专利名称：大容量废旧铅蓄电池变化组合脉冲充电修复方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明是关于蓄电池充电技术，尤其是关于使用变动组合脉冲中正、负脉冲充电时间，对大容量的废旧铅蓄电池进行充电修复的方法和设备。
背景技术：
铅蓄电池是一种广泛用于通讯、电力、铁路、交通、航运等各个经济领域中的能源设备，其品种型号也因其使用场合和条件而有所不同。铅蓄电池目前存在的一个难题是如何处置废旧电池，若将其随意丢弃，则会对环境产生巨大的污染，直接危害人类自身；若拆卸回炉再生不仅需要有专门的回收技术、场地、资金等问题，同样也存在一个环境污染问题。本申请的发明人于2004年12月2日申请的ZL200410089028.3《废旧电池大功率修复机》发明专利提出了用正、负脉冲按设定的充电时间占空比对废旧铅蓄电池进行修复性充电的方法来使已报废的电池再生的技术。经发明人几年的实践，该方法在修复废旧铅蓄电池方面取得不少成效，使众多废旧铅蓄电池无需拆卸修理就获得再生，且无污染。但发明人尚感有诸多不足之处，其中之一为修复时电能的利用率较低，约为10％～15％左右。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大容量废旧铅蓄电池变化组合脉冲修复充电方法和设备，解决目前单一的正、负脉冲占空比的组合脉冲充电修复废旧铅蓄电池时电能利用率低的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案是一种大容量废旧铅蓄电池变化组合脉冲充电修复方法，其特征在于1、用常规正、负脉冲充电时间占空比的组合脉冲进行充电到65％至75％；
2、增加组合脉冲中负脉冲充电时间，用新的正、负脉冲充电时间占空比继续充电至80％到90％；3、仅在负脉冲继续充电的情况下，对蓄电池放电；4、重复上述1、2、3的充电放电过程，直至蓄电池端电压稳定在标称电压以上某一数值时，修复完成。
其特征在于在改变组合脉冲正、负脉冲充电时间的占空比的同时，增加负脉冲的幅度。
一种使用上述充电修复方法的大容量废旧铅蓄电池变化组合脉冲充电修复设备，包含正脉冲充电电路、负脉冲充电电路和脉冲触发电路，其特征在于设置有脉冲变化电路、放电电路和放电开关电路；该脉冲变化电路中三极管BG1的集电极通过并联的继电器J2、电容C10和二极管D5与继电器J2的双向触点中的动臂J2-a连接，其基极通过串联的电阻R14和稳压二极管DW1连接在可变电阻RW2的可变端；可变电阻RW2的一固定端通过电阻R15与充电正极相连，其另一固定端分别与三极管BG1发射极和充电负极相连，电阻R12和电阻R13的一端共同与脉冲触发电路中555型集成块I第7脚相连，它们的另一端分别与继电器J2双向触点中的常闭触点J2-b及常开触点J2-c连接；该放电开关电路中三极管BG2的集电极通过并联的继电器J3、电容C13和二极管D6与电源电路连接，其基极通过串联的电阻R17和稳压二极管DW2连接在可变电阻RW3的可变端，其发射极除通过电容C12连接在电阻R17和稳压二极管DW2之间外还与充电负极相连，可变电阻RW3一固定端接充电负极，另一固定端通过电阻R16与充电正极相连，继电器J3的双向触点中的动臂J3-a与充电正极相连，双向触点中的常闭触点J3-b与正、负脉冲充电电路1、2的共同输出点P相连，其常开触点J3-c与放电电路相连；该放电电路的电阻R18一端与充电负极相连，另一端分别与二极管D8阳极和放电开关电路中继电器J3的双向触点中的常开触点J3-c连接，二极管D8的阴极则通过放电开关电路中继电器J3的常开触点J3-1与负脉冲充电电路的电阻R4相连。
其特征在于设置有由继电器J2的一对常开触点J2-1、大容量的电容C14和电容C15组成的负脉冲增幅电路，其中依次串接的电容C14、常开触点J2-1和电容C14与负脉冲充电电路中串接的电阻R3和电阻R4形成并联连接。
其特征在于设置有由二极管D7、电阻R19和电容C11组成的脉冲电压滤波电路，其中二极管D7阳极与充电正极相连，其阴极通过依次串联的电阻R19和电容C11与充电负极相连，该脉冲变化电路的电阻R15一端和该放电开关电路的电阻R16一端共同连接在电阻R19和电容C11之间。
本发明的有益效果是1、能有效地消除充电后期，气泡的生成和逸出，防止电池失水造成的损坏。
2、有效地防止大电流充电修复时，极板上的材料崩落。
3、修复时电能的利用率由原先的10％～15％提高至30％～40％左右，节省电能消耗。
4、修复率在96％以上。
图1是本发明的变化组合脉冲充电修复方法程序图。
图2是本发明的变化组合脉冲修复设备的电路图。
具体实施例方式现结合图1所示，对本发明的大容量废旧铅蓄电池变化组合脉冲充电修复方法详细过程叙述如下1、用常规占空比的组合脉冲进行充电至充电65％至75％止。
在这一阶段，组合脉冲按现有一般常规的组合脉冲正、负脉冲充电时间的占空比，用大电流对待修复的大容量废旧铅蓄池进行充电修复，这一过程与现有使用组合脉冲充电方法是相同的。在该充电修复初期阶段，蓄电池的端电压随蓄电量的上升而上升，由于负脉冲的存在和电池极板材料还原速率较低，电解液中气泡很少发生几乎没有。
2、增加负脉冲充电时间，改变组合脉冲正、负脉冲充电时间的占空比，到充电量为80％至90％。
当待修复的大容量废旧铅蓄电池电量充至65％至75％，电池极板材料还原速度加快，电解液中的水被大量分解产生氢、氧气泡逸出电解液，损环电极板物质，本发明在此阶段改变组合脉冲的占空比，加大负脉冲的充电时间而减少正脉冲充电时间，充分发挥负脉冲充电的抑制水分解的能力。在此同时，还可增加负脉冲的幅度，可加速清除正电极处折出的氧气，避免了电极材料的崩落。为此本发明提高了充电电能的接受收转化能力，电能的利用率可提高到30％～40％左右。
3、将电池仅在负脉冲充电下放电。
当待修复的大容量废旧铅蓄电池充电到80％至90％后，停止组合脉冲中的正脉冲充电，在维持负脉冲充电的状态下对电池进行全放电。
4、重复上述1、2、3的充电放电过程，直至电池端电压稳定在标称电压以上某一值时，修复完成。
图2所示的是本发明一种使用上述大容量废旧铅蓄电池变化组合脉冲充电修复方法的设备，该大容量废旧铅蓄电池变化组合脉冲充电修复设备包含一般正、负组合脉冲充电设备通用的电源电路9、变压器B1、高频变压器B2和高频变压器B3、正脉冲充电电路1、负脉冲充电电路2、脉冲触发电路7。该正脉冲充电电路1由二极管D1和二极管D2、可控硅3CT3、和电阻R20组成，其中二极管D1和二极管D2的阳极分别与变压器B1串联的次级线圈L2和次级线圈L3的一端相连，它们的阴极共同连接在可控硅3CT3的阳极上；可控硅3CT3的阴极经串接的电阻R20与充电正极A相连。该负脉冲充电电路2由电容C1、电阻R1至电阻R4、可变电阻RW1、单向触发二极管2CD、可控硅3CT1和可控硅3CT2组成，其中电容C1、电阻R1和可变电阻RW1依次串接在次级线圈L2的两端，与次级线圈L2一端连接的可控硅3CT1的阴极依次通过电容C1、电阻R2和单向触发二极管2CD与其控制极相连，可控硅3CT1的阳极与可控硅3CT2的阴极相连，可控硅3CT2的阳极经串联的电阻R3和电阻R4与充电正极A相连。该脉冲触发电路7由555型集成块I至555型集成块III、电阻R5至电阻R11、电容C4至电容C8组成；其中555型集成块I的第1和第2脚间串接电容C4，第2脚和第7脚间串接电阻R5，第3脚分别与555型集成块II第4和8脚以及555型集成块III第1脚相连；555型集成块II的第1、2脚间串接电容C5，第2、7脚间串接电阻R7，第7、8脚间串接电阻R6，第3、1脚间并联着电容C6和电阻R8；555型集成块III第1、2脚间串接电容C7，第2、7脚间串接电阻R10，第7、8脚间串接电阻R9，第3、1脚间并联着电容C8和电阻R11。脉冲触发电路7中555型集成块I和555集成块III的第8、4脚共同与电源电路9相连。高频变压器B2和高频变压器B3作为沟通脉冲触发电路7和正、负脉冲充电电路1、2的桥梁，其中高频变压器B2的初级线圈L6一端与555型集成块II第1脚相连，另一端则通过并联的电容C6和电阻R8与555集成块II第3脚相连，其次级线圈L7则串接在正脉冲充电电路1中可控硅3CT3的控制极和阳级间；高频变压器B3的初级线圈L8一端与555型集成块III第1脚相连，另一端通过并联的电容C8和电阻R11与555型集成块III第3脚相连，其次级线圈L9则串接在负脉冲充电电路2中可控硅3CT2的控制极与阳极间。
本发明的变化组合脉冲充电修复设备除上述这些与现有技术通用的电路外，设置有改变正、负脉冲占空比的脉冲变化电路8、放电开关电路6和放电电路5。该脉冲变化电路8由电阻R12至电阻R15、电容C10、可变电阻RW2、二极管D5、稳压二极管DW1、三极管BG1、继电器J2组成；其中三极管BG1的集电极通过并联的继电器J2、电容C10和二极管D5后分别与继电器J2的双向触点中的动臂J2-a和电源电路9连接，其基极通过串联的电阻R14和稳压二极管DW1连接在可变电阻RW2的可变端；可变电阻RW2的一固定端通过电阻R15经脉冲电压滤波电路5与充电正极A相连，其另一固定端分别与三极管BG1发射极和充电负极B相连，电阻R12和电阻R13的一端共同与脉冲触发电路7中555型集成块I第7脚相连，它们的另一端分别与继电器J2双向触点中的常闭触点J2-b及常开触点J2-c连接。该放电开关电路6由电阻R16和电阻R17、电容C12和电容C13、可变电阻RW3、稳压二极管DW2、二极管D6、三极管BG2和继电器J3组成。三极管BG2的集电极通过并联的继电器J3、电容C13和二极管D6与电源电路9连接，其基极通过串联的电阻R17和稳压二极管DW2连接在可变电阻RW3的可变端，其发射极除通过电容C12连接在电阻R17和稳压二极管DW2之间外还与充电负极B相连。可变电阻RW3一固定端接充电负极B，另一固定端通过电阻R16经脉冲电压滤波电路5与充电正极A相连。继电器J3的双向触点中的动臂J3-a与充电正极A相连，其常闭触点J3-b与正、负脉冲充电电路1、2的共同输出点P相连，其常开触点J3-c与放电电路4相连。该放电电路4由电阻R18和二极管D8组成，其中电阻R18一端与充电负极B相连，另一端分别与二极管D8阳极和放电开关电路6中继电器J3的双向触点中的常开触点J3-c连接，二极管D8的阴极则通过放电开关电路6中继电器J3的一对常开触点J3-1与负脉冲充电电路2的电阻R4相连。
为在脉冲变化电路8作用增加负脉冲充电时间的同时，增加负脉冲的幅度，本发明的修复设备中还可以设置由继电器J2的一对常开触点J2-1、大容量的电容C14和电容C15组成的负脉冲增幅电路3，其中依次串接的电容C14、常开触点J2-1和电容C15与负脉冲充电电路2中串接的电阻R3和电阻R4形成并联连接。
本发明的修复设备还设置有由二极管D7、电阻R19和电容C11组成的脉冲电压滤波电路5，其中二极管D7阳极与充电正极A相连，其阴极通过依次串联的电阻R19和电容C11与充电负极B相连。脉冲变化电路8的电阻R15一端和放电开关电路6的电阻R16一端共同连结在该脉冲电压滤波电路5的电阻19和电容C11之间。
供应脉冲触发电路7、脉冲变化电路8和放电开关电路6直流电的电源电路9为一般技术的常用电路，它由二极管D3和二极管D4、电容C2和电容C3，LM7812型集成块的稳压器WD组成，其中二极管D3和二极管D4的正极分别与变压器B1的次级线圈L4一端、次级线圈L5一端连接，它们的阴极共同与稳压器WD的正极输入vi相连，由正极输出vo对各用电电路输送直流电，电容C2和电容C3的一端共同并联在次线线圈L4和次级线圈L5相连的负极引出端，电容C2的另一端与稳压器的正极输出vo相连，电容C3的另一端分别与二极管D4和二极管D5的阴极相连。
在关机和市电突然断电时，待修复或修复中的大容量铅蓄电池会通过负脉冲充电电路2大量放电，而损环设备，为此可设置由电源电路9供电的继电器J1以防止这种危害，该继电器J1的一对常开触点J1-1串接在负脉冲充电电路2中，图2所示为常开触点J1-1串接在可控硅3CT1阴极前方的电路上，但也可串接在可控硅3CT1与可控硅3CT2之间、或者可控硅3CT2与电阻R3之间，或者电阻R3与电阻R4之间，或者任何可切断负脉冲通路的任何处。
由于该设备各元器件工作在大电流条件下，容易发热，尤其是放电电路4，为纯电阻放电，为散热需要，本设备还设置有由电源电路9供电的风扇(图中未表示)。
按上述的本设备在接通开关SW后，变压器B1的初级线圈L1将220伏的交流市电经次级线圈L4和次级线圈L5通过电源电路9产生低压直流电供继电器J1，风扇、脉冲触发电路7、脉冲变化电路8、放电开关电路6用电，而次级线圈L2和次级线圈L3则将降压后的交流电经正脉冲充电电路1和负脉冲充电电路2向置放在充电正极A和充电负极B之间的待修复的大容量废旧铅蓄电池E进行变化组合脉冲充电。当充电起始，待修复的大容量废旧铅蓄电池E两端的端电压低，不足以导通脉冲变化电路8的三极管BG1和放电开关电路6的三极管BG2，故继电器J2和J3不能从电源电路9获得电流。此时继电器J2双向触点中的常闭触点J2-b和动臂J2-a闭合，使高阻值的电阻R13串接在脉冲触发电路8的555型集成块I的第7、8脚间。因此，脉冲触发电路7以设定的振荡频率进行，并按常规的正、负脉冲充电时间的占空比，将触发信号通过耦合的高频变压器B2和高频变压器B3轮流输至正、负脉冲充电电路1、2中可控硅3CT3和可控硅3CT2，使它们按常规的占空比轮流导通可控硅3CT3和可控硅3CT2，与此同时继电器J3的常闭触点J3-b闭合，开放正、负脉冲充电电路1、2至充电正极A的通路，以设定占空比的组合脉冲得以向待修复的大容量废旧铅蓄电池E充电。随着充电时间的延伸，铅蓄电池E电量增加，其两端电压也随之上升，当充电至65％至75％时，以12伏的铅蓄电池为例，其端电压约升至14.5至14.7伏左右，此端电压经脉冲电压滤波电路5滤波后作用在脉冲变化电路8三极管BG1的基极上，并导通该三极管BG1，使继电器J2从电源电路9获电，其双向触点中的动臂J2-a从常闭触点J2-b跳开而与常开触点J2-c吸合，从而将电阻R12替代了电阻R13在555型集成块I中的位置，由于电阻R12的阻值甚小于电阻R13，改变了555型集成块I的振荡频率，使555型集成块III输出信号时间延长而555型集成块II输出信号时间缩短，从而导至正脉冲充电路1导通时间缩短，而负脉冲充电电路2导通时间增加，改变了组合脉冲中正、负脉冲充电时间的占空比，使此时充电过程中原本大量产生的气泡不再发生，提高了充电电能利用率。此外，继电器J2的一对常开触点J2-1同时闭合，负脉冲增幅电路3开通，大容量的电解电容C14和电解电容C15放电，使负脉冲的幅度增加，加强了负脉冲对消除充电过程中的电阻性极化反应、浓差性极化反应和电极性极化反应的作用。有效地降低充电电能的损耗，提高了充电效率。待废旧铅蓄电池E充入的电量不断增加约至80％至90％时，12伏的铅蓄电池其端电压继续上升至16.5伏左右，放电开关电路6的三极管BG2导通，继电器J3也获电，其一对常开触点J3-1吸合，其双向触点中的动臂J3-a从常闭触点J3-b上跳开而与常开触点J3-c吸合，此时待修复的大容量废旧铅蓄电池E经由放电电路4的电阻R18进行纯电阻放电，而负脉冲充电电路2在放电电路4的二极管D8的单向控制下仍在进行反向充电，既保护了电池的负极板，又加快了放电速度。待放电完毕，12伏的待修复的大容量废旧铅蓄电池端电压已骤降至10伏以下，三极管BG1和三极管BG2进入截止状态，继电器J2和继电器J3失电，它们的常闭触点J2-1跳开，动臂J2-a与常开触点J2-c跳开而与常闭触点J2-b闭合，动臂J3-a与常开触点J3-c跳开通与常闭触点J2-b闭合，又恢复充电初始状态，以常规占空比的组合脉冲再次充电。如此反复循环上述过程若干次，当待修复的大容量废旧铅蓄电池E的端电压在到达其标称电压后的某一数值(以12伏铅蓄电池为例，该数值以12伏至14.5伏之间)后不再继续上升，并稳定地维持在该电压下时，修复即告完成。
权利要求
1.一种大容量废旧铅蓄电池变化组合脉冲充电修复方法，其特征在于1)用常规正、负脉冲充电时间占空比的组合脉冲进行充电到65％至75％；2)增加组合脉冲中负脉冲充电时间，用新的正、负脉冲充电时间占空比继续充电至80％到90％；3)仅在负脉冲继续充电的情况下，对蓄电池放电；4)重复上述1、2、3的充电放电过程，直至蓄电池端电压稳定在标称电压以上某一数值时，修复完成。
2.根据权利要求1所述的大容量废旧铅蓄电池变化组合脉冲充电修复方法，其特征在于在改变组合脉冲正、负脉冲充电时间的占空比的同时，增加负脉冲的幅度。
3.一种使用上述权利要求1和2的充电修复方法的大容量废旧铅蓄电池变化组合脉冲充电修复设备，包含正脉冲充电电路、负脉冲充电电路和脉冲触发电路，其特征在于设置有脉冲变化电路、放电电路和放电开关电路；该脉冲变化电路中三极管BG1的集电极通过并联的继电器J2、电容C10和二极管D5与继电器J2的双向触点中的动臂J2-a连接，其基极通过串联的电阻R14和稳压二极管DW1连接在可变电阻RW2的可变端；可变电阻RW2的一固定端通过电阻R15与充电正极相连，其另一固定端分别与三极管BG1发射极和充电负极相连，电阻R12和电阻R13的一端共同与脉冲触发电路中555型集成块I第7脚相连，它们的另一端分别与继电器J2双向触点中的常闭触点J2-b及常开触点J2-c连接；该放电开关电路中三极管BG2的集电极通过并联的继电器J3、电容C13和二极管D6与电源电路连接，其基极通过串联的电阻R17和稳压二极管DW2连接在可变电阻RW3的可变端，其发射极除通过电容C12连接在电阻R17和稳压二极管DW2之间外还与充电负极相连，可变电阻RW3一固定端接充电负极，另一固定端通过电阻R16与充电正极相连，继电器J3的双向触点中的动臂J3-a与充电正极相连，双向触点中的常闭触点J3-b与正、负脉冲充电电路1、2的共同输出点P相连，其常开触点J3-c与放电电路相连；该放电电路的电阻R18一端与充电负极相连，另一端分别与二极管D8阳极和放电开关电路中继电器J3的双向触点中的常开触点J3-c连接，二极管D8的阴极则通过放电开关电路中继电器J3的常开触点J3-1与负脉冲充电电路的电阻R4相连。
4.根据权利要求3所述的大容量废旧铅蓄电池变化组合脉冲充电修复设备，其特征在于设置有由继电器J2的一对常开触点J2-1、大容量的电容C14和电容C15组成的负脉冲增幅电路，其中依次串接的电容C14、常开触点J2-1和电容C14与负脉冲充电电路中串接的电阻R3和电阻R4形成并联连接。
5.根据权利要求3或4所述的大容量废旧铅蓄电池变化组合脉冲充电修复设备，其特征在于设置有由二极管D7、电阻R19和电容C11组成的脉冲电压滤波电路，其中二极管D7阳极与充电正极相连，其阴极通过依次串联的电阻R19和电容C11与充电负极相连，该脉冲变化电路的电阻R15一端和该放电开关电路的电阻R16一端共同连接在电阻R19和电容C11之间。
全文摘要
本发明是关于蓄电池充电技术和设备。一种大容量废旧铅蓄电池变化组合脉冲充电修复方法，其特征在于1)用常规正、负脉冲充电时间占空比的组合脉冲进行充电到65％至75％；2)增加组合脉冲中负脉冲充电时间，用新的正、负脉冲充电时间占空比继续充电至80％到90％；3)仅在负脉冲继续充电的情况下，对蓄电池放电；4)重复上述1)、2)、3)的充电放电过程，直至蓄电池端电压稳定在标称电压以上某一数值时，修复完成。解决目前单一的正、负脉冲占空比的组合脉冲充电修复废旧铅蓄电池时电能利用率低的技术问题。
文档编号H03K5/00GK1866662SQ20061007687
公开日2006年11月22日 申请日期2006年4月14日 优先权日2006年4月14日
发明者苏永贵 申请人:刘庆丰