CN201149885Y - 正负离子蓄电池修复仪 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种对正负离子蓄电池进行修复充电的设备，采用脉冲正负离子充放电的方式对蓄电池修复，其结构是：变压器次级输出一个中压交流电压和低压交流电压。中压上并联连接一个脉冲整流充电电路和脉冲放电电路，低压上连接一个低压整流充电电路。本实用新型对电池极板和硫化物质发射正负离子束，消除硫化和结晶，调整正极板α－pbO2和β－pbO2比例失调。能将未存在物理性损伤，电压降到近0V、用普通方法充不进电的铅酸蓄电池恢复到同期正常使用的电容量。对废旧蓄电池修复率达93％以上。修复一次可以达到新电池使用寿命的95％以上的时间，并可以重复修复3－5次，节省电能，大大降低修复成本。

Description

正负离子蓄电池修复仪
技术领域
本实用新型涉及对铅酸蓄电池修复充电的技术，特别是一种对铅酸蓄电池进行修复充电的设备。
背景技术
铅酸蓄电池是目前使用最广的蓄电池，在整个正常使用状况下，其循环充放电超过300次以上，使用寿命可达2年以上，自放电率极低，小于1％，广泛应用于通信、交通、电力、金融、计算机网络、应急照明***、电动助力车驱动、汽车启动电源等。但铅酸蓄电池在存放或使用过程中，存在自放电或使用放电，当12V电池被放电到10.5V/1CA或10V/1CA时，必须及时对蓄电池进行充电，否则将造成过放电而损坏蓄电池。另外，如静态放置或浮充工作一定时期不充电或放电，大电流放电，电池失水等原因，蓄电池将可能因内阻较大充不进电而损坏报废，处置不当还会对环境造成污染。
铅酸蓄电池正极板活性物质的主要成分是二氧化铅，具有较强的氧化性。放电时，与硫酸发生反应生成硫酸铅，并吸收电子。当硫酸铅达到一定量时，变成沉淀物附着在极板上。充电时，硫酸铅中的铅离子的电子被外线带走转化为二氧化铅，将水中氢离子留在溶液中，氧离子与铅离子结合生成二氧化铅进入晶格，形成正极活性物质。随着蓄电池的作用次数增加，放电容量不断缩小。一般来讲，正常使用电池，容量低于额定容量60％，即为报废电池，需要维护或维修。
因铅酸蓄电池一般采用铅钙合金板栅，在深度放电或长期浮充不放电过程中，其板栅与活性物质相接触界面发生硫酸盐化，在界面产生很大电阻，即蓄电池内阻增大，这时普通充电机是充不进去电的。对因放置或浮充时间过长而损坏的铅酸蓄电池，只有作报废处理。目前，通常使用的充电器都是直流充电器，其缺点是，充电的同时使蓄电池板栅与活性物质相接触界面发生硫酸盐化，界面电阻增大，蓄电池电量越来越小，直至无法使用。《电子报》1996年6月23日第25期3版″谈废旧蓄电池的修复方法″介绍进行高电压充电，但存在着不足之处：第一，蓄电池与220V交流电通过电容直接降压相联，充电不安全；第二，只能对一定容量的蓄电池进行充电，无过充电保护，充电电流小，充电时间太长，如6V3AH蓄电池充电时间为30～35小时。如充电电流控制不好，将引起爆响，造成蓄电池内部开路而彻底损坏。
发明内容
针对目前蓄电池直流充电器的缺陷，本实用新型提出一种蓄电池修复仪，它采用脉冲正负离子充放电的方式对因放置或浮充时间过长已损坏或无法使用的蓄电池进行修复并充电。
本实用新型通过以下技术措施达到：本实用新型正负离子蓄电池修复仪包括一个与市政220伏交流电相连的变压器，变压器的次级的输出为一个中压交流电压和一个低压交流电压。所输出的中压上并联连接一个脉冲整流充电电路和一个脉冲放电电路。在脉冲整流充电电路上还有一个用于反向保护和限流保护的保护电路。脉冲整流充电电路和脉冲放电电路与蓄电池连接。变压器输出的低压连接一个低压整流充电电路，低压整流充电电路上连接一个过充电保护电路，低压整流充电电路通过过充电保护电路和蓄电池连接。
本实用新型克服了传统修复仪效果差、维持时间短、不能调节α-pbO2和β-pbO2的比例等缺点，对废旧蓄电池修复率达93％以上。使用安全可靠，对6.5～1000AH/12V容量的铅酸蓄电池都可进行充电修复，对废旧蓄电池修复率达93％以上。修复一次可以达到新电池使用寿命的95％以上的时间，并可以重复修复3-5次，节省电能，大大降低修复成本。
在实际使用中，能将存放1-3年未充电，电压降到近0V、用普通方法充不进电的铅酸蓄电池恢复到同期正常使用的蓄电池容量，内阻降低至同等容量新蓄电池的水平。
附图说明
图1是本实用新型的电路方框原理简图。
图2是本实用新型的电路原理图。
在图中，1、变压器，2、脉冲整流充电电路，3、脉冲放电电路，4、保护电路，5、低压整流充电电路，6、过充电保护电路；7、蓄电池。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型正负离子蓄电池修复仪包括一个与市政220伏交流电相连的变压器1，变压器的次级输出中压U1和低压U2两组交流电压。输出的中压U1上并联连接一个脉冲整流充电电路2和一个脉冲放电电路3。在脉冲整流充电电路2上还有一个用于反向保护和限流保护的保护电路4。脉冲整流充电电路2和脉冲放电电路3与蓄电池7连接。低压U2连接一个低压整流充电电路5，低压整流充电电路5上也连接一个过充电保护电路6，最后也连接在蓄电池7上。
现结合图2所示电路及本修复仪工作原理作详细说明：220V交流市电进入变压器1初级绕组，在次级绕组输出为U1、U2中、低压两组交流电压。在交流电正半周时，变压器1次级两个串联绕组端的28～36V中压U1，与由二极管D1a、电容C1a组成的脉冲整流充电电路2，用于反向保护的二极管D1b，用于限流保护的正温度系数热敏电阻R1a，以及蓄电池7共同构成中压充电回路。其中，组成脉冲整流充电电路2的二极管D1a正极与中压U1连接，负极和电容C1a连接。电容C1a的另一端接地。用于反向保护的二极管D1b和用于限流保护的正温度系数热敏电阻R1a组成充电电路的保护电路4，其中，二极管D1b的正极与D1a负极连接，二极管D1a正极与热敏电阻R1a连接。热敏电阻R1a另一端接地。变压器1次级绕组端的17～20V低压U2，与由二极管D3a、电容C3a组成的低压整流充电电路5。由可控硅场效应管MOS、R3a、D3b组成的过充电保护电路6，用于反向保护的二极管D3c，以及蓄电池7共同构成低压充电回路。其中，二极管D3b的正极接地，负极与可控硅场效应管的栅极连接；可控硅场效应管的另外两极与二极管D3d、电阻R3b串联的电路两端并联；电阻R3a一端与二极管D3b的负极连接，另一端与二极管D3a的负极连接，二极管D3a与低压连接，负极与电容C3a连接，电容C3a另一端接地。
在交流电的负半周，稳压二极管D2a，电容C2a串联组成脉冲放电电路3。稳压二极管D2a正极接中压U2，电容C2a另一端接地。变压器1次级两个串联绕组端的28～36V中压U1，与稳压二极管D2a，电容C2a组成脉冲放电电路3和蓄电池7共同构成蓄电池7在交流电负半周进行瞬间脉冲放电的脉冲放电回路。
充电初期，由于待修复蓄电池7的内阻较大，主要由中压U1在交流电的正半周通过二极管D1a、电容C1a整流充电输出中等脉动直流电压，通过正温度系数热敏电阻R1a进行限流，从而对蓄电池7进行限流充电。在充电过程中，充电电压产生的脉动式正负离子分别射向蓄电池7的正负极板，增加蓄电池的电量。这时蓄电池7两端约有15-60v的电压充电，需要注意R1a为正温度系数的热敏电阻，主要控制中压U1的充电电流为40-180mA。电阻R1b、二极管D1c是R1a起限流保护后的工作指示。在交流电负半周，当|U1|＞U D2a-U蓄电池时，稳压二极管D2a反向击穿，通过电容C2a，蓄电池7进行瞬间脉冲放电，利用脉冲正负离子的反向作用，可加快消除蓄电池7板栅的硫酸盐化，促使蓄电池7内阻迅速降低，达到对蓄电池7的修复。一般经过1-5小时即可使充电的蓄电池两端电压恢复到14V左右。此时低压U2通过二极管D3a、电容C3a整流充电经可控硅场效应管MOS、二极管D3c开始给蓄电池7充电，并继续对蓄电池7进行修复，直至恢复到12V左右电压。这时充电电流可达0.5-1A左右，则可主要由低压U2继续进行正常充电。可控硅场效应管MOS、电阻R3a、二极管D3b组成过压充电保护电路6，当蓄电池两端电压充至13.8V左右时，二极管D3b反向击穿导通、可控硅场效应管MOS截止，只有通过限流电阻R1a的40mA左右保护电流和电阻R3b、二极管D3d组成低压绕组充电指示的电流进行涓流充电，防止蓄电池7过电压充电。二极管D1b、D3c是在交流电负半周期间分别对电容C1a和可控硅场效应管MOS、二极管D3b、电容C3a起保护作用。在整个工作过程中，在交流电负半周|U1|＞U D2a-U蓄电池时，都对蓄电池7进行瞬间脉冲放电，以加快消除蓄电池7板栅的硫酸盐化，降低蓄电池7内阻。
由于本实用新型利用脉动式正反向电压对蓄电池进行充放电，对电池极板和硫化物质发射正负离子束，使正负离子在两极板间不间断地反复进行正负离子脉动，冲击式地消除硫化和结晶，并促使大型结晶颗粒溶解。在消除蓄电池板栅的硫酸盐化的过程中同时充电，这样使已损害和无法使用的蓄电池得到修复。本实用新型提出的密封铅酸蓄电池修复充电器采用中、低压两组电压对电池内阻增大的蓄电池7进行自动充电，使用安全可靠，对6.5～100AH/12V容量的蓄电池7都可进行充电，并且能够显著地缩短修复充电时间。在实际使用过程中，能够将存放1-3年未充电、未存在物理性损伤，电压降到近0V、用普通方法无法进行充电的铅酸蓄电池恢复到同期正常使用的蓄电池容量，内阻降低至同等容量新蓄电池的水平。
正负离子蓄电池修复仪对内阻增大的普通铅酸蓄电池进行修复充电后，也能使蓄电池内阻减小，放电电流增大。铅酸蓄电池使用安全可靠，可以提高铅酸蓄电池的使用寿命，促进铅酸蓄电池的广泛使用，减少对环境的铅污染，降低资源损耗，具有巨大的经济效益和社会效益。

Claims (7)

1、一种正负离子蓄电池修复仪，包括一个与220伏交流电相连的变压器(1)，其特征在于：变压器(1)次级的输出为一个中压交流电压和一个低压交流电压；所输出的中压上并联连接一个脉冲整流充电电路(2)和一个脉冲放电电路(3)；在脉冲整流充电电路(2)上有一个用于反向保护和限流保护的保护电路(4)；脉冲整流充电电路(2)和脉冲放电电路(3)与蓄电池(7)连接；变压器(1)输出的低压连接一个低压整流充电电路(5)，低压整流充电电路(5)上连接一个过充电保护电路(6)，低压整流充电电路(5)通过过充电保护电路(6)和蓄电池(7)连接。
2、根据权利要求1所述的正负离子蓄电池修复仪，其特征在于：所述中压为28～36V，低压为17～20V。
3、根据权利要求1所述的正负离子蓄电池修复仪，其特征在于：所述脉冲整流充电电路(2)由二极管D1a、电容C1a的电路组成；其中，二极管D1a正极与中压连接，负极和电容C1a连接，电容C1a的另一端接地。
4、根据权利要求1所述的正负离子蓄电池修复仪，其特征在于：脉冲放电电路(3)由稳压二极管D2a，电容C2a串联的电路组成；稳压二极管D2a正极接中压，电容C2a另一端接地。
5、根据权利要求1所述的正负离子蓄电池修复仪，其特征在于：所述充电电路的保护电路(4)由用于反向保护的二极管D1b和用于限流保护的正温度系数热敏电阻R1a组成；其中，二极管D1b的正极与D1a负极连接，二极管D1a正极与热敏电阻R1a连接，热敏电阻R1a另一端接地。
6、根据权利要求1所述的正负离子蓄电池修复仪，其特征在于：所述低压整流充电电路(5)由二极管D3a、电容C3a组成，其中，二极管D3a与低压连接，负极与电容C3a连接，电容C3a另一端接地。
7、根据权利要求1所述的正负离子蓄电池修复仪，其特征在于：所述过充电保护电路(6)由可控硅场效应管、电阻R3a、二极管D3b组成，其中，二极管D3b的正极接地，负极与可控硅场效应管的栅极连接；可控硅场效应管的另外两极与二极管D3d、电阻R3b串联的电路两端并联；电阻R3a一端与二极管D3b的负极连接，另一端与二极管D3a的负极连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109216805A (zh) * 2017-11-05 2019-01-15 杨春晓 一种解决铅酸蓄电池正极活性物质软化、脱落问题的方法

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