一種高頻共振式鉛酸蓄電池修復(fù)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于電學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電池修復(fù)設(shè)備及工藝，特別是一種高頻共振式鉛酸蓄電池修復(fù)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]鉛酸蓄電池，又稱鉛蓄電池，是蓄電池的一種，電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池，作為能夠提供給市場，被人們使用和消費，并滿足人們相關(guān)需求的鉛酸蓄電池來說，自其1859年被法國人普蘭特發(fā)明開始，在化學(xué)電源中一直占有絕對優(yōu)勢，而經(jīng)過一百多年的發(fā)展、改進(jìn)，鉛酸蓄電池?zé)o論是能量密度、循環(huán)壽命還是高倍率放電等特性都得到了相關(guān)行業(yè)的普遍認(rèn)可。如今，鉛酸蓄電池在理論研宄方面，在產(chǎn)品種類及品種、產(chǎn)品電氣性能等方面都得到了長足的進(jìn)步，不論是在交通、通信、電力、軍事還是在航海、航空各個經(jīng)濟領(lǐng)域，都起到了不可缺少的重要作用。在電動自行車行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用也得到充足的進(jìn)展和持續(xù)的磨合。但是鉛酸蓄電池由于充電方法不恰當(dāng)、維護(hù)不夠等原因，常常會發(fā)生失效報廢的問題，如板柵腐蝕導(dǎo)致變形、活性物質(zhì)軟化并脫落、高溫失控、硫酸鹽化，目前針對這種問題，主要的修復(fù)方法為添加活性劑、大電流修復(fù)法、負(fù)脈沖修復(fù)法、高頻脈沖修復(fù)法、復(fù)合脈沖共振法，這些修復(fù)方法工藝復(fù)雜，能耗高，不能同時滿足硫酸鉛粗結(jié)晶體對不同能量和不同頻率的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，尋求設(shè)計提供一種高頻共振式鉛酸蓄電池修復(fù)裝置及方法，根據(jù)晶體共振擊碎原理，用適當(dāng)?shù)哪芰吭谔囟ǖ念l率下與硫酸鉛晶體共振來實現(xiàn)擊碎硫酸鉛去硫化的目的來修復(fù)鉛酸蓄電池。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述高頻共振式鉛酸蓄電池修復(fù)裝置的主體結(jié)構(gòu)包括開關(guān)電源、蓄電池修復(fù)主電路、電壓檢測電路、電流互感器、輔助電源、單片機控制電路、偏置電路、驅(qū)動電路和顯示電路；蓄電池修復(fù)主電路由電解電容、充電開關(guān)管、第一二極管、放電開關(guān)管、第二二極管、濾波電感和蓄電池按電學(xué)原理組合構(gòu)成，蓄電池修復(fù)主電路形成鋸齒波尖峰電流，蓄電池修復(fù)主電路的輸入端與開關(guān)電源電連接，電解電容為開關(guān)電源的輸出濾波電容；第一電阻和第二電阻串聯(lián)組成電壓檢測電路，用于檢測蓄電池兩端的輸出電壓和修復(fù)進(jìn)度；電流互感器分別與電解電容和蓄電池的負(fù)極電連接，用于檢測流過蓄電池的電流，并調(diào)控蓄電池修復(fù)主電路的平均修復(fù)電流，使蓄電池流過的平均電流修復(fù)電流穩(wěn)定；單片機控制電路分別與驅(qū)動電路、偏置電路、顯示電路和輔助電源電連接，偏置電路將電流互感器檢測到的負(fù)電流轉(zhuǎn)化為正電流以供采樣；電流互感器檢測到的電流值經(jīng)過偏置電路與第二電阻上的分壓值一起送入單片機控制電路，該電流值經(jīng)單片機控制電路運算后給出PWM控制信號，并將PWM控制信號傳輸至驅(qū)動電路，驅(qū)動電路產(chǎn)生第一驅(qū)動和第二驅(qū)動兩路驅(qū)動信號，分別用于控制充電開關(guān)管和放電開關(guān)管；在蓄電池正常修復(fù)時，單片機控制電路不給開關(guān)電源輸出PWM封鎖信號，當(dāng)蓄電池間歇時，單片機控制電路給開關(guān)電源輸出PWM封鎖信號，將開關(guān)電源關(guān)斷；輔助電源分別與顯示電路和電流互感器電連接，顯示電路顯示蓄電池的修復(fù)信息；單片機控制電路作為修復(fù)主電路的核心，用于控制充電開關(guān)管和放電開關(guān)管的交替導(dǎo)通，并在蓄電池間歇時給開關(guān)電源發(fā)送PWM封鎖信號，蓄電池在每個修復(fù)周期均存在修復(fù)與放電過程，修復(fù)時，充電開關(guān)管導(dǎo)通，放電開關(guān)管斷開，第二二極管用于續(xù)流；放電時，充電開關(guān)管斷開，放電開關(guān)管導(dǎo)通，第一二極管用于續(xù)流。
[0005]本發(fā)明實現(xiàn)高頻共振式鉛酸蓄電池修復(fù)的具體過程為:
[0006](I)、打開開關(guān)電源，對單片機控制電路上的單片機初始化，并對單片機控制電路的PWM工作模式進(jìn)行配置，此時，顯示電路的指示燈紅燈亮；
[0007](2)、通過電壓檢測電路對蓄電池的端電壓進(jìn)行檢測，若蓄電池不需要修復(fù)，則單片機控制電路給出PWM封鎖信號，閉鎖PWM，停止修復(fù)，顯示電路的指示燈變綠，提示修復(fù)完畢；若電池需要修復(fù)，則單片機控制電路上單片機根據(jù)蓄電池E的硫化程度選擇相應(yīng)的平均修復(fù)電流及修復(fù)頻率；
[0008](3)、設(shè)置修復(fù)段時間m，進(jìn)行蓄電池修復(fù)，當(dāng)m>0時，蓄電池修復(fù)未結(jié)束，繼續(xù)進(jìn)行修復(fù)，當(dāng)m〈0時，蓄電池修復(fù)結(jié)束，進(jìn)行間歇；
[0009](4)、設(shè)置間歇時間η開始間歇，當(dāng)η>0時，間歇未結(jié)束，繼續(xù)間歇，當(dāng)η〈0時，間歇結(jié)束；
[0010](5)、判斷是否達(dá)到定時檢測時間，若未達(dá)到定時檢測時間，則返回步驟(3)，重新回到修復(fù)段進(jìn)行修復(fù)，若達(dá)到定時檢測時間，則返回步驟(2)，重新檢測蓄電池端電壓，并判斷修復(fù)是否有效，若修復(fù)無效，則閉鎖PWM，停止修復(fù)，指示燈紅燈亮，顯示修復(fù)失??；若修復(fù)有效，則判斷修復(fù)是否完成；
[0011](6)、若蓄電池已修復(fù)完成，則閉鎖PWM，停止修復(fù)，且指示燈變綠，提示修復(fù)完畢；若電池未完成修復(fù)，則根據(jù)修復(fù)進(jìn)度選擇相應(yīng)的平均修復(fù)電流及修復(fù)頻率，繼續(xù)進(jìn)行蓄電池修復(fù)，如此循環(huán)進(jìn)行，直到電池修復(fù)完成。
[0012]本發(fā)明的工作原理是根據(jù)硫酸鉛晶體在特定頻率下與適當(dāng)?shù)哪芰堪l(fā)生共振來實現(xiàn)硫酸鉛晶體的擊碎，修復(fù)電流在每個開關(guān)周期內(nèi)呈鋸齒波形狀迅速振蕩，在尖峰點與修復(fù)電壓一同提供共振所需的能量，從而擊碎硫酸鉛晶體；開始時，先采用較高的電流尖峰，用以擊碎大塊硫酸鉛晶體，隨著修復(fù)過程的進(jìn)展，大塊硫酸鉛晶體轉(zhuǎn)變?yōu)橹袎K或小塊，此時與硫酸鉛晶體共振所需的能量降低，因此，當(dāng)修復(fù)到一定程度時，適當(dāng)降低平均修復(fù)電流，改變修復(fù)頻率減小電流紋波，從而降低尖峰處的能量；平均修復(fù)電流通過單片機來保持相對恒定，修復(fù)頻率通過單片機來改變，可以實現(xiàn)變頻修復(fù)，從而增強修復(fù)效果；每個開關(guān)周期，修復(fù)電流為鋸齒波電流，均存在電流為零的時刻，使充電開關(guān)管和放電開關(guān)管都工作在零電壓軟開關(guān)狀態(tài)，以提高修復(fù)電路的效率；每個開關(guān)周期的放電能在一定程度上抑制溫升，且放電電能可以儲存到電解電容中，在修復(fù)時重新使用，達(dá)到節(jié)能的目的；一般修復(fù)一段時間后讓蓄電池間歇一會，防止蓄電池內(nèi)部溫升過高；修復(fù)時，一個開關(guān)周期內(nèi)充電開關(guān)管的導(dǎo)通時間比放電開關(guān)管的導(dǎo)通長。
[0013]本發(fā)明通過調(diào)整充電開關(guān)管和放電開關(guān)管的占空比來穩(wěn)定平均修復(fù)電流的大小，單片機控制電路內(nèi)部通過輸出的兩路PWM波形改變充電開關(guān)管和放電開關(guān)管的占空比和開關(guān)頻率，進(jìn)而控制兩個開關(guān)管的導(dǎo)通時間及開關(guān)頻率，實現(xiàn)對尖峰電流的控制。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用晶體共振原理，在特定頻率下用適當(dāng)?shù)哪芰繉⒘蛩徙U晶體擊碎，每個開關(guān)周期的小放電可以在一定程度上抑制溫升，且放電電能可以存儲到開關(guān)電源I的電容中，在修復(fù)時重新傳輸給鉛酸蓄電池，具有節(jié)能作用，并且可以在修復(fù)過程中實現(xiàn)變頻，從而能更好的將不同大小的硫酸鉛結(jié)晶體擊碎，蓄電池修復(fù)電路作為發(fā)明的重點，能夠改變修復(fù)電流的尖峰及修復(fù)頻率來實現(xiàn)硫酸鉛粗結(jié)晶體不同能量和不同頻率的需求；其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本低，能耗少，電能利用率高，對蓄電池?fù)p害小，延長蓄電池的使用壽命。
【附圖說明】
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[0015]圖1為本發(fā)明所述高頻共振式鉛酸蓄電池修復(fù)裝置的電學(xué)原理結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明所述高頻共振式鉛酸蓄電池修復(fù)方案圖。
[0017]圖3為本發(fā)明蓄電池修復(fù)電流波形圖。
[0018]圖4為本發(fā)明所述高頻共振式鉛酸蓄電池修復(fù)的工作流程示意框圖。
【具體實施方式】
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[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0020]實施例:
[0021]本實施例所述高頻共振式鉛酸蓄電池修復(fù)裝置的主體結(jié)構(gòu)包括開關(guān)電源1、蓄電池修復(fù)主電路2、電壓檢測電路3、電流互感器4、輔助電源5、單片機控制電路6、偏置電路7、驅(qū)動電路8和顯示電路9 ;蓄電池修復(fù)主電路2由電解電容Cl、充電開關(guān)管V1、第一二極管Dl、放電開關(guān)管V2、第二二極管D2、濾波電感L和蓄電池E按電學(xué)原理組合構(gòu)成，形成鋸齒波尖峰電流，蓄電池修復(fù)主電路2的輸入端與開關(guān)電源I電連接，電解電容Cl為開關(guān)電源I的輸出濾波電容；第一電阻Rl和第二電阻R2串聯(lián)組成電壓檢測電路3，用于檢測蓄電池E兩端的輸出電壓和修復(fù)進(jìn)度；電流互感器4分別與電解電容Cl和蓄電池E的負(fù)極電連接，用于檢測流過蓄電池E的電流，調(diào)控蓄電池修復(fù)主電路2的平均修復(fù)電流，使蓄電池E流過的平均電流修復(fù)電流穩(wěn)定；單片機控制電路6分別與驅(qū)動電路8、偏置電路7、顯示電路9和輔助電源5電連接，偏置電路7將電流互感器4檢測到的負(fù)電流轉(zhuǎn)化為正電流以供采樣；電流互感器4檢測到的電流值經(jīng)過偏置電路7與第二電阻R2上的分壓值一起送入單片機控制電路6，該電流值經(jīng)單片機控制電路6運算后給出PWM控制信號，并將PWM控制信號傳輸至驅(qū)動電路8，驅(qū)動電路產(chǎn)生第一驅(qū)動10和第二驅(qū)動11兩路驅(qū)動信號，分別用于控制充電開關(guān)管Vl和放電開關(guān)管V2;在蓄電池E正常修復(fù)時，單片機控制電路6不給開關(guān)電源I輸出PWM封鎖信號，當(dāng)蓄電池E間歇時，單片機控制電路6給開關(guān)電源I輸出PWM封鎖信號，將開關(guān)電源I關(guān)斷；輔助電源5分別與顯示電路9和電流互感器4電連接，顯示電路9顯示蓄電池E的修復(fù)信息；單片機控制電路6作為修復(fù)主電路的核心，用于控制充電開關(guān)管Vl和放電開關(guān)管V2的交替導(dǎo)通，并在蓄電池E間歇時給開關(guān)電源I發(fā)送PWM封鎖信號，蓄電池E在每個修復(fù)周期均存在修復(fù)與放電過程，修復(fù)時，充電開關(guān)管Vl導(dǎo)通，放電開關(guān)