CN108054449B - 一种镍氢电池活化装置及其快速活化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种镍氢电池活化装置及其快速活化方法，所述镍氢电池活化装置由控制模块控制镍氢电池的整个活化过程，放电模块对镍氢电池进行放电；充电模块对镍氢电池进行充电；温度测量模块监测镍氢电池在活化过程中的温度，并将镍氢电池的温度值反馈给控制模块；电压控制模块控制镍氢电池在活化过程中的电压；电流控制模块控制镍氢电池在活化过程中的电流。本发明通过控制模块控制电压控制模块和电流控制模块，使得镍氢电池的充电和放电过程可以快速安全地进行，避免了过充电或过放电造成的电池损坏，通过活化过程对新镍氢电池容量激活以及对旧镍氢电池去内阻激活，保证镍氢电池的正常使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池活化装置，具体地说，涉及一种镍氢电池活化装置及其快速活化方法。
背景技术
随着电子产品的高速发展，便携式的电子移动设备得到广泛的应用。伴随电子移动设备的推广，对其内使用的环境污染低、可多次循环使用的镍氢电池的需求也越来越大；除了对镍氢电池容量的需求变高以外，对镍氢电池的使用寿命也提出了较高的要求。但是现有技术中以氢氧化亚镍为正极材料以及氢氧化钾为电解液成分制作的镍氢电池在使用过程中容量造成电池内阻过大，放电电压低导致镍氢电池电量低无法使用，或者充电电压过高无法进行充电，明显降低可循环使用的次数有限，因此需要对镍氢电池进行活化处理以解决上述问题，但是并不是所有的镍氢电池都能进行活化处理。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种镍氢电池活化装置及其快速活化方法，以克服现有技术中的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供了一种镍氢电池活化装置，所述镍氢电池活化装置包括放电模块、充电模块、温度测量模块、电压控制模块、电流控制模块、控制模块和待活化的镍氢电池；其中，放电模块与电压控制模块、电流控制模块、控制模块和待活化的镍氢电池连接，用于根据控制模块的命令对待活化的镍氢电池进行放电；充电模块与电压控制模块、电流控制模块、控制模块和待活化的镍氢电池连接，用于根据控制模块的命令对待活化的镍氢电池进行充电；温度测量模块与控制模块和待活化的镍氢电池连接，用于监测镍氢电池在活化过程中的温度，并将镍氢电池的温度值反馈给控制模块；电压控制模块与放电模块、充电模块、控制模块和待活化的镍氢电池连接，用于监测镍氢电池在活化过程中的电压变化，并根据控制模块的命令控制放电模块在充电过程中的电压；电流控制模块与放电模块、充电模块、控制模块和待活化的镍氢电池连接，用于监测镍氢电池在活化过程中的电流变化，并根据控制模块的命令控制放电模块在放电过程中的电流以及充电模块在充电过程中的电流；控制模块与放电模块、充电模块、温度测量模块、电压控制模块、电流控制模块和待活化的镍氢电池连接，用于控制镍氢电池的整个活化过程。
作为对本发明所述的镍氢电池活化装置的进一步说明，优选地，控制模块根据待活化的镍氢电池的状态控制放电模块对镍氢电池进行放电；同时，控制模块控制电流控制模块监测经过镍氢电池的电流，以调整放电模块中的放电电流；控制模块控制电压控制模块监测镍氢电池两端的电压，以防止过放电。
作为对本发明所述的镍氢电池活化装置的进一步说明，优选地，控制模块根据待活化的镍氢电池的状态控制充电模块对镍氢电池进行充电；同时，控制模块控制电流控制模块监测经过镍氢电池的电流，以调整充电模块中的充电电流；控制模块控制电压控制模块监测镍氢电池两端的电压，以防止过充电。
作为对本发明所述的镍氢电池活化装置的进一步说明，优选地，温度测量模块监测镍氢电池在充电过程中的温度并反馈给控制模块，进而控制模块控制充电模块停止对镍氢电池进行充电。
作为对本发明所述的镍氢电池活化装置的进一步说明，优选地，电压控制模块控制的电压范围为1～1.35V。
本发明还提供了一种利用所述的镍氢电池活化装置的快速活化方法，所述快速活化方法包括如下步骤：
步骤1)：镍氢电池状态检测；
控制模块检测镍氢电池的状态，并根据镍氢电池的状态选择充电或放电；其中，对于新镍氢电池，该电池带电量大于40％时，先放电再充电，该电池带电量小于40％时，先充电再放电；对于旧镍氢电池进行大电流放电；
步骤2)：新镍氢电池的充放电；
步骤2-1)：放电处理；
控制模块控制放电模块和电流控制模块以0.2C放电电流对新镍氢电池进行放电处理，当电压控制模块检测到电压为1V时，停止放电；
步骤2-2)：充电处理；
控制模块控制充电模块和电流控制模块以0.1C充电电流对新镍氢电池进行充电处理，当电压控制模块检测到电压为1.35V时，停止充电；
步骤2-3)：重复步骤2-1)和步骤2-2)进行2-4次循环直到电池容量接近额定容量；或者，
步骤3)：旧镍氢电池的大电流放电；
步骤3-1)：放电处理；
控制模块控制放电模块和电流控制模块以5C对旧镍氢电池进行放电处理；
步骤3-2)：静置处理；
当温度测量模块检测到放电中的旧镍氢电池的温度达到40℃时，控制模块控制放电模块停止充电，等待温度恢复正常再次进行放电处理；
步骤3-3)：重复步骤3-1)和步骤3-2)，直到电压控制模块检测到旧镍氢电池电压降至为1V时，停止放电处理。
作为对本发明所述的快速活化方法的进一步说明，优选地，步骤2-1)的放电处理是以0.2C倍率电流放电至1.2V，然后以0.5C倍率电流放电至1.0V，停置半小时；最后0.2C倍率电流放电8-10小时。
作为对本发明所述的快速活化方法的进一步说明，优选地，步骤2-2)的充电处理是第一次充电以0.1C倍率电流充电至1.35V，再进行充电处理则以0.1C倍率电流充电至1.2～1.35V。
本发明通过控制模块控制电压控制模块和电流控制模块，使得镍氢电池的充电和放电过程可以快速安全地进行，避免了过充电或过放电造成的电池损坏，通过活化过程对新镍氢电池容量激活以及对旧镍氢电池去内阻激活，保证镍氢电池的正常使用。
附图说明
图1为本发明的镍氢电池活化装置的结构示意图；
图2为本发明的镍氢电池活化装置的放电过程的结构框图；
图3为本发明的镍氢电池活化装置的充电过程的结构示框图；
图4为本发明的镍氢电池活化装置的温控过程的结构示框图。
具体实施方式
为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
如图1所示，图1为本发明的镍氢电池活化装置的结构示意图；所述镍氢电池活化装置包括放电模块1、充电模块2、温度测量模块3、电压控制模块4、电流控制模块5、控制模块6和待活化的镍氢电池；其中，放电模块1与电压控制模块4、电流控制模块5、控制模块6和待活化的镍氢电池连接，用于根据控制模块6的命令对待活化的镍氢电池进行放电；充电模块2与电压控制模块4、电流控制模块5、控制模块6和待活化的镍氢电池连接，用于根据控制模块6的命令对待活化的镍氢电池进行充电；温度测量模块3与控制模块6和待活化的镍氢电池连接，用于监测镍氢电池在活化过程中的温度，并将镍氢电池的温度值反馈给控制模块6，然后根据控制模块6的命令在不损伤电池的情况下对镍氢电池进行降温处理；电压控制模块4与放电模块1、充电模块2、控制模块6和待活化的镍氢电池连接，用于监测镍氢电池在活化过程中的电压变化，并根据控制模块6的命令控制放电模块1在充电过程中的电压；优选地，电压控制模块4控制的电压范围为1～1.35V；电流控制模块5与放电模块1、充电模块2、控制模块6和待活化的镍氢电池连接，用于监测镍氢电池在活化过程中的电流变化，并根据控制模块6的命令控制放电模块1在放电过程中的电流以及充电模块2在充电过程中的电流；控制模块6与放电模块1、充电模块2、温度测量模块3、电压控制模块4、电流控制模块5和待活化的镍氢电池连接，用于控制镍氢电池的整个活化过程。
请参看图2，图2为本发明的镍氢电池活化装置的放电过程的结构框图；
控制模块6发送放电信号或停止放电信号给放电模块1，放电模块1接收放电信号或停止放电信号并对镍氢电池进行放电或者停止放电操作，其中控制模块6根据待活化的镍氢电池的状态控制放电模块1对镍氢电池进行放电或者停止放电；在放电时，控制模块6发送恒流放电信号给电流控制模块5，电流控制模块5接收恒流放电信号并控制和监测镍氢电池，控制模块6控制电流控制模块5以恒流使镍氢电池进行放电，并监测镍氢电池的放电电流，以调整放电模块1中的放电电流，避免电流波动过大；控制模块6发送监测电压信号给电压控制模块4，电压控制模块4接收监测电压信号并控制和监测镍氢电池，控制模块6控制电压控制模块4监测镍氢电池两端的电压，以防止过放电。
请参看图3，图3为本发明的镍氢电池活化装置的充电过程的结构示框图；控制模块6发送充电信号或者停止充电信号给充电模块2，充电模块2接收充电信号或者停止充电信号并对镍氢电池进行充电或者停止充电操作，其中控制模块6根据待活化的镍氢电池的状态控制充电模块2对镍氢电池进行充电或者停止充电；在充电时，控制模块6发送恒流充电信号给电流控制模块5，电流控制模块5接收恒流充电信号并控制和监测镍氢电池，控制模块6控制电流控制模块5以恒流使镍氢电池进行充电，并监测经过镍氢电池的充电电流，若实际电流值与设定值相差超过10％时，调整占空比，可使充电电流维持在设定值附近，以调整充电模块2中的充电电流，避免电流波动过大；控制模块6发送监测电压信号给电压控制模块4，电压控制模块4接收监测电压信号并控制和监测镍氢电池，控制模块6控制电压控制模块4监测镍氢电池两端的电压，以防止过充电；另外，控制模块6发送温度监测信号给温度测量模块3，温度测量模块3接收温度监测信号，以使控制模块6控制温度测量模块3监测镍氢电池的温度，电池温度超过55℃或出现0.5℃/min的温升时，停止充电。
请参看图4，图4为本发明的镍氢电池活化装置的温控过程的结构示框图；控制模块6发送升温信号或降温信号给温度测量模块3，温度测量模块3接收升温信号或降温信号，以使控制模块6可以控制温度测量模块3对镍氢电池进行升温或降温，以加速电解液的活性，避免温度过高造成电池进一步损坏；在充电过程中，控制模块6发送温度监测信号给温度测量模块3，温度测量模块3接收温度监测信号，以使温度测量模块3监测镍氢电池的温度并反馈给控制模块6，温度过高时，及时停止对镍氢电池进行充电，避免镍氢电池温度过高造成的漏液现象以及损坏。
本发明还提供了一种利用所述的镍氢电池活化装置的快速活化方法，所述快速活化方法包括如下步骤：
步骤1)：镍氢电池状态检测；
控制模块6检测镍氢电池的状态，并根据镍氢电池的状态选择充电或放电；由于镍氢电池的激活包括对新电池的容量激活和对旧电池去内阻激活，因此，对于新镍氢电池和旧镍氢电池采取不同的活化方法，其中，对于新镍氢电池，该电池带电量大于40％时，先放电再充电，该电池带电量小于40％时，先充电再放电；对于旧镍氢电池进行大电流放电。
步骤2)：新镍氢电池的充放电；
步骤2-1)：放电处理；
控制模块6控制放电模块1和电流控制模块5以0.2C放电电流对新镍氢电池进行放电处理，当电压控制模块4检测到电压为1V时，停止放电。优选地，放电处理是以0.2C倍率电流放电至1.2V，然后以0.5C倍率电流放电至1.0V，停置半小时；最后0.2C倍率电流放电8-10小时。在放电过程中，镍氢电池也会慢慢发热，当温度测量模块3检测到镍氢电池的温度在55℃时控制模块6自动控制放电模块1停止放电，等到镍氢电池温度恢复正常后，控制模块6启动放电模块1再次放电，直到每节镍氢电池的电压降到1.0V时即完成了放电过程，然后再给镍氢电池进行充电。
步骤2-2)：充电处理；
控制模块6控制充电模块2和电流控制模块5以0.1C充电电流对新镍氢电池进行充电处理，当电压控制模块4检测到电压为1.35V时，停止充电。优选地，充电处理是第一次充电以0.1C倍率电流充电至1.35V，再进行充电处理则以0.1C倍率电流充电至1.2～1.35V。
步骤2-3)：重复步骤2-1)和步骤2-2)进行2-4次循环直到电池容量接近额定容量。
步骤3)：旧镍氢电池的大电流放电；
步骤3-1)：放电处理；
控制模块6控制放电模块1和电流控制模块5以5C对旧镍氢电池进行放电处理。
步骤3-2)：静置处理；
当温度测量模块3检测到放电中的旧镍氢电池的温度达到40℃时，控制模块6控制放电模块1停止充电，等待温度恢复正常再次进行放电处理；
步骤3-3)：重复步骤3-1)和步骤3-2)，直到电压控制模块4检测到旧镍氢电池电压降至为1V时，停止放电处理。
综上所述，本发明通过控制模块控制电压控制模块和电流控制模块，使得镍氢电池的充电和放电过程可以快速安全地进行，避免了过充电或过放电造成的电池损坏，通过活化过程对新镍氢电池容量激活以及对旧镍氢电池去内阻激活，保证镍氢电池的正常使用；利用温度测量模块监测镍氢电池的温度，避免镍氢电池温度过高造成的漏液现象；控制模块控制放电模块和充电模块对镍氢电池进行放电和充电处理，并监测镍氢电池的状态，实时调整经过镍氢电池的电流，保证恒流恒压充电和恒流放电。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。
Claims (5)
1.一种镍氢电池活化装置，其特征在于，所述镍氢电池活化装置包括放电模块(1)、充电模块(2)、温度测量模块(3)、电压控制模块(4)、电流控制模块(5)、控制模块(6)和待活化的镍氢电池；其中，
放电模块(1)，与电压控制模块(4)、电流控制模块(5)、控制模块(6)和待活化的镍氢电池连接，用于根据控制模块(6)的命令对待活化的镍氢电池进行放电；
充电模块(2)，与电压控制模块(4)、电流控制模块(5)、控制模块(6)和待活化的镍氢电池连接，用于根据控制模块(6)的命令对待活化的镍氢电池进行充电；
温度测量模块(3)，与控制模块(6)和待活化的镍氢电池连接，用于监测镍氢电池在活化过程中的温度，并将镍氢电池的温度值反馈给控制模块(6)；
电压控制模块(4)，与放电模块(1)、充电模块(2)、控制模块(6)和待活化的镍氢电池连接，用于监测镍氢电池在活化过程中的电压变化，并根据控制模块(6)的命令控制放电模块(1)在充电过程中的电压；
电流控制模块(5)，与放电模块(1)、充电模块(2)、控制模块(6)和待活化的镍氢电池连接，用于监测镍氢电池在活化过程中的电流变化，并根据控制模块(6)的命令控制放电模块(1)在放电过程中的电流以及充电模块(2)在充电过程中的电流；
控制模块(6)，与放电模块(1)、充电模块(2)、温度测量模块(3)、电压控制模块(4)、电流控制模块(5)和待活化的镍氢电池连接，用于控制镍氢电池的整个活化过程；
控制模块(6)根据待活化的镍氢电池的状态控制放电模块(1)对镍氢电池进行放电；同时，控制模块(6)控制电流控制模块(5)监测经过镍氢电池的电流，以调整放电模块(1)中的放电电流；控制模块(6)控制电压控制模块(4)监测镍氢电池两端的电压，以防止过放电；
控制模块(6)根据待活化的镍氢电池的状态控制充电模块(2)对镍氢电池进行充电；同时，控制模块(6)控制电流控制模块(5)监测经过镍氢电池的电流，以调整充电模块(2)中的充电电流；控制模块(6)控制电压控制模块(4)监测镍氢电池两端的电压，以防止过充电；
温度测量模块(3)监测镍氢电池在充电过程中的温度并反馈给控制模块(6)，进而控制模块(6)控制充电模块(2)停止对镍氢电池进行充电。
2.如权利要求1所述的镍氢电池活化装置，其特征在于，电压控制模块(4)控制的电压范围为1～1.35V。
3.一种利用如权利要求1-2任一所述的镍氢电池活化装置的快速活化方法，所述快速活化方法包括如下步骤：
步骤1)：镍氢电池状态检测；
控制模块(6)检测镍氢电池的状态，并根据镍氢电池的状态选择充电或放电；其中，对于新镍氢电池，该电池带电量大于40％时，先放电再充电，该电池带电量小于40％时，先充电再放电；对于旧镍氢电池进行大电流放电；
步骤2)：新镍氢电池的充放电；
步骤2-1)：放电处理；
控制模块(6)控制放电模块(1)和电流控制模块(5)以0.2C放电电流对新镍氢电池进行放电处理，当电压控制模块(4)检测到电压为1V时，停止放电；
步骤2-2)：充电处理；
控制模块(6)控制充电模块(2)和电流控制模块(5)以0.1C充电电流对新镍氢电池进行充电处理，当电压控制模块(4)检测到电压为1.35V时，停止充电；
步骤2-3)：重复步骤2-1)和步骤2-2)进行2-4次循环直到电池容量接近额定容量；或者，
步骤3)：旧镍氢电池的大电流放电；
步骤3-1)：放电处理；
控制模块(6)控制放电模块(1)和电流控制模块(5)以5C对旧镍氢电池进行放电处理；
步骤3-2)：静置处理；
当温度测量模块(3)检测到放电中的旧镍氢电池的温度达到40℃时，控制模块(6)控制放电模块(1)停止充电，等待温度恢复正常再次进行放电处理；
步骤3-3)：重复步骤3-1)和步骤3-2)，直到电压控制模块(4)检测到旧镍氢电池电压降至为1V时，停止放电处理。
4.如权利要求3所述的快速活化方法，其特征在于，步骤2-1)的放电处理是以0.2C倍率电流放电至1.2V，然后以0.5C倍率电流放电至1.0V，停置半小时；最后0.2C倍率电流放电8-10小时。
5.如权利要求3所述的快速活化方法，其特征在于，步骤2-2)的充电处理是第一次充电以0.1C倍率电流充电至1.35V，再进行充电处理则以0.1C倍率电流充电至1.2～1.35V。
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