一种大型铅酸蓄电池修复充放电装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种大型铅酸蓄电池修复充放电装置，包括：EMI滤波器、隔离变压器、整流电路、滤波器和DC/DC双向调压器；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。本发明专利技术提出的蓄电池修复充放电装置，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。

【技术实现步骤摘要】
一种大型铅酸蓄电池修复充放电装置及方法
本专利技术涉及蓄电池领域，特别涉及一种大型铅酸蓄电池修复充放电装置，还涉及一种大型铅酸蓄电池修复充放电方法。
技术介绍
铅酸蓄电池是目前应用最为广泛的一种蓄电池，其具有以下优点：(1)比较廉价，是在世界范围内均可生产的低倍率和高倍率放电的电池，价格约为镍镉蓄电池的1/6～1/5，约为锂电池的1/10；(2)可制成小至1Ah，大至几千Ah的各种尺寸和结构的蓄电池；(3)高倍率放电性能良好，能以3倍率～5倍率，甚至9倍率～10倍率放电；(4)高低温性能良好，可在-40℃～+60℃条件下工作；(5)电池电压在实用蓄电池中最高，可达到2.2V；(6)电能效率高达60％；(7)易于浮充使用，没有“记忆”效应；(8)易于识别荷电状态。但是铅酸蓄电池也存在一些缺点，主要有以下几点：(1)使用寿命较镍镉蓄电池和铁镉蓄电池短；(2)长期使用会导致电极的硫酸盐化，造成蓄电池内部“极化”和“硫化”反应。其中，铅酸蓄电池最引人关注的一个缺点是蓄电池内部的“极化”和“硫化”反应，这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。设计专用的蓄电池修复充放电装置，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。近年来，对于蓄电池修复技术的研究主要集中在以下几种：(1)大电流充放电修复技术采用大电流充电的主要原理是使用负击穿的方法使大的硫酸铅晶体溶解，目前，落后蓄电池的“周期治疗”就属于此类修复方法。但在实验中发现，这种技术对于消除硫化只可以获得暂时的效果，不能在本质上修复产生硫化的铅酸蓄池，并且会在消除硫化过程中带来加重失水和正极板软化等问题，对电池寿命造成严重损伤，严重时会永久性的损坏铅酸蓄电池。(2)采用负脉冲技术该方法出现已有数十年，它主要是为了减少铅酸蓄电池在充电过程中的温升而在充电过程中加入负脉冲。该修复技术主要的缺点是修复效率不够高。(3)添加化学物质修复本质上说，该方法并没有采用充电方式修复，而对铅酸蓄电池添加化学物质后会影响蓄电池本身的内阻。该方法需要较高的成本，且可能改变蓄电池电解液的结构，影响其使用寿命，添加活化物质的方法并不能从本质上修复受损的铅酸蓄电池。(4)采用高频脉冲技术该方法的主要原理是使已经生成的硫酸铅晶体转化为细小的硫酸铅晶体，增加了其电化学性，增加了蓄电池内电解液浓度的同时也提高了其储存能量的能力。该方法较之前面几种修复方法效率高，修复率为60％左右，比负脉冲修复效果好，但高频脉冲修复的缺点是修复时间比较长，目前对其脉冲频率的确定尚没有可靠的理论依据，且对硫化严重的铅酸蓄电池的修复效果不理想。(5)采用谐振脉冲技术该技术的主要原理是对修复过程中的前沿脉冲进行科学的控制，使其在充电过程中产生多种高次谐波，利用高次谐波与大小不一的硫酸铅晶体产生谐振，进而在修复过程中消除硫化。该修复方法的修复效率比较高，修复时间比高频脉冲技术短，减小了对铅酸蓄电池的损伤，能够有效的延长蓄电池的使用寿命。该修复技术对设计要求比较高，设计复杂，因此成本也比较高。因此，如何提供一种设计简单、成本低、效率高的蓄电池修复充放电装置和方法，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述现有的蓄电池修复技术存在的缺点，本专利技术提出一种大型铅酸蓄电池修复充放电装置及方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种大型铅酸蓄电池修复充放电装置，包括：EMI滤波器、隔离变压器、整流电路、滤波器和DC/DC双向调压器；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；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，第一次脉冲修复时的Iz取200A，电流时间为Tz，第一次脉冲修复时的Tz取50s，再停止充电延时tz，第一次脉冲修复时的tz取25ms；然后，用幅值为If的负脉冲放电Tf，第一次脉冲修复时的If取800A、Tf取200ms，再停止放电延时tf，第一次脉冲修复时的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。可选地，所述DC/DC双向调压器为Buck/Boost双向调压器，降压充电工作状态基于Buck模式，升压放电工作状态基于Boost模式。可选地，所述Buck/Boost双向调压器的输出端包括两个输出回路，第一输出回路包括第一电感器和第一输出电容器，第二输出回路包括第二电感器和第二输出电容器，根据电流输出的范围选择输出回路。本专利技术还提出了一种大型铅酸蓄电池修复充放电方法，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、绝缘电阻特性的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型铅酸蓄电池修复充放电装置，其特征在于，包括：EMI滤波器、隔离变压器、整流电路、滤波器和DC/DC双向调压器；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；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。...

【技术特征摘要】
1.一种大型铅酸蓄电池修复充放电装置，其特征在于，包括：EMI滤波器、隔离变压器、整流电路、滤波器和DC/DC双向调压器；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；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。2.如权利要求1所述的一种大型铅酸蓄电池修复充放电装置，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。3.如权利要求2所述的一种大型铅酸蓄电池修复充放电装置，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的正脉冲充电电流充电，第一次脉冲修复时的Iz取200A，电流时间为Tz，第一次脉冲修复时的Tz取50s，再停止充电延时tz，第一次脉冲修复时的tz取25ms；然后，用幅值为If的负脉冲放电Tf，第一次脉冲修复时的If取800A、Tf取200ms，再停止放电延时tf，第一次脉冲修复时的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。4.如权利要求1所述的一种大型铅酸蓄电池修复充放电装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海鹏，王才元，张胜，夏振胜，杨理华，姜海龙，杨占录，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军潜艇学院，
类型：发明
国别省市：山东,37