一种铅酸蓄电池深度去极化的充电方法技术

一种铅酸蓄电池深度去极化的充电方法，包括以下内容：对于M+1组的电池采用充电电源进行充电，每组串联电池的数量为Nb，对每组串联电池的充电周期为Tpr，其中，M为自然数，Nb为自然数；每个充电周期Tpr包括时间为Tc的直流充电过程和时间为M*Ts的停充时间；有Tpr=Tc+M*Ts，并且有Tc=Ts；在停充时间内，有N次脉冲放电过程加上一段静置时间Tsi，其中，N≥10；Ts=N*Dpr+Tsi，Dpr为脉冲放电的周期，有Dpr=Td+Tg，其中，Td为脉冲放电的脉宽，Tg为脉冲放电的间隔时间。本发明专利技术具有去极化作用明显、充电温升小、充电时间短、操作灵活、生产效率高的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
铅酸蓄电池在充电(化成)过程中伴有极化现象是人所共知的，生极板化成工艺由于环保和节能而日益受到重视，我国已用立法形式规定铅酸蓄电池行业必须采用。由于生极板化成过程的化学和电化学过程复杂，产生的热量很高而危及电池质量是化成工艺中的一大障碍。由于极化而产生的一系列反应是充电引起发热的内在原因，而为防止温度过高，目前人们只有两种方法可以选择，方法I)降低充电电流，这将降低生产效率；方法2)将蓄电池浸在冷水槽中，以降低温度，这将增加设备和运行费用。其中，方法2)是目前全世界蓄电池生产厂普遍采用的办法。 铅酸蓄电池在充电过程中伴有多种极化现象造成电极间的附加电压，以致理论上的充电电压不能维持预定的充电电流。为了维持充电过程，不得不提高充电电压，造成充电电压远高于电化学反应的电势的实际需要。实际上，铅酸蓄电池的电极上的电化学反应所需的电势是确定的，因此所增加的电压均用于克服极化电势，最后表现为电解水和产生热从而造成电解液温度的上升。电池极板温度过高会严重损害极板质量并减少极板的寿命，是充电过程中的大忌。因此对于铅酸蓄电池充电(化成)过程中的电解液的温度作了严格的限制不得高于摄氏61度。质量要求严格的蓄电池生产厂，电池化成都是在水槽中进行以降低温度。使用水槽，需增大设备投资和运行费用；而且即使是采用了水槽，电池化成的时间也是长得难以容忍。为了减小极化造成的温升，蓄电池行业进行了长达数十年的努力，1974年美国人J. A Mas首先提出了蓄电池充电过程中有关“可接受充电电流”的概念并发表了 Mas三定律，为日后的快速充电奠定了基础。从那以后，所有的有关快速充电无不是在Mas三定律的指导下进行的。按照Mas三定律的理论，去极化的方法很简单，那就是放电。放电本身在铅酸蓄电池行业中已经应用了几十年，现在能见到的文献报道的快速充电也是这种方法，包括最近些年频繁报道的所谓脉冲充电技术也都是这类方法。当前，电池能源成为环保新能源应用的新宠，快速充电更是发展电池新能源的瓶颈，因此研究快速充电成为当今的热点。然而，就目前的快速充电产品而言，还没有一个真正能够满足实际需要的快充技术和产品。绝大多数都限于锂电池和镍氢电池，而最广泛使用的铅酸电池作为动力的应用领域尚无明显的突破。在传统的直流充电工艺中，放电也是该工艺中的重要组成部分，放电一方面是为了降低电解液的温度，也是为了增加极板的容量，改善极板的酥松状态以增大有效表面积。不过这种连续的放电都是以小时为计时单位。80年代后，有一种充电-静置-充电的流程，也可以起到去极化作用并曾经风行一时；接着又出现脉冲充电方法以及所谓的正负脉冲充电等方法，他们在一定程度上都能起到减小极化效应，降低电池温度，但是这些方法都不足以达到显著的效果。不具有生产上的实用性，经济上的效益性。因此，一直没有被市场接受。图I为现有常用的去极化充电电流波形。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在提供一种去极化效果明显、操作灵活、充电温升小、充电时间短、生产效率高的铅酸蓄电池深度去极化的充电方法，以克服现有技术中的不足之处。按此目的设计的，其特征是包括以下内容 对于M+1组的电池采用充电电源进行充电，每组串联电池的数量为Nb，对每组串联电池的充电周期为Tpr，其中，M为自然数；Nb为自然数；每个充电周期Tpr包括时间为Tc的直流充电过程和时间为M*Ts的停充时间；有 Tpr=Tc+M*Ts,并且有 Tc=Ts ；在停充时间内，有N次脉冲放电过程加上一段静置时间Tsi，其中，N ^ 10 ；T s=N*Dpr+T s i，Dpr为脉冲放电的周期，有Dpr=Td+Tg，其中，Td为脉冲放电的脉宽，Tg为脉冲放电的间隔时间；每组串联电池的充放电过程是由Ne个连续的充电周期Tpr组成，其中，Ne是当累计的充电安时数>工艺要求的充电安时数时的充电周期Tpr的次数，当充电周期的次数彡Ne时，该组充电结束。所述每组串联电池的数量Nb，视充电电源的最大输出电压而定所述停充时间内的静置时间大于250ms。所述充电周期Tpr为10分钟到90分钟。所述脉冲放电的脉宽为O. 5^3. Oms0所述脉冲放电的电流峰值为直流充电过程中的充电电流的2. 5倍以上。所述脉冲放电的间隔时间为脉冲放电的脉宽的5 30倍。所述脉冲放电的次数为10 5000次。当被充电的电池组中的其中一组处于充电状态时，其它组正好处于停充或放电状态。所述其它组的放电通过储能电容回充到充电电容，该充电电容设置在充电电源与充电电池之间；简单说，充电电容也就是滤波电容，该充电电容通常设置在充电电源之后。充电电容对于所有充电电池来说，是公用的。本专利技术基于蓄电池充电过程的物理化学和电化学机理的基础上，详细分析了现有技术存在的不足，在Mas理论的引导下，通过大量的试验而得出的“深度去极化充电技术”方案。经过多次实验证明，采用该项技术，铅酸蓄电池内化成可以不用水槽，也就是无需水冷，化成时间减少50%，生产效率提高80%以上，补充充电的时间减少75%而电解液的温度保持在61度以下，真正达到环保、节能和高效，非常适用于铅酸蓄电池的化成和补充充电。充电过程的极化现象已经被仔细研究了几十年，成百上千的文献都在谈论“去极化”方案，但是人们忽略了这样一个事实在欧姆极化、电化学极化和浓差极化三种极化中，前面两种极化可以随着外加电势的去除而立即消失，但浓差极化涉及电解液离子的迁移，甚至还涉及极板微孔中离子和电解液中离子的交换。这个过程绝对不是毫秒级或者秒级时间内能够完成的。这是本专利技术的重要理论基础。大量的所谓秒级的脉冲充放电的去极化电路成效甚微原因就在此。本专利技术将被充电的电池分为数量相同的两组以上，按照设定的程序轮流接通电源；每次接通电源的过程包括一次直流充电过程和一次停充过程；这样的一次直流充电过程和一次停充过程加起来称为一个充电周期。在一个充电周期内，充电结束后的停充过程是由多个放电脉冲加上一段静置时间所组成。由于为了减少浓差极化，必须要用几分到几十分钟的时间让极板内外的离子浓度差通过扩散逐步达到平衡。而本专利技术按照每个充电周期Tpr包括时间为Tc的直流充电过程和时间为M*Ts的停充时间；有Tpr=Tc+M*Ts，并且有Tc=Ts ;充电周期Tpr为10分钟到90分钟的理论指导设 计的充电机的控制方法，能够十分明显的降低充电的温升，从而达到铅酸蓄电池内化成可以不用水槽，也就是无需水冷，化成时间减少50%，生产效率提高80%以上，补充充电的时间减少85%，而电解液的温度保持在61度以下，真正达到环保、节能和高效。适用于铅酸蓄电池的生极板化成和补充充电。另外，本专利技术中的当被充电的电池组中的其中一组处于充电状态时，其它组正好处于停充或放电状态；所述其它组的放电通过储能电容回充到充电电容；以达到最充分利用电能的目的。本专利技术具有去极化效果显著、充电温升小、充电时间短、操作灵活、生产效率高的特点。附图说明图I为现有常用的去极化充电电流波形图。图2为本专利技术第一实施例的电路原理框图。图3为本专利技术第一实施例中的充电电流波形图。图4为本专利技术第一实施例中的充电电流波形详图。图5为本专利技术第二实施例的电路原理框图。图6为本专利技术第三实施例中的电路原理框图。图7为本专利技术第三实施例中的充电电流波形图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铅酸蓄电池深度去极化的充电方法，其特征是包括以下内容：对于M+1组的电池采用充电电源进行充电，每组串联电池的数量为Nb，对每组串联电池的充电周期为Tpr，其中，M为自然数，Nb为自然数；每个充电周期Tpr包括时间为Tc的直流充电过程和时间为M*Ts的停充时间；有Tpr=Tc+M*Ts，并且有Tc=Ts；在停充时间内，有N次脉冲放电过程加上一段静置时间Tsi，其中，N≥10；Ts=N*Dpr+Tsi，Dpr为脉冲放电的周期，有Dpr=Td+Tg，其中，Td为脉冲放电的脉宽，Tg为脉冲放电的间隔时间；每组串联电池的充放电过程是由Nc个连续的充电周期Tpr组成，其中，Nc是当累计的充电安时数≥工艺要求的充电安时数时的充电周期Tpr的次数，当充电周期的次数≥Nc时，该组充电结束。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：蒋冠珞，
申请(专利权)人：蒋冠珞，
类型：发明
国别省市：