专利名称：铅酸蓄电池的修复装置和修复方法
技术领域：
本发明涉及蓄电池修复技术领域，具体涉及一种铅蓄电池的修复装置及修复方法。
背景技术：
由于各种各样的不当使用过程，铅蓄电池(以下简称电池)在长期使用或储存过程中，在蓄电池极板内部会逐渐生成一种粗大坚硬的硫酸铅结晶体，堵塞了负极板海绵状微孔，阻碍电能、化学能的互相转换，其表现出的特性是内阻增大，致使电能充不进、放不出，其本质是内部负极板海绵状微孔被粗大硫酸铅晶体阻塞，从而使电池极板有效面积变小而致内阳虚高，引起电池容量逐渐下降甚至报废。传统的修复方法如中国专利200610113317. 1和02160469. X披露的在电池欠压点 10. 5V以上时进行高频负脉冲充电、扫频-共振频率充放电，在实践过程中发现并不能有效去除非活化的硫酸铅结晶体。
发明内容
针对现在铅蓄电池修复技术不能有效，彻底地去除非活化的硫酸铅结晶体的问题，本发明提供一种铅酸蓄电池的修复装置，可通过短路放电加大放电的深度，使不容易分解细化的硫酸铅晶体从极板上脱落，从而使电池极板恢复活性。本发明的技术方案是这样的一种铅蓄电池修复装置，其特征在于包括单片机控制处理电路、放电电路、充电电路、短接电路和放电电流采样电路；所述放电电路、充电电路、短接电路中各包括一电子开关，所述单片机控制处理电路的控制输出端与上述电子开关的控制输入端电连接，所述放电电流采样电路用于检测铅蓄电池的放电电流，所述放电电流采样电路的信号输出端与所述单片机控制处理电路的信号输入端电连接。所述单片机控制处理电路控制所述放电电路将待修复电池放电至设定电压，然后控制所述放电电路和所述短接电路交替进行短路放电和恒流放电，直到待修复电池的输出电流小至设定电流之后，再控制所述短接电路和所述充电电路对待修复电池交替进行充电和短路放电，直到检测到的待修复电池输出电流为 0。所述放电电路包括放电用PWM整形电路、放电电子开关和放电负载电阻，所述放电用PWM 整形电路与所述放电电子开关、放电负载电阻依次串接。所述充电电路包括充电用PWM整形电路、充电电子开关和充电继电器，所述充电用PWM整形电路与所述充电电子开关、充电继电器依次串接。还包括充电检测电路，所述充电电流检测电路用于检测充电电流，所述充电电流检测电路的信号输出端与所述单片机控制处理电路的信号输入端电连接。一种铅蓄电池修复方法，其特征在于，包括以下步骤1)将电池放电至设定电压，然后交替进行短路放电和恒流放电，直到电池的输出电流小至设定电流；2)对电池交替进行充电和短路放电，直到检测到的电池输出电流为OA。
步骤1)中所述设定电压为4至5V。步骤1)中每一交替周期中短路放电或恒流放电的时间为0. 5-2秒。步骤1)中所述设定电流0. 07至0. 09A。步骤2、中充电和短路放电的交替频率为200至9000赫兹步骤2)中所述的一个充放电周期中放电时间为充电时间的4倍。步骤幻之后还包括如下步骤3)冷却；4)用低于2A电流充电至10. 5V;5)用负脉冲充电技术将电池充电至饱和电压值；6)重复执行步骤1-5)。技术效果本发明对于由于硫化铅阻塞放电通路的电池具有极高的修复效率，结合调整电解液比重、加水等物理措施，效果更佳。但对于非密封铅蓄电池，以及极板断裂、脱落、短路等损坏的电池修复无效。
图1是本发明结构图。图2是本发明主电路原理图。图中代号说明相连；充电用PWM整形电路相连与充电电子开关相连，充电电子开关通过充电继电器与待修复蓄电池正极相连。单片机控制处理电路与短路电子开关相连，短路电子开关直接与待修复蓄电池的正极相连。电池防反接电子开关分别与放电电子开关、短路电子开关连接。电池防反接电子开关另一端与放电电流采样电路连接，放电电流采样电路放大后的信号输入到单片机控制处理电路中。待修复蓄电池的负极连接到充电电流采样电路，充电电流采样电路放大后的信号输入到单片机控制处理电路中。单片机控制处理电路输出的显示控制信号输出到显示单元。单片机控制处理电路控制放电电路将待修复电池放电至设定电压，然后控制放电电路和短接电路交替进行短路放电和恒流放电，直到待修复电池的输出电流小至设定电流之后，再控制短接电路和充电电路对待修复电池交替进行充电和短路放电，直到检测到的待修复电池输出电流为0。参照图1、2，1，放电电子开关由电子开关Vl组成。放电负载电阻由放电用负载电阻RLl组成。 放电用PWM整形电路由Q6、Q7、Q8、R14、R15、R16、C16组成。另外放电电流采样电路由电流采样电阻CRl及R23、R24、R25、C13，运算放大器U2A组成。其具体连接关系如图2所示。 放电电流采样电路的作用是保证电路安全，并保证电池恒流放电，恒流放电在修复电池、检测电池容量时都会用到。2，短路电子开关由电子开关￥2、09、010、011、1 17、1 18、1 19、(17等组成。其具体连接关系如图2所示。3，电池防反接电子开关由电子开关V3及Q12、R20、R21、R22组成，其具体连接关系如图2所示。它的作用为防止电池反接时电流通过放电电子开关和短路电子开关短路。
4，充电电子开关由V4，Dl, Li，C7组成，充电用PWM整形电路由Ql，Q2，Q3，D2， ZDl, C6，C18，R8，R9，RIO, Rll, R12，R13组成，充电电子开关及其充电用PWM整形电路等组
成了一个具有开关降压滤波功能的电路。充电继电器模块由继电器JKl及其驱动电路Q4， D3，R7组成，充电电子开关通过充电继电器向被修复电池充电，充电电子开关为高频率的开关其和Li、C7的滤波作用保证了充电时的电流平滑，电压平稳。充电电子开关中的V4为一 P沟道型场效应管，ZDl, C6，R8组成驱动V4的充电用PWM整形电路的辅助电源电路，以保证场效应管的驱动电压在场效应管的正常工作范围；充电电流采样电路由电流采样电阻 CR2，R26，R27，R28，C15，U2B组成，该电路是单片机监测充电电流的必要组成部分。充电继电器中的继电器开关JKl的作用是防止在整个电源断电时，被修复电池的电压通过Li，V4 的反向二极管反串到电路中而导致电路误动作。其具体连接关系如图2所示。5，R2，R3，R4，C3组成电池电压的采样电路，因其电路的普遍性，在图1中未作特别标明，它们的作用是采集电池电压，将电池电压降至单片机可测量的范围以便于单片机控制充、放电电压。6，显示部分及按钮输入部分组成上文中显示单元，这个部分负责选择和显示电路的工作状态、工作参数等。7，单片机控制处理电路，此为整个电路的控制核心，负责以上各部分电路的协同工作，主要的修复算法也包含在内。也可以将显示、按钮输入部分与修复部分分开用两个单片机分别控制，中间通过通讯协同工作。8，直流电源包括多路电源输出，包括充电用电源、单片机工作电源，驱动电路所需的10-15V工作电源等。该部分负责为以上所有电路供电。该电路可以由开关电源或普通线性稳压电源组成，负载能力应能负担电池充电所需最大功率及其余部分耗电之和，在此不做赘述。其具体工作过程如下使用放电电子开关对电池放电，放电至5V时短路电子开关不经过放电负载电阳直接将电池两端短路。此时放电电子开关与短路电子开关在单片机控制处理电路控制下以 0. 5至2秒的周期交替对电池进行放电，即一个开关工作时另一个开关不工作。直到电流小至一定程度0. 07-0. 09A。此时关闭放电电子开关，接通充电继电器和充电电子开关，使用充电电子开关和短路电子开关在单片机控制处理电路控制下以2-3V的电压，数百到数千赫兹的频率交替对电池进行充放电，即先充电再放电继续充电继续放电，不断的循环。当充电电子开关充电时，短路电子开关就关闭，短路电子开关打开时，充电电子开关就关闭，不断重复循环这个过程。在一个充放电周期中放电时间为充电时间的4倍。当检测到电流为 OA时关闭放电电子开关和充电电子开关，修复过程结束。
权利要求
1.一种铅蓄电池修复装置，其特征在于包括单片机控制处理电路、放电电路、充电电路、短接电路和放电电流采样电路；所述放电电路、充电电路、短接电路中各包括一电子开关，所述单片机控制处理电路的控制输出端与上述电子开关的控制输入端电连接，所述放电电流采样电路用于检测铅蓄电池的放电电流，所述放电电流采样电路的信号输出端与所述单片机控制处理电路的信号输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的铅蓄电池修复装置，其特征在于所述单片机控制处理电路控制所述放电电路将待修复电池放电至设定电压，然后控制所述放电电路和所述短接电路交替进行短路放电和恒流放电，直到待修复电池的输出电流小至设定电流之后，再控制所述短接电路和所述充电电路对待修复电池交替进行充电和短路放电，直到检测到的待修复电池输出电流为0。
3.根据权利要求1所述的铅蓄电池修复装置，其特征在于所述放电电路包括放电用 PWM整形电路、放电电子开关和放电负载电阻，所述放电用PWM整形电路与所述放电电子开关、所述放电负载电阻依次串接。
4.根据权利要求1所述的铅蓄电池修复装置，其特征在于所述充电电路包括充电用 PWM整形电路、充电电子开关和充电继电器，所述充电用PWM整形电路与所述充电电子开关、所述充电继电器依次串接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的铅蓄电池修复装置，其特征在于还包括充电检测电路，所述充电电流检测电路用于检测充电电流，所述充电电流检测电路的信号输出端与所述单片机控制处理电路的信号输入端电连接。
6.铅蓄电池修复方法，其特征在于，包括以下步骤1)将电池放电至设定电压，然后交替进行短路放电和恒流放电，直到电池的输出电流小至设定电流；2)对电池交替进行充电和短路放电，直到检测到的电池输出电流为OA。
7.根据权利要求6所述的铅蓄电池修复方法，其特征在于步骤1)中所述设定电压为 4 至 5V。
8.根据权利要求6所述的铅蓄电池修复方法，其特征在于步骤1)中每一交替周期中短路放电或恒流放电的时间为0. 5-2秒。
9.根据权利要求6所述的铅蓄电池修复方法，其特征在于步骤1)中所述设定电流为 0. 07 至 0. 09A。
10.根据权利要求6所述的铅蓄电池修复方法，其特征在于步骤幻中充电和短路放电的交替频率为200至9000赫兹。
11.根据权利要求10所述的铅蓄电池修复方法，其特征在于步骤幻中所述的一个充放电周期中放电时间为充电时间的4倍。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的铅蓄电池修复方法，其特征在于步骤2)之后还包括如下步骤3)冷却；4)用低于2A电流充电至10.5V ；5)用负脉冲充电技术将电池充电至饱和电压值；6)重复执行步骤1-5)。
全文摘要
本发明是一种铅酸蓄电池的修复方法和装置。本发明具体为使用高频正负脉冲对铅蓄电池进行交替充放电，使附着在电池极板上的粗大硫酸铅晶体变为细腻可还原颗粒或脱落，从而修复铅酸蓄电池。其装置包括单片机控制处理电路、放电电路、充电电路、短接电路，放电电流检测电路；所述放电电路、充电电路、短接电路中各包括一电子开关，所述单片机控制处理电路的控制输出端与上述电子开关的控制输入端电连接，所述放电电流检测电路的信号输出端与单片机控制处理电路的信号输入端电连接。
文档编号H02J7/00GK102332618SQ20111023921
公开日2012年1月25日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者杜晓峰, 顾唯一 申请人:杜晓峰, 顾唯一