專利名稱：鉛酸蓄電池的修復(fù)裝置和修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蓄電池修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉛蓄電池的修復(fù)裝置及修復(fù)方法。
背景技術(shù)：
由于各種各樣的不當(dāng)使用過(guò)程，鉛蓄電池(以下簡(jiǎn)稱電池)在長(zhǎng)期使用或儲(chǔ)存過(guò)程中，在蓄電池極板內(nèi)部會(huì)逐漸生成一種粗大堅(jiān)硬的硫酸鉛結(jié)晶體，堵塞了負(fù)極板海綿狀微孔，阻礙電能、化學(xué)能的互相轉(zhuǎn)換，其表現(xiàn)出的特性是內(nèi)阻增大，致使電能充不進(jìn)、放不出，其本質(zhì)是內(nèi)部負(fù)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(nèi)陽(yáng)虛高，引起電池容量逐漸下降甚至報(bào)廢。傳統(tǒng)的修復(fù)方法如中國(guó)專利200610113317. 1和02160469. X披露的在電池欠壓點(diǎn) 10. 5V以上時(shí)進(jìn)行高頻負(fù)脈沖充電、掃頻-共振頻率充放電，在實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)并不能有效去除非活化的硫酸鉛結(jié)晶體。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)在鉛蓄電池修復(fù)技術(shù)不能有效，徹底地去除非活化的硫酸鉛結(jié)晶體的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種鉛酸蓄電池的修復(fù)裝置，可通過(guò)短路放電加大放電的深度，使不容易分解細(xì)化的硫酸鉛晶體從極板上脫落，從而使電池極板恢復(fù)活性。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的一種鉛蓄電池修復(fù)裝置，其特征在于包括單片機(jī)控制處理電路、放電電路、充電電路、短接電路和放電電流采樣電路；所述放電電路、充電電路、短接電路中各包括一電子開(kāi)關(guān)，所述單片機(jī)控制處理電路的控制輸出端與上述電子開(kāi)關(guān)的控制輸入端電連接，所述放電電流采樣電路用于檢測(cè)鉛蓄電池的放電電流，所述放電電流采樣電路的信號(hào)輸出端與所述單片機(jī)控制處理電路的信號(hào)輸入端電連接。所述單片機(jī)控制處理電路控制所述放電電路將待修復(fù)電池放電至設(shè)定電壓，然后控制所述放電電路和所述短接電路交替進(jìn)行短路放電和恒流放電，直到待修復(fù)電池的輸出電流小至設(shè)定電流之后，再控制所述短接電路和所述充電電路對(duì)待修復(fù)電池交替進(jìn)行充電和短路放電，直到檢測(cè)到的待修復(fù)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(kāi)關(guān)和放電負(fù)載電阻，所述放電用PWM 整形電路與所述放電電子開(kāi)關(guān)、放電負(fù)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(kāi)關(guān)和充電繼電器，所述充電用PWM整形電路與所述充電電子開(kāi)關(guān)、充電繼電器依次串接。還包括充電檢測(cè)電路，所述充電電流檢測(cè)電路用于檢測(cè)充電電流，所述充電電流檢測(cè)電路的信號(hào)輸出端與所述單片機(jī)控制處理電路的信號(hào)輸入端電連接。一種鉛蓄電池修復(fù)方法，其特征在于，包括以下步驟1)將電池放電至設(shè)定電壓，然后交替進(jìn)行短路放電和恒流放電，直到電池的輸出電流小至設(shè)定電流；2)對(duì)電池交替進(jìn)行充電和短路放電，直到檢測(cè)到的電池輸出電流為OA。
步驟1)中所述設(shè)定電壓為4至5V。步驟1)中每一交替周期中短路放電或恒流放電的時(shí)間為0. 5-2秒。步驟1)中所述設(shè)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(gè)充放電周期中放電時(shí)間為充電時(shí)間的4倍。步驟幻之后還包括如下步驟3)冷卻；4)用低于2A電流充電至10. 5V;5)用負(fù)脈沖充電技術(shù)將電池充電至飽和電壓值；6)重復(fù)執(zhí)行步驟1-5)。技術(shù)效果本發(fā)明對(duì)于由于硫化鉛阻塞放電通路的電池具有極高的修復(fù)效率，結(jié)合調(diào)整電解液比重、加水等物理措施，效果更佳。但對(duì)于非密封鉛蓄電池，以及極板斷裂、脫落、短路等損壞的電池修復(fù)無(wú)效。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明主電路原理圖。圖中代號(hào)說(shuō)明相連；充電用PWM整形電路相連與充電電子開(kāi)關(guān)相連，充電電子開(kāi)關(guān)通過(guò)充電繼電器與待修復(fù)蓄電池正極相連。單片機(jī)控制處理電路與短路電子開(kāi)關(guān)相連，短路電子開(kāi)關(guān)直接與待修復(fù)蓄電池的正極相連。電池防反接電子開(kāi)關(guān)分別與放電電子開(kāi)關(guān)、短路電子開(kāi)關(guān)連接。電池防反接電子開(kāi)關(guān)另一端與放電電流采樣電路連接，放電電流采樣電路放大后的信號(hào)輸入到單片機(jī)控制處理電路中。待修復(fù)蓄電池的負(fù)極連接到充電電流采樣電路，充電電流采樣電路放大后的信號(hào)輸入到單片機(jī)控制處理電路中。單片機(jī)控制處理電路輸出的顯示控制信號(hào)輸出到顯示單元。單片機(jī)控制處理電路控制放電電路將待修復(fù)電池放電至設(shè)定電壓，然后控制放電電路和短接電路交替進(jìn)行短路放電和恒流放電，直到待修復(fù)電池的輸出電流小至設(shè)定電流之后，再控制短接電路和充電電路對(duì)待修復(fù)電池交替進(jìn)行充電和短路放電，直到檢測(cè)到的待修復(fù)電池輸出電流為0。參照?qǐng)D1、2，1，放電電子開(kāi)關(guān)由電子開(kāi)關(guān)Vl組成。放電負(fù)載電阻由放電用負(fù)載電阻RLl組成。 放電用PWM整形電路由Q6、Q7、Q8、R14、R15、R16、C16組成。另外放電電流采樣電路由電流采樣電阻CRl及R23、R24、R25、C13，運(yùn)算放大器U2A組成。其具體連接關(guān)系如圖2所示。 放電電流采樣電路的作用是保證電路安全，并保證電池恒流放電，恒流放電在修復(fù)電池、檢測(cè)電池容量時(shí)都會(huì)用到。2，短路電子開(kāi)關(guān)由電子開(kāi)關(guān)￥2、09、010、011、1 17、1 18、1 19、(17等組成。其具體連接關(guān)系如圖2所示。3，電池防反接電子開(kāi)關(guān)由電子開(kāi)關(guān)V3及Q12、R20、R21、R22組成，其具體連接關(guān)系如圖2所示。它的作用為防止電池反接時(shí)電流通過(guò)放電電子開(kāi)關(guān)和短路電子開(kāi)關(guān)短路。
4，充電電子開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)及其充電用PWM整形電路等組
成了一個(gè)具有開(kāi)關(guān)降壓濾波功能的電路。充電繼電器模塊由繼電器JKl及其驅(qū)動(dòng)電路Q4， D3，R7組成，充電電子開(kāi)關(guān)通過(guò)充電繼電器向被修復(fù)電池充電，充電電子開(kāi)關(guān)為高頻率的開(kāi)關(guān)其和Li、C7的濾波作用保證了充電時(shí)的電流平滑，電壓平穩(wěn)。充電電子開(kāi)關(guān)中的V4為一 P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管，ZDl, C6，R8組成驅(qū)動(dòng)V4的充電用PWM整形電路的輔助電源電路，以保證場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)電壓在場(chǎng)效應(yīng)管的正常工作范圍；充電電流采樣電路由電流采樣電阻 CR2，R26，R27，R28，C15，U2B組成，該電路是單片機(jī)監(jiān)測(cè)充電電流的必要組成部分。充電繼電器中的繼電器開(kāi)關(guān)JKl的作用是防止在整個(gè)電源斷電時(shí)，被修復(fù)電池的電壓通過(guò)Li，V4 的反向二極管反串到電路中而導(dǎo)致電路誤動(dòng)作。其具體連接關(guān)系如圖2所示。5，R2，R3，R4，C3組成電池電壓的采樣電路，因其電路的普遍性，在圖1中未作特別標(biāo)明，它們的作用是采集電池電壓，將電池電壓降至單片機(jī)可測(cè)量的范圍以便于單片機(jī)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(gè)部分負(fù)責(zé)選擇和顯示電路的工作狀態(tài)、工作參數(shù)等。7，單片機(jī)控制處理電路，此為整個(gè)電路的控制核心，負(fù)責(zé)以上各部分電路的協(xié)同工作，主要的修復(fù)算法也包含在內(nèi)。也可以將顯示、按鈕輸入部分與修復(fù)部分分開(kāi)用兩個(gè)單片機(jī)分別控制，中間通過(guò)通訊協(xié)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(jī)工作電源，驅(qū)動(dòng)電路所需的10-15V工作電源等。該部分負(fù)責(zé)為以上所有電路供電。該電路可以由開(kāi)關(guān)電源或普通線性穩(wěn)壓電源組成，負(fù)載能力應(yīng)能負(fù)擔(dān)電池充電所需最大功率及其余部分耗電之和，在此不做贅述。其具體工作過(guò)程如下使用放電電子開(kāi)關(guān)對(duì)電池放電，放電至5V時(shí)短路電子開(kāi)關(guān)不經(jīng)過(guò)放電負(fù)載電陽(yáng)直接將電池兩端短路。此時(shí)放電電子開(kāi)關(guān)與短路電子開(kāi)關(guān)在單片機(jī)控制處理電路控制下以 0. 5至2秒的周期交替對(duì)電池進(jìn)行放電，即一個(gè)開(kāi)關(guān)工作時(shí)另一個(gè)開(kāi)關(guān)不工作。直到電流小至一定程度0. 07-0. 09A。此時(shí)關(guān)閉放電電子開(kāi)關(guān)，接通充電繼電器和充電電子開(kāi)關(guān)，使用充電電子開(kāi)關(guān)和短路電子開(kāi)關(guān)在單片機(jī)控制處理電路控制下以2-3V的電壓，數(shù)百到數(shù)千赫茲的頻率交替對(duì)電池進(jìn)行充放電，即先充電再放電繼續(xù)充電繼續(xù)放電，不斷的循環(huán)。當(dāng)充電電子開(kāi)關(guān)充電時(shí)，短路電子開(kāi)關(guān)就關(guān)閉，短路電子開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，充電電子開(kāi)關(guān)就關(guān)閉，不斷重復(fù)循環(huán)這個(gè)過(guò)程。在一個(gè)充放電周期中放電時(shí)間為充電時(shí)間的4倍。當(dāng)檢測(cè)到電流為 OA時(shí)關(guān)閉放電電子開(kāi)關(guān)和充電電子開(kāi)關(guān)，修復(fù)過(guò)程結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種鉛蓄電池修復(fù)裝置，其特征在于包括單片機(jī)控制處理電路、放電電路、充電電路、短接電路和放電電流采樣電路；所述放電電路、充電電路、短接電路中各包括一電子開(kāi)關(guān)，所述單片機(jī)控制處理電路的控制輸出端與上述電子開(kāi)關(guān)的控制輸入端電連接，所述放電電流采樣電路用于檢測(cè)鉛蓄電池的放電電流，所述放電電流采樣電路的信號(hào)輸出端與所述單片機(jī)控制處理電路的信號(hào)輸入端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛蓄電池修復(fù)裝置，其特征在于所述單片機(jī)控制處理電路控制所述放電電路將待修復(fù)電池放電至設(shè)定電壓，然后控制所述放電電路和所述短接電路交替進(jìn)行短路放電和恒流放電，直到待修復(fù)電池的輸出電流小至設(shè)定電流之后，再控制所述短接電路和所述充電電路對(duì)待修復(fù)電池交替進(jìn)行充電和短路放電，直到檢測(cè)到的待修復(fù)電池輸出電流為0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛蓄電池修復(fù)裝置，其特征在于所述放電電路包括放電用 PWM整形電路、放電電子開(kāi)關(guān)和放電負(fù)載電阻，所述放電用PWM整形電路與所述放電電子開(kāi)關(guān)、所述放電負(fù)載電阻依次串接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉛蓄電池修復(fù)裝置，其特征在于所述充電電路包括充電用 PWM整形電路、充電電子開(kāi)關(guān)和充電繼電器，所述充電用PWM整形電路與所述充電電子開(kāi)關(guān)、所述充電繼電器依次串接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的鉛蓄電池修復(fù)裝置，其特征在于還包括充電檢測(cè)電路，所述充電電流檢測(cè)電路用于檢測(cè)充電電流，所述充電電流檢測(cè)電路的信號(hào)輸出端與所述單片機(jī)控制處理電路的信號(hào)輸入端電連接。
6.鉛蓄電池修復(fù)方法，其特征在于，包括以下步驟1)將電池放電至設(shè)定電壓，然后交替進(jìn)行短路放電和恒流放電，直到電池的輸出電流小至設(shè)定電流；2)對(duì)電池交替進(jìn)行充電和短路放電，直到檢測(cè)到的電池輸出電流為OA。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉛蓄電池修復(fù)方法，其特征在于步驟1)中所述設(shè)定電壓為 4 至 5V。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉛蓄電池修復(fù)方法，其特征在于步驟1)中每一交替周期中短路放電或恒流放電的時(shí)間為0. 5-2秒。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉛蓄電池修復(fù)方法，其特征在于步驟1)中所述設(shè)定電流為 0. 07 至 0. 09A。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉛蓄電池修復(fù)方法，其特征在于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(jù)權(quán)利要求10所述的鉛蓄電池修復(fù)方法，其特征在于步驟幻中所述的一個(gè)充放電周期中放電時(shí)間為充電時(shí)間的4倍。
12.根據(jù)權(quán)利要求6至11中任一項(xiàng)所述的鉛蓄電池修復(fù)方法，其特征在于步驟2)之后還包括如下步驟3)冷卻；4)用低于2A電流充電至10.5V ；5)用負(fù)脈沖充電技術(shù)將電池充電至飽和電壓值；6)重復(fù)執(zhí)行步驟1-5)。
全文摘要
本發(fā)明是一種鉛酸蓄電池的修復(fù)方法和裝置。本發(fā)明具體為使用高頻正負(fù)脈沖對(duì)鉛蓄電池進(jìn)行交替充放電，使附著在電池極板上的粗大硫酸鉛晶體變?yōu)榧?xì)膩可還原顆?；蛎撀洌瑥亩迯?fù)鉛酸蓄電池。其裝置包括單片機(jī)控制處理電路、放電電路、充電電路、短接電路，放電電流檢測(cè)電路；所述放電電路、充電電路、短接電路中各包括一電子開(kāi)關(guān)，所述單片機(jī)控制處理電路的控制輸出端與上述電子開(kāi)關(guān)的控制輸入端電連接，所述放電電流檢測(cè)電路的信號(hào)輸出端與單片機(jī)控制處理電路的信號(hào)輸入端電連接。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102332618SQ20111023921
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者杜曉峰, 顧唯一 申請(qǐng)人:杜曉峰, 顧唯一