與充電正極相連，繼電器J3的雙向觸點中的動臂J3-a與充電正極相連，雙向觸點中的常閉觸點J3-b與正、負脈衝充電電路1、2的共同輸出點P相連，其常開觸點J3-c與放電電路相連；該放電電路的電阻R18一端與充電負極相連，另一端分別與二極體D8陽極和放電開關電路中繼電器J3的雙向觸點中的常開觸點J3-c連接，二極體D8的陰極則通過放電開關電路中繼電器J3的常開觸點J3-1與負脈衝充電電路的電阻R4相連。
其特徵在於設置有由繼電器J2的一對常開觸點J2-1、大容量的電容C14和電容C15組成的負脈衝增幅電路，其中依次串接的電容C14、常開觸點J2-1和電容C14與負脈衝充電電路中串接的電阻R3和電阻R4形成並聯連接。
其特徵在於設置有由二極體D7、電阻R19和電容C11組成的脈衝電壓濾波電路，其中二極體D7陽極與充電正極相連，其陰極通過依次串聯的電阻R19和電容C11與充電負極相連，該脈衝變化電路的電阻R15一端和該放電開關電路的電阻R16一端共同連接在電阻R19和電容C11之間。
本發明的有益效果是1、能有效地消除充電後期，氣泡的生成和逸出，防止電池失水造成的損壞。
2、有效地防止大電流充電修復時，極板上的材料崩落。
3、修復時電能的利用率由原先的10％～15％提高至30％～40％左右，節省電能消耗。
4、修復率在96％以上。
圖1是本發明的變化組合脈衝充電修複方法程序圖。
圖2是本發明的變化組合脈衝修復設備的電路圖。
具體實施例方式現結合圖1所示，對本發明的大容量廢舊鉛蓄電池變化組合脈衝充電修複方法詳細過程敘述如下1、用常規佔空比的組合脈衝進行充電至充電65％至75％止。
在這一階段，組合脈衝按現有一般常規的組合脈衝正、負脈衝充電時間的佔空比，用大電流對待修復的大容量廢舊鉛蓄池進行充電修復，這一過程與現有使用組合脈衝充電方法是相同的。在該充電修復初期階段，蓄電池的端電壓隨蓄電量的上升而上升，由於負脈衝的存在和電池極板材料還原速率較低，電解液中氣泡很少發生幾乎沒有。
2、增加負脈衝充電時間，改變組合脈衝正、負脈衝充電時間的佔空比，到充電量為80％至90％。
當待修復的大容量廢舊鉛蓄電池電量充至65％至75％，電池極板材料還原速度加快，電解液中的水被大量分解產生氫、氧氣泡逸出電解液，損環電極板物質，本發明在此階段改變組合脈衝的佔空比，加大負脈衝的充電時間而減少正脈衝充電時間，充分發揮負脈衝充電的抑制水分解的能力。在此同時，還可增加負脈衝的幅度，可加速清除正電極處折出的氧氣，避免了電極材料的崩落。為此本發明提高了充電電能的接受收轉化能力，電能的利用率可提高到30％～40％左右。
3、將電池僅在負脈衝充電下放電。
當待修復的大容量廢舊鉛蓄電池充電到80％至90％後，停止組合脈衝中的正脈衝充電，在維持負脈衝充電的狀態下對電池進行全放電。
4、重複上述1、2、3的充電放電過程，直至電池端電壓穩定在標稱電壓以上某一值時，修復完成。
圖2所示的是本發明一種使用上述大容量廢舊鉛蓄電池變化組合脈衝充電修複方法的設備，該大容量廢舊鉛蓄電池變化組合脈衝充電修復設備包含一般正、負組合脈衝充電設備通用的電源電路9、變壓器B1、高頻變壓器B2和高頻變壓器B3、正脈衝充電電路1、負脈衝充電電路2、脈衝觸發電路7。該正脈衝充電電路1由二極體D1和二極體D2、可控矽3CT3、和電阻R20組成，其中二極體D1和二極體D2的陽極分別與變壓器B1串聯的次級線圈L2和次級線圈L3的一端相連，它們的陰極共同連接在可控矽3CT3的陽極上；可控矽3CT3的陰極經串接的電阻R20與充電正極A相連。該負脈衝充電電路2由電容C1、電阻R1至電阻R4、可變電阻RW1、單向觸發二極體2CD、可控矽3CT1和可控矽3CT2組成，其中電容C1、電阻R1和可變電阻RW1依次串接在次級線圈L2的兩端，與次級線圈L2一端連接的可控矽3CT1的陰極依次通過電容C1、電阻R2和單向觸發二極體2CD與其控制極相連，可控矽3CT1的陽極與可控矽3CT2的陰極相連，可控矽3CT2的陽極經串聯的電阻R3和電阻R4與充電正極A相連。該脈衝觸發電路7由555型集成塊I至555型集成塊III、電阻R5至電阻R11、電容C4至電容C8組成；其中555型集成塊I的第1和第2腳間串接電容C4，第2腳和第7腳間串接電阻R5，第3腳分別與555型集成塊II第4和8腳以及555型集成塊III第1腳相連；555型集成塊II的第1、2腳間串接電容C5，第2、7腳間串接電阻R7，第7、8腳間串接電阻R6，第3、1腳間並聯著電容C6和電阻R8；555型集成塊III第1、2腳間串接電容C7，第2、7腳間串接電阻R10，第7、8腳間串接電阻R9，第3、1腳間並聯著電容C8和電阻R11。脈衝觸發電路7中555型集成塊I和555集成塊III的第8、4腳共同與電源電路9相連。高頻變壓器B2和高頻變壓器B3作為溝通脈衝觸發電路7和正、負脈衝充電電路1、2的橋梁，其中高頻變壓器B2的初級線圈L6一端與555型集成塊II第1腳相連，另一端則通過並聯的電容C6和電阻R8與555集成塊II第3腳相連，其次級線圈L7則串接在正脈衝充電電路1中可控矽3CT3的控制極和陽級間；高頻變壓器B3的初級線圈L8一端與555型集成塊III第1腳相連，另一端通過並聯的電容C8和電阻R11與555型集成塊III第3腳相連，其次級線圈L9則串接在負脈衝充電電路2中可控矽3CT2的控制極與陽極間。
本發明的變化組合脈衝充電修復設備除上述這些與現有技術通用的電路外，設置有改變正、負脈衝佔空比的脈衝變化電路8、放電開關電路6和放電電路5。該脈衝變化電路8由電阻R12至電阻R15、電容C10、可變電阻RW2、二極體D5、穩壓二極體DW1、三極體BG1、繼電器J2組成；其中三極體BG1的集電極通過並聯的繼電器J2、電容C10和二極體D5後分別與繼電器J2的雙向觸點中的動臂J2-a和電源電路9連接，其基極通過串聯的電阻R14和穩壓二極體DW1連接在可變電阻RW2的可變端；可變電阻RW2的一固定端通過電阻R15經脈衝電壓濾波電路5與充電正極A相連，其另一固定端分別與三極體BG1發射極和充電負極B相連，電阻R12和電阻R13的一端共同與脈衝觸發電路7中555型集成塊I第7腳相連，它們的另一端分別與繼電器J2雙向觸點中的常閉觸點J2-b及常開觸點J2-c連接。該放電開關電路6由電阻R16和電阻R17、電容C12和電容C13、可變電阻RW3、穩壓二極體DW2、二極體D6、三極體BG2和繼電器J3組成。三極體BG2的集電極通過並聯的繼電器J3、電容C13和二極體D6與電源電路9連接，其基極通過串聯的電阻R17和穩壓二極體DW2連接在可變電阻RW3的可變端，其發射極除通過電容C12連接在電阻R17和穩壓二極體DW2之間外還與充電負極B相連。可變電阻RW3一固定端接充電負極B，另一固定端通過電阻R16經脈衝電壓濾波電路5與充電正極A相連。繼電器J3的雙向觸點中的動臂J3-a與充電正極A相連，其常閉觸點J3-b與正、負脈衝充電電路1、2的共同輸出點P相連，其常開觸點J3-c與放電電路4相連。該放電電路4由電阻R18和二極體D8組成，其中電阻R18一端與充電負極B相連，另一端分別與二極體D8陽極和放電開關電路6中繼電器J3的雙向觸點中的常開觸點J3-c連接，二極體D8的陰極則通過放電開關電路6中繼電器J3的一對常開觸點J3-1與負脈衝充電電路2的電阻R4相連。
為在脈衝變化電路8作用增加負脈衝充電時間的同時，增加負脈衝的幅度，本發明的修復設備中還可以設置由繼電器J2的一對常開觸點J2-1、大容量的電容C14和電容C15組成的負脈衝增幅電路3，其中依次串接的電容C14、常開觸點J2-1和電容C15與負脈衝充電電路2中串接的電阻R3和電阻R4形成並聯連接。
本發明的修復設備還設置有由二極體D7、電阻R19和電容C11組成的脈衝電壓濾波電路5，其中二極體D7陽極與充電正極A相連，其陰極通過依次串聯的電阻R19和電容C11與充電負極B相連。脈衝變化電路8的電阻R15一端和放電開關電路6的電阻R16一端共同連結在該脈衝電壓濾波電路5的電阻19和電容C11之間。
供應脈衝觸發電路7、脈衝變化電路8和放電開關電路6直流電的電源電路9為一般技術的常用電路，它由二極體D3和二極體D4、電容C2和電容C3，LM7812型集成塊的穩壓器WD組成，其中二極體D3和二極體D4的正極分別與變壓器B1的次級線圈L4一端、次級線圈L5一端連接，它們的陰極共同與穩壓器WD的正極輸入vi相連，由正極輸出vo對各用電電路輸送直流電，電容C2和電容C3的一端共同並聯在次線線圈L4和次級線圈L5相連的負極引出端，電容C2的另一端與穩壓器的正極輸出vo相連，電容C3的另一端分別與二極體D4和二極體D5的陰極相連。
在關機和市電突然斷電時，待修復或修復中的大容量鉛蓄電池會通過負脈衝充電電路2大量放電，而損環設備，為此可設置由電源電路9供電的繼電器J1以防止這種危害，該繼電器J1的一對常開觸點J1-1串接在負脈衝充電電路2中，圖2所示為常開觸點J1-1串接在可控矽3CT1陰極前方的電路上，但也可串接在可控矽3CT1與可控矽3CT2之間、或者可控矽3CT2與電阻R3之間，或者電阻R3與電阻R4之間，或者任何可切斷負脈衝通路的任何處。
由於該設備各元器件工作在大電流條件下，容易發熱，尤其是放電電路4，為純電阻放電，為散熱需要，本設備還設置有由電源電路9供電的風扇(圖中未表示)。
按上述的本設備在接通開關SW後，變壓器B1的初級線圈L1將220伏的交流市電經次級線圈L4和次級線圈L5通過電源電路9產生低壓直流電供繼電器J1，風扇、脈衝觸發電路7、脈衝變化電路8、放電開關電路6用電，而次級線圈L2和次級線圈L3則將降壓後的交流電經正脈衝充電電路1和負脈衝充電電路2向置放在充電正極A和充電負極B之間的待修復的大容量廢舊鉛蓄電池E進行變化組合脈衝充電。當充電起始，待修復的大容量廢舊鉛蓄電池E兩端的端電壓低，不足以導通脈衝變化電路8的三極體BG1和放電開關電路6的三極體BG2，故繼電器J2和J3不能從電源電路9獲得電流。此時繼電器J2雙向觸點中的常閉觸點J2-b和動臂J2-a閉合，使高阻值的電阻R13串接在脈衝觸發電路8的555型集成塊I的第7、8腳間。因此，脈衝觸發電路7以設定的振蕩頻率進行，並按常規的正、負脈衝充電時間的佔空比，將觸發信號通過耦合的高頻變壓器B2和高頻變壓器B3輪流輸至正、負脈衝充電電路1、2中可控矽3CT3和可控矽3CT2，使它們按常規的佔空比輪流導通可控矽3CT3和可控矽3CT2，與此同時繼電器J3的常閉觸點J3-b閉合，開放正、負脈衝充電電路1、2至充電正極A的通路，以設定佔空比的組合脈衝得以向待修復的大容量廢舊鉛蓄電池E充電。隨著充電時間的延伸，鉛蓄電池E電量增加，其兩端電壓也隨之上升，當充電至65％至75％時，以12伏的鉛蓄電池為例，其端電壓約升至14.5至14.7伏左右，此端電壓經脈衝電壓濾波電路5濾波後作用在脈衝變化電路8三極體BG1的基極上，並導通該三極體BG1，使繼電器J2從電源電路9獲電，其雙向觸點中的動臂J2-a從常閉觸點J2-b跳開而與常開觸點J2-c吸合，從而將電阻R12替代了電阻R13在555型集成塊I中的位置，由於電阻R12的阻值甚小於電阻R13，改變了555型集成塊I的振蕩頻率，使555型集成塊III輸出信號時間延長而555型集成塊II輸出信號時間縮短，從而導至正脈衝充電路1導通時間縮短，而負脈衝充電電路2導通時間增加，改變了組合脈衝中正、負脈衝充電時間的佔空比，使此時充電過程中原本大量產生的氣泡不再發生，提高了充電電能利用率。此外，繼電器J2的一對常開觸點J2-1同時閉合，負脈衝增幅電路3開通，大容量的電解電容C14和電解電容C15放電，使負脈衝的幅度增加，加強了負脈衝對消除充電過程中的電阻性極化反應、濃差性極化反應和電極性極化反應的作用。有效地降低充電電能的損耗，提高了充電效率。待廢舊鉛蓄電池E充入的電量不斷增加約至80％至90％時，12伏的鉛蓄電池其端電壓繼續上升至16.5伏左右，放電開關電路6的三極體BG2導通，繼電器J3也獲電，其一對常開觸點J3-1吸合，其雙向觸點中的動臂J3-a從常閉觸點J3-b上跳開而與常開觸點J3-c吸合，此時待修復的大容量廢舊鉛蓄電池E經由放電電路4的電阻R18進行純電阻放電，而負脈衝充電電路2在放電電路4的二極體D8的單向控制下仍在進行反向充電，既保護了電池的負極板，又加快了放電速度。待放電完畢，12伏的待修復的大容量廢舊鉛蓄電池端電壓已驟降至10伏以下，三極體BG1和三極體BG2進入截止狀態，繼電器J2和繼電器J3失電，它們的常閉觸點J2-1跳開，動臂J2-a與常開觸點J2-c跳開而與常閉觸點J2-b閉合，動臂J3-a與常開觸點J3-c跳開通與常閉觸點J2-b閉合，又恢復充電初始狀態，以常規佔空比的組合脈衝再次充電。如此反覆循環上述過程若干次，當待修復的大容量廢舊鉛蓄電池E的端電壓在到達其標稱電壓後的某一數值(以12伏鉛蓄電池為例，該數值以12伏至14.5伏之間)後不再繼續上升，並穩定地維持在該電壓下時，修復即告完成。
權利要求
1.一種大容量廢舊鉛蓄電池變化組合脈衝充電修複方法，其特徵在於1)用常規正、負脈衝充電時間佔空比的組合脈衝進行充電到65％至75％；2)增加組合脈衝中負脈衝充電時間，用新的正、負脈衝充電時間佔空比繼續充電至80％到90％；3)僅在負脈衝繼續充電的情況下，對蓄電池放電；4)重複上述1、2、3的充電放電過程，直至蓄電池端電壓穩定在標稱電壓以上某一數值時，修復完成。
2.根據權利要求1所述的大容量廢舊鉛蓄電池變化組合脈衝充電修複方法，其特徵在於在改變組合脈衝正、負脈衝充電時間的佔空比的同時，增加負脈衝的幅度。
3.一種使用上述權利要求1和2的充電修複方法的大容量廢舊鉛蓄電池變化組合脈衝充電修復設備，包含正脈衝充電電路、負脈衝充電電路和脈衝觸發電路，其特徵在於設置有脈衝變化電路、放電電路和放電開關電路；該脈衝變化電路中三極體BG1的集電極通過並聯的繼電器J2、電容C10和二極體D5與繼電器J2的雙向觸點中的動臂J2-a連接，其基極通過串聯的電阻R14和穩壓二極體DW1連接在可變電阻RW2的可變端；可變電阻RW2的一固定端通過電阻R15與充電正極相連，其另一固定端分別與三極體BG1發射極和充電負極相連，電阻R12和電阻R13的一端共同與脈衝觸發電路中555型集成塊I第7腳相連，它們的另一端分別與繼電器J2雙向觸點中的常閉觸點J2-b及常開觸點J2-c連接；該放電開關電路中三極體BG2的集電極通過並聯的繼電器J3、電容C13和二極體D6與電源電路連接，其基極通過串聯的電阻R17和穩壓二極體DW2連接在可變電阻RW3的可變端，其發射極除通過電容C12連接在電阻R17和穩壓二極體DW2之間外還與充電負極相連，可變電阻RW3一固定端接充電負極，另一固定端通過電阻R16與充電正極相連，繼電器J3的雙向觸點中的動臂J3-a與充電正極相連，雙向觸點中的常閉觸點J3-b與正、負脈衝充電電路1、2的共同輸出點P相連，其常開觸點J3-c與放電電路相連；該放電電路的電阻R18一端與充電負極相連，另一端分別與二極體D8陽極和放電開關電路中繼電器J3的雙向觸點中的常開觸點J3-c連接，二極體D8的陰極則通過放電開關電路中繼電器J3的常開觸點J3-1與負脈衝充電電路的電阻R4相連。
4.根據權利要求3所述的大容量廢舊鉛蓄電池變化組合脈衝充電修復設備，其特徵在於設置有由繼電器J2的一對常開觸點J2-1、大容量的電容C14和電容C15組成的負脈衝增幅電路，其中依次串接的電容C14、常開觸點J2-1和電容C14與負脈衝充電電路中串接的電阻R3和電阻R4形成並聯連接。
5.根據權利要求3或4所述的大容量廢舊鉛蓄電池變化組合脈衝充電修復設備，其特徵在於設置有由二極體D7、電阻R19和電容C11組成的脈衝電壓濾波電路，其中二極體D7陽極與充電正極相連，其陰極通過依次串聯的電阻R19和電容C11與充電負極相連，該脈衝變化電路的電阻R15一端和該放電開關電路的電阻R16一端共同連接在電阻R19和電容C11之間。
全文摘要
本發明是關於蓄電池充電技術和設備。一種大容量廢舊鉛蓄電池變化組合脈衝充電修複方法，其特徵在於1)用常規正、負脈衝充電時間佔空比的組合脈衝進行充電到65％至75％；2)增加組合脈衝中負脈衝充電時間，用新的正、負脈衝充電時間佔空比繼續充電至80％到90％；3)僅在負脈衝繼續充電的情況下，對蓄電池放電；4)重複上述1)、2)、3)的充電放電過程，直至蓄電池端電壓穩定在標稱電壓以上某一數值時，修復完成。解決目前單一的正、負脈衝佔空比的組合脈衝充電修復廢舊鉛蓄電池時電能利用率低的技術問題。
文檔編號H03K5/00GK1866662SQ20061007687
公開日2006年11月22日 申請日期2006年4月14日 優先權日2006年4月14日
發明者蘇永貴 申請人:劉慶豐