專利名稱：組合脈沖充電法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于可充電電池的充電方法，特別是關(guān)于脈沖快速充電的方法。
可充電電池由于具有循環(huán)多次使用的優(yōu)點(diǎn)，已在各種機(jī)器和電器設(shè)備上廣泛使用。如鉛酸蓄電池作為機(jī)車的安全、無公害排放的一種動(dòng)力源，正日益受到人們的重視。而各種鎘鎳、氫鎳、鋰蓄電池又以體積小、容量大的特點(diǎn)，普遍為各種移動(dòng)通訊設(shè)備所采用。這些可充電電池都是基于可逆的電化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)行工作的。當(dāng)電池的電能用完后，必須對(duì)它們進(jìn)行充電，使它們恢復(fù)電能，方可投入再次的使用。以往的充電，一般均采用直流電進(jìn)行恒壓、恒流或變流的克電方法。這些充電方法的一大缺點(diǎn)就是充電時(shí)間太長，對(duì)鉛酸蓄電池來說為12小時(shí)以上，而鎘鎳、氫鎳、鋰蓄電池約在10小時(shí)左右。因?yàn)樯鲜龅倪@些充電方法使用的充電電流平均幅度在0.1CA左右，即所謂的標(biāo)準(zhǔn)充電電流。能否用大于上述的標(biāo)準(zhǔn)充電電流(即所謂的大電流充電)來充電以縮短蓄電池充電的時(shí)間呢？人們都在不斷地進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)。若能以1CA的電流幅度對(duì)蓄電池充電，將可使充電時(shí)間縮短到1小時(shí)左右。但人們發(fā)現(xiàn)在充電過程中，蓄電池的正極、負(fù)極和電解液之間的電化學(xué)反應(yīng)的速率是受各種條件制約的。采用大電流充電將使蓄電池產(chǎn)生極化現(xiàn)象，阻礙電化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行，極易導(dǎo)致蓄電池內(nèi)部的隔膜和電極損壞，且破壞電解液的平衡，嚴(yán)重時(shí)將造成蓄電池的永久性損壞。按現(xiàn)有的各種文獻(xiàn)記載，在不造成蓄電池永久性損壞的前提下，所建議的恒流充電幅度最大為0.5CA。這樣充電時(shí)間也要在3-4小時(shí)左右。國外電力雜志(J.Power Sources)報(bào)導(dǎo)了用脈沖間隙充電的方法，該方法使用的脈沖電流幅度為1CA，每一脈沖周期內(nèi)，充電時(shí)間為100-200毫秒，停充時(shí)間為300-600毫秒，整個(gè)充電時(shí)間為290分鐘。1996年9月煤碳工業(yè)出版社的〖蓄電池快速充電原理和實(shí)踐〗(朱小同、趙先桂箸)提出了一種“充電-停充-放電-停充”循環(huán)的快速充電法。該方法每循環(huán)內(nèi)充電300毫秒，停充200毫秒，放電120毫秒(共6次，每次20毫秒)；整個(gè)充電時(shí)間也在2小時(shí)左右。上述這些快速充電法雖然縮短了充電時(shí)間，但距1小時(shí)充電還有較大的差距。此外它們共同存在的一個(gè)缺點(diǎn)是無法徹底消除蓄電池的極化現(xiàn)象和記憶效應(yīng)，因此蓄電池的放電容量逐漸減少，需要在一定的時(shí)同內(nèi)用標(biāo)準(zhǔn)充電電流進(jìn)行常規(guī)的長時(shí)間充電以恢復(fù)蓄電池的容量。同時(shí)，這些快速充電法不許可對(duì)有任何損壞的蓄電池進(jìn)行充電。
本發(fā)明的目的在于提供一種組合脈沖充電法，它能克服現(xiàn)有脈沖快速充電的缺點(diǎn)，可以徹底消除蓄電池在充電過程中的極化現(xiàn)象和記憶效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)1小時(shí)充電，既保證蓄電池容量不會(huì)隨充電次數(shù)的增加而減少，又能對(duì)具有中、輕度損壞的蓄電池進(jìn)行修復(fù)的功能。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種利用脈沖電流進(jìn)行充電的組合脈沖充電法，其特征在于所述的脈沖電流包含峰值電壓為1.4-2.1倍被充電蓄電池(組)端電壓的第一正脈沖、峰值電壓低于上述的第一正脈沖峰值電壓的第二正脈沖和電壓為負(fù)值的負(fù)脈沖；上述的負(fù)脈沖的峰值電壓是上述的第一正脈沖峰值電壓的40％-85％；上述的第一正脈沖和第二正脈沖之間有一瞬間停止充電間隔。
所述的組合脈沖充電法，其特征在于上述的負(fù)脈沖每秒至少向蓄電池反向充電1次。
所述的組合脈沖充電法，其特征在干上述的第一正脈沖、第二正脈沖和負(fù)脈沖的頻率為25赫茲-32千赫茲，最好為50赫茲或60赫茲。
所述的組合脈沖充電法，其特征在于包含充電電流幅度不大于120毫安的涓流充電階段，由上述的第一正脈沖、第二正脈沖和負(fù)脈沖組合的大電流充電階段和上述的涓流充電階段的占空比為(3-5)∶(1-2)。
本發(fā)明利用兩個(gè)電壓峰值不等的第一正脈沖和第二正脈沖向蓄電池進(jìn)行正向大電流快速充電，同時(shí)又減少了蓄電池產(chǎn)生記憶效應(yīng)，而且在兩個(gè)正脈沖之間有一個(gè)瞬間停止充電的間隔，這樣不僅可以有效地防止恒定的大電流對(duì)蓄電池隔膜和極板的損壞，且暖解了大電流充電所引起的溫度升高。再加上負(fù)脈沖對(duì)蓄電池的反向大電流充電，徹地消除了極化現(xiàn)象和記憶效應(yīng)，使蓄電池真正實(shí)現(xiàn)大電流充電，其充電流平均幅度可達(dá)1CA以上，可將充電時(shí)間縮短至1小時(shí)左右，充電電能的轉(zhuǎn)換率達(dá)95％以上，蓄電池的充電容量達(dá)100％；還可以使極板受到中、輕度損壞的報(bào)廢蓄電池得以修復(fù)，延長其服役時(shí)間。使用本發(fā)明可使充足電后的蓄電池貯放時(shí)間從目前的3-5天延長到一個(gè)月以上，且循環(huán)使用壽命在600次以上，甚至可達(dá)1660次，大大超過目前標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的400-500次。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。


圖1是本發(fā)明的充電波形圖。
圖2是本發(fā)明對(duì)電容量小于1800毫安的蓄電池(組)的充電波形圖。
實(shí)施例1。本發(fā)明在對(duì)大電容量(1800毫安以上)的蓄電池(組)充電時(shí)的組合脈沖充電的脈沖波形如圖1所示。圖中的橫坐標(biāo)是以轉(zhuǎn)角表示的時(shí)間，縱坐標(biāo)是脈沖充電電流的電壓。所述的組合脈沖為第一正脈沖1、第二正脈沖2和負(fù)脈沖3。在一個(gè)2π時(shí)間段內(nèi)，第一正脈沖1占據(jù)0-π時(shí)間段，第二正脈沖2占據(jù)A-B時(shí)間段。π-A時(shí)間段(約占π/4-π/5轉(zhuǎn)角)為瞬間停止充電間隔，。第一正脈沖1的峰值電壓值為被充蓄電池(組)端電壓的1.4-2.1倍。第二正脈沖2的峰值電壓小于第一正脈沖1的峰值電壓，但大于蓄電池的端電壓。負(fù)脈沖3占據(jù)B-2π時(shí)間段(約為π/8-π/10轉(zhuǎn)角)。負(fù)脈沖3的電壓為負(fù)值，其峰值電壓為第一正脈沖峰值電壓的40-90％。在每一個(gè)2π的周期內(nèi)第一正脈沖1、瞬間停止充電間隔和第二正脈沖2是必然存在的，即它們每秒種向蓄電池充電的次數(shù)是與脈沖的頻率相等。而負(fù)脈沖3則不然，它是依據(jù)蓄電池的性質(zhì)、化學(xué)結(jié)構(gòu)、及電容量的大小等技術(shù)狀態(tài)而定，也就是說不一定在每一個(gè)2π周期內(nèi)向蓄電池進(jìn)行一次反向大電流充電，但是最少每秒鐘需要向蓄電池反向大電流充電一次；最多則與脈沖的頻率數(shù)相同。若在某個(gè)2π周期內(nèi)無負(fù)脈沖3，則上述的B-2π時(shí)間段就成了另一個(gè)瞬間停止充電間隔。上述這些充電脈沖的頻率為25赫茲-32千赫茲，一般充電脈沖以采用交流工頻的頻率為佳，即50赫茲(或60赫茲)。若采用50赫茲的充電脈沖頻率，則每秒鐘第一正脈沖1和第二正脈沖2各向蓄電池進(jìn)行50次正向大電流充電，而負(fù)脈沖3則根據(jù)蓄電池本身的技術(shù)狀態(tài)向蓄電池進(jìn)行1-50次的反向大電流充電。如此的反復(fù)循環(huán)直至充電完畢，這一過程一般在1小時(shí)左右，甚至更短。
實(shí)施例2。本發(fā)明在對(duì)小電容量(1800毫安以下)的蓄電池(組)充電時(shí)的組合脈沖充電的脈沖玻形如圖2所示，它包含大電流充電階段和涓流充電階段。圖中的橫坐標(biāo)是以轉(zhuǎn)角表示的時(shí)間，縱坐標(biāo)是脈沖充電電流的電壓。在大電流充電階段，一個(gè)2π周期內(nèi)，第一正脈沖1占據(jù)0-π時(shí)間段，第二正脈沖2占據(jù)A-B時(shí)間段。π-A時(shí)間段(約占π/4-π/5轉(zhuǎn)角)為瞬間停止充電間隔，。第一正脈沖1的峰值電壓值為被充蓄電池(組)端電壓的1.4-2.1倍。第二正脈沖2的峰值電壓小于第一正脈沖1的峰值電壓，但大于蓄電池(組)的端電壓。負(fù)脈沖3占據(jù)B-2π時(shí)間段(約為π/8-π/10轉(zhuǎn)角)。負(fù)脈沖3的電壓為負(fù)值，其峰值電壓為第一正脈沖1峰值電壓的40-90％。在每一個(gè)2π的周期內(nèi)第一正脈沖1、瞬間停止充電間隔和第二正脈沖2是必然存在的，即它們每秒種向蓄電池充電的次數(shù)是與脈沖的頻率相等。而負(fù)脈沖3則不然，它是依據(jù)蓄電池的性質(zhì)、化學(xué)結(jié)構(gòu)、及電容量的大小等技術(shù)狀態(tài)而定，也就是說不一定在每一個(gè)2π周期內(nèi)向蓄電池進(jìn)行一次反向大電流充電，但是每秒鐘內(nèi)至少向蓄電池進(jìn)行一次反向大電流充電；最多則與脈沖的頻率數(shù)相同。在涓流充電階段的每一個(gè)2π轉(zhuǎn)角內(nèi)有一個(gè)第一涓流脈沖4、一個(gè)第二涓流脈沖5和兩個(gè)停止充電間隔。第一涓流脈沖4的充電電流幅度為60毫安左右，第二涓流脈沖5為120毫安左右。第一涓流脈沖4和第二涓流脈沖5之間有停止充電間隔。上述的這些充電脈沖的頻率為25赫茲-32千赫茲，一般充電脈沖以采用交流工頻的頻率為佳，即50赫茲(或60赫茲)。若采用50赫茲的充電脈沖頻率，則在大電流充電階段，每秒鐘第一正脈沖1和第二正脈沖2各向蓄電池進(jìn)行50次正向大電流充電，而負(fù)脈沖3則根據(jù)蓄電池本身的技術(shù)狀態(tài)向蓄電池進(jìn)行1-50次的反向大電流充電；在涓流充電階段，第一涓流脈沖4和第二涓流脈沖5各向蓄電池涓流充電50次。上述的大電流充電階段每次持續(xù)3-5秒后接著進(jìn)入1-2秒的涓流充電階段；兩者在時(shí)間上構(gòu)成了(3-5)∶(1-2)的占空比。如此的大電流充電階段和涓流充電階段反復(fù)交替直至充電完畢，這一過程一般在1小時(shí)左右，甚至更短。上述的涓流脈沖4和5可以用電流幅度為60-120毫安的恒流替代。
權(quán)利要求
1．一種利用脈沖電流進(jìn)行充電的組合脈沖充電法，其特征在于所述的脈沖電流包含峰值電壓為1.4-2.1倍被充電蓄電池(組)端電壓的第一正脈沖、峰值電壓低于上述的第一正脈沖峰值電壓的第二正脈沖和電壓為負(fù)值的負(fù)脈沖；上述的負(fù)脈沖峰值電壓是上述的第一正脈沖峰值電壓的40％-85％；上述的第一正脈沖和第二正脈沖之間有一瞬間停止充電間隔。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合脈沖充電法，其特征在于上述的負(fù)脈沖每秒至少向蓄電池反向充電1次。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合脈沖充電法，其特征在于上述的第一正脈沖、第二正脈沖和負(fù)脈沖的頻率為25赫茲-32千赫茲，最好為50赫茲或60赫茲。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合脈沖充電法，其特征在于包含充電電流幅度不大于120毫安的涓流充電階段，由上述的第一正脈沖、第二正脈沖和負(fù)脈沖組合的大電流充電階段和上述的涓流充電階段的占空比為(3-5)∶(1-2)。
全文摘要
一種利用脈沖電流進(jìn)行充電的組合脈沖充電法,其特征在于所述的脈沖電流包含峰值電壓為1.4—2.1倍被充電蓄電池(組)端電壓的第一正脈沖、峰值電壓低于上述的第一正脈沖峰值電壓的第二正脈沖和電壓為負(fù)的負(fù)脈沖;上述的負(fù)脈沖的峰值電壓是上述的第一正脈沖峰值電壓的40%—85%;上述的第一正脈沖和第二正脈沖之間有一瞬間停止充電間隔。
文檔編號(hào)H02J7/00GK1228637SQ9811101
公開日1999年9月15日 申請日期1998年8月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月20日
發(fā)明者蘇永貴 申請人:蘇永貴