一種蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)系統(tǒng)及其修復(fù)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)控制設(shè)備、充放電控制設(shè)備、放電設(shè)備以及充電設(shè)備；其中，所述的充電設(shè)備與放電設(shè)備外部連接到待修復(fù)的蓄電池，內(nèi)部分別連接到充放電控制設(shè)備，所述的充放電控制設(shè)備通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)控制設(shè)備連接，所述系統(tǒng)控制設(shè)備與所述的數(shù)據(jù)庫(kù)連接。本發(fā)明能夠根據(jù)不同蓄電池的實(shí)際放電數(shù)據(jù)，自動(dòng)選擇一種確定充電量及充電程序的修復(fù)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池修復(fù)的遠(yuǎn)程操作，有利于實(shí)現(xiàn)修復(fù)知識(shí)的共享，有利于將帶針對(duì)性的修復(fù)方式快速地傳遞到各個(gè)修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，能夠提高蓄電池的修復(fù)效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)系統(tǒng)及其修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蓄電池領(lǐng)域，特別涉及一種蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)系統(tǒng)及其修復(fù)方法。 【背景技術(shù)】
[0002]蓄電池泛稱(chēng)可反復(fù)充放電使用的電池，又稱(chēng)二次電池。當(dāng)前市場(chǎng)上蓄電池用量最 大的是鉛蓄電池，它的制造材料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，且具有安全可靠、容量大、放電強(qiáng)度大 等電氣性能優(yōu)勢(shì)。在目前實(shí)際使用的各種類(lèi)型的蓄電池中，唯有鉛蓄電池回收效率能夠達(dá) 到99%，材料資源幾乎可完全重復(fù)性循環(huán)利用，符合綠色環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)。目前，鉛蓄電池在 電動(dòng)牽引車(chē)、車(chē)船起動(dòng)、通信機(jī)站、儲(chǔ)能等大功率/大容量領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)的統(tǒng)治地位。
[0003]但鉛蓄電池又具有使用壽命較短、容易提前報(bào)廢的缺陷。以動(dòng)力用蓄電池為例，目 前我國(guó)僅電動(dòng)自行車(chē)行業(yè)每年就需要使用6億只左右的鉛蓄電池。由于鉛蓄電池提前廢棄 現(xiàn)象嚴(yán)重，平均使用周期只有12?15個(gè)月，因此，僅電動(dòng)自行車(chē)行業(yè)一年廢棄的電池量就 超過(guò)5億只。加上其他行業(yè)，每年所廢棄的鉛蓄電池?cái)?shù)量驚人。
[0004]對(duì)鉛蓄電池進(jìn)行修復(fù)是避免鉛蓄電池提前報(bào)廢，延長(zhǎng)電池使用壽命，減少資源浪 費(fèi)的一種可行的技術(shù)手段。現(xiàn)有技術(shù)中，有多種對(duì)鉛蓄電池進(jìn)行修復(fù)的方法，包括:富液補(bǔ) 充充電方法、正/負(fù)脈沖充電方法、多階段式智能充電方法、高溫?cái)R置法等。不同類(lèi)型的修 復(fù)方法需要對(duì)不同容量衰減狀態(tài)的電池作不同的技術(shù)處理，由于鉛蓄電池修復(fù)方法的多樣 性、修復(fù)材料的多樣性以及待修復(fù)的電池的狀態(tài)的多樣性，實(shí)施鉛蓄電池修復(fù)的技術(shù)人員 需要具有較豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，需要對(duì)近年新出現(xiàn)的多種功能材料和技術(shù)原理方法有深刻的 了解，需要對(duì)鉛蓄電池修復(fù)過(guò)程有嚴(yán)格的控制。正是因?yàn)樾铍姵匦迯?fù)對(duì)技術(shù)有相對(duì)嚴(yán)格的 要求，總體而言，當(dāng)前鉛蓄電池整體修復(fù)效果并不理想，修復(fù)效率很低。出于上述原因，現(xiàn)有 技術(shù)中尚缺乏能夠自動(dòng)、高效地完成鉛蓄電池修復(fù)的設(shè)備。
[0005]除了鉛蓄電池，其它類(lèi)型的二次電池，如鋰電池、鎳氫電池等，由于使用過(guò)程中的 欠維護(hù)充電或充電恒壓值過(guò)高、環(huán)境溫度過(guò)高引致的過(guò)充電，都會(huì)使電池提前廢棄，通過(guò)特 殊的充放電方式可使容量得到一定程度恢復(fù)而繼續(xù)使用，其修復(fù)處理同樣可在一定程度減 少對(duì)材料資源以及產(chǎn)品制造能源的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中尚缺乏能夠自動(dòng)、高效地完成蓄電池修復(fù)的設(shè) 備的缺陷，從而提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)蓄電池修復(fù)的系統(tǒng)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)1、 系統(tǒng)控制設(shè)備4、充放電控制設(shè)備7、放電設(shè)備2以及充電設(shè)備3 ;其中，所述的充電設(shè)備3 與放電設(shè)備2分別連接到外部待修復(fù)的蓄電池6的正負(fù)極兩端，所述的充電設(shè)備3與放電 設(shè)備2還分別連接到所述的充放電控制設(shè)備7上，所述的充放電控制設(shè)備7通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò) 5與系統(tǒng)控制設(shè)備4連接，所述系統(tǒng)控制設(shè)備4與所述的數(shù)據(jù)庫(kù)I連接；
[0008]所述的放電設(shè)備2根據(jù)所述充放電控制設(shè)備7所發(fā)出的指令對(duì)所述蓄電池6進(jìn)行放電操作，并向所述充放電設(shè)備7返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)包括:所述蓄電池6以標(biāo)規(guī)額定電流Ie放電起始WTg 時(shí)間內(nèi)得到的最小電壓值Vtll，放電至標(biāo)規(guī)終止電壓Vtl的時(shí)間值Ttl和放電平均電壓值Vtl2,以及放電暫停T1時(shí)間反饋的實(shí)時(shí)電壓值V1 ;其中，所述T1的取
值為0.5~5% T標(biāo)稱(chēng)額定；
[0009]所述的充電設(shè)備3根據(jù)所述充放電控制設(shè)備I所發(fā)出的指令對(duì)所述蓄電池6進(jìn)行充電操作，所述充電操作包括向所述蓄電池6充入指定的電量；
[0010]所述的充放電控制設(shè)備7將所述系統(tǒng)控制設(shè)備4所發(fā)出的指令傳輸?shù)剿龅姆烹娫O(shè)備2或充電設(shè)備3，還將所述放電設(shè)備2返回的數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鱿到y(tǒng)控制設(shè)備4 ；
[0011]所述的系統(tǒng)控制設(shè)備4根據(jù)反饋的W T0以及V1量值讀取其與所述數(shù)據(jù)庫(kù)I 中所儲(chǔ)存的修復(fù)充電量C之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)這一對(duì)應(yīng)關(guān)系選擇修復(fù)方式，將所選擇的修復(fù)方式所對(duì)應(yīng)的命令從所述數(shù)據(jù)庫(kù)I讀取并通過(guò)所述充放電控制設(shè)備7發(fā)送到所述充電設(shè)備3 ;所述修復(fù)充電量C與所述Ttl的對(duì)應(yīng)關(guān)系為C=〔 m + n (I — T0/TMse) ) C標(biāo)稱(chēng)； 其中，m=l.1~1.3 ;n=1.0~3.5，其取值范圍由Vc^Vtl2和V1的量值共同決定；
[0012]所述的Ie、V。、稱(chēng)額定與(?稱(chēng)為國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的公知值。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述的數(shù)據(jù)庫(kù)I與系統(tǒng)控制設(shè)備4組成遠(yuǎn)程控制端，所述的充放電控制設(shè)備7、放電設(shè)備2以及充電設(shè)備3組成本地修復(fù)端，所述遠(yuǎn)程控制端能夠?qū)χ辽僖粋€(gè)本地修復(fù)端進(jìn)行控制。
[0014]上述技術(shù)方案中，所述通信網(wǎng)絡(luò)5為互聯(lián)網(wǎng)。
[0015]上述技術(shù)方案中，所述通信網(wǎng)絡(luò)5為局域網(wǎng)。
[0016]本發(fā)明還提供了一種基于所述蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的蓄電池修復(fù)方法，包括:
[0017]步驟I)、以恒壓限流方式為待修復(fù)的蓄電池充滿(mǎn)電，然后靜置一段時(shí)間，所述靜置時(shí)間大于10分鐘；
[0018]步驟2)、設(shè)定以Ie強(qiáng)度、終止電壓Vtl進(jìn)行檢測(cè)放電，得到放電前電動(dòng)勢(shì)E、放電起始1%!^^^時(shí)間采樣的最小電壓值Vtll、放電至終止電壓Vtl的時(shí)間值Ttl和放電平均電壓值 V02以及放電至Vtl后空載運(yùn)行T1時(shí)間的實(shí)時(shí)電壓值V1 ；
[0019]步驟3)、根據(jù)步驟2)所得到的數(shù)據(jù)確定對(duì)待修復(fù)的蓄電池進(jìn)行修復(fù)充電時(shí)所需要的修復(fù)充電量C ;
[0020]步驟4)、根據(jù)步驟2)得到的數(shù)據(jù)和步驟3)得到的修復(fù)充電量C的數(shù)據(jù)進(jìn)行分階段充電，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的修復(fù)。
[0021]上述技術(shù)方案中，在所述的步驟2)之后、步驟4)之前，還包括:
[0022]步驟a)、根據(jù)步驟2)得到的數(shù)據(jù)確定待修復(fù)的蓄電池的失效模式，根據(jù)不同的失效模式為所述的待修復(fù)的蓄電池添加修復(fù)材料，并為蓄電池補(bǔ)足電解液。
[0023]上述技術(shù)方案中，在所述的步驟a)中，所述的根據(jù)不同的失效模式為所述的待修復(fù)的鉛蓄電池添加修復(fù)材料包括:
[0024]步驟a-1 )、當(dāng)待修復(fù)的蓄電池符合E≤2.15V/單格、Vtll ( 2.05V/單格、 V02 ( 1.98V/單格、V1 ( 2.0OV/單格四項(xiàng)特征至少兩項(xiàng)時(shí)，執(zhí)行步驟a-2);當(dāng)待修復(fù)的蓄電池符合E > 2.23V/單格、V01 > 2.1OV/單格、V02 > 2.02V/單格、V1 > 2.05V/單格四項(xiàng)特征至少兩項(xiàng)時(shí)，執(zhí)行步驟a-3);非上述兩種典型狀態(tài)表現(xiàn)，執(zhí)行步驟a-4)；[0025]步驟a-2)、為待修復(fù)的蓄電池外加抗極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化的修復(fù)材料，然后結(jié)束本步驟的操作；
[0026]步驟a-3)、為待修復(fù)的蓄電池外加抑制極板活性物質(zhì)軟化的修復(fù)材料，然后結(jié)束本步驟的操作；
[0027]步驟a-4)、為待修復(fù)的蓄電池先外加抗硫化材料，通過(guò)充電治理極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化，然后再外加固晶材料通過(guò)充電治理極板活性物質(zhì)軟化。
[0028]上述技術(shù)方案中，所述的步驟2)包括: [0029]步驟2-1)、將Vtll與標(biāo)規(guī)終止電壓值Vtl進(jìn)行比較，若Vtll > V0,以額定電流強(qiáng)度Ie 放電至\，記錄放電時(shí)間Ttl ;若E < Vtl或Vtll = V0,則記錄放電時(shí)間值Ttl=O ；
[0030]步驟2-2)、在蓄電池以電流放電至Vtl過(guò)程中，連續(xù)采樣實(shí)時(shí)放電的電壓值，根據(jù)采樣結(jié)果計(jì)算出采樣平均值Vtll并儲(chǔ)存記錄；
[0031]步驟2-3)、將待修復(fù)的蓄電池以Ie電流強(qiáng)度放電至Vtl時(shí)，暫停放電，記錄空載T1 時(shí)間反彈的實(shí)時(shí)電壓值V1 ；
[0032]步驟2-4)、對(duì)待修復(fù)的蓄電池深放電至V2，然后放電電流強(qiáng)度分階段遞減繼續(xù)深放電至V2，V2 ( S(Fc)Vc/單格；其中，所述的放電電流強(qiáng)度分階段遞減包括:Ie電流強(qiáng)度的1/2 等分遞減，或以任意形式遞減，遞減階數(shù)設(shè)置I階以上。
[0033]上述技術(shù)方案中，所述步驟3)的修復(fù)充電量C，與所述Ttl的對(duì)應(yīng)關(guān)系為C =〔 m + n (I — T0/T標(biāo)稱(chēng)額定))C標(biāo)稱(chēng)；其中m=L I~1.3，n=l.0~3.5，n的取值范圍根據(jù)待修復(fù)的蓄電池種類(lèi)結(jié)合V, Vc^V1的量值區(qū)間而定，對(duì)鉛蓄電池包括:
[0034]1、蓄電池符合Vtll≤2.05V/單格、Vtl2≤1.98V/單格任一項(xiàng)特征時(shí)，n取值2.5~
3.5:其中，V1 < 2.0V/單格時(shí)n取值2.9~3.5，V1≥2.0V/單格時(shí)n取值2.5~2.9 ;
[0035]i1、蓄電池符合Vtll > 2.1OV/單格、Vtl2≥2.02V/單格任一項(xiàng)特征時(shí)，n取值1.0~
1.8:其中，V1≥2.05V/單格時(shí)n取值1.0~1.3，V1 < 2.05V/單格時(shí)n取值1.3~1.8 ;
[0036]ii1、蓄電池非上述兩類(lèi)狀態(tài)表現(xiàn)時(shí)，n取值1.8~2.5。
[0037]上述技術(shù)方案中，所述的步驟4)對(duì)鉛蓄電池包括:
[0038]步驟4-1)、根據(jù)待修復(fù)電池的Vc^V1值結(jié)合檢測(cè)放電前的電動(dòng)勢(shì)E選取初始充電的電流強(qiáng)度，對(duì)于E < V0, V01 = Vtl或V1≥2.05V/單格的待修復(fù)蓄電池，優(yōu)選用≤0.06C/ A進(jìn)行初始充電0.5~4小時(shí)或充電至蓄電池的兩端電壓≥2.0V/單格，再變換步驟4-2); 非上述情況的待修復(fù)蓄電池直接進(jìn)行步驟4-2)充電；
[0039]步驟4-2)、對(duì)待修復(fù)的蓄電池以0.08~0.25C/A電流充電，直至充入70~95% C/Ah的充電量，再變換步驟4-3)充電；
[0040]步驟4-3)、對(duì)待修復(fù)的蓄電池以0.03~0.06C/A小電流充電，直至充入由放電數(shù)據(jù)VclPUc^V1共同確定的C/Ah充電量，使蓄電池恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)容量。
[0041]上述技術(shù)方案中，步驟4-2)充電可分為兩個(gè)或兩個(gè)以上階段，不同階段之間間隔設(shè)置休眠、變換小于或等于0.03C/A的小電流充電，或設(shè)置淺放電。
[0042]上述技術(shù)方案中，所述充電過(guò)程的淺放電的電流強(qiáng)度≤Ie，放電電量≤0.5C/Ah ； 當(dāng)設(shè)置淺放電時(shí)，該負(fù)充電量在后階段充電中等量補(bǔ)充回，所述的由C= ( m + n (1-T0/ T標(biāo)稱(chēng)額定)〕C標(biāo)稱(chēng)確定的修見(jiàn)剩充電星;不變。
[0043]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:[0044]1、本發(fā)明的蓄電池修復(fù)方法能夠針對(duì)不同蓄電池的實(shí)際放電數(shù)據(jù)，運(yùn)用通信網(wǎng)絡(luò)手段自動(dòng)選擇一種確定充電量及充電程序的修復(fù)方式，提高了蓄電池的修復(fù)率。
[0045]2、本發(fā)明的蓄電池修復(fù)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)蓄電池修復(fù)的遠(yuǎn)程操作，有利于將有針對(duì)性的修復(fù)方式快速地傳遞到各個(gè)修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，有利于實(shí)現(xiàn)修復(fù)知識(shí)的共享。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0046]圖1是本發(fā)明的蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖2是一只6DZM12失效蓄電池恒定電流深放電的電壓變化曲線；
[0048]圖3是本發(fā)明的電池修復(fù)系統(tǒng)中的放電設(shè)備的工作流程圖；
[0049]圖4是本發(fā)明電池修復(fù)系統(tǒng)中的放電設(shè)備所采用的一種深放電方法的流程圖；
[0050]圖5是本發(fā)明電池修復(fù)系統(tǒng)中的充電設(shè)備的工作流程圖；
[0051]圖6是實(shí)施例1根據(jù)蓄電池放電數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)設(shè)置充電量的充電電流曲線；
[0052]圖7是實(shí)施例2根據(jù)蓄電池放電數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)設(shè)置充電量的充電電流曲線；
[0053]圖8是實(shí)施例3根據(jù)蓄電池放電數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)設(shè)置充電量的充電電流曲線；
[0054]圖9是實(shí)施例4根據(jù)蓄電池放電數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)設(shè)置充電量的充電電流曲線；
[0055]圖10是實(shí)施例5根據(jù)蓄電池放電數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)設(shè)置充電量的充電電流曲線；
[0056]圖11是實(shí)施例6根據(jù)蓄電池放電數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的充電電壓設(shè)置曲線。
[0057]附圖標(biāo)識(shí)
[0058]1、數(shù)據(jù)庫(kù) 2、放電設(shè)備3、充電設(shè)備 4、系統(tǒng)控制設(shè)備
[0059]5、通信網(wǎng)絡(luò)6、蓄電池 7、充/放電控制設(shè)備
【具體實(shí)施方式】
[0060]在對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明之前，首先對(duì)本發(fā)明中所涉及的相關(guān)概念做統(tǒng)一描述，為了說(shuō)明的方便，在描述的過(guò)程中以鉛蓄電池為例，其它類(lèi)型電池可同理類(lèi)推。
[0061]Ie (單位A):蓄電池行業(yè)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)額定時(shí)率的放電電流強(qiáng)度，Ie=額定容量(?稱(chēng)(Ah)/放電時(shí)率(h)。例如，電動(dòng)自行車(chē)6DZM電池國(guó)標(biāo)規(guī)定為a率放電，Ie (A) = (?稱(chēng)/2h ;電動(dòng)道路車(chē)蓄電池國(guó)標(biāo)規(guī)定為3h率放電，Ie (A) = C^/3h ;通訊機(jī)站UPS用蓄電池國(guó)標(biāo)規(guī)定為IOh率放電，則Ie (A) = C_/10h。
[0062]V0 (單位V):標(biāo)規(guī)以額定時(shí)率電流Ie放電的終止電壓值，例如，》1率或3h率動(dòng)力電池V。= 1.75V/單格，通訊機(jī)站IOh率電池V。= 1.80V/單格。
[0063]T0 (單位h):蓄電池以標(biāo)規(guī)額定時(shí)率電流Ie放電至終止電壓值Vci的時(shí)間。Tci的物理意義表征蓄電池的容量，容量為IeXTtl (Ah)0
[0064]上述均為行業(yè)技術(shù)公知值，以下是本發(fā)明中所涉及的特征數(shù)據(jù)值(未加以專(zhuān)門(mén)說(shuō)明的述例，均以鉛蓄電池為例進(jìn)行說(shuō)明):
[0065]V01:以Ie放電起始時(shí)間內(nèi)采樣所得到的最小電壓值。一般蓄電池閉路(加外部負(fù)載)的電壓表現(xiàn)是一個(gè)探底再反彈進(jìn)入穩(wěn)定放電平臺(tái)的過(guò)程， 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)Vtll表現(xiàn)區(qū)間與蓄電池主要失效模式相關(guān)，例如鉛蓄電池主要失效模式為極板活性物質(zhì)典型硫酸鉛結(jié)晶鹽化時(shí)表現(xiàn)為Vtll明顯偏低，極板活性物質(zhì)嚴(yán)重軟化時(shí)表現(xiàn)為Vtll明顯偏高，而兩種失效模式并存時(shí)的Vtll表現(xiàn)為兩者之間Wtll在三種不同的電壓區(qū)間表現(xiàn)，為鉛蓄電池的修復(fù)過(guò)程提供了一個(gè)典型特征依據(jù)。
[0066]V02:蓄電池在Ttl時(shí)間段放電的平均電壓值，行業(yè)公知Vtl2與電解質(zhì)的離子密度相關(guān)，例如鉛蓄電池的Vtl2與硫酸密度相關(guān)。 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)鉛蓄電池所表現(xiàn)的Vtl2區(qū)間與主要失效模式相關(guān)，極板活性物質(zhì)典型硫酸鉛結(jié)晶鹽化一般表現(xiàn)為Vtl2偏低，極板活性物質(zhì)嚴(yán)重軟化表現(xiàn)為Vtl2明顯偏高，而兩種失效模式并存的蓄電池Vtl2表現(xiàn)為兩者之間；該三種不同Vtl2的區(qū)間表現(xiàn)，為修復(fù)過(guò)程提供了又一個(gè)特征依據(jù)。
[0067]T1:蓄電池修復(fù)過(guò)程中所涉及的一個(gè)時(shí)間值。蓄電池以額定電流放電至Vtl時(shí)，暫停放電(空載，即斷開(kāi)放電負(fù)載)的電動(dòng)勢(shì)(開(kāi)路電壓)在一定時(shí)間會(huì)趨于基本穩(wěn)定，T1取值以蓄電池的標(biāo)規(guī)放電時(shí)率1?_定為參照，在0.5~5%1^_定區(qū)間范圍選取，優(yōu)選的是，I~2h率蓄電池取下限值0.5~1.5%T_額定，3~5h率蓄電池取中值I~3%T標(biāo)稱(chēng)額定，10~20h率蓄電池取上限值3~5%T_額定。
[0068]V1:蓄電池空載運(yùn)行T1時(shí)間所能達(dá)到的實(shí)時(shí)電壓值。 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)不同失效模式蓄電池所表現(xiàn)的V1有明顯的不同區(qū)間，例如鉛蓄電池主要失效模式為極板活性物質(zhì)硫酸鉛結(jié)晶鹽化時(shí)一般表現(xiàn)為V1偏低，極板活性物質(zhì)嚴(yán)重軟化時(shí)表現(xiàn)為V1明顯偏高；而兩種失效模式并存時(shí)表現(xiàn)為V1處于兩者之間；該三種不同的實(shí)時(shí)電壓V1區(qū)間表現(xiàn)，為鉛蓄電池的修復(fù)過(guò)程提供了再一個(gè)典型特征依據(jù)。
[0069]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0070]參考圖1，本發(fā)明的用于蓄電池修復(fù)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)1、系統(tǒng)控制設(shè)備
4、充放電控制設(shè)備7、放電設(shè)備2以及充電設(shè)備3 ;其中，所述的充電設(shè)備3與放電設(shè)備2能夠分別連接到外部待修復(fù)的蓄電池6的正負(fù)極兩端，并且分別連接到所述的充放電控制設(shè)備7上，所述的充放電控制設(shè)備7通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)5與系統(tǒng)控制設(shè)備4連接，所述的系統(tǒng)控制設(shè)備4與所述的數(shù)據(jù)庫(kù)I連接`。
[0071]在蓄電池修復(fù)過(guò)程中，所述遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中的放電設(shè)備2、充電設(shè)備3以及充放電控制設(shè)備7位于修復(fù)蓄電池的現(xiàn)場(chǎng)，而所述的數(shù)據(jù)庫(kù)1、系統(tǒng)控制設(shè)備4可以在修復(fù)蓄電池的現(xiàn)場(chǎng)，也能在遠(yuǎn)離修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)端。用于連接充放電控制設(shè)備7與系統(tǒng)控制設(shè)備4之間的通信網(wǎng)絡(luò)5可以為互聯(lián)網(wǎng)，也可以是局域網(wǎng)。在圖1中只示出了數(shù)據(jù)庫(kù)1、系統(tǒng)控制設(shè)備4對(duì)包括放電設(shè)備2、充電設(shè)備3、充放電控制設(shè)備7在內(nèi)的一套充放電設(shè)備實(shí)現(xiàn)充放電控制，但在實(shí)際使用中，所述數(shù)據(jù)庫(kù)1、系統(tǒng)控制設(shè)備4可以通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)同時(shí)對(duì)位于不同場(chǎng)所的多套充放電裝備進(jìn)行控制。
[0072]所述的放電設(shè)備2用于將待修復(fù)的蓄電池6中的電能釋放出去。在一個(gè)實(shí)施例中，所述放電設(shè)備2包括恒定電流放電負(fù)載電阻、微型數(shù)據(jù)讀/寫(xiě)儲(chǔ)存器、放電時(shí)間計(jì)數(shù)器、實(shí)時(shí)顯示電壓表、數(shù)據(jù)輸入/輸出接口、恒流放電及實(shí)時(shí)電壓管理單元。該放電設(shè)備2在工作過(guò)程中，接收充放電控制設(shè)備7所發(fā)出的指令，并能夠根據(jù)該指令對(duì)蓄電池6執(zhí)行一系列的放電操作，并向充放電控制設(shè)備7返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
[0073]所述的充電設(shè)備3用于向待修復(fù)的蓄電池6充電。在一個(gè)實(shí)施例中,所述的充電設(shè)備3包括恒定電流充電實(shí)時(shí)管理單元、充電時(shí)間計(jì)數(shù)器、實(shí)時(shí)顯示電流/電壓表、微型數(shù)據(jù)讀/寫(xiě)儲(chǔ)存器以及數(shù)據(jù)輸入/輸出接口。該充電設(shè)備3在工作過(guò)程中，接收充放電控制設(shè)備7所發(fā)出的指令，并能夠根據(jù)該指令對(duì)蓄電池6執(zhí)行一系列的充電操作，并向充放電控制設(shè)備7返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)。[0074]在本實(shí)施例中，放電設(shè)備2與充電設(shè)備3是獨(dú)立的兩臺(tái)設(shè)備，在其他實(shí)施例中，也可以通過(guò)放/充電一體機(jī)實(shí)現(xiàn)。
[0075]所述的充放電控制設(shè)備7用于接收所述系統(tǒng)控制設(shè)備4所發(fā)送的命令，將所述命令發(fā)送到放電設(shè)備2與充電設(shè)備3。在本實(shí)施例中，所述充放電控制設(shè)備7是一臺(tái)獨(dú)立的物理設(shè)備，但在其他實(shí)施例中，也可與所述放電設(shè)備2和充電設(shè)備3在同一物理設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。
[0076]所述的系統(tǒng)控制設(shè)備4根據(jù)放電設(shè)備2對(duì)待修復(fù)的蓄電池6以額定電流Ie放電
時(shí)間內(nèi)采樣得到的最小電壓值νΜ、Ie放電至終止電壓Vtl的時(shí)間值Ttl和放電平均
電壓值Vtl2以及放電暫停T1時(shí)間反饋的實(shí)時(shí)電壓值V1，讀取所述數(shù)據(jù)庫(kù)I儲(chǔ)存的修復(fù)充電量C (Ah)與所述νΜ、V02, T0, V1之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)這一關(guān)系選擇合適的修復(fù)方式，將這一修復(fù)方式所對(duì)應(yīng)的命令通過(guò)充放電控制設(shè)備7發(fā)送到充電設(shè)備3，充電設(shè)備3采用該修復(fù)方式實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池6的修復(fù)。
[0077]所述數(shù)據(jù)庫(kù)I用于存儲(chǔ)修復(fù)充電量C與所述Vc^Vtl2U1之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及與這些對(duì)應(yīng)關(guān)系相對(duì)應(yīng)的修復(fù)方式的命令。
[0078]以上是對(duì)本發(fā)明的用于蓄電池修復(fù)的系統(tǒng)的描述，下面對(duì)基于該系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的蓄電池修復(fù)方法主要以鉛蓄電池為述例進(jìn)行說(shuō)明。
[0079]鉛蓄電池主要存在兩種典型失效模式:極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化、極板活性物質(zhì)軟化。對(duì)處于上述兩種失效模式下的鉛蓄電池都可采用充電的方法實(shí)現(xiàn)一定程度的修復(fù)。鉛蓄電池?zé)o論是哪種失效模式，一般在單格I~1.6V存在至少一個(gè)二級(jí)能量平臺(tái)，附圖2給出了一只6DZM12失效電池恒流5Α 放電的電壓變動(dòng)曲線，表明失效電池在9V左右區(qū)間雖堆積有較大的能量，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常工作電壓下限，對(duì)蓄電池正常工作無(wú)意義。蓄電池進(jìn)行深放電能夠有效釋放這一低電壓平臺(tái)的能量，在深放電后再通過(guò)充電對(duì)蓄電池進(jìn)行修復(fù)，將使得蓄電池修復(fù)效果更佳。
[0080] 申請(qǐng)人:通過(guò)研究發(fā)現(xiàn):放電特征數(shù)據(jù)對(duì)于確定蓄電池修復(fù)過(guò)程中所需要的修復(fù)充電量的大小有著十分重要的意義。微觀蓄電池活性物質(zhì)的團(tuán)簇顆粒圖像，容量正常時(shí)極向排布高度一致，容量大衰減時(shí)團(tuán)簇顆粒的尺度分布、團(tuán)簇間距和極向排布都呈現(xiàn)出雜亂無(wú)章，需要在外加有效添加劑作用的前提下一次性地注入足夠的能量激活，否則會(huì)形成“記憶”使電池容量無(wú)法恢復(fù)設(shè)計(jì)值，因此以放電特征數(shù)據(jù)確定修復(fù)充電量，是使蓄電池恢復(fù)正常容量的有效技術(shù)方法。
[0081 ] 對(duì)于一些現(xiàn)階段技術(shù)不適宜深放電的電池，例如常規(guī)鋰電池、鎳氫電池，放電深度宜控制。從技術(shù)原理，任何電池只要其電極材料不因放電電壓過(guò)低而分解或相變，修復(fù)過(guò)程中進(jìn)行深放電均有助于釋放低電壓平臺(tái)的能量，修復(fù)效果會(huì)更好。
[0082]以上述發(fā)現(xiàn)為基礎(chǔ)，所述的蓄電池修復(fù)方法包括:
[0083]步驟I)、以恒壓限流方式為待修復(fù)的蓄電池充滿(mǎn)電，然后靜置一段時(shí)間，在本實(shí)施例中，所述靜置時(shí)間大于10分鐘。
[0084]本步驟所述的預(yù)充電，其目的是防止待修復(fù)的蓄電池放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而影響放電數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，提升后續(xù)步驟的技術(shù)效果。
[0085]步驟2)、設(shè)定以Ie強(qiáng)度、終止電壓Vtl進(jìn)行檢測(cè)放電，得到放電前電動(dòng)勢(shì)Ε、放電1%Τ 時(shí)間內(nèi)采樣的最小電壓值Vtll、放電至終止電壓Vtl的時(shí)間值Ttl和放電平均電壓值Vtl2以
及放電至Vtl后空載運(yùn)行T1時(shí)間的實(shí)時(shí)電壓值％。[0086]本步驟所述的以16強(qiáng)度放電，其目的是為采集放電特征數(shù)據(jù)，16強(qiáng)度放電屬優(yōu)選而非必須，所述的Vtl和T1取值同理，Ie強(qiáng)度、V0和T1取值的變換僅是影響對(duì)放電數(shù)據(jù)的取值判斷范圍及其所對(duì)應(yīng)的充電量值關(guān)系表述。
[0087]步驟3)、根據(jù)步驟2)所得到的Uc^TtlJ1確定對(duì)待修復(fù)的蓄電池進(jìn)行修復(fù)充電時(shí)所需要的修復(fù)充電量C ;修復(fù)充電量C (Ah)=〔 m + η (I — TQ/T標(biāo)稱(chēng)額定))C標(biāo)稱(chēng)；其中，m=l.1~1.3，n=l.0~3.5 ;m (?%取值范圍是蓄電池行業(yè)的公知值，同時(shí)與蓄電池所處的環(huán)境溫度相關(guān)，取值趨勢(shì)與環(huán)境溫度呈反比的取值范圍由Vc^Vtl2和V1的量值共同決定。對(duì)鉛蓄電池包括以下情況: [0088]1、待修復(fù)的蓄電池符合Vtll ( 2.05V/單格、Vtl2 ( 1.98V/單格任一項(xiàng)特征時(shí)，η取值2.5~3.5:其中，當(dāng)V1 < 2.0V/單格時(shí)η取值2.9~3.5，當(dāng)V1≥2.0V/單格時(shí)η取值2.5 ~2.9 ;
[0089]i1、待修復(fù)的蓄電池符合Vtll > 2.1OV/單格、Vtl2≥2.02V/單格任一項(xiàng)特征時(shí)，η取值1.0~1.8:其中，當(dāng)V1≥2.05V/單格時(shí)η取值1.0~1.3，當(dāng)V1 < 2.05V/單格時(shí)η取值 1.3 ~1.8 ;
[0090]ii1、待修復(fù)的蓄電池非上述兩種狀態(tài)表現(xiàn)時(shí)，η取值1.8~2.5。
[0091 ] 本步驟中，修復(fù)充電量C的表達(dá)式反映了蓄電池失效狀態(tài)與修復(fù)充電量的關(guān)系，其物理含義是:在經(jīng)過(guò)深放電的空荷狀態(tài)下，蓄電池修復(fù)在充入I~1.3(?%電量的基礎(chǔ)上，需繼續(xù)補(bǔ)充〔η (1- T0/TMse) )電量，Ttl越小，蓄電池修復(fù)所需要的
充電量就越大。
[0092]本步驟中計(jì)算的充電量大小關(guān)系到蓄電池修復(fù)的效果，若修復(fù)充電量過(guò)小將不能激活待修復(fù)的蓄電池，若修復(fù)充電量過(guò)大，又容易把蓄電池充壞，尤其是因長(zhǎng)期過(guò)充電引致極板活性物質(zhì)嚴(yán)重軟化失效的蓄電池，因此η的合適取值十分重要。
[0093]本步驟所述的恒定電量充電(不限制充電電壓)的方式，對(duì)于超出限壓過(guò)充電易爆的蓄電池不適用(例如普通技術(shù)制造的常規(guī)鋰電池、常規(guī)鎳氫電池等)，這類(lèi)蓄電池宜使用標(biāo)規(guī)恒定電壓的限流充電方式，例如常規(guī)鋰電池可設(shè)置為4.2V限流0.15C/A充電，當(dāng)充電電流自然下降至小于0.01C/A時(shí)視為充滿(mǎn)。這類(lèi)蓄電池雖然通過(guò)特殊充放電也可以使容量得到一定程度恢復(fù)，但現(xiàn)階段因配套修復(fù)材料技術(shù)研發(fā)不足和受到充放電手段限制，修復(fù)效果遠(yuǎn)不及鉛蓄電池顯著。
[0094]步驟4)、根據(jù)步驟2)得到的數(shù)據(jù)和步驟3)得到的修復(fù)充電量C的數(shù)據(jù)進(jìn)行分階段充電，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的修復(fù)。
[0095]作為一種優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式，在所述的步驟2)之后、步驟4)之前，還包括:
[0096]步驟a)、根據(jù)步驟2)得到的數(shù)據(jù)確定待修復(fù)的蓄電池的失效模式，根據(jù)不同的失效模式為所述的待修復(fù)的蓄電池添加修復(fù)材料，并為該蓄電池補(bǔ)足電解液。
[0097]之前已經(jīng)提到，鉛蓄電池的主要失效模式有兩種，分別是極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化和極板活性物質(zhì)軟化。本 申請(qǐng)人:經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)待修復(fù)的蓄電池符合E < 2.15V/單格、V01 ( 2.05V/單格、Vtl2 ( 1.98V/單格、V1 ( 2.0OV/單格四項(xiàng)特征中的至少兩項(xiàng)時(shí)，失效模式以極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化為主，優(yōu)選外加抗極板硫酸鉛結(jié)晶的修復(fù)材料；當(dāng)待修復(fù)的蓄電池符合E > 2.23V/單格、V01 > 2.1OV/單格、V02 > 2.02V/單格、V1 > 2.05V/單格四項(xiàng)特征中的至少兩項(xiàng)時(shí),失效模式以極板活性物質(zhì)軟化為主,優(yōu)選外加抑制極板活性物質(zhì)軟化的修復(fù)材料；對(duì)于非上述兩種典型狀態(tài)表現(xiàn)的情況，通常是兩種失效模式并存，可優(yōu)先外加抗硫化材料通過(guò)充電治理極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化，然后再外加固晶材料通過(guò)充電治理極板活性物質(zhì)軟化。
[0098]對(duì)于其它種類(lèi)的蓄電池，目前行業(yè)鮮有對(duì)修復(fù)材料研究的公開(kāi)文獻(xiàn)，一個(gè)重要的技術(shù)原因是:在鼓勵(lì)快速消費(fèi)的商業(yè)背景下，普通商品鋰電池、鎳氫電池等習(xí)慣設(shè)計(jì)為完全密封結(jié)構(gòu)，用完即廢棄，產(chǎn)品設(shè)計(jì)及消費(fèi)觀念有待改變，因此修復(fù)材料運(yùn)用對(duì)普通鋰電池、鎳氫電池等是一個(gè)新的研究領(lǐng)域，隨著動(dòng)力用大功率磷酸鐵鋰電池如鉛蓄電池般設(shè)計(jì)安全防爆閥的技術(shù)出現(xiàn)，磷酸鐵鋰電池也可能如同鉛蓄電池那樣利用安全防爆閥孔外加修復(fù)專(zhuān)用材料，其它種類(lèi)的蓄電池同理。
[0099] 下面對(duì)蓄電池修復(fù)方法中各個(gè)步驟的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程加以說(shuō)明。
[0100]如圖3所示，所述步驟2)中對(duì)待修復(fù)蓄電池的放電過(guò)程具體包括:
[0101 ] 步驟2-1)、本步驟首先采樣以額定電流強(qiáng)度放電1%Τ_.時(shí)間內(nèi)的最小電壓值V01并儲(chǔ)存記錄，將Vtll與終止電壓值Vtl進(jìn)行比較，若Vtll > V0,以Ie放電至Vtl,記錄放電時(shí)間Ttl，然后執(zhí)行下一步；若蓄電池放電瞬間(例如I秒內(nèi))Vtll = Vtl，精確記錄該放電時(shí)間值無(wú)實(shí)用意義，記錄Tci=O,然后執(zhí)行下一步；對(duì)E < Vci的情況,蓄電池不可能放電,記錄放電時(shí)間值Ttl=O，然后執(zhí)行下一步。
[0102]步驟2-2)、在蓄電池以電流Ie放電至Vtl過(guò)程中，連續(xù)采樣實(shí)時(shí)放電的電壓值(采樣時(shí)間依精度要求而定)，根據(jù)采樣結(jié)果計(jì)算出采樣平均值Vtl2并儲(chǔ)存記錄。
[0103]步驟2-3)、將待修復(fù)的蓄電池在Ie放電至Vci時(shí)，暫停放電，記錄空載運(yùn)行T1時(shí)間反彈的實(shí)時(shí)電壓值V1，然后結(jié)束本階段放電操作。
[0104]在本步驟中，所述T1時(shí)間的取值區(qū)間與蓄電池的放電時(shí)率有關(guān)，在之前的描述中已經(jīng)有相應(yīng)的說(shuō)明，此處不再重復(fù)。
[0105]對(duì)于極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化或活性物質(zhì)軟化嚴(yán)重的鉛蓄電池，僅以I6強(qiáng)度放電至Vtl一般達(dá)不到極板荷電基本放空、使深層活性物質(zhì)充分接觸修復(fù)添加劑的目的，因此，作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述的步驟2-3)之后還包括:
[0106]步驟2-4)、對(duì)待修復(fù)的蓄電池以電流深放電至V2，然后放電電流的強(qiáng)度分階段遞減，繼續(xù)深放電至W 80%V0/單格。
[0107]在本實(shí)施例中，所述V2的大小為小于或等于80?^/單格，在其他實(shí)施例中，也可根據(jù)待修復(fù)蓄電池的大小、類(lèi)別確定所述V2的值，例如V2為30?^/單格。
[0108]如圖4所示，在本實(shí)施例中，對(duì)待修復(fù)的蓄電池進(jìn)行深放電時(shí)，放電電流的強(qiáng)度分階遞減規(guī)則設(shè)置為I=M1X,其中M表示遞減系數(shù)，本實(shí)施例優(yōu)選M值為0.618，正整數(shù)K表示遞減階數(shù)；蓄電池進(jìn)行深放電時(shí)，第一階段放電電流強(qiáng)度為Ie，當(dāng)蓄電池兩端電壓達(dá)到V2后，放電電流強(qiáng)度開(kāi)始第一階遞減，K為1，放電電流強(qiáng)度下降為0.618Ie (放電電流減小即負(fù)載減輕時(shí)蓄電池電壓會(huì)自然反彈)，當(dāng)蓄電池放電電壓再次達(dá)到V2時(shí)，放電電流強(qiáng)度開(kāi)始第二階的遞減，此時(shí)K變?yōu)?，放電電流強(qiáng)度下降為0.6182Ie = 0.382Ie……依次類(lèi)推，直至設(shè)定的階數(shù)K (設(shè)定的小電流)深放電至V2。在其他實(shí)施例中，深放電的電流強(qiáng)度也可采用其他方式實(shí)現(xiàn)分階遞減，如采用l/2Ie等分遞減方式，即連續(xù)用l/2Ie、l/4Ie、l/8Ie……分別深放電至V2。分階遞減深放電至V2的末階電流強(qiáng)度，一般優(yōu)選< 0.05(^#/八。
[0109]如前所述，對(duì)現(xiàn)有普通技術(shù)制造的常規(guī)鋰電池、常規(guī)鎳氫電池，修復(fù)過(guò)程中不宜進(jìn)行終止電壓遠(yuǎn)低于Vtl的深放電(避免因放電電壓過(guò)低引致電極材料易分解或相變)，但是，用限定放電電壓Vtl、放電電流強(qiáng)度分階遞減“先放空電”的技術(shù)方案，對(duì)這類(lèi)蓄電池容量修復(fù)而言仍然很有意義。例如廠商習(xí)慣誤導(dǎo)消費(fèi)者鋰電池沒(méi)有記憶效應(yīng)，如果長(zhǎng)期使用中在半荷至滿(mǎn)荷狀態(tài)下充放電，很少甚至沒(méi)有進(jìn)行定期放空電，鋰電池同樣會(huì)出現(xiàn)記憶效應(yīng)，因此鋰電池的修復(fù)過(guò)程，仍然應(yīng)采取放電電流強(qiáng)度分階遞減先完全放空電、再充電的方法，才能得到較好的容量修復(fù)效果。
[0110]參考圖5，所述步驟4)中對(duì)待修復(fù)鉛蓄電池的充電過(guò)程具體包括:
[0111]步驟4-1)、根據(jù)待修復(fù)電池的Vc^V1值結(jié)合檢測(cè)放電前的電動(dòng)勢(shì)E選取初始充電的電流強(qiáng)度，對(duì)于E < V0, V01 = Vtl或V1 > 2.05V/單格的待修復(fù)蓄電池，優(yōu)選用≤0.06C/A進(jìn)行初始充電0.5~4小時(shí)或充電至蓄電池的兩端電壓≥2.0V/單格，再變換步驟4-2);非上述情況的待修復(fù)蓄電池直接進(jìn)行步驟4-2)充電；
[0112]鉛蓄電池極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化通常還有另一類(lèi)極端情況，電動(dòng)勢(shì)E表現(xiàn)正?；蜉^高，但放電至Vtl的時(shí)間值Ttl很小，往往Ttl <甚至< 1S，而放電至Vtl伴隨的反彈V1值很高，往往> 2.05V/單格甚至趨近放電前的電動(dòng)勢(shì)E，凡此類(lèi)情況的鉛蓄電池，在步驟4-1)中優(yōu)選用< 0.06C/A進(jìn)行初始充電。
[0113]步驟4-2)、對(duì)待修復(fù)的蓄電池以0.08~0.25C/A電流充電，直至充入90~95%C的充電量，再變換步驟4-3);本步驟優(yōu)選采用兩個(gè)或兩個(gè)以上階段充電的方式，不同階段間隔休眠、變換小于或等于0.03C/A的小電流充電，或設(shè)置淺放電；
[0114]步驟4-3)、對(duì)待修復(fù)的蓄電池以0.03~0.06C/A小電流充電，直至充入由放電數(shù)據(jù)νΜ、V02, T0, V1共同確定的C充電量，使蓄電池恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)容量。
[0115]在步驟4-2 )中，所述的兩個(gè)或兩個(gè)以上階段充電可采用蓄電池行業(yè)公知的常規(guī)分階降流方法，即遞減式分階段恒流充電，包括使用正/負(fù)脈沖電流。蓄電池受充接近滿(mǎn)荷態(tài)時(shí)，內(nèi)阻會(huì)升高，受電能力降低，多余電能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量積累在蓄電池內(nèi)部，當(dāng)內(nèi)部積熱過(guò)高會(huì)損壞蓄電池。蓄電池修復(fù)所需的充電量較大，較之常規(guī)充電更易發(fā)熱，在步驟4-2)間隔休眠(暫停充電)或變換小電流充電一定時(shí)間(例如0.2~lh)，特別是設(shè)置淺放電(放出蓄電池部分電能)，對(duì)消除蓄電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣泡及積熱、削弱極板介面電解質(zhì)的極化濃差、提高下一階段充電效率有明顯作用。
[0116]當(dāng)電池修復(fù)充電中期設(shè)置淺放電時(shí)，剩充電量應(yīng)相應(yīng)減除放出的電量。對(duì)于常規(guī)技術(shù)意義上無(wú)放電記憶的蓄電池(例如鉛蓄電池)，當(dāng)殘余容量< 70%(^#時(shí)在充電中期設(shè)置若干次淺放電的修復(fù)效果會(huì)更佳。需要說(shuō)明的是，之前所述的電池修復(fù)充電前進(jìn)行的Ie放電與此處所述電池修復(fù)充電中期設(shè)置的淺放電，是兩個(gè)完全不同的操作階段，前者目的是以Ie放電至Vtl取得所需的充電程序相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0117]本發(fā)明的修復(fù)充電方法可使大部分蓄電池達(dá)到原設(shè)計(jì)的容量，但有些蓄電池很難一次性充電達(dá)到原設(shè)計(jì)容量，例如一些放置時(shí)間太長(zhǎng)、極板活性物質(zhì)軟化的鉛蓄電池，不宜在修復(fù)時(shí)初次充電量過(guò)多(極板活性物質(zhì)軟化后的結(jié)晶重組是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，其對(duì)應(yīng)充電量已在前述待修復(fù)蓄電池的Utl2Jtl和V1等放電數(shù)據(jù)共同確定的量值設(shè)定關(guān)系中得到自動(dòng)控制)，該情況下，可以在實(shí)施本發(fā)明電池修復(fù)充電方法之后，輔助選用一些常規(guī)分階段恒定電流方式進(jìn)行第二次充電，例如輔以恒定電流分階段補(bǔ)充1.4~1.SCiai的充電量。在本發(fā)明具體實(shí)施時(shí)，還可根據(jù)實(shí)際需要，增加蓄電池修復(fù)后自動(dòng)/人機(jī)對(duì)話(huà)重啟放電檢驗(yàn)容量的功能，優(yōu)選通過(guò)恒流Ie放電至Vtl的放電時(shí)間檢驗(yàn)修復(fù)容量，以提升本發(fā)明實(shí)施的實(shí)用價(jià)值。
[0118]下面結(jié)合具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的蓄電池修復(fù)系統(tǒng)及其修復(fù)方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0119]實(shí)施例1
[0120]在一個(gè)實(shí)施例中，要為用于電動(dòng)自行車(chē)的6DZM12鉛蓄電池實(shí)現(xiàn)修復(fù)。數(shù)據(jù)庫(kù)I和系統(tǒng)控制設(shè)備4設(shè)置在系統(tǒng)管理中心，放電設(shè)備2、充電設(shè)備3設(shè)置在電池修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程交互對(duì)接
[0121]本實(shí)施例包括數(shù)據(jù)庫(kù)1、充放電控制設(shè)備7、放電設(shè)備2以及充電設(shè)備3 ;其中充電設(shè)備3與放電設(shè)備2分別連接到外部待修復(fù)的蓄電池6的正負(fù)極兩端，充電設(shè)備3與放電設(shè)備2還分別連接到充放電控制設(shè)備7上，控制設(shè)備7通過(guò)數(shù)據(jù)線5、系統(tǒng)控制設(shè)備4連接到所述的數(shù)據(jù)庫(kù)I ;放電設(shè)備2根據(jù)所述充放電控制設(shè)備7所發(fā)出的指令對(duì)蓄電池6進(jìn)行放電操作，并向充放電設(shè)備7返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
[0122]根據(jù)6DZM12標(biāo)示的條件(12V12Ah，2h放電率，標(biāo)規(guī)放電電流強(qiáng)度6A，標(biāo)規(guī)放電終止電壓10.50V),統(tǒng)控制設(shè)備4/充放電控制設(shè)備7為放電設(shè)備2所設(shè)定的數(shù)據(jù)為V0=I0.50V、V2=3.0V,通過(guò)放電設(shè)備2所實(shí)現(xiàn)的放電、數(shù)據(jù)采集過(guò)程包括:為待修復(fù)的蓄電池以6A放電至10.50V，該放電過(guò)程中，充放電控制設(shè)備7每秒采樣一次讀取在72秒內(nèi)采集得到的最小電壓值Vtll并儲(chǔ)存，之后每15秒采樣一次實(shí)時(shí)電壓值暫存，待蓄電池放電至
10.50V時(shí)計(jì)算出平均電壓值Vtl2，同時(shí)儲(chǔ)存放電至10.50V的放電時(shí)間Ttl值；放電設(shè)備2放電至10.50V時(shí)休眠70秒，充放電控制設(shè)備7繼續(xù)讀取蓄電池空載第71秒的反彈電壓值
[0123]該放電過(guò)程結(jié)束后，充放電控制設(shè)備7根據(jù)放電設(shè)備2對(duì)待修復(fù)的蓄電池6以額定電流6A放電至10.50V反饋的數(shù)據(jù)，得出放電前電動(dòng)勢(shì)E值為12.96V，Vtll值為12.23V,V02值為11.92V，放電至10.50V的時(shí)間T0值為56.6分鐘，放電至10.50V休眠第71秒的空載反彈電壓值V1為11.89V，判定主要失效模式為極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化；系統(tǒng)控制設(shè)備4通過(guò)遠(yuǎn)程控制通知充/放電控制設(shè)備7暫停運(yùn)行，并將對(duì)該蓄電池判定的主要失效模式顯示，以便操作者優(yōu)選外加抗硫化材料與密度為1.20的稀硫酸混和加入電池內(nèi)部，添加量至電池內(nèi)部極群的上部見(jiàn)液面。接著以人機(jī)對(duì)話(huà)方式重啟，使系統(tǒng)控制設(shè)備4通過(guò)充放電控制設(shè)備7控制放電設(shè)備2分別以6A、3A、1.5A、0.75A電流分階段連續(xù)深放電至3.0V ;深放電完成后，控制休眠15分鐘后啟動(dòng)充電設(shè)備3進(jìn)入充電程序。
[0124]系統(tǒng)控制設(shè)備4據(jù)上述放電至10.50V過(guò)程的V, V02, T0, V1數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)I中自動(dòng)設(shè)定m (1.1~1.3)取中值1.2 ;通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)I儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)作比較，自動(dòng)提取數(shù)據(jù)庫(kù)I中η的經(jīng)驗(yàn)偏下限值3.0 (因Vtll值為12.23V，V02值為11.92V，η值在2.9~3.5范圍選取，V1雖< 2.0V/單格但卻接近2.0V/單格)，為充放電控制設(shè)備7自動(dòng)配送出該6DZM12電池的修復(fù)充電量為:C (Ah) = (m + n(l- T0 /TMse) ) C標(biāo)稱(chēng)=〔1.2 + 3.0 (1-56.6/120) ) C標(biāo)稱(chēng)=2.785C_= 2.785X 12Ah = 33.42Ah。又因蓄電池空載第 71 秒的反彈電壓值V1為11.89V，沒(méi)必要設(shè)置起始小電流充電，系統(tǒng)控制設(shè)備4自動(dòng)為充放電控制設(shè)備7選擇數(shù)據(jù)庫(kù)I儲(chǔ)存的常規(guī)3階梯充電數(shù)據(jù):2.0A充電8h、l.2A充電10h、0.6A充電9h，計(jì)修復(fù)充電量33.4Ah，共耗時(shí)27h ;在該6DZM12蓄電池完成深放電后第16分鐘，充電設(shè)備3依據(jù)充放電控制設(shè)備7的上述充電數(shù)據(jù)指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)該蓄電池的修復(fù)充電。
[0125]附圖6標(biāo)出了本實(shí)施例的修復(fù)充電I/T曲線，本實(shí)施例的6DZM12電池經(jīng)深放電和常規(guī)三階梯電流遞減方法充電33.4Ah后，首次放電容量可達(dá)IOAh以上的技術(shù)預(yù)期效果，一般二次充電后可達(dá)到標(biāo)稱(chēng)容量。
[0126]實(shí)施例2
[0127]在另一個(gè)實(shí)施例中，也對(duì)實(shí)施例1所述的6DZM12專(zhuān)用蓄電池進(jìn)行遠(yuǎn)程修復(fù)，本實(shí)施例在充電前階段與實(shí)施例1相同，但在充電修復(fù)的過(guò)程中，自動(dòng)選用數(shù)據(jù)庫(kù)I儲(chǔ)存的優(yōu)化充電方式。具體地說(shuō)，充放電控制設(shè)備7在6DZM12電池完成深放電后第31分鐘，選用數(shù)據(jù)庫(kù)I儲(chǔ)存的優(yōu)化級(jí)5階梯“準(zhǔn)兩充一放”充電方法，與該充電方法有關(guān)的數(shù)據(jù)包括:2.0A充電6h、l.2A充電8h、l.2A放電此、1.2A充電8h、0.6A充電8h，共計(jì)修復(fù)剩充電量33.6Ah，耗時(shí)32h。
[0128]附圖7為與本實(shí)施例有關(guān)的修復(fù)充電I/T曲線，采用5階梯“準(zhǔn)兩充一放”方法對(duì)蓄電池6剩充入33.6Ah電量后,本實(shí)施例的6DZM12電池的6A放電容量一般可一次性達(dá)到標(biāo)稱(chēng)12Ah的技術(shù)預(yù)期效果。
[0129]本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，還增加了蓄電池修復(fù)后自動(dòng)放電檢驗(yàn)容量的功能，充放電控制設(shè)備7控制充電設(shè)備3在充電程序結(jié)束I小時(shí)，繼續(xù)控制放電設(shè)備2以恒流6A放電至10.50V，記錄顯示放電時(shí)間，使蓄電池修復(fù)容量一目了然。
[0130]實(shí)施例3
[0131]針對(duì)北方地區(qū)冬季需要對(duì)蓄電池加大充電量的需要，在又一個(gè)實(shí)施例中，在對(duì)實(shí)施例I所述的蓄電池進(jìn)行修復(fù)時(shí)，需要強(qiáng)化修復(fù)充電量。在對(duì)蓄電池進(jìn)行修復(fù)時(shí)，深放電過(guò)程不變，但在充電時(shí)，計(jì)算充電量所設(shè)置的參數(shù)m的大小為1.3，該6021112電池在北方地區(qū)冬季進(jìn)行強(qiáng)化充電時(shí)的修復(fù)充電量為
【權(quán)利要求】
1.一種蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)庫(kù)(I)、系統(tǒng)控制設(shè)備(4)、充放電控制設(shè)備(7)、放電設(shè)備(2)以及充電設(shè)備(3);其中，所述的充電設(shè)備(3)與放電設(shè)備(2)外部連接到待修復(fù)的蓄電池(6)的正負(fù)極兩端、內(nèi)部分別連接到所述的充放電控制設(shè)備(7)上，所述的充放電控制設(shè)備(7)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)(5)與系統(tǒng)控制設(shè)備(4)連接，所述系統(tǒng)控制設(shè)備(4)與所述的數(shù)據(jù)庫(kù)(I)連接；所述的放電設(shè)備(2)根據(jù)所述充放電控制設(shè)備(7)所發(fā)出的指令對(duì)所述蓄電池(6)進(jìn)行放電操作，并向所述充放電設(shè)備(7)返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)包括:所述蓄電池(6)以標(biāo)規(guī)額定電流放電起始時(shí)間內(nèi)采樣得到的最小電壓值Vtll、放電至標(biāo)規(guī)終止電壓Vtl的時(shí)間值Ttl和放電平均電壓值Vtl2,以及放電暫停T1時(shí)間反饋的實(shí)時(shí)電壓值V1 ;其中， 所述的T1取值為0.5~5%T標(biāo)稱(chēng)額定；所述的充電設(shè)備(3)根據(jù)所述充放電控制設(shè)備(7)所發(fā)出的指令對(duì)所述蓄電池(6)進(jìn)行充電操作，所述充電操作包括向所述蓄電池(6)充入指定的電量；所述的充放電控制設(shè)備(7)將所述系統(tǒng)控制設(shè)備(4)所發(fā)出的指令傳輸?shù)剿龅姆烹娫O(shè)備(2)或充電設(shè)備(3)，還將所述放電設(shè)備(2)返回的數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鱿到y(tǒng)控制設(shè)備(4);所述的系統(tǒng)控制設(shè)備(4)根據(jù)反饋的Vc^ V02, T0以及V1量值讀取其與所述數(shù)據(jù)庫(kù)(I) 中所儲(chǔ)存的修復(fù)充電量C之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)這一對(duì)應(yīng)關(guān)系選擇修復(fù)方式，將所選擇的修復(fù)方式所對(duì)應(yīng)的命令從所述數(shù)據(jù)庫(kù)(I)讀取并通過(guò)所述充放電控制設(shè)備(7)發(fā)送到所述充電設(shè)備(3);所述修復(fù)充電量C與所述Ttl的對(duì)應(yīng)關(guān)系為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)庫(kù)(I)與系統(tǒng)控制設(shè)備(4)組成遠(yuǎn)程控制端，所述的充放電控制設(shè)備(7)、放電設(shè)備(2)以及充電設(shè)備(3)組成本地修復(fù)端，所述遠(yuǎn)程控制端能夠?qū)χ辽僖粋€(gè)本地修復(fù)端進(jìn)行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)系統(tǒng)，其特征在于，所述通信網(wǎng)絡(luò)(5)為互聯(lián)網(wǎng)或?yàn)榫钟蚓W(wǎng)。
4.一種基于權(quán)利要求1-3之一所述的蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的蓄電池修復(fù)方法，包括:步驟I)、以恒壓限流方式為待修復(fù)的蓄電池充滿(mǎn)電，然后靜置，靜置時(shí)間大于10分鐘；步驟2)、設(shè)定以Ie強(qiáng)度、終止電壓Vtl進(jìn)行檢測(cè)放電，得到放電前電動(dòng)勢(shì)E、放電起始1%T 時(shí)間內(nèi)采樣得到的最小電壓值1、放電至終止電壓Vtl的時(shí)間值Ttl和平均電壓值Vtl2以及放電至Vtl后空載運(yùn)行T1時(shí)間的實(shí)時(shí)電壓值V1 ；步驟3)、根據(jù)步驟2)所得到的數(shù)據(jù)確定對(duì)待修復(fù)的蓄電池進(jìn)行修復(fù)充電時(shí)所需要的修復(fù)充電量C ；步驟4)、根據(jù)步驟2)得到的數(shù)據(jù)和步驟3)得到的修復(fù)充電量C的數(shù)據(jù)進(jìn)行分階段充電，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的修復(fù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)方法，其特征在于，在所述的步驟2)之后、步驟4)之前，還包括步驟a):根據(jù)步驟2)得到的數(shù)據(jù)確定待修復(fù)的蓄電池的失效模式， 根據(jù)不同的失效模式為蓄電池添加修復(fù)材料，并為蓄電池補(bǔ)足電解液；其中所述的根據(jù)不同失效模式為蓄電池添加修復(fù)材料，對(duì)鉛蓄電池包括:步驟a-1)、當(dāng)待修復(fù)的蓄電池符合E≤2.15V/單格、Vtll ( 2.05V/單格、Vtl2 ( 1.98V/ 單格、V1 ( 2.0OV/單格四項(xiàng)特征中的至少兩項(xiàng)時(shí)，執(zhí)行步驟a-2);當(dāng)待修復(fù)的蓄電池符合 E > 2.23V/單格、V01 > 2.1OV/單格、V02 > 2.02V/單格、V1 > 2.05V/單格四項(xiàng)特征中的至少兩項(xiàng)時(shí)，執(zhí)行步驟a-3);非上述兩種狀態(tài)表現(xiàn)，執(zhí)行步驟a-4)；步驟a-2)、為待修復(fù)的蓄電池外加抗極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化的修復(fù)材料，然后結(jié)束本步驟的操作；步驟a-3)、為待修復(fù)的蓄電池外加抑制極板活性物質(zhì)軟化的修復(fù)材料，然后結(jié)束本步驟的操作；步驟a-4)、為待修復(fù)的蓄電池先外加抗硫化材料，通過(guò)充電治理極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化， 然后再外加固晶材料通過(guò)充電治理極板活性物質(zhì)軟化。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)方法，其特征在于，所述的步驟2)包括:步驟2-1)、以額定電流強(qiáng)度Ie放電，采樣放電1%T二時(shí)間內(nèi)的最小電壓值Vtll并儲(chǔ)存記錄，將Vtll與終止電壓值Vtl進(jìn)行比較，若Vtll > V0,以額定電流強(qiáng)度I6放電至Vtl，記錄放電時(shí)間Ttl ;若E < V?；騐tll = V0,則記錄放電時(shí)間值Ttl=O ；步驟2-2)、在蓄電池以電流Ie放電至Vtl過(guò)程中，連續(xù)采樣實(shí)時(shí)放電的電壓值，根據(jù)采樣結(jié)果計(jì)算出采樣平均值Vtl2并儲(chǔ)存記錄；步驟2-3)、將待修復(fù)的蓄電池以電流強(qiáng)度放電至Vtl時(shí)，暫停放電，記錄空載T1時(shí)間反彈的實(shí)時(shí)電壓值V1 ；步驟2-4)、對(duì)待修復(fù)的蓄電池深放電至V2，然后放電電流的強(qiáng)度分階段遞減繼續(xù)深放電至V2，V2 ( S(Fc)Vc/單格；其中，所述的放電電流的強(qiáng)度分階段遞減包括:Ie電流強(qiáng)度的1/2 等分遞減，或以任意形式遞減，遞減階數(shù)設(shè)置I階以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)方法，其特征在于:所述步驟3)的修復(fù)充電量C (Ah)，與所述Ttl的對(duì)應(yīng)關(guān)系為C= ( m + n (I —TQ/T_額定))C_ ;其中 m=l.1~1.3，n=l.0~3.5，n的取值范圍根據(jù)待修復(fù)的蓄電池種類(lèi)結(jié)合Vc^ Vc^ V1的量值區(qū)間而定；對(duì)鉛蓄電池包括:1、待修復(fù)蓄電池符合Vtll<2.05V/單格、Vtl2S 1.98V/單格任一項(xiàng)特征時(shí)，n取值2.5~3.5:其中，V1 < 2.0V/單格時(shí)n取值2.9~3.5，V1≥2.0V/單格時(shí)n取值2.5~2.9 ;i1、待修復(fù)的蓄電池符合Vtll> 2.1OV/單格、V02 > 2.02V/單格任一項(xiàng)特征時(shí)，n取值1.0~1.8:其中，V1≥2.05V/單格時(shí)n取值1.0~1.3，V1 < 2.05V/單格時(shí)n取值1.3~ 1.8 ；ii1、非上述兩類(lèi)典型狀態(tài)表現(xiàn)時(shí)，n取值1.8~2.5。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)方法，其特征在于，所述的步驟4)對(duì)鉛蓄電池包括:步驟4-1)、根據(jù)待修復(fù)蓄電池的Vc^ V1值結(jié)合檢測(cè)放電前的電動(dòng)勢(shì)E選取初始充電的電流強(qiáng)度，對(duì)于ECVc^Vtll = Vtl或V1≥2.05V/單格的待修復(fù)蓄電池，采用≤0.06C/A進(jìn)行初始充電0.5~4小時(shí)或充電至蓄電池的兩端電壓≥2.0V/單格，再變換步驟4-2);非上述情況的待修復(fù)蓄電池直接進(jìn)行步驟4-2)充電；步驟4-2)、對(duì)待修復(fù)的蓄電池優(yōu)選以0.08~0.25C/A電流充電，直至充入70~95%C/Ah的充電量，再變換步驟4-3)；步驟4-3)、對(duì)待修復(fù)的蓄電池繼續(xù)以0.03~0.06C/A小電流充電，直至充入由VQ1、VQ2、 T0^V1共同確定的C/Ah充電量，使蓄電池恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)容量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)方法，其特征在于，在所述的步驟4-2) 中，所述的充電過(guò)程可分為兩個(gè)或兩個(gè)以上階段，不同階段之間間隔設(shè)置休眠、變換小于或等于0.03C/A的小電流充電，或設(shè)置淺放電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓄電池遠(yuǎn)程控制修復(fù)方法，其特征在于，所述充電過(guò)程中的淺放電設(shè)置一次或一次以上，淺放電的電流強(qiáng)度≤I6，放電電量≤0.5C/Ah;當(dāng)設(shè)置淺放電時(shí)，該負(fù)充電量在后階段充電中等量補(bǔ)充回，所述的由C= ( m + n (I — TQ/T；g稱(chēng)額定))C標(biāo)確定的修復(fù)剩充電量不變。
【文檔編號(hào)】H01M10/42GK103579693SQ201210258661
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月24日
【發(fā)明者】薩拉·松·德庫(kù)斯特 申請(qǐng)人:美國(guó)能源有限公司