CN101728582B - 电池处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种电池处理装置和方法，所述电池处理装置包括：电流转换单元，产生电流参数可变的直流电流；电流供应单元，控制所述电流转换单元提供直流电流给电池；检测单元，检测电池的状态；放电单元，控制电池对负载进行放电；控制单元，根据接收的指令，控制电流供应单元对电池进行充电或修复，以及控制放电单元对电池进行放电；主控制单元，接收检测到的电池的状态和向控制单元发送指令。所述电池处理装置和方法可以提高电池修复效率。

Description

电池处理装置和方法

本申请要求于2009年10月12日提交中国专利局、申请号为200910197224.5、发明名称为“电池处理装置和方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及用于电池修复的电池处理装置和方法。

背景技术

电池硫化是指铅酸蓄电池在使用过程中，放电时会产生硫酸铅结晶体，如果经常处于一个过量放电或放电后长期放置不充电，或者充电不足继续使用等，硫酸铅在溶液中呈饱和状态且形成结晶，久而久之结晶体变大变厚附着在负极板上，导致内阻增加，充电充不饱。电池硫化会导致电池容量降低，内部短路，损毁极板，充电时容易过热等问题，甚至会导致电池永久性失效。

现有的电池脱硫方式主要以添加化学药剂为主，其改变了原电池的化学成分，会产生新的化学结晶盐沉淀，一旦使用时间较长，电池就会产生化学反应失效，最终导致电池永久死亡而无法修复。

中国专利ZL00811093.X公开了一种电池再生处理的方法、装置和系统，蓄电池被施加来自充电单元的变化直流电压，在以脉冲电流充电期间，充电被无电流间歇打断，直流电压足以在蓄电池中产生气体。然而，由于施加于蓄电池的直流电流会被无电流间歇打断，而且这种方式无法事先判断出电池的劣化程度以及根据不同的硫化程度给予不同的直流电流，因此这种电池再生处理的效率和效果并不是很高，并且无法有效消除电池因长时间充电和使用而产生的极化。

发明内容

本发明实施方式解决的问题是提供一种电池处理装置和方法，以提高电池修复效率。

本发明实施方式解决的另一个问题是提供一种电池处理装置和方法，以有效消除电池的极化，提高电池的修复效果。

为解决上述问题，本发明实施方式提供一种电池处理装置，包括：电流转换单元，产生电流参数可变的直流电流，所述电流参数包括电流水平；电流供应单元，控制所述电流转换单元交替提供电流水平不为0的第一电流和第二电流给电池。

可选的，所述电池处理装置还包括：放电单元，在所述电流供应单元控制电流转换单元每提供预定个数的第一电流和第二电流给电池后，所述放电单元控制电池以第三电流对负载进行放电。

可选的，所述电池处理装置还包括：控制单元，接收修复开始指令、包括第一电流、第二电流和第三电流的电流参数的修复控制指令，启动所述电流供应单元和放电单元；以及接收修复结束指令，关闭所述电流供应单元和放电单元。

可选的，所述电池处理装置还包括：检测单元，检测电池的状态，所述电池的状态包括：至少一个电池单体的单体电压和单体温度，电池电流和/或电池的总电压。所述电池的状态还包括至少一个电池单体的电解液密度。

可选的，所述放电单元还控制所述电池以放电电流对负载进行放电，所述控制单元还接收放电开始指令、包括放电电流的电流参数的放电控制指令，启动所述放电单元；以及接收放电结束指令，关闭所述放电单元。

可选的，所述电流供应单元还控制所述电流转换单元提供充电电流给电池，所述控制单元还接收充电开始指令、包括充电电流的电流参数的充电控制指令，启动所述电流供应单元；以及接收充电结束指令，关闭所述电流供应单元。

可选的，所述电池处理装置还包括：接收检测到的电池的状态和向所述控制单元发送指令的主控制单元。

可选的，所述主控制单元：接收电池再生处理指令，并向所述放电单元发送放电开始指令，开始第一放电进程；在第一放电进程结束后，所有电池单体的单体电压不低于放电单体电压阈值时，向所述电流供应单元发送充电开始指令，开始充电进程；在充电结束后，所有电池单体的单体电压不超过第一充电单体电压阈值时，向所述放电单元发送放电开始指令，开始第二放电进程；在第二放电进程结束后，所有电池单体的单体电压不低于放电单体电压阈值时，向所述电流供应单元发送修复开始指令。

为解决上述问题，本发明实施方式还提供一种电池处理方法，包括：修复进程，所述修复进程包括交替提供第一电流和第二电流给电池的修复进程，所述第一电流和第二电流的电流水平不为0。

可选的，所述修复进程还包括：在每提供预定个数的第一电流和第二电流给电池后，控制电池以第三电流对负载进行放电。

可选的，所述电池处理方法还包括：检测电池的状态，所述电池的状态包括至少一个电池单体的单体电压和单体温度，电池电流和/或电池的总电压。

可选的，所述电池处理方法还包括：第一放电进程，所述第一放电进程包括控制所述电池以放电电流对负载进行放电；在第一放电进程结束后，所有电池单体的单体电压不低于放电单体电压阈值时，开始充电进程，所述充电进程包括提供充电电流给电池；在充电进程结束后，所有电池单体的单体电压不超过第一充电单体电压阈值时，开始第二放电进程，所述第二放电进程包括控制所述电池以放电电流对负载进行放电。所述修复进程在第二放电进程结束后，所有电池单体的单体电压不低于放电单体电压阈值时开始。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

在电池修复时施加无间歇的直流电流给电池，即交替提供不为0的正向的第一电流和第二电流给电池，可以使电池的电压持续升高，与现有的施加于电池的直流电流会被无电流间歇打断相比，缩短了电池脱硫修复和充电的时间，从而提高了电池修复的效率。

在每提供预定个数的第一电流和第二电流给电池后，控制电池以第三电流对负载进行放电，即间歇提供负向的第三电流给电池，可以有效消除电池因长时间使用和充电而产生的极化现象，与现有的无法有效消除电池的极化相比，提高了电池修复的效果。

在电池修复前，先通过放电和充电检测出损坏的单体，可以避免损坏的电池单体影响脱硫修复，与现有的无法事先判断出电池的劣化程度相比，确保了电池修复的效率和效果。

根据反馈的电池的状态实时调整电流参数，即根据不同的电池硫化程度调整电池修复时的第一电流、第二电流和第三电流，与现有的无法根据不同的硫化程度给予不同的直流电流相比，进一步确保了电池修复的效率和效果。

实时地检测电池的单体电压、单体温度，电池电流、总电压和电解液密度等，更直观地反映了电池再生处理过程中电池的状态变化，实现电池再生处理的实时监控，并且也提高了电池再生处理的可控性。

附图说明

图1是本发明实施例电池处理装置的结构示意图；

图2是本发明实施例电池处理方法的流程图；

图3是本发明实施例电池处理装置向电池提供的第一电流、第二电流和第三电流的示意图；

图4是本发明实施例电池处理系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施方式施加无间歇的直流电流给电池，以对电池进行脱硫修复，因而可以缩短电池脱硫修复时间，从而提高电池修复效率。

本发明实施方式提供一种电池处理装置，包括：电流转换单元，产生电流参数可变的直流电流，所述电流参数包括电流水平；电流供应单元，控制所述电流转换单元交替提供电流水平不为0的第一电流和第二电流给电池。

可选的，所述电池处理装置还包括放电单元，在所述电流供应单元控制电流转换单元每提供预定个数的第一电流和第二电流给电池后，所述放电单元控制电池以第三电流对负载进行放电。

对应地，本发明实施方式的电池处理方法包括：修复进程，所述修复进程包括交替提供第一电流和第二电流给电池的修复进程，所述第一电流和第二电流的电流水平不为0。

可选的，所述电池处理方法还包括：检测电池的状态，所述电池的状态包括至少一个电池单体的单体电压和单体温度，电池电流和/或电池的总电压，以及至少一个电池单体的电解液密度。

可选的，所述修复进程还包括：在每提供预定个数的第一电流和第二电流给电池后，控制电池以第三电流对负载进行放电。

所述电流参数还包括供电时间，所述第一电流的电流水平为50～1000安培(A)、供电时间为0.02～12秒(s)，所述第二电流的电流水平为0.01～50A、供电时间为0.02～12s。

较佳地，所述第一电流的电流水平为150～300A，供电时间为0.09～5s。所述第二电流的电流水平为0.09～15A，供电时间为0.2～6s。

所述预定个数为2～5个，所述第三电流的电流水平为50～1000A，供电时间为0.02～12s。

较佳地，所述第三电流的电流水平为150～300A，供电时间为0.09～5s。

下面以叉车所使用的铅酸蓄电池为例，结合附图和实施例对本发明实施方式进行详细说明。所述铅酸蓄电池包括24个串联的电池单体，每个电池单体的标称电压为2.0伏特(V)，所述铅酸蓄电池的标称电压为48V(2.0V*24)，标称容量为500安培小时(Ah，以100A的电流进行放电，5h放完)。

请参考图1，本实施例的电池处理装置包括：电流转换单元11、电流供应单元12、检测单元13、放电单元14、控制单元15和主控制单元16。

电流转换单元11，产生电流参数可变的直流电流。所述电流参数包括电流水平和/或供电时间。

电流供应单元12，控制电流转换单元11提供直流电流给电池10。

检测单元13，检测电池10的状态。

放电单元14，控制电池10对负载20进行放电。

控制单元15，根据接收的指令，控制电流供应单元12对电池10进行充电或修复，以及控制放电单元14对电池10进行放电。

主控制单元16，接收检测到的电池的状态和向控制单元15发送指令。

主控制单元16为具有微处理器的电子设备，例如工业计算机、商用计算机等，其可以通过通用串行总线(USB)、RS-232总线、RS-484总线、控制器局域网(CAN)总线等与检测单元13、控制单元15进行通信。

主控制单元16通过控制单元15可以实现对电池的放电、充电和修复的单独操作或组合操作。主控制单元16对电池的操作可以以程序的形式储存在主控制单元16中，在需要对电池进行处理时启动程序即可以实现对电池的自动化处理。

本实施例对电池的再生处理过程如图2所示，包括：

步骤S21，接收再生处理指令，开始第一放电进程，所述第一放电进程包括控制所述电池以放电电流对负载进行放电。

步骤S22，在电池的总电压达到放电总电压阈值或所有电池单体的单体电压达到放电单体电压阈值时，结束所述第一放电进程。

步骤S23，在第一放电进程结束后，所有电池单体的单体电压不低于放电单体电压阈值时，开始充电进程，所述充电进程包括提供充电电流给电池。

步骤S24，在所有电池的单体电压达到第一充电单体电压阈值时，结束所述充电进程。

步骤S25，在充电进程结束后，所有电池单体的单体电压不超过第一充电单体电压阈值时，开始第二放电进程，所述第二放电进程包括控制所述电池以放电电流对负载进行放电。

步骤S26，在电池的总电压达到放电总电压阈值或所有电池单体的单体电压达到放电单体电压阈值时，结束所述第二放电进程。

步骤S27，在第二放电进程结束后，所有电池单体的单体电压不低于放电单体电压阈值时，开始修复进程。

步骤S28，在至少一个电池单体的单体电压达到第二单体电压阈值或修复时间达到或超过修复时间阈值时，结束所述修复进程。

上述再生处理过程的各步骤可以通过图1所示的电池处理装置来实现，下面详细说明图1所示的电池处理装置对电池的再生处理过程。

第一放电进程

当需要对电池10进行再生处理时，工作人员向主控制单元16发送电池再生处理指令，例如，打开主控制单元16中储存的电池再生处理程序。

主控制单元16接收电池再生处理指令，即启动电池再生处理程序，并向控制单元15发送放电开始指令，开始第一放电进程，第一放电进程用于检测损坏的电池单体。并且，主控制单元16还向控制单元15发送包括放电电流的电流参数的放电控制指令，所述放电电流的电流参数包括电流水平和/或持续时间。

在第一放电进程中，放电电流的电流水平通常为电池标称容量的10～100％，以标称容量为500Ah的电池来说，放电电流的电流水平为50～500A；较佳地，放电电流的电流水平可以为电池标称容量的20％，即100A。

另外，在第一放电进程中，还可以使电池在短暂时间内以较大电流进行放电，以评估电池的内阻，通常，较大电流是指放电电流的电流水平为电池标称容量的50～100％或70～100％或90～100％，即250～500A或350～500A或450～500A；较佳地，放电电流的电流水平可以为电池标称容量的80～100％，即400～500A。短暂时间是指放电电流的持续时间为1～40s或1～10s或1～5s，较佳地，放电电流的持续时间为2～5s。

控制单元15接收放电开始指令和包括放电电流的电流参数的放电控制指令，并根据放电电流的电流参数启动放电单元14，放电单元14根据接收到的放电电流的电流参数控制电池10和负载20之间的放电电流，使电池10对负载20进行放电。放电单元14可以是一个以绝缘栅双极型晶体管(I.G.B.T)为主的电路。负载20可以为电阻负载或电子负载。另外，放电单元14还在电池的总电压达到终止电压(通常为标称电压的85％，本实施例中即为48*85％＝40.8V)时，停止电池10对负载20进行放电，以避免因控制单元15故障而无法控制放电单元14终止放电的问题。

在电池10对负载20进行放电的过程中，检测单元13实时检测电池10的状态，如电池的电压、温度和电流，并反馈给主控制单元16。检测单元13可以检测电池的单体电压(一个、多个或全部)、单体温度(即单体的电解液温度，一个、多个或全部)、电池的电流、电池的总电压等，可以将电压传感器、温度传感器和电流传感器设置在需要检测的电池单体中。检测单元13获取的电池的状态包括：至少一个电池单体的单体电压和单体温度，电池电流和/或电池的总电压。另外，电池的状态还可以包括电解液密度，电解液密度传感器设置在需要检测的电池单体中。

检测单元13可以包括储存电池的状态的储存单元(例如闪存)和显示电池的状态的显示单元(例如液晶显示器)。在其他实施例中，检测到的电池的状态也可以由控制单元15收集，并由控制单元15将电池的状态反馈给主控制单元16。所有传感器的检测结果可以通过有线或无线(例如射频、蓝牙等)方式传送至检测单元13或控制单元15。

主控制单元16根据检测单元13反馈的电池的状态，向控制单元15发送放电结束指令。具体来说，主控制单元16在电池的总电压达到放电总电压阈值或所有电池单体的单体电压达到放电单体电压阈值时，向控制单元15发送放电结束指令。

本实施例中，所述放电单体电压阈值为电池单体标称电压的85％(即2.0*85％＝1.7V)，检测单元13检测所有电池单体的单体电压并反馈给主控制单元16，主控制单元16在所有电池单体的单体电压达到1.7V时，向控制单元15发送放电结束指令。

本实施例中，所述放电总电压阈值为电池标称电压的85％(即40.8V)，检测单元13检测电池的总电压并反馈给主控制单元16，主控制单元16在电池的总电压达到40.8V时，向控制单元15发送放电结束指令。

另外，本实施例中，主控制单元16根据检测单元13反馈的电池的状态，还向控制单元15发送放电暂停指令。具体来说，主控制单元16在至少一个电池单体的单体电压低于放电单体电压阈值时，向控制单元15发送放电暂停指令。如果电池单体的单体电压低于1.7V，即电池单体的压降高或压降速度过快，则说明所述电池单体硫化严重，内阻高且导电性差，已经损坏。主控制单元16根据检测单元13反馈的电池单体的单体电压，在其中有电池单体的单体电压低于1.7V(＜1.7V)时，向控制单元15发送放电暂停指令以暂停第一放电进程，并及时提示工作人员更换所述损坏的电池单体，工作人员可以控制暂停放电并更换电池单体，更换电池单体后可以恢复启动(继续)第一放电进程，即更换电池单体后，主控制单元16向控制单元15发送放电恢复指令。

控制单元15接收放电暂停指令或放电结束指令，关闭放电单元14；或者接收放电恢复指令，恢复启动放电单元14。主控制单元16在所有电池单体的单体电压达到1.7V或电池的总电压达到40.8V时结束第一放电进程。充电进程

第一放电进程结束后，主控制单元16在所有电池单体的单体电压不低于放电单体电压阈值(本实施例中为单体电压≥1.7V)时，向电流供应单元12发送充电开始指令，开始充电进程，充电进程用于检测损坏的电池单体。并且，主控制单元16还向控制单元15发送包括充电电流的电流参数的充电控制指令，所述充电电流的电流参数包括电流水平。

充电方式可以是恒流充电模式或阶段式充电模式(如I.U.I.A模式)，对于恒流充电模式，充电电流的电流水平可以为电池标称容量的10～20％(即50～100A)；对于阶段式充电模式，充电电流的电流水平开始可以为电池标称容量的20％(即100A)，然后随电池电压的升高而逐渐降低充电电流的电流水平。由于这两种充电模式为本领域技术人员所熟知，在此即不展开详细说明。

控制单元15接收充电开始指令和包括充电电流的电流参数的充电控制指令，根据充电电流的电流参数启动电流供应单元12，电流供应单元12根据充电电流的电流水平，控制电流转换单元11提供充电电流给电池10。电流转换单元11的输入电流为交流电流，可以是由50～60赫兹(Hz)、380～415V三相交流电源或110V单相交流电源或220～240V单相或三相交流电源经变压器降压后获得。

电流转换单元11的输出电流为直流电流，所述输出的直流电流的电流水平和供电时间(即频率)可以根据电流供应单元12提供的电流参数而改变。电流转换单元11包括：整流电路，将交流电流转换为直流电流，并调整直流电流的电流水平；变频电路，调整直流电流的供电时间。

在电流转换单元11对电池10进行充电的过程中，检测单元13实时检测电池10的电压、温度和电流，获取电池的状态并反馈给主控制单元16。检测单元13可以检测电池的单体电压(一个、多个或全部)、单体温度(一个、多个或全部)、电池的电流、电池的总电压、电解液密度等。

主控制单元16根据检测单元13反馈的电池的状态，向控制单元15发送充电结束指令。具体来说，主控制单元16在所有电池的单体电压达到第一充电单体电压阈值时，向所述控制单元发送充电结束指令。

通常，所述第一充电单体电压阈值为2.45V～2.7V，本实施例中，第一充电单体电压阈值为2.55V。主控制单元16在所有电池的单体电压达到2.55V时，向控制单元15发送充电结束指令。

另外，本实施例中，主控制单元16根据检测单元13反馈的电池的状态，还向控制单元15发送充电暂停指令。具体来说，主控制单元16在至少一个电池单体的单体电压超过第二充电单体电压阈值时，向控制单元15发送充电暂停指令。其中，所述第二充电单体电压阈值为2.7V，如果电池单体的单体电压超过2.7V，即电池单体的升压速度过快，则说明所述电池单体硫化严重，已经损坏。主控制单元16根据检测单元13反馈的电池单体的单体电压，在其中有电池单体的单体电压超过2.7V(＞2.7V)时，向控制单元15发送暂停结束指令以暂停充电进程，并及时提示工作人员更换所述损坏的电池单体，工作人员可以控制暂停充电并更换电池单体，更换电池单体后可以恢复启动(继续)充电进程，即更换电池单体后，主控制单元16向控制单元15发送充电恢复指令。

控制单元15接收充电暂停指令或充电结束指令，关闭电流供应单元12；或者接收充电恢复指令，恢复启动电流供应单元12。主控制单元16在所有电池单体的单体电压达到2.55V时结束充电进程。

第二放电进程

在充电进程结束后，主控制单元16在所有电池单体的单体电压不超过第一充电单体电压阈值(本实施例中为单体电压≤2.7V)时，向所述放电单元14发送放电开始指令，开始第二放电进程，第二放电进程用于检测电池修复前的电池单体的电容量。并且，主控制单元16还向控制单元15发送包括放电电流的电流参数的放电控制指令，所述放电电流的电流参数包括电流水平，第二放电进程为恒流放电。

在第二放电进程中，放电电流的电流水平通常为电池标称容量的5～40％(即25～200A)或10～30％(即50～150A)；较佳地，放电电流的电流水平可以为电池标称容量的20％，即100A。

控制单元15接收放电开始指令和包括放电电流的电流参数的放电控制指令，根据放电电流的电流参数启动放电单元14，放电单元14根据接收到的放电电流的电流参数控制电池10和负载20之间的放电电流，使电池10对负载20进行放电。

在电池10对负载20进行放电的过程中，检测单元13实时检测电池10的电压、温度和电流，获取电池的状态并反馈给主控制单元16。检测单元13可以检测电池的单体电压(一个、多个或全部)、单体温度(一个、多个或全部)、电池的电流、电池的总电压、电解液密度等。

主控制单元16根据检测单元13反馈的电池的状态，向控制单元15发送放电结束指令。具体来说，主控制单元16在电池的总电压达到放电总电压阈值或所有电池单体的单体电压达到放电单体电压阈值时，向控制单元15发送放电结束指令。

本实施例中，所述放电单体电压阈值为电池单体标称电压的85％(即2.0*85％＝1.7V)，检测单元13检测所有电池单体的单体电压并反馈给主控制单元16，主控制单元16在所有电池单体的单体电压达到1.7V时，向控制单元15发送放电结束指令。

本实施例中，所述放电总电压阈值为电池标称电压的85％(即40.8V)，检测单元13检测电池的总电压并反馈给主控制单元16，主控制单元16在电池的总电压达到40.8V时，向控制单元15发送放电结束指令。

控制单元15接收放电结束指令，关闭放电单元14。主控制单元16在所有电池单体的单体电压达到1.7V或电池的总电压达到40.8V时结束第二放电进程。

第一放电进程和充电进程用于检测损坏的电池单体，并提示工作人员更换损坏的电池单体，以免损坏的电池单体影响后续对电池的修复进程。第二放电进程用于检测电池修复前的电池单体的电容量。本实施例中，在第一放电进程和充电进程中主控制单元16会实时提示更换损坏的电池单体，并在更换电池单体后继续相应进程。在其他实施例中，也可以是在第一放电进程和充电进程先记录损坏的电池单体而不暂停当前的进程，在充电进程或第二放电进程结束后再提示更换所有损坏的电池单体。所述损坏的电池单体是指：在第一放电进程中，电池单体的单体电压低于放电单体电压阈值(＜1.7V)；以及在充电进程中，电池单体的单体电压超过第一充电单体电压阈值(＞2.7V)。在更换所有损坏的电池单体后，可以进行短时间的放电进程，以检测更换的电池单体。

修复进程

在第二放电进程结束后，主控制单元16在所有电池单体的单体电压不低于放电单体电压阈值(本实施例中为单体电压≥1.7V)时，或者说，在没有损坏的电池单体时，向控制单元15发送修复开始指令，开始修复进程，修复进程用于对电池进行脱硫修复。并且，主控制单元16还向控制单元15发送包括第一电流和第二电流的电流参数的修复控制指令，另外，本实施例的修复控制指令还包括第三电流的电流参数，所述第一电流、第二电流和第三电流的电流参数包括电流水平和供电时间，其中第一电流和第二电流为正向电流，用于对电池进行充电修复；第三电流为负向电流，用于对电池进行放电。

本实施例中，每隔预定个数的第一电流和第二电流后为一个第三电流，所述预定个数为2～5个。例如，如图3所示，交替提供第一电流和第二电流各3个后，提供一个第三电流，然后再交替提供第一电流和第二电流各3个，再提供1个第三电流(图中未示出)......。其中，第一电流的电流水平为I1，供电时间为t1，第二电流的电流水平为I2，供电时间为t2，第三电流的电流水平为I3，供电时间为t3。

所述第一电流的电流水平为50～1000A、供电时间为0.02～12s，所述第二电流的电流水平为0.01～50A、供电时间为0.02～12s，所述第三电流的电流水平为50～1000A、供电时间为0.02～12s。较佳地，所述第一电流的电流水平为150～300A，供电时间为0.09～5s，所述第二电流的电流水平为0.09～15A，供电时间为0.2～6s，第三电流的电流水平为150～300A，供电时间为0.09～5s。通常，第三电流的电流水平与第一电流的电流水平相同，第三电流的供电时间与第一电流的供电时间相同。

控制单元15接收修复开始指令和包括第一电流、第二电流和第三电流的电流参数的修复控制指令，启动电流供应单元12和放电单元14，电流供应单元12根据第一电流的电流水平和供电时间和第二电流的电流水平和供电时间，控制电流转换单元11交替提供预定个数的第一电流和第二电流给电池10；放电单元14在电流供应单元12控制电流转换单元11每提供预定个数的第一电流和第二电流给电池10后，控制电池10以第三电流对负载20进行放电。

电流转换单元11的输入电流为交流电流，可以是由50～60赫兹(Hz)、380～415V三相交流电源或110V单相交流电源或220～240V单相或三相交流电源经变压器降压后获得。电流转换单元11的整流电路将交流电流转换为直流电流，并根据电流供应单元12提供的第一电流或第二电流的电流水平调整输出的直流电流的电流水平；电流转换单元11的变频电路根据电流供应单元12提供的第一电流或第二电流的供电时间调整输出的直流电流的供电时间(或者说频率)。

电流转换单元11交替提供给电池10的第一电流和第二电流可以使硫酸铅结晶盐中铅分子的带电量提高而分离，让不可逆的硫酸铅结晶盐变为可逆的离子状态，经由充电可以使铅返还铅极板，此时电解液密度会明显提高。放电单元14对电池进行第三电流的短暂放电可以有效消除电池因长时间使用和充电而产生的极化现象。

在电流转换单元11对电池10交替提供第一电流和第二电流以及放电单元14以第三电流对电池进行放电，进行脱硫修复的过程中，检测单元13实时检测电池10的电压、温度和电流，获取电池的状态并反馈给主控制单元16。检测单元13可以检测电池的单体电压(一个、多个或全部)、单体温度(一个、多个或全部)、电池的电流、电池的总电压、电解液密度等。

在脱硫修复过程中，主控制单元16可以根据检测单元13检测的单体电压或单体温度调整第一电流、第二电流和第三电流的电流水平。也就是说，图2所示的第一电流的电流水平I1、第二电流的电流水平I2和第三电流的电流水平I3可以根据实时检测的单体电压或单体温度而变化。例如，主控制单元16在至少一个电池单体的单体电压达到第一单体电压阈值或单体温度超过第一单体温度阈值时，减小第一电流、第二电流和第三电流的电流水平。其中，所述第一单体电压阈值为2.45～2.69V，第一单体温度阈值为45～60℃，较佳地，所述第一单体电压阈值为2.5～2.55V，第一单体温度阈值为45～50℃。

本实施例中，电压传感器可以设置在性能较差的电池单体(例如，充电较慢的电池单体，其可以在充电进程中检测得到)中，性能较差的电池单体的电压变化可以反映其他电池单体或电池整体的电压变化，主控制单元16在所述性能较差的电池单体的单体电压达到2.45V时，减小第一电流、第二电流的和第三电流的电流水平。温度传感器可以设置在电池中间的电池单体的电解液中，主控制单元16在检测到的单体温度超过45℃时，减小第一电流、第二电流和第三电流的电流水平。

在脱硫修复过程中，主控制单元16也可以根据检测单元13反馈的单体电压或电解液密度调整第一电流、第二电流和第三电流的供电时间。也就是说，图2所示的第一电流的供电时间t1、第二电流的供电时间t2和第三电流的供电时间t3可以根据实时检测的单体电压或电解液密度而变化。在修复进程中反馈的单体电压或电解液密度从一定程度上可以反映硫酸铅结晶盐的颗粒大小，例如，主控制单元16开始可以设定较长供电时间(低频率)的第一电流、第二电流和第三电流，以分离较大颗粒的硫酸铅结晶盐，若单体电压或电解液密度持续上升，则不改变供电时间；若单体电压或电解液密度在一段时间(预定时间)内不变化(没有上升)，则缩短第一电流、第二电流和第三电流的供电时间(加快频率)，以分离较小颗粒的硫酸铅结晶盐。

另外，控制单元15还可以包括变频开关，在第一电流的供电时间t1内控制电流供应单元12和电流转换单元11间歇地提供第一电流给电池，在第二电流的供电时间t2内控制电流供应单元12和电流转换单元11间歇地提供第二电流给电池，这样可以进一步提高硫酸铅结晶盐的分离效果。所述变频开关的频率(即第一电流和第二电流的间歇频率)可以由主控制单元16根据检测单元13反馈的单体电压或电解液密度设定，并通过修复控制指令发送给控制单元15。例如，主控制单元16开始可以设定较低的变频开关的频率，以分离较大颗粒的硫酸铅结晶盐，若单体电压或电解液密度持续上升，则不改变供电时间；若单体电压或电解液密度在一段时间(预定时间)内不变化(没有上升)，则加快变频开关的频率，以分离较小颗粒的硫酸铅结晶盐，变频开关的频率范围可以为50Hz～1.2MHz。

主控制单元16根据检测单元13反馈的电池的状态，向控制单元15发送修复结束指令。具体来说，主控制单元16在至少一个电池单体的单体电压达到第二单体电压阈值时，向控制单元15发送修复结束指令。其中，所述第二单体电压阈值为2.45～2.7V。本实施例中，主控制单元16在性能较差的电池单体的单体电压达到2.55V时，向控制单元15发送修复结束指令。

另外，主控制单元16在修复时间达到或超过修复时间阈值时，向控制单元15发送修复结束指令，所述修复时间阈值为10h。

本实施例中，主控制单元16还根据检测单元13反馈的电池的状态，向控制单元15发送修复暂停指令。具体来说，主控制单元16在检测单元13检测到至少一个电池单体的单体温度超过第二单体温度阈值或电池的总电压超过总电压阈值时，向控制单元15发送修复暂停指令，以暂停修复进程。主控制单元16在单体温度下降到第二单体温度阈值或单体电压下降到第三单体电压阈值后，向控制单元15发送修复恢复指令，以恢复启动修复进程。所述第二单体温度阈值为50～60℃，较佳地，所述第二单体温度阈值为55℃。所述总电压阈值为61.2V(2.55V*24)，所述第三单体电压阈值为2.45V。

相比现有技术施加于蓄电池的直流电流会被无电流间歇打断来说，本实施例在脱硫修复时施加于电池的第一电流和第二电流无间歇(不为0)，可以使得电池的电压持续升高，更快地达到第二单体电压阈值，因而缩短了电池脱硫修复和充电的时间，从而提高了电池修复效率；并且间歇以第三电流对电池进行放电解决了电池极化的问题。

控制单元15接收修复暂停指令或修复结束指令，关闭电流供应单元12和放电单元14，结束修复进程；或者接收修复恢复指令，恢复启动电流供应单元12和放电单元14。

在修复进程结束后，还可以进行第三放电进程，以检测电池的修复效果或者说改善状况。第三放电进程可以是恒流放电，也可以是模拟放电(即放电电流电流水平和持续时间可以变化)，以模拟电池的实际使用情况。

经过脱硫修复后的电池，电池单体的电解液密度会明显提高，例如，当电池硫化后，20℃时电解液密度低于1.2千克/升(Kg/L)；当电池脱硫充满电后，20℃时电解液密度为1.27～1.29Kg/L。

另外，如图1所示，本实施例的电池处理装置还包括充电保护单元17和放电保护单元18。

充电保护单元17在充电或修复进程中进行过压、过流和过温保护，例如，当电池的总电压高于64.8V、提供的直流电流持续5秒超过500A或单体温度超过60℃，停止充电或修复进程。充电保护单元17可以避免因控制单元15故障而无法控制电流供应单元12终止充电或修复的问题。

放电保护单元18在放电进程中进行过压、过流和过温，例如，当电池的总电压低于40.8V、连续5分钟(min)放电电流超过200A或电阻负载表面温度超过250℃，停止放电进程。放电保护单元18可以避免因控制单元15故障而无法控制放电单元14终止放电的问题。

在上述整个电池再生处理过程中，检测到的电池单体的单体电压、单体温度，电池电流、总电压和电解液密度，检测单元13或主控制单元16可以以图表的形式实时地显示电压变化、温度变化、电流变化和电解液密度变化。另外，本实施例中，电池单体的单体电压和电池的总电压是在开路状态下检测到的。

本发明实施例还提供一种电池处理系统，请结合参考图1和图4，图4所示的电池处理系统包括多个如图1所示电池处理装置1，多个电池处理装置1通过局域网(LAN)、广域网(WAN)等网络系统3连接，如电池处理装置1的主控制单元16通过网络系统3连接至服务器4，服务器4可以远程监控和管理各电池处理装置1对电池进行处理操作；收集和储存各电池处理装置1的检测到的电池的状态；对各电池处理装置1的主控制单元16的程序进行升级等。各电池处理装置1的主控制单元16也可以通过网络系统3和服务器4进行信息和指令传送等。

在其他实施例中，多个电池处理装置1也可以通过局域网(LAN)、广域网(WAN)等网络系统3直接连接，即各电池处理装置1的主控制单元16通过网络系统3直接进行信息和指令传送等。或者，各电池处理装置1的主控制单元16也可以为同一电子设备，例如，个人计算机、服务器等。

综上所述，上述技术方案具有以下优点：

在电池修复时施加无间歇的直流电流给电池，即交替提供不为0的正向的第一电流和第二电流给电池，可以使电池的电压持续升高，更快地达到预定电压阈值(第二单体电压阈值)，因而缩短了电池脱硫修复和充电的时间，从而提高了电池修复的效率。

在每提供预定个数的第一电流和第二电流给电池后，控制电池以第三电流对负载进行放电，即间歇提供负向的第三电流给电池，可以有效消除电池因长时间使用和充电而产生的极化现象，从而提高了电池修复的效果。

在电池修复前，先通过放电和充电检测出损坏的单体，可以避免损坏的电池单体影响脱硫修复，从而确保了电池修复的效率和效果。

根据反馈的电池的状态实时调整电流参数，即根据不同的电池硫化程度调整电池修复时的电流，进一步确保了电池修复的效率和效果。

实时地检测电池的单体电压、单体温度，电池电流、总电压和电解液密度等，更直观地反映了电池再生处理过程中电池的状态变化，实现电池再生处理的实时监控，并且也提高了电池再生处理的可控性。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (52)

1.一种电池处理装置，其特征在于，包括：

电流转换单元，产生电流参数可变的直流电流，所述电流参数包括电流水平和供电时间；

电流供应单元，控制所述电流转换单元提供直流电流给电池；

放电单元，控制电池对负载进行放电；

检测单元，检测电池的状态，所述电池的状态包括：至少一个电池单体的单体电压和单体温度、电池电流和/或电池的总电压；

控制单元，根据接收的指令，控制所述电流供应单元对电池进行充电或修复，控制所述放电单元对电池进行放电；

主控制单元，接收检测到的电池的状态和向所述控制单元发送指令，其中，

所述主控制单元接收电池再生处理指令，向所述控制单元发送放电开始指令，所述控制单元启动所述放电单元，开始第一放电进程；

在第一放电进程结束后，所有电池单体的单体电压不低于放电单体电压阈值时，所述主控制单元向所述控制单元发送充电开始指令，所述控制单元启动所述电流供应单元，开始充电进程；

在充电进程结束后，所有电池单体的单体电压不超过第一充电单体电压阈值时，所述主控制单元向所述控制单元发送放电开始指令，所述控制单元启动所述放电单元，开始第二放电进程；

在第二放电进程结束后，所有电池单体的单体电压不低于放电单体电压阈值时，所述主控制单元向所述控制单元发送修复开始指令，所述控制单元启动所述电流供应单元，开始修复进程，在所述修复进程中，所述电流供应单元控制所述电流转换单元交替提供电流水平不为0的第一电流和第二电流 给电池，所述第一电流的电流水平为50～1000A且供电时间为0.02～12s，所述第二电流的电流水平为0.01～50A且供电时间为0.02～12s。

2.根据权利要求1所述的电池处理装置，其特征在于，在所述修复进程中，在所述电流供应单元控制电流转换单元每提供预定个数的第一电流和第二电流给电池后，所述放电单元控制电池以第三电流对负载进行放电，所述预定个数为2～5个。

3.根据权利要求2所述的电池处理装置，其特征在于，所述第三电流的电流水平为50～1000A且供电时间为0.02～12s。

4.根据权利要求2所述的电池处理装置，其特征在于，所述控制单元接收修复开始指令、包括第一电流和第二电流的电流参数的修复控制指令，启动所述电流供应单元；以及接收修复结束指令，关闭所述电流供应单元。

5.根据权利要求4所述的电池处理装置，其特征在于，所述修复控制指令还包括第三电流的电流参数，所述控制单元还启动所述放电单元。

6.根据权利要求5所述的电池处理装置，其特征在于，所述电池的状态还包括至少一个电池单体的电解液密度。

7.根据权利要求5所述的电池处理装置，其特征在于，所述控制单元还接收放电开始指令、包括放电电流的电流参数的放电控制指令，启动所述放电单元；以及接收放电结束指令，关闭所述放电单元。

8.根据权利要求7所述的电池处理装置，其特征在于，所述控制单元还接收充电开始指令、包括充电电流的电流参数的充电控制指令，启动所述电流供应单元；以及接收充电结束指令，关闭所述电流供应单元。

9.根据权利要求7所述的电池处理装置，其特征在于，所述放电电流的电流参数包括电流水平，所述第一放电进程的放电电流的电流水平为电池标称容量的10～100％。 

10.根据权利要求9所述的电池处理装置，其特征在于，所述放电电流的电流参数还包括持续时间，所述第一放电进程的放电电流的电流水平为电池标称容量的50～100％且持续时间为1～40s。

11.根据权利要求7所述的电池处理装置，其特征在于，所述放电电流的电流参数包括电流水平，所述第二放电进程的放电电流的电流水平为电池标称容量的5～40％。

12.根据权利要求7所述的电池处理装置，其特征在于，所述主控制单元在电池的总电压达到放电总电压阈值或所有电池单体的单体电压达到放电单体电压阈值时，向所述控制单元发送放电结束指令。

13.根据权利要求12所述的电池处理装置，其特征在于，所述主控制单元在至少一个电池单体的单体电压低于放电单体电压阈值时，还向所述控制单元发送放电暂停指令。

14.根据权利要求13所述的电池处理装置，其特征在于，所述放电单体电压阈值为电池单体标称电压的85％，所述放电总电压阈值为电池标称电压的85％。

15.根据权利要求8所述的电池处理装置，其特征在于，所述主控制单元在所有电池的单体电压达到第一充电单体电压阈值时，向所述控制单元发送充电结束指令。

16.根据权利要求15所述的电池处理装置，其特征在于，所述主控制单元在至少一个电池单体的单体电压超过第二充电单体电压阈值时，还向所述控制单元发送充电暂停指令。

17.根据权利要求16所述的电池处理装置，其特征在于，所述第一充电单体电压阈值为2.45～2.7V，所述第二充电单体电压阈值为2.7V。

18.根据权利要求5所述的电池处理装置，其特征在于，所述主控制单元根据所述检测单元检测的单体电压或单体温度调整所述第一电流、第二电流和第 三电流的电流水平。

19.根据权利要求18所述的电池处理装置，其特征在于，所述主控制单元在至少一个电池单体的单体电压达到第一单体电压阈值或单体温度超过第一单体温度阈值时，减小所述第一电流和第二电流和第三电流的电流水平。

20.根据权利要求19所述的电池处理装置，其特征在于，所述第一单体电压阈值为2.45～2.69V，所述第一单体温度阈值为45～60℃。

21.根据权利要求6所述的电池处理装置，其特征在于，所述主控制单元根据所述检测单元检测的单体电压或电解液密度调整所述第一电流、第二电流和第三电流的供电时间。

22.根据权利要求21所述的电池处理装置，其特征在于，所述主控制单元在单体电压或电解液密度在预定时间内不变化时，缩短第一电流、第二电流和第三电流的供电时间。

23.根据权利要求4所述的电池处理装置，其特征在于，所述主控制单元在至少一个电池单体的单体电压达到第二单体电压阈值或修复时间达到或超过修复时间阈值时，向所述控制单元发送修复结束指令。

24.根据权利要求23所述的电池处理装置，其特征在于，所述第二单体电压阈值为2.45～2.7V，所述修复时间阈值为10h。

25.根据权利要求23所述的电池处理装置，其特征在于，所述主控制单元在至少一个电池单体的单体温度超过第二单体温度阈值或电池的总电压超过总电压阈值时，还向所述控制单元发送修复暂停指令。

26.根据权利要求25所述的电池处理装置，其特征在于，所述主控制单元在单体温度下降到第二单体温度阈值或单体电压下降到第三单体电压阈值时，还向所述控制单元发送修复恢复指令。 

27.根据权利要求26所述的电池处理装置，其特征在于，所述第二单体温度阈值为50～60℃，所述总电压阈值为61.2V，所述第三单体电压阈值为2.45V。

28.一种包括至少一个权利要求1至27中任一项所述的电池处理装置的电池处理系统。

29.一种电池处理方法，其特征在于，包括：

检测电池的状态，所述电池的状态包括至少一个电池单体的单体电压和单体温度、电池电流和/或电池的总电压、以及至少一个电池单体的电解液密度；

第一放电进程，所述第一放电进程包括控制所述电池以放电电流对负载进行放电；

在第一放电进程结束后，所有电池单体的单体电压不低于放电单体电压阈值时，开始充电进程，所述充电进程包括提供充电电流给电池；

在充电进程结束后，所有电池单体的单体电压不超过第一充电单体电压阈值时，开始第二放电进程，所述第二放电进程包括控制所述电池以放电电流对负载进行放电；

在第二放电进程结束后，所有电池单体的单体电压不低于放电单体电压阈值时，开始修复进程，所述修复进程包括交替提供第一电流和第二电流给电池，以及在每提供预定个数的第一电流和第二电流给电池后，控制电池以第三电流对负载进行放电；所述第一电流的电流水平为50～1000A且供电时间为0.02～12s，所述第二电流的电流水平为0.01～50A且供电时间为0.02～12s，所述预定个数为2～5个。

30.根据权利要求29所述的电池处理方法，其特征在于，所述第三电流的电流水平为50～1000A且供电时间为0.02～12s。 

31.根据权利要求29所述的电池处理方法，其特征在于，所述修复进程还包括：根据所述检测的单体电压或单体温度调整所述第一电流、第二电流和第三电流的电流水平。

32.根据权利要求31所述的电池处理方法，其特征在于，调整所述第一电流、第二电流和第三电流的电流水平包括：在至少一个电池单体的单体电压达到第一单体电压阈值或单体温度超过第一单体温度阈值时，减小所述第一电流和第二电流和第三电流的电流水平。

33.根据权利要求32所述的电池处理方法，其特征在于，所述第一单体电压阈值为2.45～2.69V，所述第一单体温度阈值为45～60℃。

34.根据权利要求29所述的电池处理方法，其特征在于，所述修复进程还包括：根据所述检测的单体电压或电解液密度调整所述第一电流、第二电流和第三电流的供电时间。

35.根据权利要求34所述的电池处理方法，其特征在于，调整所述第一电流、第二电流和第三电流的供电时间包括：在单体电压或电解液密度在预定时间内不变化时，缩短第一电流、第二电流和第三电流的供电时间。

36.根据权利要求29所述的电池处理方法，其特征在于，还包括：在至少一个电池单体的单体电压达到第二单体电压阈值或修复时间达到或超过修复时间阈值时，结束所述修复进程。

37.根据权利要求36所述的电池处理方法，其特征在于，所述第二单体电压阈值为2.45～2.7V，所述修复时间阈值为10h。

38.根据权利要求29所述的电池处理方法，其特征在于，还包括：在至少一个电池单体的单体温度超过第二单体温度阈值或电池的总电压超过总电压阈值时，暂停所述修复进程。

39.根据权利要求38所述的电池处理方法，其特征在于，还包括：在单体温度 下降到第二单体温度阈值或单体电压下降到第三单体电压阈值时，恢复所述修复进程。

40.根据权利要求39所述的电池处理方法，其特征在于，所述第二单体温度阈值为50～60℃，所述总电压阈值为61.2V，所述第三单体电压阈值为2.45V。

41.根据权利要求29所述的电池处理方法，其特征在于，所述第一放电进程的放电电流的电流水平为电池标称容量的10～100％。

42.根据权利要求29所述的电池处理方法，其特征在于，所述第一放电进程的放电电流的电流水平为电池标称容量的50～100％且持续时间为1～40s。

43.根据权利要求29所述的电池处理方法，其特征在于，在电池的总电压达到放电总电压阈值或所有电池单体的单体电压达到放电单体电压阈值时，结束所述第一放电进程。

44.根据权利要求29所述的电池处理方法，其特征在于，还包括：在至少一个电池单体的单体电压低于放电单体电压阈值时，暂停所述第一放电进程。

45.根据权利要求43所述的电池处理方法，其特征在于，所述放电单体电压阈值为电池单体标称电压的85%，所述放电总电压阈值为电池标称电压的85%。

46.根据权利要求29所述的电池处理方法，其特征在于，在所有电池的单体电压达到第一充电单体电压阈值时，结束所述充电进程。

47.根据权利要求46所述的电池处理方法，其特征在于，所述第一充电单体电压阈值为2.45～2.7V。

48.根据权利要求29所述的电池处理方法，其特征在于，还包括：在至少一个电池单体的单体电压超过第二充电单体电压阈值时，暂停所述充电进程。

49.根据权利要求48所述的电池处理方法，其特征在于，所述第二充电单体电压阈值为2.7V。 

50.根据权利要求29所述的电池处理方法，其特征在于，所述第二放电进程的放电电流的电流水平为电池标称容量的5～40％。

51.根据权利要求29所述的电池处理方法，其特征在于，在电池的总电压达到放电总电压阈值或所有电池单体的单体电压达到放电单体电压阈值时，结束所述第二放电进程。

52.根据权利要求51所述的电池处理方法，其特征在于，所述放电单体电压阈值为电池单体标称电压的85%，所述放电总电压阈值为电池标称电压的85%。 

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