CN108565510A - 一种蓄电池涓流脉冲修复装置及方法 - Google Patents

一种蓄电池涓流脉冲修复装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种蓄电池修复装置，包括前级AC/DC电路和后级DC/DC双向调压器；前级AC/DC电路包括：EMI滤波器、隔离变压器、整流电路、滤波器；输入的交流电先经过EMI滤波器进行EMI滤波，再经过隔离变压器、整流电路、滤波器降压整流成为直流电；对蓄电池充电时，直流电被DC/DC双向调压器降压后给蓄电池充电；对蓄电池组放电时，DC/DC双向调压器将蓄电池的电压升高后将电能输出到放电负载上。本发明提出的蓄电池修复装置，可以对蓄电池进行再生修复，消除硫化现象，延长蓄电池寿命；同时，降低了制造铅酸蓄电池需要的铅的消耗，既减少了因废旧的铅酸蓄电池对环境的破坏，又节约了大量的自然资源和能源，并且给社会带来了巨大的经济利益。

Description

一种蓄电池涓流脉冲修复装置及方法
技术领域
本发明涉及蓄电池领域，特别涉及一种蓄电池涓流脉冲修复装置，还涉及一种蓄电池涓流脉冲修复方法。
背景技术
铅酸蓄电池内部的“极化”和“硫化”反应，导致铅酸蓄电池使用寿命较镍镉蓄电池和铁镉蓄电池短。制造铅酸蓄电池需要大量的铅，而铅的使用不当会对环境带来很大的危害。据有关数据显示，我国每年报废的铅酸蓄电池中有5000万只是可以进行修复使用的。由此可见，如果能对这些可以再修复利用的铅酸蓄电池进行再修复，去除硫化后再利用，其创造的经济价值是十分客观的。这样，既减少了因废旧的铅酸蓄电池对环境的破坏，又节约了大量的自然资源和能源，并且给社会带来了巨大的经济利益。
因此，如何提供一种设计简单、成本低、效率高的蓄电池修复装置和方法，是目前亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述现有的蓄电池修复技术存在的缺点，本发明提出一种蓄电池修复装置及方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种蓄电池涓流脉冲修复装置，包括：前级AC/DC电路和后级DC/DC双向调压器；
前级AC/DC电路包括：EMI滤波器、隔离变压器、整流电路、滤波器；输入的交流电先经过EMI滤波器进行EMI滤波，再经过隔离变压器、整流电路、滤波器降压整流成为直流电；对蓄电池充电时，直流电被DC/DC双向调压器降压后给蓄电池充电；对蓄电池组放电时，DC/DC双向调压器将蓄电池的电压升高后将电能输出到放电负载上；
DC/DC双向调压器采用对称设计，包括：输入电容器(C2)，输入电容器(C2)的正极端连接输入电压(U1)正极，输入电容器(C2)的负极端连接输入电压(U1)负极回路；输入电感器(L1)，其一端连接到输入电压(U1)正极和输入电容器(C2)正极端，另一端连接到能量传递电容器(C1)正极端，输入电感器(L1)与能量传递电容器(C1)的正极端的公共点与输入电压负极回路之间还并联有NPN型晶体管(Q1)和第一续流二极管(D1)，第一续流二极管(D1)的阳极连接输入电压负极回路，第一续流二极管(D1)的阴极连接能量传递电容器(C1)正极端，NPN型晶体管(Q1)和第一续流二极管(D1)为并联关系，NPN型晶体管(Q1)位于第一续流二极管(D1)的前级；能量传递电容器(C1)的负极端通过第二续流二极管(D2)连接到输入电压负极回路，第二续流二极管(D2)的阳极连接能量传递电容器(C1)负极端，第二续流二极管(D2)的阴极连接输入电压负极回路，输出电感器(L2)位于第二续流二极管(D2)后级，能量传递电容器(C1)的负极端通过输出电感器(L2)连接到蓄电池负极端，输出电感器(L2)与蓄电池负极端的公共点与输入电压负极回路之间还并联有反向PNP型晶体管(Q2)；蓄电池正极端连接到输入电压负极回路；输出电感器(L2)与蓄电池的负极端的公共点与输入电压负极回路之间并联有输出电容器(C3)，输出电容器(C3)位于反向PNP型晶体管(Q2)的后级，其正极端连接蓄电池正极端，其负极端连接蓄电池负极端；
当NPN型晶体管(Q1)截止、PNP型晶体管(Q2)和第二续流二极管(D2)导通时，输入电压经过输入电感器(L1)向能量传递电容器(C1)充电，这时输出电压(U2)靠输出电容(C3)和输出电感(L2)维持不变；当NPN型晶体管(Q1)导通，PNP型晶体管(Q2)和第二续流二极管(D2)截止时，能量传递电容器(C1)把前一阶段储存的能量通过输出电感(L2)和输出电容(C3)释放给蓄电池；当输入电压一定时，通过控制加在NPN型晶体管(Q1)控制端的PWM信号的占空比，就能控制向能量传递电容器(C1)充电的电流大小，且两者成正比关系；
当PNP型晶体管(Q2)截止、NPN型晶体管(Q1)和第二续流二极管(D2)导通时，蓄电池的端电压经过输出电感(L2)向能量传递电容(C1)充电；当PNP型晶体管(Q2)导通、NPN型晶体管(Q1)和第二续流二极管(D2)截止时，能量传递电容(C1)把前一阶段储存的能量释放给输入电感(L1)和输入电容(C2)，使得输入电容(C2)两端的电压逐渐升高，将蓄电池的能量传递给输入电容(C2)储存；当又转为对蓄电池进行充电时，首先把输入电容(C2)上储存的能量传递给蓄电池，当输入电容(C2)上的电压下降到一定值后，再由电网向蓄电池进行充电。
可选地，采用周期治疗充放电方法对蓄电池进行修复，周期治疗充放电方法分四个阶段：
步骤(A1)，先将蓄电池充满，进行密度、温度、电压、液面高度、绝缘电阻特性的总测量；
步骤(A2)，对蓄电池进行放电，放电至终止电压或电池电密度达到预定值停止；
步骤(A3)，按照正常充电方法充电，充电过程为：第一阶段充电电流为1000A，充电至过渡电压后，进入第二阶段，充电电流采用800A，充电至过渡电压后，进入第三阶段，充电电流采用600A，充电至过渡电压后，进入第四阶段，充电电流采用400A，充电至过渡电压后，进入第五阶段，充电电流采用200A，充电至蓄电池电密度稳定2小时，并进行总测量；
步骤(A4)，将蓄电池静放1小时，再以200A电流充电3小时，停止1小时，再充电1小时，直到蓄电池电解液密度达到截止标准，充电过程持续对电解液进行搅拌；
所述放电过程利用放电电路以425A放电电流进行放电，直到电池电解液密度达到最低密度。
可选地，对采用周期治疗充放电方法修复治疗过的蓄电池，再利用涓流法加脉冲修复的方法进行修复治疗，修复过程如下：
先将蓄电池放电至终止电压或电池电密度达到1.100g/cm3停止；第一阶段充电，充电电流为1000A，充电至过渡电压后，进入第二阶段；第二阶段充电电流选取为400A，充电至过渡电压后，进入第三阶段；第三阶段为涓流法加脉冲修复充放电方法，选用200A充电电流充电至电解液浓度上升缓慢时，变为200A涓流+800A负脉冲修复方法，充电至过渡电压或蓄电池电密度稳定2小时，进入第四阶段；第四阶段，将电池静放1小时，再以涓流200A加800A负脉冲充电3小时后进行蓄电池参数总测量，充电过程持续搅拌电解液；第五阶段，将蓄电池静放1小时，再以涓流200A加负脉冲充电1小时，进行蓄电池参数总测量。
可选地，脉冲修复方法的具体过程是：首先采用200A电流充电20分钟，使蓄电池内部的物理化学反应达到均衡后，进入循环修复阶段：采用电流值为Iz的正脉冲电流充电，Iz取200A，电流时间为Tz，Tz取50s，再停止充电延时tz，tz取25ms；然后，用幅值为If的负脉冲电流放电，If取800A，电流时间Tf取200ms，再停止放电延时tf，tf取10ms；再采用Iz电流充电，如此进行循环，直到蓄电池电密度稳定2小时。
可选地，进入循环修复阶段，采用电流值为Iz的正脉冲充电电流充电，正脉冲充电起始时刻t0—Tz/8时间区间，叠加峰值电流为0.2Iz的尖峰脉冲充电；采用幅值为If的负脉冲放电时，负脉冲放电起始时刻t0+Tz+tz—t0+Tz+tz+Tf/8时间区间，叠加峰值电流为0.2If的尖峰脉冲放电；
正脉冲充电电流：
负脉冲放电电流：
所述N为正整数。
本发明还提出了一种蓄电池涓流脉冲修复方法，基于上述蓄电池修复装置，采用周期治疗充放电方法对蓄电池进行修复，周期治疗充放电方法分四个阶段：
步骤(A1)，先将蓄电池充满，进行密度、温度、电压、液面高度、绝缘电阻特性的总测量；
步骤(A2)，对蓄电池进行放电，放电至终止电压或电池电密度达到预定值停止；
步骤(A3)，按照正常充电方法充电，充电过程为：第一阶段充电电流为1000A，充电至过渡电压后，进入第二阶段，充电电流采用800A，充电至过渡电压后，进入第三阶段，充电电流采用600A，充电至过渡电压后，进入第四阶段，充电电流采用400A，充电至过渡电压后，进入第五阶段，充电电流采用200A，充电至蓄电池电密度稳定2小时，并进行总测量；
步骤(A4)，将蓄电池静放1小时，再以200A电流充电3小时，停止1小时，再充电1小时，直到蓄电池电解液密度达到截止标准，充电过程持续对电解液进行搅拌；
所述放电过程利用放电电路以425A放电电流进行放电，直到电池电解液密度达到最低密度。
可选地，对采用周期治疗充放电方法修复治疗过的蓄电池，再利用涓流法加脉冲修复的方法进行修复治疗，修复过程如下：
先将蓄电池放电至终止电压或电池电密度达到1.100g/cm3停止；第一阶段充电，充电电流为1000A，充电至过渡电压后，进入第二阶段；第二阶段充电电流选取为400A，充电至过渡电压后，进入第三阶段；第三阶段为涓流法加脉冲修复充放电方法，选用200A充电电流充电至电解液浓
度上升缓慢时，变为200A涓流+800A负脉冲修复方法，充电至过渡电压或蓄电池电密度稳定2小时，进入第四阶段；第四阶段，将电池静放1小时，再以涓流200A加800A负脉冲充电3小时后进行蓄电池参数总测量，充电过程持续搅拌电解液；第五阶段，将蓄电池静放1小时，再以涓流200A加负脉冲充电1小时，进行蓄电池参数总测量。
可选地，脉冲修复方法的具体过程是：首先采用200A电流充电20分钟，使蓄电池内部的物理化学反应达到均衡后，进入循环修复阶段：采用电流值为Iz的正脉冲充电电流充电，Iz取200A，电流时间为Tz，Tz取50s，再停止充电延时tz，tz取25ms；然后，用幅值为If的负脉冲电流放电，If取800A，电流时间Tf取200ms，再停止放电延时tf，tf取10ms；再采用Iz电流充电，如此进行循环，直到蓄电池电密度稳定2小时。
可选地，进入循环修复阶段，采用电流值为Iz的正脉冲充电电流充电，正脉冲充电起始时刻t0—Tz/8时间区间，叠加峰值电流为0.2Iz的尖峰脉冲充电；采用幅值为If的负脉冲放电时，负脉冲放电起始时刻t0+Tz+tz—t0+Tz+tz+Tf/8时间区间，叠加峰值电流为0.2If的尖峰脉冲放电；
正脉冲充电电流：
负脉冲放电电流：
所述N为正整数。
本发明的有益效果是：
(1)可以对蓄电池进行再生修复，消除硫化现象，延长蓄电池寿命；
(2)降低了制造铅酸蓄电池需要的铅的消耗，既减少了因废旧的铅酸蓄电池对环境的破坏，又节约了大量的自然资源和能源，并且给社会带来了巨大的经济利益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种蓄电池修复装置的电路图；
图2为本发明的DC/DC双向调压器的电路图
图3为蓄电池初始容量的425A放电测试曲线图；
图4为蓄电池周期治疗充电电流波形图；
图5为蓄电池周期治疗充电电压波形图；
图6为蓄电池周期治疗充电功率波形图；
图7为蓄电池周期治疗充电容量波形图；
图8为脉冲修复方法原理示意图；
图9为脉冲修复方法的一个优选实施例的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提出了一种蓄电池涓流脉冲修复装置，包括：前级AC/DC电路和后级DC/DC双向调压器；
前级AC/DC电路包括：EMI滤波器、隔离变压器、整流电路、滤波器；输入的交流电先经过EMI滤波器进行EMI滤波，再经过隔离变压器、整流电路、滤波器降压整流成为直流电；对蓄电池充电时，直流电被DC/DC双向调压器降压后给蓄电池充电；对蓄电池组放电时，DC/DC双向调压器将蓄电池的电压升高后将电能输出到放电负载上。
如图2所示，DC/DC双向调压器采用对称设计，包括：输入电容器C2，输入电容器C2的正极端连接输入电压U1正极，输入电容器C2的负极端连接输入电压U1负极回路；输入电感器L1，其一端连接到输入电压U1正极和输入电容器C2正极端，另一端连接到能量传递电容器C1正极端，输入电感器L1与能量传递电容器C1的正极端的公共点与输入电压负极回路之间还并联有NPN型晶体管Q1和第一续流二极管D1，第一续流二极管D1的阳极连接输入电压负极回路，第一续流二极管D1的阴极连接能量传递电容器C1正极端，NPN型晶体管Q1和第一续流二极管D1为并联关系，NPN型晶体管Q1位于第一续流二极管D1的前级；能量传递电容器C1的负极端通过第二续流二极管D2连接到输入电压负极回路，第二续流二极管D2的阳极连接能量传递电容器C1负极端，第二续流二极管D2的阴极连接输入电压负极回路，输出电感器L2位于第二续流二极管D2后级，能量传递电容器C1的负极端通过输出电感器L2连接到蓄电池负极端，输出电感器L2与蓄电池负极端的公共点与输入电压负极回路之间还并联有反向PNP型晶体管Q2；蓄电池正极端连接到输入电压负极回路；输出电感器L2与蓄电池的负极端的公共点与输入电压负极回路之间并联有输出电容器C3，输出电容器C3位于反向PNP型晶体管Q2的后级，其正极端连接蓄电池正极端，其负极端连接蓄电池负极端。
DC/DC双向调压器电路使用了两个全控器件，一个为NPN型，另一个为PNP型。两个全控器件的控制端连在一起接受PWM驱动信号，其PWM信号应为正、负脉冲方式。
当NPN型晶体管Q1截止、PNP型晶体管Q2和第二续流二极管D2导通时，输入电压经过输入电感器L1向能量传递电容器C1充电，这时输出电压U2靠输出电容C3和输出电感L2维持不变；当NPN型晶体管Q1导通，PNP型晶体管Q2和第二续流二极管D2截止时，能量传递电容器C1把前一阶段储存的能量通过输出电感L2和输出电容C3释放给蓄电池；当输入电压一定时，通过控制加在NPN型晶体管Q1控制端的PWM信号的占空比，就能控制向能量传递电容器C1充电的电流大小，且两者成正比关系。随着占空比的增加，蓄电池的充电电流和蓄电池的端电压U2增加，从而控制充电电流的大小。
若蓄电池在充电过程中，需去极化放电时，电路工作在反向能量传输状态，和上述分析相对应，当PNP型晶体管Q2截止、NPN型晶体管Q1和第二续流二极管D2导通时，蓄电池的端电压经过输出电感L2向能量传递电容C1充电；当PNP型晶体管Q2导通、NPN型晶体管Q1和第二续流二极管D2截止时，能量传递电容C1把前一阶段储存的能量释放给输入电感L1和输入电容C2，使得输入电容C2两端的电压逐渐升高，将蓄电池的能量传递给输入电容C2储存，根据蓄电池的去极化机理，这一阶段时间较短，一般为毫秒级。当又转为对蓄电池进行充电时，首先把输入电容C2上储存的能量传递给蓄电池，当输入电容C2上的电压下降到一定值后，再由电网向蓄电池进行充电。
总之，本发明的DC/DC双向调压器通过控制全控器件NPN管的导通比，便可完成电源对蓄电池进行充电或蓄电池向电源放电的功能，可实现升降压充电和升降压放电、电路隔离，无论负载大小，均不会出现不连续导电模式。
本发明的蓄电池涓流脉冲修复装置采用周期治疗充放电方法对蓄电池进行修复，周期治疗充放电方法分四个阶段：步骤A1，先将电池充满，进行密度、温度、电压、液面高度、绝缘电阻等特性的总测量；步骤A2，按照20小时放电制对蓄电池进行放电，放电至终止电压或电池电密度达到1.100g/cm3停止；步骤A3，按照正常充电方法充电，充电过程为第一阶段(步骤A31)充电电流为1000A，充电至过渡电压后，进入第二阶段(步骤A32)，充电电流采用800A，充电至过渡电压后，进入第三阶段(步骤A33)，充电电流采用600A，充电至过渡电压后，进入第四阶段(步骤A34)，充电电流采用400A，充电至过渡电压后，进入第五阶段(步骤A35)，充电电流采用200A，充电至蓄电池电密度稳定2小时，并进行总测量；步骤A4，将蓄电池静放1小时，再以200A电流充电3小时，停止1小时，再充电1小时，直到蓄电池电解液密度达到截止标准，充电过程持续对电解液进行搅拌。
上述放电过程利用放电电路以425A放电电流进行放电，直到电池电解液密度达到最低密度1.050g/cm3。
下面给出本发明的蓄电池修复装置采用周期治疗充放电方法对蓄电池进行修复的一个具体实施例及试验结果。
参考以往的蓄电池实验数据，本实施例的试验过程，先以正常充放电方法对蓄电池充放电1次，以测试选用的试验用蓄电池的初始容量。本试验充放电之前，试验蓄电池距离上次充满电的时间约为3个月，先按照正常充电方法将蓄电池充满，然后放电。由于蓄电池以20小时放电制放电时，放电电流为425A，放电到电池电解液密度达到最低密度1.050g/cm3。故本试验利用放电电路以425A放电电流对蓄电池进行容量测试放电，放电电压曲线如图3所示，图中横坐标表示记录点数，每两个记录点之间的时间间隔为10秒钟。
接下来，蓄电池周期治疗充电电流如图4所示，蓄电池周期治疗充电电压如图5所示，蓄电池周期治疗充电功率如图6所示，蓄电池周期治疗充电容量如图7所示，图中横坐标表示记录点数，每两个记录点之间的时间间隔为5分钟。按照蓄电池周期治疗的要求，反复进行5次蓄电池周期治疗充放电试验，记录周期治疗各次充放电修复试验的放电容量，如下方表1所示。
表1周期治疗充放电试验的放电容量
为进一步提高蓄电池修复的效果，对采用周期治疗方法修复治疗过的蓄电池，再利用涓流法加脉冲修复的方法进行修复治疗，修复过程如下：
先将电池放电至终止电压或电池电密度达到1.100g/cm3停止；第一阶段充电，充电电流为1000A，充电至过渡电压后，进入第二阶段；第二阶段充电电流依据最佳充放电曲线选取为400A，充电至过渡电压后，进入第三阶段；第三阶段为涓流法加脉冲修复充放电方法，选用200A充电电流充电至电解液浓度上升缓慢时，变为200A涓流+800A负脉冲修复方法，为了维持涓流法充电电流，充电末期需要较高的充电电压，充电至过渡电压或蓄电池电密度稳定2小时，进入第四阶段；第四阶段，将电池静放1小时，再以涓流200A加800A负脉冲充电3小时后进行电池参数总测量，充电过程持续搅拌电解液；第五阶段，将电池静放1小时，再以涓流200A加负脉冲充电1小时，进行蓄电池参数总测量，将蓄电池电解液浓度与第四阶段的比较，如果有升高明显，重复第五阶段，如果相差不大，则结束充电。
脉冲修复方法的具体过程是：首先采用200A电流充电20min，使蓄电池内部的物理化学反应达到均衡后，进入如图8所示循环修复试验阶段：采用电流值为Iz的正脉冲充电电流充电，图8所示实施例中，Iz取200A，电流时间为Tz，第一次脉冲修复实验时的Tz取50s，再停止充电延时tz，第一次脉冲修复实验时的tz取25ms。然后，用幅值为If的负脉冲放电Tf，第一次脉冲修复实验时的If取800A、Tf取200ms，再停止放电延时tf，第一次脉冲修复实验时的tf取10ms。再采用Iz电流充电，如此进行循环，直到蓄电池电密度稳定2小时。该方法中的Iz、Tz、tz、If、Tf、tf可根据具体的蓄电池特性作调整。
为进一步提升上述脉冲修复方法的修复效果，缩短修复时间，更优选地，如图9所示，进入循环修复阶段，采用电流值为Iz的正脉冲充电电流充电，正脉冲充电起始时刻t0—Tz/8时间区间，叠加峰值电流为0.2Iz的尖峰脉冲充电；采用幅值为If的负脉冲放电时，负脉冲放电起始时刻t0+Tz+tz—t0+Tz+tz+Tf/8时间区间，叠加峰值电流为0.2If的尖峰脉冲放电，如此进行循环；
正脉冲充电电流：
负脉冲放电电流：
所述N为正整数。
最后利用放电电路以425A放电电流进行放电，放电到电池电解液密度达到最低密度1.050g/cm3。
本发明提出的蓄电池修复装置及方法，可以对蓄电池进行再生修复，消除硫化现象，延长蓄电池寿命；同时，降低了制造铅酸蓄电池需要的铅的消耗，既减少了因废旧的铅酸蓄电池对环境的破坏，又节约了大量的自然资源和能源，并且给社会带来了巨大的经济利益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种蓄电池涓流脉冲修复装置，其特征在于，包括：前级AC/DC电路和后级DC/DC双向调压器；
前级AC/DC电路包括：EMI滤波器、隔离变压器、整流电路、滤波器；输入的交流电先经过EMI滤波器进行EMI滤波，再经过隔离变压器、整流电路、滤波器降压整流成为直流电；对蓄电池充电时，直流电被DC/DC双向调压器降压后给蓄电池充电；对蓄电池组放电时，DC/DC双向调压器将蓄电池的电压升高后将电能输出到放电负载上；
DC/DC双向调压器采用对称设计，包括：输入电容器(C2)，输入电容器(C2)的正极端连接输入电压(U1)正极，输入电容器(C2)的负极端连接输入电压(U1)负极回路；输入电感器(L1)，其一端连接到输入电压(U1)正极和输入电容器(C2)正极端，另一端连接到能量传递电容器(C1)正极端，输入电感器(L1)与能量传递电容器(C1)的正极端的公共点与输入电压负极回路之间还并联有NPN型晶体管(Q1)和第一续流二极管(D1)，第一续流二极管(D1)的阳极连接输入电压负极回路，第一续流二极管(D1)的阴极连接能量传递电容器(C1)正极端，NPN型晶体管(Q1)和第一续流二极管(D1)为并联关系，NPN型晶体管(Q1)位于第一续流二极管(D1)的前级；能量传递电容器(C1)的负极端通过第二续流二极管(D2)连接到输入电压负极回路，第二续流二极管(D2)的阳极连接能量传递电容器(C1)负极端，第二续流二极管(D2)的阴极连接输入电压负极回路，输出电感器(L2)位于第二续流二极管(D2)后级，能量传递电容器(C1)的负极端通过输出电感器(L2)连接到蓄电池负极端，输出电感器(L2)与蓄电池负极端的公共点与输入电压负极回路之间还并联有反向PNP型晶体管(Q2)；蓄电池正极端连接到输入电压负极回路；输出电感器(L2)与蓄电池的负极端的公共点与输入电压负极回路之间并联有输出电容器(C3)，输出电容器(C3)位于反向PNP型晶体管(Q2)的后级，其正极端连接蓄电池正极端，其负极端连接蓄电池负极端；
当NPN型晶体管(Q1)截止、PNP型晶体管(Q2)和第二续流二极管(D2)导通时，输入电压经过输入电感器(L1)向能量传递电容器(C1)充电，这时输出电压(U2)靠输出电容(C3)和输出电感(L2)维持不变；当NPN型晶体管(Q1)导通，PNP型晶体管(Q2)和第二续流二极管(D2)截止时，能量传递电容器(C1)把前一阶段储存的能量通过输出电感(L2)和输出电容(C3)释放给蓄电池；当输入电压一定时，通过控制加在NPN型晶体管(Q1)控制端的PWM信号的占空比，就能控制向能量传递电容器(C1)充电的电流大小，且两者成正比关系；
当PNP型晶体管(Q2)截止、NPN型晶体管(Q1)和第二续流二极管(D2)导通时，蓄电池的端电压经过输出电感(L2)向能量传递电容(C1)充电；当PNP型晶体管(Q2)导通、NPN型晶体管(Q1)和第二续流二极管(D2)截止时，能量传递电容(C1)把前一阶段储存的能量释放给输入电感(L1)和输入电容(C2)，使得输入电容(C2)两端的电压逐渐升高，将蓄电池的能量传递给输入电容(C2)储存；当又转为对蓄电池进行充电时，首先把输入电容(C2)上储存的能量传递给蓄电池，当输入电容(C2)上的电压下降到一定值后，再由电网向蓄电池进行充电。
2.如权利要求1所述的一种蓄电池涓流脉冲修复装置，其特征在于，采用周期治疗充放电方法对蓄电池进行修复，周期治疗充放电方法分四个阶段：
步骤(A1)，先将蓄电池充满，进行密度、温度、电压、液面高度、绝缘电阻特性的总测量；
步骤(A2)，对蓄电池进行放电，放电至终止电压或电池电密度达到预定值停止；
步骤(A3)，按照正常充电方法充电，充电过程为：第一阶段充电电流为1000A，充电至过渡电压后，进入第二阶段，充电电流采用800A，充电至过渡电压后，进入第三阶段，充电电流采用600A，充电至过渡电压后，进入第四阶段，充电电流采用400A，充电至过渡电压后，进入第五阶段，充电电流采用200A，充电至蓄电池电密度稳定2小时，并进行总测量；
步骤(A4)，将蓄电池静放1小时，再以200A电流充电3小时，停止1小时，再充电1小时，直到蓄电池电解液密度达到截止标准，充电过程持续对电解液进行搅拌；
所述放电过程利用放电电路以425A放电电流进行放电，直到电池电解液密度达到最低密度。
3.如权利要求2所述的一种蓄电池涓流脉冲修复装置，其特征在于，
对采用周期治疗充放电方法修复治疗过的蓄电池，再利用涓流法加脉冲修复的方法进行修复治疗，修复过程如下：
先将蓄电池放电至终止电压或电池电密度达到1.100g/cm3停止；第一阶段充电，充电电流为1000A，充电至过渡电压后，进入第二阶段；第二阶段充电电流选取为400A，充电至过渡电压后，进入第三阶段；第三阶段为涓流法加脉冲修复充放电方法，选用200A充电电流充电至电解液浓度上升缓慢时，变为200A涓流+800A负脉冲修复方法，充电至过渡电压或蓄电池电密度稳定2小时，进入第四阶段；第四阶段，将电池静放1小时，再以涓流200A加800A负脉冲充电3小时后进行蓄电池参数总测量，充电过程持续搅拌电解液；第五阶段，将蓄电池静放1小时，再以涓流200A加负脉冲充电1小时，进行蓄电池参数总测量。
4.如权利要求2所述的一种蓄电池涓流脉冲修复装置，其特征在于，脉冲修复方法的具体过程是：首先采用200A电流充电20分钟，使蓄电池内部的物理化学反应达到均衡后，进入循环修复阶段：采用电流值为Iz的正脉冲电流充电，Iz取200A，电流时间为Tz，Tz取50s，再停止充电延时tz，tz取25ms；然后，用幅值为If的负脉冲电流放电，If取800A，电流时间Tf取200ms，再停止放电延时tf，tf取10ms；再采用Iz电流充电，如此进行循环，直到蓄电池电密度稳定2小时。
5.如权利要求4所述的一种蓄电池涓流脉冲修复装置，其特征在于，进入循环修复阶段，采用电流值为Iz的正脉冲充电电流充电，正脉冲充电起始时刻t0—Tz/8时间区间，叠加峰值电流为0.2Iz的尖峰脉冲充电；采用幅值为If的负脉冲放电时，负脉冲放电起始时刻t0+Tz+tz—t0+Tz+tz+Tf/8时间区间，叠加峰值电流为0.2If的尖峰脉冲放电；
正脉冲充电电流：
i＝IZ
负脉冲放电电流：
i＝If
所述N为正整数。
6.一种蓄电池涓流脉冲修复方法，其特征在于，基于权利要求1所述的蓄电池修复装置，采用周期治疗充放电方法对蓄电池进行修复，周期治疗充放电方法分四个阶段：
步骤(A1)，先将蓄电池充满，进行密度、温度、电压、液面高度、绝缘电阻特性的总测量；
步骤(A2)，对蓄电池进行放电，放电至终止电压或电池电密度达到预定值停止；
步骤(A3)，按照正常充电方法充电，充电过程为：第一阶段充电电流为1000A，充电至过渡电压后，进入第二阶段，充电电流采用800A，充电至过渡电压后，进入第三阶段，充电电流采用600A，充电至过渡电压后，进入第四阶段，充电电流采用400A，充电至过渡电压后，进入第五阶段，充电电流采用200A，充电至蓄电池电密度稳定2小时，并进行总测量；
步骤(A4)，将蓄电池静放1小时，再以200A电流充电3小时，停止1小时，再充电1小时，直到蓄电池电解液密度达到截止标准，充电过程持续对电解液进行搅拌；
所述放电过程利用放电电路以425A放电电流进行放电，直到电池电解液密度达到最低密度。
7.如权利要求6所述的一种蓄电池涓流脉冲修复方法，其特征在于，
对采用周期治疗充放电方法修复治疗过的蓄电池，再利用涓流法加脉冲修复的方法进行修复治疗，修复过程如下：
先将蓄电池放电至终止电压或电池电密度达到1.100g/cm3停止；第一阶段充电，充电电流为1000A，充电至过渡电压后，进入第二阶段；第二阶段充电电流选取为400A，充电至过渡电压后，进入第三阶段；第三阶段为涓流法加脉冲修复充放电方法，选用200A充电电流充电至电解液浓度上升缓慢时，变为200A涓流+800A负脉冲修复方法，充电至过渡电压或蓄电池电密度稳定2小时，进入第四阶段；第四阶段，将电池静放1小时，再以涓流200A加800A负脉冲充电3小时后进行蓄电池参数总测量，充电过程持续搅拌电解液；第五阶段，将蓄电池静放1小时，再以涓流200A加负脉冲充电1小时，进行蓄电池参数总测量。
8.如权利要求7所述的一种蓄电池涓流脉冲修复方法，其特征在于，脉冲修复方法的具体过程是：首先采用200A电流充电20分钟，使蓄电池内部的物理化学反应达到均衡后，进入循环修复阶段：采用电流值为Iz的正脉冲充电电流充电，Iz取200A，电流时间为Tz，Tz取50s，再停止充电延时tz，tz取25ms；然后，用幅值为If的负脉冲电流放电，If取800A，电流时间Tf取200ms，再停止放电延时tf，tf取10ms；再采用Iz电流充电，如此进行循环，直到蓄电池电密度稳定2小时。
9.如权利要求8所述的一种蓄电池涓流脉冲修复方法，其特征在于，
进入循环修复阶段，采用电流值为Iz的正脉冲充电电流充电，正脉冲充电起始时刻t0—Tz/8时间区间，叠加峰值电流为0.2Iz的尖峰脉冲充电；采用幅值为If的负脉冲放电时，负脉冲放电起始时刻t0+Tz+tz—t0+Tz+tz+Tf/8时间区间，叠加峰值电流为0.2If的尖峰脉冲放电；
正脉冲充电电流：
i＝IZ
负脉冲放电电流：
i＝If
所述N为正整数。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110350624A (zh) * 2019-07-22 2019-10-18 奇越科技(北京)有限公司 一种智能电池过放电失效保护装置及方法
CN111293761A (zh) * 2020-05-12 2020-06-16 北京动力京工科技有限公司 宽容量范围电池充电修复一体化装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101295883A (zh) * 2007-04-29 2008-10-29 葛铮 铅酸蓄电池恢复及快速充电装置
CN103944246A (zh) * 2014-04-28 2014-07-23 青岛大学 一种馈能式铅酸蓄电池快速充电系统及方法
CN103956531A (zh) * 2014-05-15 2014-07-30 河北科技大学 铅酸蓄电池超大电流尖峰脉冲充电控制方法
CN104935063A (zh) * 2015-06-18 2015-09-23 电子科技大学 一种蓄电池脉正负冲充电变换器
CN204858989U (zh) * 2015-06-11 2015-12-09 龚秋声 双交流斩波双向调压器
JP2016157655A (ja) * 2015-02-26 2016-09-01 株式会社Ｈｉｖｅｃ 蓄電池再生装置、及び蓄電池再生方法
CN205622298U (zh) * 2016-04-20 2016-10-05 刁元博 一种电池修复装置
CN206293951U (zh) * 2016-11-07 2017-06-30 广西水利电力职业技术学院 一种铅酸蓄电池的正负脉冲充电与容量修复装置
CN108054451A (zh) * 2017-11-14 2018-05-18 中国人民解放军海军潜艇学院 一种大型铅酸蓄电池修复充放电装置及方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101295883A (zh) * 2007-04-29 2008-10-29 葛铮 铅酸蓄电池恢复及快速充电装置
CN103944246A (zh) * 2014-04-28 2014-07-23 青岛大学 一种馈能式铅酸蓄电池快速充电系统及方法
CN103956531A (zh) * 2014-05-15 2014-07-30 河北科技大学 铅酸蓄电池超大电流尖峰脉冲充电控制方法
JP2016157655A (ja) * 2015-02-26 2016-09-01 株式会社Ｈｉｖｅｃ 蓄電池再生装置、及び蓄電池再生方法
CN204858989U (zh) * 2015-06-11 2015-12-09 龚秋声 双交流斩波双向调压器
CN104935063A (zh) * 2015-06-18 2015-09-23 电子科技大学 一种蓄电池脉正负冲充电变换器
CN205622298U (zh) * 2016-04-20 2016-10-05 刁元博 一种电池修复装置
CN206293951U (zh) * 2016-11-07 2017-06-30 广西水利电力职业技术学院 一种铅酸蓄电池的正负脉冲充电与容量修复装置
CN108054451A (zh) * 2017-11-14 2018-05-18 中国人民解放军海军潜艇学院 一种大型铅酸蓄电池修复充放电装置及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张海鹏等: "大型铅酸蓄电池的低压大电流修复技术研究", 《电器与能效管理技术》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110350624A (zh) * 2019-07-22 2019-10-18 奇越科技(北京)有限公司 一种智能电池过放电失效保护装置及方法
CN110350624B (zh) * 2019-07-22 2021-01-26 奇越科技(北京)有限公司 一种智能电池过放电失效保护装置及方法
CN111293761A (zh) * 2020-05-12 2020-06-16 北京动力京工科技有限公司 宽容量范围电池充电修复一体化装置

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