一种铅酸蓄电池再生修复充放电设备的制作方法

本实用新型涉及一种铅酸蓄电池再生修复充放电设备，用于电池除硫的再生修复。

背景技术：

只要不受到机械损伤，一块铅酸蓄电池可无休止地使用下去，完成其充放电过程。根据铅酸蓄电池的充放电原理，在使用放电过程中铅、氧化铅和硫酸通过转化为硫酸铅和水释放电能，而在充电时将硫酸铅和水还原成铅、氧化铅和硫酸。新铅酸蓄电池极板上的硫酸铅呈海绵状。在使用一段时间后，部分硫酸铅因未能完全还原而逐渐结晶形成硫酸铅结晶体。硫酸铅结晶体会覆盖极板，造成容量下降或功效衰退（这种现象称为硫化现象）。

目前对于恢复由于硫酸化而降低的铅酸电池的性能而使用的技术，通常是向铅蓄电池施加脉冲电流充电然放电反复多次进行修复，而在放电过程中实现恒流放电是实现修复的关键技术，然而目前如何实现自动控制需要有一个切实可行的控制电路。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种铅酸蓄电池再生修复充放电设备，通过电子可变负载可以对放电负载实现自动控制，实现当铅酸蓄电池电压下降时放电电流保持不变，实现了修复放电的自动化控制。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种铅酸蓄电池再生修复充放电设备，包括充放电控制器，充放电控制器连接控制充电机和放电机，充电机负责对铅酸蓄电池的充电并采集充电电流和铅酸蓄电池的端电压，放电机负责对铅酸蓄电池的放电并采集放电电流和铅酸蓄电池的端电压，所述放电机通过接入负载实现对铅酸蓄电池的放电，其中，所述负载是在铅酸蓄电池电压下降时放电电流保持不变的电子可变负载，包括一个pwm脉宽调制控制器，pwm脉宽调制控制器的pwm信号连接一个驱动电路，驱动电路连接功率开关电路，功率开关电路的开关输出连接铅酸蓄电池的正负极端，在开关输出连接铅酸蓄电池的正负极端的回路中串接有电流取样传感器，电流取样传感器的输出连接pwm脉宽调制控制器，pwm脉宽调制控制器根据电流取样传感器信号调整pwm信号的脉宽控制开关输出的导通时间，进而改变负载实现当铅酸蓄电池电压下降时放电电流保持不变。

方案进一步是：所述驱动电路与功率开关电路之间设置有光电耦合电路。

方案进一步是：所述电流取样传感器的输出经信号整理放大电路后连接pwm脉宽调制控制器，所述信号整理放大电路包括滤波电路和运算放大器放大电路，滤波电路通过阻容滤波将脉动的电流信号滤波为稳定的直流信号，直流信号经运算放大器放大电路后输出至pwm脉宽调制控制器。

本实用新型的有益效果是：通过电子可变负载可以对放电负载实现自动控制，实现当铅酸蓄电池电压下降时放电电流保持不变，实现了修复放电的自动化控制，并且放电可以做到恒流控制放电，修复前后电池的内阻有明显改善。修复后电压均匀性很好。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述。

附图说明

图1为充放电设备整体框图；

图2为电子可变负载逻辑框图；

图3为电子可变负载电路示意图。

图4为一组充放电后的前后铅酸蓄电池电压比较表。

具体实施方式

一种铅酸蓄电池再生修复充放电设备，如图1和图2所示，所述充放电设备包括充放电控制器1，充放电控制器连接控制充电机2和放电机3，充电机2负责对铅酸蓄电池4的充电并采集充电电流和铅酸蓄电池的端电压，放电机3负责对铅酸蓄电池4的放电并采集放电电流和铅酸蓄电池的端电压，所述放电机通过接入负载实现对铅酸蓄电池的放电，其中，所述负载是在铅酸蓄电池电压下降时放电电流保持不变的电子可变负载，如图2所示，电子可变负载包括一个pwm脉宽调制控制器5，pwm脉宽调制控制器的pwm信号连接一个驱动电路6，驱动电路连接功率开关电路7，功率开关电路的开关输出连接铅酸蓄电池的正负极端，在开关输出连接铅酸蓄电池的正负极端的回路中串接有电流取样传感器8，电流取样传感器的输出连接pwm脉宽调制控制器5，pwm脉宽调制控制器根据电流取样传感器信号调整pwm信号的脉宽控制开关输出的导通时间，进而改变负载实现当铅酸蓄电池电压下降时放电电流保持不变。

其中，为了保证电路工作稳定，驱动电路与功率开关电路隔离互不干扰，在所述驱动电路与功率开关电路之间设置有光电耦合电路9。

由于通过开关实现的导通放电所取出的电流信号是脉动的，所以在所述电流取样传感器的输出增加一个信号整理放大电路10，经信号整理放大电路后连接pwm脉宽调制控制器，所述信号整理放大电路包括滤波电路和运算放大器放大电路，滤波电路通过阻容滤波将脉动的电流信号滤波为稳定的直流信号，直流信号经运算放大器放大电路后输出至pwm脉宽调制控制器。

实施例中的pwm脉宽调制控制器5是一个独立的处理器芯片，芯片通过网络连接充放电控制器1，也可以是充放电控制器1中的中央处理器中的pwm脉宽调制控制器，本实施例是一个独立的处理器芯片，芯片同时处理电池的放电电流和电压信号，然后将信号发送至充放电控制器1。

图3是实际的应用电路图，驱动电路6由12伏直流电源供电，包括由三极管q1和q2组成的放大电路。放大电路连接由q3和q4组成的推挽输出电路，推挽输出可以直接连接功率开关电路7，图中显示的是一个优选方案，是通过光电耦合电路9连接功率开关电路7，电耦合电路9是公知技术，因此未示出耦合连接，当推挽输出直接连接功率开关电路7时，驱动电路6与功率开关电路7共电源负极，当接入电耦合电路9后，驱动电路6与功率开关电路7不共电源负极，电耦合电路9的耦合输入与推挽输出连接，电耦合电路9的耦合输出连接功率开关电路7。功率开关电路7是由三个并联的场效应开关管t1、t2、t3组成，串接在开关输出连接铅酸蓄电池正负极端回路中的电流取样传感器8是一个0.05欧姆的取样电阻，取样电阻的输出连接信号整理放大电路10，信号整理放大电路10的前端设置有由r16、r17和c2、c3组成的滤波整形，将脉动电流信号平波后通过运算放大器g1放大后连接至pwm脉宽调制控制器5，pwm脉宽调制控制器5的pwm信号连接至驱动电路6的输入端。铅酸蓄电池的电压经过电压取样电路11连接至pwm脉宽调制控制器5，在铅酸蓄电池的放电回路中串接了一个可变电阻r12用以限制过电流保护场效应开关管。

在蓄电池放电过程中，随着放电时间增加，蓄电池电压开始下降，对于固定负载放电会引起放电电流的下降。为了保持放电电流恒定，必须能够自动调整负载。实际过程中根据电流变化，通过pwm(pulsewidthmodulation）)信号去调制放电负载，从而达到高精度控制放电电流。放电电流值经过控制器设置后产生相应占空比的pwm信号，经过光电耦合器进行隔离转为调制开关的脉冲驱动信号进而保证放电电流与设定值一致；同时控制器又通过二极管直流放大对放电电流进行实时检测，通过对比存储器内的设定值之间的差异来即时调整输出pwm的占空比以保证放电电流的恒定。

下面介绍应用充放电设备的铅酸蓄电池再生修复充放电方法，用于电池除硫的再生修复，恢复铅酸蓄电池初始容量状态，是在常温或者说是在室温下进行的，充放电设备中的充放电控制器中含有充电模块、放电模块、存储模块和控制模块，修复的过程是根据铅酸蓄电池的容量确定充电、放电的一个周期,在若干的操作过程中包括放电前的一个等待静置过程；以上重复执行多次循环，最后以恒流进行蓄电池充电直至满电，整个过程结束。其中存储模块存储了主要类型铅酸蓄电池的标准参数，包括在标称温度（常温）下的电压、容量、蓄电池标准充电曲线等所有数据。存储模块记录的修复过程数据会通过数据接口传送给电脑；控制模块根据内置铅酸蓄电池的容量等参数对比操作进行中的电压、电流值判断电池的即时状态,数据比对过程是从设备开始到结束全过程跟踪计算，直到最后步骤、蓄电池充电的电流完全吻合标准数值从而修复过程结束；过程中控制模块会自动记录数据并自动修正步骤的循环次数，直至电池修复完成并保持满电。

因此，根据上述，本方法设置有五个时长参数，因此，存储模块中存储有铅酸蓄电池标准充电过程第一充电时长t1时长至第五充电时长t5时长参数、标准充电电流曲线、循环寄存器，所述再生修复充电放电方法是：

第一步：根据已知的蓄电池的标定电压、容量，设定充电电压、充电电流阈值和静置时间以及循环充电次数；

第二步:以1.5倍的标定电压，并以t1时长充电，监控充电电流；

第三步：当t1时长结束时，若充电电流大于第一充电电流阈值，则以t2时长恒流充电直至t2时长结束或电池电压升到大于电池的标定电压值时，返回第二步；若充电电流小于第一充电电流阈值，则继续；

第四步：以t3时长继续以1.5倍的标定电压充电；

第五步：当t3时长结束时，若充电电流大于第二充电电流阈值，则以t2时长恒流充电直至t2时长结束或电池电压升到大于电池的标定电压值时，返回第四步；若充电电流小于第二充电电流阈值，则继续；

第六步：以t4时长继续以1.5倍的标定电压充电；

第七步：当t4时长结束时，若充电电流大于第三充电电流阈值，则以t2时长恒流充电直至t2时长结束或电池电压升到大于电池的标定电压值时，返回第六步；若充电电流小于第二充电电流阈值，则以静置时间t5时长停止充电静置；

第八步：以恒流放电至蓄电池电压小于截止电压；

第九步：循环寄存器加1，

第十步：判断是否达到设定的循环充电次数，未达到，则返回第二步，否则：以放电的恒流电流充电使电池端电压升至标定电压的1.3倍至1.4倍，充电结束；

其中：恒流充电的电流值是第一充电电流阈值的1.3至1.5倍，第一充电电流阈值大于第二充电电流阈值，第二充电电流阈值大于第三充电电流阈值，横流充电电流等于恒流放电电流。

为了使充电电流变化曲线尽快贴近标准充电电流变化曲线，其中的时长参数是通过跟踪充电过程的数据需要不断进行调整，绘制即时充电曲线并标记关键时间节点的数值。即时充电曲线对比存储器中的蓄电池标准充电曲线，根据两个曲线的吻合度，判断关键时间节点的数值偏离程度调整时长参数，以此操作延续充电或者放电。关键时间节点和充放电的时长是依据即时曲线对比标准曲线而动态变化的。例如：充电时长t1和t2以及t3至t5是依据当前充电电流变化曲线与存储器存储的标准充电曲线进行比对，在第十步返回第二步前调整确定的，每一次分别进行调整，通常都是延长，例如先延长t1，再延长t2或t3和t4。

也就是：充电时长t1和t2以及t3至t5是依据充电电流变化曲线与存储器存储的标准充电曲线进行比对，在每一次返回第二步前重新调整确定。

蓄电池的容量、电压、环境温度以及充电电流、放电电流和每一步工作时长是相关的函数关系，存储器中存有各种规格蓄电池的标准数据和曲线，根据两个曲线的吻合度修改时长参数，直到充电曲线和标准曲线高度吻合(至少大于95%)则可以判断蓄电池已经修复完成。

也就是：在第十步中循环充电次数达到设定次数后，绘制本次充电电流变化曲线，将绘制的本次充电电流变化曲线与存储器存储的标准充电曲线进行比对，判断二者的吻合度，当吻合度小于95%时，循环寄存器清零，返回第二步。

当电池长时间不能达到吻合度小于95%可以认为此电池不能修复，因此这样判断：当吻合度小于95%的判断次数大于3次，则判定铅酸蓄电池不能被修复。

实施例中一个优选实施例是：所述t2时长等于t1时长，t3时长等于t2时长，t4时长等于t3时长，停止充电静置的t5时长不大于15分钟。

其中：在第三步、第五步和第七步中，电池电压升到大于电池的标定电压值是大于电池的标定电压值的1.2倍。

下面是一组24个电池充电修复的具体实施例：每一个电池的标定电压是2v，电池容量是500ah，截止电压是1.8v,从企业标准中获得了该类型电池的标准充电曲线。确定t1时长是0.5小时，t2时长是0.5小时，t3时长是0.5小时，t4时长是0.5小时，t5时长是15分钟；第一充电电流阈值是1.4a，第二充电电流阈值是1.0a，第三充电电流阈值是0.6a；横流充电电流是2a，恒流放电电流是2a；

图4是按照上述方法充放电后的前后铅酸蓄电池电压比较表，

从表中可以看出通过本方法对电池的修复，修复前后电池的内阻有明显改善。修复后电压均匀性很好。