鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置，鉛酸蓄電池充電裝置、鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置和被充電鉛酸電池依次連接，分體式電子除硫化裝置高壓發(fā)生器接充電裝置輸出正負(fù)端，將充電電壓轉(zhuǎn)化為高壓能量，通過電力半導(dǎo)體開關(guān)元件輸出高壓儲(chǔ)能電容器到儲(chǔ)存，高壓儲(chǔ)能電容器與脈沖變壓器產(chǎn)生脈沖電流。鉛酸蓄電池充電裝置和鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置構(gòu)成一體化的除硫化-充電裝置，上述組合形式有利于原有產(chǎn)品的快速技術(shù)更新?lián)Q代，降低經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本、節(jié)約資源能源，對(duì)于普通鉛酸蓄電池充電裝置生產(chǎn)領(lǐng)域來說很有商業(yè)價(jià)值。
【專利說明】鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種能源型電池維護(hù)技術(shù)，特別涉及一種鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鉛酸蓄電池屬于電化學(xué)電池，廣泛應(yīng)用于通信、鐵路、電力、UPS和車輛等領(lǐng)域。鉛酸蓄電池在實(shí)際使用當(dāng)中，使用壽命往往低于日歷壽命(行業(yè)標(biāo)準(zhǔn))。鉛酸蓄電池失效的主要原因有:
[0003]( I)電氣故障(過電流充電，短路等)，機(jī)械損壞(極柱斷裂，外殼開裂等)和化學(xué)損傷(電液不純或密度不當(dāng)?shù)?；
[0004](2)長期處于低保有容量(漏電，長期未充電或未充足電等)而形成的極板硫化。
[0005]對(duì)于上述原因(1)，鉛酸蓄電池失效是不可逆的。
[0006]對(duì)于上述原因(2 )，在一定條件下，鉛酸蓄電池失效是可逆的。通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段使得被硫化的鉛酸蓄電池復(fù)原再利用，可延長鉛酸蓄電池的壽命，降低使用成本，其經(jīng)濟(jì)性是顯而易見的；延長鉛酸蓄電池使用壽命可減輕廢鉛等重金屬對(duì)環(huán)境的污染，這對(duì)促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
[0007]所謂鉛酸蓄電池硫化，是指鉛酸蓄電池極板上的活性物質(zhì)已變化為難以除去的硫酸鉛(PbSO4),由此造成鉛酸蓄電池極板電阻增大，使之充電放電性能下降。上述硫化在正負(fù)極板上都發(fā)生，對(duì)正極板不發(fā)生損害，因?yàn)槌潆姇r(shí)正極板上形成氧原子具有很強(qiáng)的氧化能力，足以把正極板上硫酸鉛氧化為二氧化鉛；負(fù)極板則沒有上述反應(yīng)條件。因此，除去負(fù)極板上硫酸鉛致密層是鉛酸蓄電池除硫化的主要任務(wù)。
[0008]鉛酸蓄電池除硫化主要采用物理除硫化方法。物理除硫化方法易于實(shí)現(xiàn)，易于控制。物理除硫化方法的基本原理是應(yīng)用脈沖波電源施加到極板上，有限度使水分解產(chǎn)生適量氫氣，逐步在負(fù)極板硫酸鉛致密層上打開有缺陷的縫隙，將硫酸鉛致密層轉(zhuǎn)化為鉛，直至恢復(fù)鉛酸蓄電池極板的正常電阻。
[0009]目前，市場(chǎng)上沒有獨(dú)立的鉛酸蓄電池除硫化脈沖波電源，僅有鉛酸蓄電池充電+脈沖波除硫化一體化裝置；普通的鉛酸蓄電池充電裝置不具備除硫化功能，導(dǎo)致非常多的失效鉛酸蓄電池被廢棄，而導(dǎo)致能源的流失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本實(shí)用新型是針對(duì)普通的鉛酸蓄電池充電裝置不具備除硫化功能的問題，提出了一種鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置，在普通鉛酸蓄電池充電裝置基礎(chǔ)上，附加一個(gè)鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置，可使大量現(xiàn)存的普通鉛酸蓄電池充電裝置也具有除硫化功能，這對(duì)降低鉛酸蓄電池的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本、節(jié)約資源能源是很有現(xiàn)實(shí)意義的。
[0011]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:一種鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置，鉛酸蓄電池充電裝置、鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置和被充電鉛酸電池依次連接，鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置包括高壓發(fā)生器、電力半導(dǎo)體開關(guān)元件、高壓儲(chǔ)能電容器、脈沖變壓器、穩(wěn)壓電容器、電流傳感器和控制器，充電裝置輸出正負(fù)端接高壓發(fā)生器，高壓儲(chǔ)能電容器通過電力半導(dǎo)體開關(guān)元件并聯(lián)接高壓發(fā)生器輸出，脈沖變壓器通過電力半導(dǎo)體開關(guān)元件并聯(lián)接高壓儲(chǔ)能電容器，脈沖變壓器輸出串聯(lián)穩(wěn)壓電容器接被充電鉛酸電池正負(fù)端，鉛酸蓄電池充電裝置輸出兩端并聯(lián)穩(wěn)壓電容器兩端，脈沖變壓器輸出端接電流傳感器，電流傳感器輸出接控制器，控制器輸出接電力半導(dǎo)體開關(guān)元件控制端和高壓發(fā)生器。
[0012]所述高壓發(fā)生器連接高壓儲(chǔ)能電容器進(jìn)行蓄能。所述高壓儲(chǔ)能電容器連接脈沖變壓器提供除硫脈沖能量。所述脈沖變壓器輸入端兩端并聯(lián)接續(xù)流二極管。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置，鉛酸蓄電池充電裝置與本實(shí)用新型的鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置，構(gòu)成一體化的除硫化-充電裝置。上述組合形式有利于原有產(chǎn)品的快速技術(shù)更新?lián)Q代，降低經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本、節(jié)約資源能源，對(duì)于普通鉛酸蓄電池充電裝置生產(chǎn)領(lǐng)域來說很有商業(yè)價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置的工作原理圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置的電路參數(shù)時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，分體式電子除硫化裝置2是一個(gè)獨(dú)立裝置，產(chǎn)生除硫化脈沖波。使用時(shí)將分體式電子除硫化裝置2中接點(diǎn)8(C+)與普通充電裝置I輸出正端相連，分體式電子除硫化裝置中接點(diǎn)9 (B+)與被充電鉛酸電池3正端相連；普通充電裝置I輸出負(fù)端、分體式電子除硫化裝置2接點(diǎn)10 (圖中的R)和被充電鉛酸電池3負(fù)端相連。工作時(shí)，普通充電裝置I完成常規(guī)的充電任務(wù)，分體式電子除硫化裝置2完成鉛酸蓄電池的除硫化任務(wù)。分體式電子除硫化裝置2無需外接電源。上述鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)在于:
[0018](I)鉛酸蓄電池的充電、除硫化同時(shí)進(jìn)行；
[0019]本實(shí)用新型裝置與普通充電裝置、被充電電池串聯(lián)分體連接，安裝方便。
[0020]鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置的工作原理如圖2所示。該分體式電子除硫化裝置基本工作原理如下:
[0021]裝置主要由高壓發(fā)生器11、電力半導(dǎo)體開關(guān)元件12、高壓儲(chǔ)能電容器13、脈沖變壓器5、穩(wěn)壓電容器4、電流傳感器16和控制器17組成。
[0022]高壓發(fā)生器11作用是將普通充電裝置I的電壓(C+端至R端)轉(zhuǎn)化為高電壓能量并儲(chǔ)存在高壓儲(chǔ)能電容器13中；電力半導(dǎo)體開關(guān)元件12 (K)作用是，蓄能期間將高壓發(fā)生器11與高壓儲(chǔ)能電容器13相連進(jìn)行能量儲(chǔ)存，能量釋放期間將高壓儲(chǔ)能電容器13與脈沖變壓器5相連使充電回路產(chǎn)生脈沖電流；高壓儲(chǔ)能電容器13作用是高電壓能量儲(chǔ)能；脈沖變壓器5作用有兩項(xiàng)，一是高壓回路與充電回路的隔離，二是將高電壓電量耦合到充電回路中；穩(wěn)壓電容器4作用是產(chǎn)生脈沖波期間維持普通充電裝置I的電壓(C+端至R端)基本不變；電流傳感器16作用是測(cè)量脈沖波電流Ip，并反饋到控制器17限制脈沖波電流；控制器17作用是控制脈沖波電流Ip、脈沖波周期T及持續(xù)時(shí)間τ和調(diào)節(jié)高電壓Ug。
[0023]裝置工作過程是:裝置啟動(dòng)前，充電電流Ic=1 (正常值)，穩(wěn)壓電容器4兩端電壓Uc，即普通充電裝置的充電電壓。裝置啟動(dòng)后，控制器17進(jìn)入第I個(gè)工作周期Tl?？刂破?7首先將電力半導(dǎo)體開關(guān)元件12置于a位置，高壓發(fā)生器11對(duì)高壓儲(chǔ)能電容器13儲(chǔ)能，并在Tl周期結(jié)束之前儲(chǔ)能結(jié)束；T1周期到來，控制器17將電力半導(dǎo)體開關(guān)元件12置于b位置，高壓儲(chǔ)能電容器13向脈沖變壓器5原邊繞組14放電，經(jīng)電磁耦合，脈沖變壓器5副邊繞組15產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，與穩(wěn)壓電容器4端電壓Uc串聯(lián)，形成暫態(tài)高充電電壓下的脈沖波除硫化電流Ip，Ic=Ip,脈沖波電流持續(xù)時(shí)間τ及脈沖波電流Ip受控制器17控制；持續(xù)時(shí)間τ到來，控制器17將電力半導(dǎo)體開關(guān)元件12置于a位置，開始下個(gè)周期T2的儲(chǔ)能，脈沖變壓器5磁能由原邊繞組14的續(xù)流二極管6釋放能量，副邊繞組15電動(dòng)勢(shì)迅速下降到零，恢復(fù)正常蓄電池恒流充電Ic=1,副邊繞組15相當(dāng)一個(gè)電抗器，蓄電池充電沒有影響；等待進(jìn)入周期T2，T3，……，工作過程與周期Tl過程相同。
[0024]分體脈沖波裝置的基本電路參數(shù)變化過程如圖3所示。圖中各波形、符號(hào)及物理意義如下:
[0025]K:電力半導(dǎo)體開關(guān)
[0026]a:開關(guān)位置a
[0027]b:開關(guān)位置b
[0028]Un:儲(chǔ)能電容器端電壓
[0029]Ug:聞壓發(fā)生器輸出電壓
[0030]Ic:充電電流
[0031 ] Ip:脈沖波除硫化電流
[0032]1:額定充電電流
[0033]Il:除硫化脈沖波周期
[0034]τ:脈沖波持續(xù)時(shí)間
[0035]t:運(yùn)行時(shí)間。
[0036]在圖3中，描述了本專利基本電路參數(shù)變化形式。根據(jù)電路理論及電化學(xué)理論及其計(jì)算，Ug、Ιρ、τ和T與除硫化之間有下列關(guān)系:
[0037]水電解速度0^ Ip Ug (水電解速度隨Ip增大而增大，Ip隨Ug增大而增大)；
[0038]水電解氫氣數(shù)量~ τ (水電解氫氣數(shù)量隨τ增大而增大)，即除硫化強(qiáng)度；
[0039]除硫化頻度~ 1/Τ (除硫化頻度隨1/Τ增大而增大)。
[0040]因此，上述關(guān)系式是本專利鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置的設(shè)計(jì)依據(jù)及其
參數(shù)設(shè)置參考。
[0041]鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置開展了驗(yàn)證除硫化效果試驗(yàn)。專門制備了一只生極板，經(jīng)固化工藝后直接裝成鉛蓄電池，注入密度為1.3g/cm3 (20°C)硫酸電解液，靜置3天，正負(fù)極板上的鉛全部轉(zhuǎn)化為硫酸鉛。除硫化試驗(yàn)項(xiàng)目及程序見表1純硫化鉛酸蓄電池試驗(yàn)表。 [0042]表1
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置，其特征在于，鉛酸蓄電池充電裝置、鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置和被充電鉛酸電池依次連接，鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置包括高壓發(fā)生器、電力半導(dǎo)體開關(guān)元件、高壓儲(chǔ)能電容器、脈沖變壓器、穩(wěn)壓電容器、電流傳感器和控制器，充電裝置輸出正負(fù)端接高壓發(fā)生器，高壓儲(chǔ)能電容器通過電力半導(dǎo)體開關(guān)元件并聯(lián)接高壓發(fā)生器輸出，脈沖變壓器通過電力半導(dǎo)體開關(guān)元件并聯(lián)接高壓儲(chǔ)能電容器，脈沖變壓器輸出串聯(lián)穩(wěn)壓電容器接被充電鉛酸電池正負(fù)端，鉛酸蓄電池充電裝置輸出兩端并聯(lián)穩(wěn)壓電容器兩端，脈沖變壓器輸出端接電流傳感器，電流傳感器輸出接控制器，控制器輸出接電力半導(dǎo)體開關(guān)元件控制端和高壓發(fā)生器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置，其特征在于，所述高壓發(fā)生器連接高壓儲(chǔ)能電容器進(jìn)行蓄能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置，其特征在于，所述高壓儲(chǔ)能電容器連接脈沖變壓器提供除硫脈沖能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述鉛酸蓄電池的分體式電子除硫化裝置，其特征在于，所述脈沖變壓器輸入端兩端并聯(lián)接續(xù)流二極管。
【文檔編號(hào)】H01M10/42GK203760586SQ201420062338
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月12日
【發(fā)明者】何建忠, 張奕慧 申請(qǐng)人:上海潤廣節(jié)能科技有限公司