CN102005792B

CN102005792B - 一种智能控制的蓄电池修复方法及修复***

Info

Publication number: CN102005792B
Application number: CN 201010544352
Authority: CN
Inventors: 许可; 黎勇昌; 谢海鹏; 许进
Original assignee: Shenzhen DDM Environmental Protection Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing City Green Technology Co. Ltd.
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2010-11-12
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2030-11-12
Also published as: CN102005792A

Abstract

本发明公开了一种智能控制的蓄电池修复方法及修复***，该方法提供一种由单片机控制的智能修复蓄电池的方法，该***包括充电模块、检测模块、修复模块和交流电源，还包括切换控制模块和开关矩阵；充电模块的电源输入端与交流电源相连，其输出端通开关矩阵与被修复的蓄电池相连；检测模块的检测信号输入端通过开关矩阵接蓄电池，其检测结果输出端与切换控制模块相连；所述的修复模块通过开关矩阵接蓄电池；切换控制模块与开关矩阵，根据检测模块的检测结果控制开关矩阵。提供一种智能控制的蓄电池修复的方法。本发明的有益效果是通过智能化的对被修复电池状态作出判断，并自动切换到相应的模块进行作业，使繁杂的修复过程变得简单，节约人力，提高效率。

Description

一种智能控制的蓄电池修复方法及修复***

技术领域

本发明涉及蓄电池维修领域，特别涉及一种智能控制的蓄电池修复***及修复方法，属于废旧铅酸蓄电池修复利用领域。

背景技术

普遍采用铅酸蓄电池作为电动自行车的主要动力源，随着动力电池新材料新工艺的发展，目前电动车电池的理论循环寿命由原来的300次提高到600次左右，即2年以上的使用寿命。但在电动自行车的实际使用中往往8～12个月便需要更换一组新电池。按照保有量5000万辆电动车计算，每年报废的动力电池相当惊人。目前的对蓄电池的修理都是充电、检测、修复环节，每个环节都需要人工参与的半自动装置，修复处理效率不高。

发明内容

本发明目的是提供一种智能控制的蓄电池修复方法及修复***，通过系列智能判断和控制完成蓄电池的修复过程，减少人工操作环节，提高作业效率。

本发明目的是提供一种智能控制的蓄电池修复方法，包括以下步骤：

第一步、检测蓄电池的端电压是否大于约定值，若结果是否定的则转第二步，否则转第三步；

第二步、对蓄电池进行修复，修复完成后，对蓄电池进行充电，直到充电完成，并对蓄电池进行端电压检测，若还未达到设定值，则直接报废，否则转第四步；

第三步、对蓄电池进行充电；

第四步、检测蓄电池容量，是否大于标称容量的设定值，若结果是肯定的，则修复完成，否则，转向第五步；

第五步、对蓄电池进行修复，修复完成后，对蓄电池进行充电，直到充电完成，检测蓄电池容量，是否大于标称容量的设定值，若结果是肯定的，则修复完成，否则，报废蓄电池。

具体的，上述的一种智能控制的蓄电池修复的方法中：第一步中，端电压的约定值为9V。第四步和第五步中，标称容量的设定值为标称容量80％。

本发明的另一个目的是提供一种智能控制的蓄电池修复***，包括充电模块、检测模块、修复模块和交流电源，还包括切换控制模块和开关矩阵；

所述的充电模块的电源输入端与所述的交流电源相连，其输出端通所述的开关矩阵与被修复的蓄电池相连；

所述的检测模块的检测信号输入端通过所述的开关矩阵接所述的蓄电池，其检测结果输出端与所述的切换控制模块相连；

所述的修复模块通过所述的开关矩阵接所述的蓄电池；

所述的切换控制模块与所述的开关矩阵连接，根据所述的检测模块的检测结果控制所述的开关矩阵。

具体的，上述修复***中，充电模块的型号为CD-1605K的数字脉冲充电器。检测模块为型号是JC-1610的蓄电池容量仪。修复模块为包括单片机电路、电池电压检测电路、电池极性检测电路、故障告警电路、恒流源、脉冲开关电路；

所述的单片机电路包括单片机和为该单片机提供标准时钟信号、复位信号和基准电压的的时钟电路、上电复位电路和精密电压基准电路；

所述的电池电压检测电路与被测的蓄电池相连，其检测结果输出接所述的单片机电路；

所述的电池极性检测电路与被测的蓄电池相连，其检测结果输出接所述的单片机电路；

所述的故障告警电路的告警控制信号输入口与所述的单片机电路相连；

所述的恒流源在所述的单片机电路控制下接被测的蓄电池；

所述的脉冲开关电路在所述的单片机电路控制下接被测的蓄电池。

切换控制模块包括与所述的检测模块连接的检测信号输入口，分别与所述的充电模块、修复模块和开关矩阵控制信号输入端连接的控制信号输出口；将所述的信号输入口输入的检测模块的检测信息与设定的相应信息进行比较的比较电路；根据所述的比较电路的比较结果控制输出信号输出的处理器电路。

本发明的工作过程是：连接好待修复的蓄电池，***检测蓄电池的端电压是否大于9V，若小于9V则通过开关矩阵把蓄电池切换至修复模块直接修复，直至端电压大于9V时结束，若大于9V即通过开关矩阵把蓄电池切换至充电模块进行脉冲充电，充电完成，由开关矩阵把蓄电池切换至检测模块进行容量检测，当检测出的实际荷电容量大于标称容量的80％时，判断该电池为合格蓄电池，交与用户继续使用，当检测出的实际荷电容量小于标称容量的80％时，判断该电池为故障蓄电池，通过开关矩阵把蓄电池切换至修复模块对它进行修复，完成后由开关矩阵把蓄电池切换至检测模块进行容量检测，当检测出的实际荷电容量大于标称容量的80％时，判断该电池为合格蓄电池，交与用户继续使用。

综上所述，本发明的有益效果是通过智能化的对被修复电池状态作出判断，并自动切换到相应的模块进行作业，使繁杂的修复过程变得简单，节约人力，提高效率。

附图说明

图1是本发明的整体电路方框连接图。

图2是本发明的电池与各模块的连接图。

图3是本发明的工作流程图。

图4是本发明的修复模块电路原理图

图中代号说明

1、充电模块，2、检测模块，3、修复模块，4、开关矩阵，5、被修复的蓄电池，6、交流电源、7、切换控制模块。

具体实施方式：

如图1、图2所示为本发明的整体电路方框连接图，一种智能控制的蓄电池修复***，包括由CD-1605K的数字脉冲充电器充当的充电模块1、由型号是JC-1610的蓄电池容量仪充当的检测模块2、由型号是的XF-16P的铅酸蓄电池修复仪组成的修复模块3和交流电源6，还包括切换控制模块7和开关矩阵4。切换控制模块7包括与检测模块2连接的检测信号输入口，分别与充电模块1、修复模块3和开关矩阵4控制信号输入端连接的控制信号输出口；将所述的信号输入口输入的检测模块2的检测信息与设定的相应信息进行比较的比较电路；根据所述的比较电路的比较结果控制输出信号输出的处理器电路。开关矩阵4是一种双刀三掷的开关，在控制信号的控制下，这里控制信号就是由切换控制模块7发出的信号，可以分别将充电模块1，检测模块2和修复模块3与被修复的蓄电池5相连，分别完成充电、检测或者修复工作。

本实施例中充电模块1的电源输入端与交流电源6相连，其输出端通过开关矩阵4与被修复的蓄电池5相连；充电模块1为蓄电池充电，在切换控制模块7的控制下，开关矩阵4将充电模块1与蓄电池相接，利用交流电源6为蓄电池5充电。

所述的检测模块2的检测信号输入端通过所述的开关矩阵4接所述的蓄电池5，其检测结果输出端与所述的切换控制模块7相连；检测模块2检测电池的容量和端电压，检测结果通过输出端口接切换控制模块7，切换控制模块7根据检测结果确定开关矩阵4接通什么模块与蓄电池5相连。

修复模块3通过开关矩阵4接所述的蓄电池5，修复模块3在切换控制模块7的控制下对蓄电池5进行修复。

切换控制模块7与所述的开关矩阵4，根据所述的检测模块2的检测结果控制所述的开关矩阵4。

上面的CD-1605K的数字脉冲充电器、JC-1610的蓄电池容量仪和XF-16P的铅酸蓄电池修复仪是市场上常用的充电工具、检测工具和修复工具，产品成熟，下面以修复模块为例说明其工作流程：如图4，修复模块的结构如图4所示：包括由U1组成单片机电路；由C3、C4与石英晶体Y1组成时钟电路；由D1、R6、C5组成上电复位电路；由U2、R2、R5、RP1、C4组成精密电压基准电路，精密电压基准电路为单片机提供基准电压；由R111、R112、RP101、D104、D105组成电池电压检测电路，电压检测电路实时监测被修复电池的状态；由R108、R109、R110、U103、D103、C102组成电池极性检测电路；由R1、BL1、Q1、R3组成故障告警电路；由U101、U102、R101、R102组成恒流源，恒流源为被修复电池提供恒稳直流电；由R103、R104、R105、R106、R107、V101、V102、V103、V104、D101、D102和C101组成脉冲开关电路；由U3、U4、R9、R10、R11、R12、L2、L3、D3、C7～C12组成DC-DC变换电路，DC-DC变换电路为修复模块提供电源供电。

修复模块的一般工作流程：接通交流电源后，由AC-DC POWER把电压变换为低压直流电，一路经U101、U102、R101、R102组成恒流源恒流后作为被修复电池5的能源供给；另一路经U3、U4、R9、R10、R11、R12、L2、L3、D3、C7～C12组成DC-DC变换电路为恒稳直流电为修复模块提供电源供电。当单片机U1的PB5端口(第19脚)接收到启动信号时开始运行，被修复电池5的电压经过RP101、R111、R112分压后送到单片机U1的A/D检测输入端口PC0(第23脚)，该电压信号通过与所述的精密电压基准电路送进来的基准电压作比较，准确检测到被修复电池5的电压变化，根据该电压的变化，从单片机U1生成一个周期为120uS，幅值5V，占空比由10％～99％变化的振荡脉冲方波，从PD3(第5脚)端口输出，当振荡脉冲为高电平时送至V104基极，通过V104发射极对地使V104深度饱和，集电极电位约4.4V。所述的恒流源把AC-DC POWER输出的电流恒定在0.1C10(A)，经过15V稳压管D101、R109到V104的集电极，D101处于反向击穿稳压状态，给V101形成了15V正向偏置使其导通。由于TMOS管G极和S极有2000pF左右的结电容，为了克服结电容形成的过渡过程时间上的延迟，导致V101在放大状态停留过长而增加V101的管耗，与R103并联C101是加速电容，使V101在迅速导通。V101导通期间，电流通过D102向被修复电池5充电。反之，单片机输出振荡脉冲为低电平时，V104转入截止，V103通过R105使V103的发射极处于低电平，而其基极处于+5V，使V103饱和导通，V103的集电极约4.5V，通过R104使V102饱和导通，V102的集电极和发射极使V101的S-G极短路，使2000p的结电容迅速放电，V101迅速截止，电流停止通过D102向被修复电池5充电。在这种快速变换的脉冲电流作用下，可以使电池极板内形成的硫酸铅结晶体逐渐分解并重新参与电化学反应，因而可以恢复蓄电池的荷电容量。

为了保障被修复电池5在修复过程中不受损伤，除了需要严格限定最大的脉冲维修电流必须小于0.1C10(A)外，还需要在电池端电压高于析汽电压14.50V之后逐步减小脉冲电流，减缓副反应。本发明减小脉冲电流的控制方法是：当电池的端电压未达到析汽电压14.50V之前，采用最大(99％)占空比输出，一旦电池端电压超过14.50V，每升高0.12V则通过单片机控制减小10％的占空比，直至把占空比减小到最小值10％时，判断修复过程已完成。如果检测到被修复电池5的端电压上升过快，则判断该电池为内阻变大，硫酸盐化很严重，此时不再根据电池端电压的变化控制输出脉冲占空比，而是启动定时程序减小脉冲占空比，每减小10％脉冲占空比，定时工作30分钟后，再继续减小下一档的占空比，直至最终把占空比减小到最值10％时，判断修复过程已完成。此时关闭修复脉冲输出，静止30分钟复测一次蓄电池的端电压，如果电压下降至9V以下，则单片机U1的PB3端口(第17脚)输出高电平驱动三极管Q1导通，蜂鸣器BL1发出报警音提示该电池需要报废；如果该电压高于9V，则从PB1端口(第15脚)输出高电平信号驱动检测模块进入工作状态，对修复完成的蓄电池进行放电检测容量。

本实施例中，修复模块的单片机U1采用ATMEGA88；精密稳压器U2采用TL431，DC-DC转换器U3采用MC34063，三端稳压器U4采用LM7805，另外两个三端稳压器U101、U102都采用LM317。

上述切换控制模块7的控制过程如图3所示：

第一步、检测蓄电池的端电压是否大于9V，若结果是否定的则转第二步，否则转第三步；

第二步、对蓄电池进行修复，修复完成后，对蓄电池进行充电，直到充电完成，并对蓄电池进行端电压检测，若还未达到9V，则直接报废，否则转第四步；

第三步、对蓄电池进行充电；

第四步、检测蓄电池容量，是否大于标称容量的80％，若结果是肯定的，则修复完成，否则，转向第五步；

第五步、对蓄电池进行修复，修复完成后，对蓄电池进行充电，直到充电完成，检测蓄电池容量，是否大于标称容量的80％，若结果是肯定的，则修复完成，否则，报废蓄电池。

具体工作过程为：将蓄电池5连接到本发明中，在检测模块2设置该电池的电压和标称容量两个参数信息，开关矩阵4中的切换控制7把蓄电池正负两端通过开关K1的A、B触点切换到充电模块1的输出端，检测该电池的端电压，如果小于9V，则发送指令至控制切换7控制切换开关K1把蓄电池通过触点E、F连接到修复模块3进行一个周期的脉冲修复，此时检测端电压还是低于9V，则判断该电池属于报废电池，结束对该电池的操作。经过一个周期修复后或者电池本身电压大于9V则启动充电程序对该电池进行充电，充电完成后发送指令至切换控制7，控制切换开关K1把蓄电池5的正负极通过触点C、D切换到检测模块2的输出端，按照事先设置好的参数进行2小时率电流放电检测电池的实际容量，(例如：设置的电池信息为：12V/10Ah，则按照检测电流5A，终止电压10.50V的条件进行恒流放电检测容量)检测结束，根据记录的时间折算成电池的实际容量，(计算方法：实际容量Ah＝放电电流I*放电时间T)并与设置的电池信息进行比较，(比较方法：K容量百分比＝C1实际容量/C0标称容量*100％)当K值大于80％时，判断提示该电池为合格电池，结束对该电池的操作。如果K值小于80％，则发送指令至切换控制7把蓄电池正负两端通过开关K1的A、B触点切换到充电模块1的输出端对电池进行充电，充电完成后发送指令控制切换7控制切换开关K1把蓄电池通过触点E、F连接到修复模块3进行一个周期的脉冲修复，修复完成，再发送指令至切换控制7，控制切换开关K1把蓄电池5的正负极通过触点C、D切换到检测模块2的输出端，按照事先设置好的参数进行2小时率电流放电检测电池的实际容量，(例如：设置的电池信息为：12V/10Ah，则按照检测电流5A，终止电压10.50V的条件进行恒流放电检测容量)检测结束，根据记录的时间折算成电池的实际容量，(计算方法：实际容量Ah＝放电电流I*放电时间T)并与设置的电池信息进行比较，(比较方法：K容量百分比＝C1实际容量/C0标称容量*100％)当K值大于80％时，判断提示该电池为合格电池，结束对该电池的操作。如此循环经过3次维修后蓄电池的实际容量还低于标称容量的80％时，判断电池报废，结束对电池的操作。

Claims

1.一种智能控制的蓄电池修复的方法，其特征在于：包括以下步骤：

第二步、对蓄电池进行修复，修复完成后，对蓄电池进行充电，直到充电完成，并对蓄电池进行端电压检测，若还未达到约定值，则直接报废，否则转第四步；

第三步、对蓄电池进行充电；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：第一步中，端电压的约定值为9V。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：第四步和第五步中，标称容量的设定值为标称容量80％。

4.根据权利要求1所述的一种智能控制的蓄电池修复的方法的修复***，包括充电模块(1)、检测模块(2)、修复模块(3)和交流电源(6)，其特征在于：还包括切换控制模块(7)和开关矩阵(4)；

所述的充电模块(1)的电源输入端与所述的交流电源(6)相连，其输出端通过所述的开关矩阵(4)与被修复的蓄电池(5)相连；

所述的检测模块(2)的检测信号输入端通过所述的开关矩阵(4)接所述的蓄电池(5)，其检测结果输出端与所述的切换控制模块(7)相连；

所述的修复模块(3)通过所述的开关矩阵(4)接所述的蓄电池(5)；

所述的切换控制模块(7)与所述的开关矩阵(4)连接，所述的切换控制模块(7)根据所述的检测模块(2)的检测结果控制所述的开关矩阵(4)。

5.根据权利要求4所述的修复***，其特征在于：所述的充电模块(1)的型号为CD-1605K的数字脉冲充电器。

6.根据权利要求4所述的修复***，其特征在于：所述的检测模块(2)为型号是JC-1610的蓄电池容量仪。

7.根据权利要求4所述的修复***，其特征在于：所述的修复模块(3)包括单片机电路、电池电压检测电路、电池极性检测电路、故障告警电路、恒流源、脉冲开关电路；

所述的单片机电路包括单片机和为该单片机提供标准时钟信号、复位信号和基准电压的时钟电路、上电复位电路和精密电压基准电路；

所述的电池电压检测电路与被测的蓄电池(5)相连，其检测结果输出接所述的单片机电路；

所述的电池极性检测电路与被测的蓄电池(5)相连，其检测结果输出接所述的单片机电路；

所述的恒流源在所述的单片机电路控制下接被测的蓄电池(5)；

所述的脉冲开关电路在所述的单片机电路控制下接被测的蓄电池(5)。

8.根据权利要求4至7中任一所述的修复***，其特征在于：所述的切换控制模块(7)包括与所述的检测模块(2)连接的检测信号输入口，分别与所述的充电模块(1)、修复模块(3)和开关矩阵(4)控制信号输入端连接的控制信号输出口；将所述的检测信号输入口输入的检测模块(2)的检测结果与设定的相应信息进行比较的比较电路；根据所述的比较电路的比较结果控制输出信号输出的处理器电路。