專利名稱：復(fù)原蓄電池的方法及相關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)電氣技術(shù)，尤指一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，并回復(fù)蓄電池供電能力的方法和裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今的能源供給問題主要來(lái)自于已發(fā)達(dá)國(guó)家及開展中國(guó)家，由于非再生資源有使用上的限制(例如石油、天然氣...等)，國(guó)家的進(jìn)步造成能源供給的問題愈來(lái)愈嚴(yán)重。且因全世界的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及特定的地形氣候，限制了風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能、潮汐發(fā)電等再生能源的使用。此外，研究再生能源從研究調(diào)查、示范計(jì)劃到實(shí)行需花費(fèi)上億元的資金。 在二十世紀(jì)時(shí)，多數(shù)人傾向于建造熱電能，此部分解決了液態(tài)碳?xì)浠衔锵牡膯栴}。建造熱電能的可能性在二十世紀(jì)末及二十一世紀(jì)初期已逐漸沒落。科學(xué)家相信全球暖化是因?yàn)槎趸计茐拇髿鈱?，造成溫室效?yīng)；而造成二氧化碳遽增的原因卻是熱電能所排放出的氣體。多數(shù)國(guó)家采用京都議定書中的協(xié)議，因而影響了熱電能的發(fā)展。由于工業(yè)用電的成長(zhǎng)、汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、制造業(yè)電機(jī)化，特別是提供人類使用所需的缺乏，自足能源的需求愈來(lái)愈高，在不同的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)及工業(yè)上，傳統(tǒng)蓄電池不斷的被使用。高效能可充電電池包含鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳金屬氧電池、鎳鋅電池、鋰電池，其被廣泛的使用在筆記本計(jì)算機(jī)、電子辭典、攝影機(jī)、手機(jī).· ·等小型的電子產(chǎn)品。蓄電池解決了電能的需求，也提高人民生活福祉，但是當(dāng)電池壽命用盡時(shí)，卻造成環(huán)境問題。據(jù)了解，當(dāng)蓄電池被銷毀時(shí)，其組成成分會(huì)造成環(huán)境污染，這項(xiàng)因素促使人們不斷地研究提高蓄電池使用次數(shù)的方法。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，有兩種方法去增加蓄電池的使用次數(shù)。這些方法可概分為機(jī)械式方法和電氣式方法。蓄電池與化學(xué)電池等自足能源之電流是經(jīng)過(guò)化學(xué)作用所產(chǎn)生的。充電后的化學(xué)電池會(huì)使電池內(nèi)的化學(xué)合成物產(chǎn)生雜質(zhì)，通過(guò)不斷的充電使用以及直流電的影響，電極材料會(huì)不斷的被消耗，致其質(zhì)量逐漸下降。換句話說(shuō)，這些化學(xué)元素是無(wú)法復(fù)原的。有許多不同種類的自足能源，其操作方式是基于化學(xué)作用的可逆性原理。蓄電池是一個(gè)眾所皆知的化學(xué)能電源。制造蓄電池所使用的二氧化鉛(Pb02)和蝕鉛(Pb)在硫酸電極的化學(xué)穩(wěn)定性相當(dāng)高。在鉛酸電池中，其有效材料利用因數(shù)(active material utilization factor)約在 0. 4，亦即，在蓄電池的運(yùn)作當(dāng)中只有40%的有效材料會(huì)與電極板產(chǎn)生化學(xué)作用；約有60% 的化學(xué)物質(zhì)并無(wú)起任何作用。換句話說(shuō)，這60%的化學(xué)物質(zhì)并沒有產(chǎn)生任何的變化，只有 40 %參與主要的化學(xué)變化，這40 %的化學(xué)物質(zhì)是可被復(fù)原的。在已知技術(shù)中，許多復(fù)原蓄電池的方法是采用機(jī)械式的解決方案。通過(guò)器材及配備去回復(fù)密封型蓄電池之零件及配備，其步驟包括在正負(fù)極之間將離子電導(dǎo)減量、打開電瓶外殼及回收電池的零件。在將離子電導(dǎo)減量時(shí)，是使用安全透氣管道去移除電解質(zhì)液， 并將電池冷卻至冷點(diǎn)，或是降至玻璃轉(zhuǎn)移溫度，使之凝固成聚合物(參照SU 1034559 A， 26. 04. 1995 ；SU 877660 A,30. 01. 1981 ；RU 94025555 Al,20. 05. 1996 ；DE 4424825 Al,18.01. 1986 ；RU2201018 C2，05. 03. 1997 ;USSR 證書號(hào) 112833 ;斯恩尼使用，儲(chǔ)存，及維修蓄電池，1991，c. 94)。再者，在已知回復(fù)鉛酸蓄電池的方法中，電池被區(qū)分成正負(fù)極半單位，收集這些無(wú)效的正負(fù)極板并更換一新電極板，再將此蓄電池通過(guò)重新組合及充電(斯恩尼使用，儲(chǔ)存，及維修蓄電池，1991，c. 94)。為了復(fù)原這些電池，必須使用一新電極板，其費(fèi)用非常的昂貴。而且，此方法無(wú)法使用已沉淀的鉛，并導(dǎo)致環(huán)境污染。 另一個(gè)復(fù)原蓄電池的機(jī)械式解決方案是回收鉛酸蓄電池，當(dāng)鉛酸蓄電池壽命用盡時(shí)，將其分成正負(fù)極半單位，將損壞的正極板分解成粉末，并混合電解質(zhì)液，形成團(tuán)狀物體， 將其放置于網(wǎng)狀置物上，壓縮且風(fēng)干。通過(guò)上述步驟，蓄電池將被重新組合，并且可重新充電(USSR 證書號(hào) 112833)。在一個(gè)功能正?？墒褂玫男铍姵刂校蛩釙?huì)侵蝕極板，會(huì)導(dǎo)致一部分的正負(fù)極板剝落，使致沉淀。然而，電池內(nèi)的所有元件并不會(huì)因電化學(xué)作用而完全崩解殆盡。由于極板會(huì)腐蝕，要使用純正極板是很困難的。另外，要將電解質(zhì)液混合后的團(tuán)狀物轉(zhuǎn)換成化學(xué)活性物，此團(tuán)狀物必須經(jīng)過(guò)形成程序才能產(chǎn)生化學(xué)活性。以下敘述的復(fù)原鉛酸蓄電池方法可以消除上述的缺點(diǎn)。先將過(guò)度使用的電池分成正負(fù)極半單位，并將損壞的正極板分解成粉末，并混合電解質(zhì)液，形成團(tuán)狀物體，將其放置于網(wǎng)狀物上，壓縮且風(fēng)干。通過(guò)上述步驟，蓄電池將被重新組合，并且可重新充電。損毀后的正極板顆粒會(huì)介于O. 02 O. 04 μ m，接下來(lái)需混合粉末及電解質(zhì)液，其比例是I : O. 13。 此方法也包含從負(fù)極板上移除硫酸鹽化程度超過(guò)20%的蝕鉛，并將獲得的團(tuán)狀物體放置在網(wǎng)狀物上，在20 30大氣壓、30 100度的攝氏溫度烘干24小時(shí)，將制得的正極板設(shè)置在正極半單位內(nèi)，并將制得的硫酸鹽化程度小于20 %的負(fù)極板設(shè)置在負(fù)極半單位內(nèi)。在充電之前，將正負(fù)極板半單位裝置在蓄電池中，加入蒸餾水放置在蓄電池箱內(nèi)，直流電必需介在 O. 03 O. 05A，此時(shí)二氧化鉛會(huì)在正極板上形成，蝕鉛將會(huì)在負(fù)極板上成活性狀態(tài)，方可充電(RU 2076403)。上述方法可消除USSR證書號(hào)112833之方法的缺點(diǎn)。然而，這些方法需要用到非常復(fù)雜的專業(yè)技術(shù)設(shè)備，而非一般汽車維修廠所能執(zhí)行。從技術(shù)程序和所需的輔助設(shè)備的角度來(lái)看，回復(fù)鉛酸電池的方法包含有拆卸電池的成分；回收多余的負(fù)電極質(zhì)量，但不從柵板上移除；使用帆布將電極輕壓，將其與柵板一起放置于蒸懼水中浸泡后致晾干，當(dāng)其干燥后，負(fù)電極質(zhì)量將會(huì)減少；放置在450 500 度攝氏高溫中直到呈現(xiàn)黃色粉末；加入蒸餾水混合至粉末，并混合硫酸濃度(1.40g/cm3) 至團(tuán)狀物體；將團(tuán)狀物體涂抹至電極板，用膠棍滾壓兩次，在120°C的溫度下干燥20 25 秒或自然風(fēng)干4 6分鐘，然后再將膠棍包著紗布滾壓一次，將所制造的電極板在45 50°C及95%以下的濕度焙固16 18小時(shí)；與上步驟相同的溫度下，濕度減少至75%焙固 20小時(shí)；在68 70°C烘干，空氣濕度在20%以下，放置12 14小時(shí)；將上述蓄電池零件組成(組合正負(fù)半單位的電極板、通過(guò)電化學(xué)物流轉(zhuǎn)移產(chǎn)品清理已用盡的電池，然后煮沸5分鐘)，將其充電。(以技術(shù)及工具回復(fù)損壞的鉛酸蓄電池技術(shù)科學(xué)博士論文，Ryazan，2000， 頁(yè) 74-77,89)。當(dāng)分析機(jī)械式復(fù)原鉛酸蓄電池方法的技術(shù)方案時(shí)，可以確定的是每個(gè)步驟都是技術(shù)性的程序，這必須花費(fèi)許多人力及復(fù)雜的高科技設(shè)備來(lái)達(dá)成，這些缺點(diǎn)促使業(yè)界去找其它的解決方案來(lái)更有效率的回復(fù)鉛酸蓄電池。如前所述，其中的一種方式稱之為電氣式方法。已知技術(shù)中有許多使用電氣方式復(fù)原蓄電池的方法(參照DD 38201 A ；SU909754 A,1982 ；SU 911677 A,1982 ；SU 1713015 Al,1992 ；Bolotskiy V.S. Chemicalcurrent sources,1981, c. 238-239 ;US 4494062 A,1985 ；US 4568869A,1986 ；RussianIndustry, No.9，1999，c.18-20 ；SU 1702873 A3,1991 ；RU9408854 Al,1996 ；SU 851569 A,1981 ；US 5631542 A,1997；US 5614805 A,1997；RU 2153741 C2，2000;RU 2025022 Cl,1994 ；DE 3811371 Al, 1990 ；RU 2226019 Cl, 2004 ；RU 2218696 Cl, 2003 ；SU 1534634 Al,1990 ；W091/07000,1991 ；US 5541966 A,1996 ；EP 0444617，1991 ;EP 1184928 Al,2002 ；W000/62397 Al,2000 ；JP 2001-118611 A,2001 ；JP 2006-032065 A,2006 ；JP 2000-323188A,2000)。比較電氣式方法與機(jī)械式方法后，可以發(fā)現(xiàn)電氣式方法使用的人力較少且處理程序較簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)電氣式方法所需的器材與設(shè)備在一般的實(shí)驗(yàn)室即可俱備。另一種已知的回復(fù)電池的電壓源之方法是使用已被設(shè)定的周期性電壓脈沖之波幅及長(zhǎng)度，其波幅介于2 200Hz，長(zhǎng)度則介于在10-3 2X 10-3，基于電壓源的內(nèi)部電阻，將回復(fù)電流設(shè)置在5 X 10-2 15安培。此方法所涉及的機(jī)器設(shè)備包含使用時(shí)間信號(hào)產(chǎn)生器所定時(shí)的直流電電壓源，依照時(shí)間信號(hào)產(chǎn)生器設(shè)定時(shí)間長(zhǎng)度及確保電壓脈沖有固定波幅，并在短時(shí)間上升，其長(zhǎng)度固定，將電壓脈沖連結(jié)至電壓源極點(diǎn)(RU 2153741 C，1994)。另一種已知的復(fù)原鎳鎘蓄電池的方法包含有在放電之前，首先先測(cè)量電池的電壓，并記錄電池內(nèi)的電流量，與預(yù)設(shè)好的數(shù)值做比較。在電池沒有短路元件的情況下，至少需要執(zhí)行一個(gè)再生循環(huán)包含執(zhí)行放電及充電的動(dòng)作。放電及充電時(shí)都使用交流電來(lái)執(zhí)行，該交流電具有固定的振幅、頻率為20KHz 80Hz、且相對(duì)于OV呈不對(duì)稱的鋸齒結(jié)構(gòu)。在充電模式時(shí)，充電電流的平均數(shù)比率與放電電流的平均數(shù)比為(20-4) I;在放電電流模式時(shí)，其比為I : (4-20)，其脈波振幅超過(guò)充電電流的平均數(shù)四到五倍。在電池中有短路元件的情況下，執(zhí)行再生循環(huán)之前，要先初步使用正常電流充電。接著，將蓄電池連接至電容值為10，OOOuF且電壓充至25 60V的電容器數(shù)次，以比標(biāo)稱數(shù)值低4 10倍的水平電流將電池充電至標(biāo)稱數(shù)值。以0 0. 5V的電壓將電池充電。依照技術(shù)規(guī)格將電池充電至最高值。不斷的重復(fù)放電再生循環(huán)。以上所述是必須執(zhí)行的程序，所需裝備如下一臺(tái)電源裝置，并將充電及放電裝置接到電池上，充電及放電裝置是連接在蓄電池上的驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。還需一控制及指示器，使用控制電路將驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)連接至控制及指示器。將驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的輸出端連接至電流產(chǎn)生器的輸入端，并將電流產(chǎn)生器的輸出端連接至蓄電池與控制及指示。其中附加的電容器還會(huì)設(shè)置有開關(guān)，以確?？蓪㈦妷簭?5V轉(zhuǎn)換至60V，并連接至蓄電池(RU 2185009 C，2000)。使用電氣式技術(shù)來(lái)回復(fù)蓄電池比使用機(jī)械式方法減少許多缺點(diǎn)，特別是較簡(jiǎn)化的回復(fù)程序。但使用電氣技術(shù)回收蓄電池的電能并無(wú)法與新電池的電能相比較，因此重復(fù)充電使用的次數(shù)相當(dāng)有限。已知的方法是通過(guò)雙極性的脈沖電流對(duì)蓄電池充電,此方法受到單極電流脈沖間斷順序的影響(順序的形成是通過(guò)限制容量的直流電方式)，此時(shí)放電電流脈沖振幅會(huì)嵌入其間斷空格。在電池被回收時(shí)，使用操縱電波會(huì)減少熱量的散發(fā)，是較好的可行方案。在執(zhí)行單極電流電波時(shí)，間斷與電波之間會(huì)不斷的交替，此時(shí)，靜電極化成長(zhǎng)的速度逐漸趨緩，由于放電電波振幅會(huì)導(dǎo)致去極化，因此靜電極化相對(duì)的減少(SU 1534634 Al)。技術(shù)操作顯示，以上述的方法去回收的電池，電池組件開始起反應(yīng)，逐漸形成結(jié)晶體。在程序初期， 由于電池的正極及電解質(zhì)液的接觸減少，電池將會(huì)逐漸失去電能并會(huì)增加內(nèi)阻；在程序末期，成長(zhǎng)中的結(jié)晶體將會(huì)破壞區(qū)分正負(fù)極電板。在回復(fù)的程序中，蓄電池會(huì)顯示高能量，但因?yàn)槠渥苑烹婋娏鬟^(guò)高，故不適合進(jìn)一步去利用。上述之充電電池與復(fù)原電池的缺點(diǎn)可用另一種方法克服，其步驟是在電池內(nèi)輸入充電電流將其充電，并用機(jī)械震動(dòng)以脈沖串聯(lián)的方式使用充電脈沖，其頻率介于3 30KHz(RU 2226019 C,2002)。事實(shí)上，藉由放電脈沖的作用，在蓄電池表面的大型晶體結(jié)構(gòu)的體積會(huì)縮小，減少了蓄電 池充電時(shí)的內(nèi)阻。同時(shí)，這也會(huì)導(dǎo)致正極的活性物因不可逆的衰變而腐蝕的速度加快，使得活性物的單一性和機(jī)械強(qiáng)度失去作用。依據(jù)技術(shù)本質(zhì)和所達(dá)成的結(jié)果而言，與本發(fā)明的概念最接近的蓄電池復(fù)原方法是先使用直流電對(duì)蓄電池預(yù)先充電，再使用連續(xù)性的矩形電流脈沖將電池充電。在充電的程序中，測(cè)量電池的電壓、電解質(zhì)溫度及密度，將這些的參數(shù)值記錄在測(cè)量裝置的存儲(chǔ)器內(nèi)。 在開始進(jìn)行復(fù)原電池的程序之前，將復(fù)原電池的技術(shù)程序的參數(shù)記錄在測(cè)量裝置上。復(fù)原蓄電池時(shí)，將這些參數(shù)與先前記錄的參數(shù)做比較。若有所不同，則修正所記錄的參數(shù)值。當(dāng)蓄電池的參數(shù)與測(cè)量裝置內(nèi)的參數(shù)互相吻合時(shí)，則停止使用直流電對(duì)蓄電池充電的步驟。 之后，利用矩形電流脈沖對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，該矩形電流脈沖的長(zhǎng)度在150 600ms之間， 其兩個(gè)脈沖間的間隔為2 6秒。當(dāng)電解質(zhì)溫度低于預(yù)設(shè)數(shù)值時(shí)，維持電流脈沖的振幅。若電解質(zhì)溫度高于預(yù)設(shè)的數(shù)值，則將電流脈沖的振幅降低到電解質(zhì)溫度可降低至預(yù)設(shè)數(shù)值范圍的大小。當(dāng)測(cè)量所得之?dāng)?shù)值達(dá)到預(yù)設(shè)且與結(jié)束電池充電程序相對(duì)應(yīng)之目標(biāo)值時(shí)，終止充電程序。之后，藉由放電的方式測(cè)量電池內(nèi)的電容量，當(dāng)電壓到達(dá)電池規(guī)格之最大允許極限時(shí)，則停止放電程序。當(dāng)蓄電池的電容量低于標(biāo)稱數(shù)值的80%時(shí)，則重復(fù)進(jìn)行前述的蓄電池復(fù)原程序(RU 2309509 C，2006)。上述的技術(shù)解決辦法克服了許多已知技術(shù)的缺點(diǎn)，然而，這種復(fù)原電池的方法需要很長(zhǎng)的時(shí)間，電池容量也不能復(fù)原至其標(biāo)稱數(shù)值且會(huì)在復(fù)原電池之程序當(dāng)中會(huì)消耗相當(dāng)多的電力。與本發(fā)明的概念最接近的蓄電池復(fù)原裝置包含充電電流源組、電流感測(cè)器、電壓感測(cè)器、溫度感測(cè)器、電解質(zhì)密度計(jì)、存儲(chǔ)器裝置、處理器、接口裝置、指示單元及譯碼器，其中存儲(chǔ)器裝置與信號(hào)機(jī)的輸入端連接至處理器。電流感測(cè)器、電壓感測(cè)器、溫度感測(cè)計(jì)、電解質(zhì)密度計(jì)則通過(guò)接口裝置連接至處理器。處理器的輸出端與譯碼器的輸入端互相連結(jié)， 譯碼器的第一輸出端用來(lái)控制充電單元，并將其互相連接，譯碼器的第二輸出端則是與充電位元的輸入端連接。(RU 2309509 C，2006)。前述的裝置可消除其它已知技術(shù)的缺點(diǎn)，且最多可提升蓄電池的容量至標(biāo)稱水準(zhǔn)的80%。但是使用這種裝置來(lái)復(fù)原蓄電池需花費(fèi)很多時(shí)間，約96 144小時(shí)，而回復(fù)后的電池容量約在70 87%的范圍。再者，此方法將會(huì)消耗非常大的電力
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了的復(fù)原蓄電池的方法及設(shè)備，可消除上述已知技術(shù)的缺點(diǎn)，有效破壞蓄電池內(nèi)的結(jié)晶形成，并加速蓄電池內(nèi)化學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)原過(guò)程。藉由本發(fā)明提出的架構(gòu)，可完全清潔在蓄電池極板上的硫酸鉛，將電池容量復(fù)原到標(biāo)稱水準(zhǔn)的97 99%所需的時(shí)間減少至30-45小時(shí)，以及在復(fù)原程序中減少3 5倍的電力消耗。
為達(dá)成前述的技術(shù)功效，本發(fā)明提出了一種復(fù)原蓄電池的方法，其包含有使用直流電將蓄電池預(yù)先充電；在充電的程序中，測(cè)量通過(guò)該蓄電池的電壓及電解質(zhì)溫度和密度；記錄測(cè)量所得之參數(shù)值；在復(fù)原該蓄電池之前，記錄預(yù)定的蓄電池復(fù)原程序參數(shù)值至存儲(chǔ)器裝置上；在復(fù)原該蓄電池的過(guò)程中，比較所記錄的預(yù)定參數(shù)值與實(shí)際測(cè)量所得之參數(shù)值，若實(shí)際測(cè)量所得之參數(shù)值脫離預(yù)定的參數(shù)值，則修正實(shí)際測(cè)量所得之參數(shù)值；當(dāng)實(shí)際測(cè)量所得之蓄電池參數(shù)值達(dá)到記錄于該存儲(chǔ)器裝置內(nèi)之預(yù)定參數(shù)值，則停止使用直流電對(duì)該蓄電池進(jìn)行充電的步驟；之后，若電解質(zhì)的溫度低于一預(yù)定的溫度值，則利用連續(xù)性矩形電流脈沖對(duì)該蓄電池充電，并維持該等脈沖的振幅，而若電解質(zhì)的溫度高于該預(yù)定溫度值，則將矩形脈沖電流的振幅減少至可使電解質(zhì)溫度降低至該預(yù)定溫度值的大小，其中該連續(xù)性矩形電流脈沖的大小在400A 480A之間，且負(fù)載因子介于100 400 ;在用來(lái)充電的矩形電流脈沖間的空檔中，對(duì)該蓄電池進(jìn)行放電；當(dāng)實(shí)際測(cè)量所得之參數(shù)值達(dá)到與終止電池充電程序相對(duì)應(yīng)之預(yù)定參數(shù)值時(shí)，停止利用矩形脈沖進(jìn)行充電并于充電空檔中進(jìn)行放電的循環(huán)；之后，使用該蓄電池的控制放電來(lái)測(cè)量電池容量；以及當(dāng)該蓄電池的電池電壓達(dá)到該電池之最大極限時(shí)，停止該控制放電程序。本發(fā)明提出了一種復(fù)原蓄電池的裝置，其包含有一充電單元，其輸出端連接至該蓄電池；一電流感應(yīng)器；一電壓感測(cè)器；一溫度感測(cè)器；一電解質(zhì)密度計(jì)；一存儲(chǔ)器裝置；一處理器；一接口裝置；一指示單元；一譯碼器；以及一放電單元；其中，該存儲(chǔ)器裝置及該指示單元皆連接至該處理器；其中該電流感應(yīng)器、該電壓感測(cè)器、該溫度感測(cè)器及該電解質(zhì)密度計(jì)通過(guò)該接口裝置連接至該處理器；其中該處理器的輸出端連接至與該譯碼器的輸入端；其中該譯碼器的第一輸出端連接至控制該充電單元之連結(jié)的一輸入端，該譯碼器的第二輸出端連接至控制該充電單元參數(shù)之一輸入端；其中該放電單元的輸入端通過(guò)該譯碼器連接至該處理器，且該放電單元的輸出端連接至該蓄電池。本發(fā)明的其它特色與優(yōu)點(diǎn)將會(huì)在之后進(jìn)一步說(shuō)明。


圖I為實(shí)施本發(fā)明復(fù)原蓄電池之方法所需裝置的示意圖。圖2為對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電的直流電與脈沖電流的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式用來(lái)實(shí)施本發(fā)明的蓄電池復(fù)原方法的裝置包含有一充電單元2，其輸出端連接至要復(fù)原的蓄電池I ;一處理器3 ;—接口裝置4 ;一電流感應(yīng)器5 ;—電壓感測(cè)器6 ;—溫度感測(cè)器7;以及一電解質(zhì)密度計(jì)8。電流感應(yīng)器5、電壓感測(cè)器6、溫度感測(cè)器7以及電解質(zhì)密度計(jì)8通過(guò)接口裝置4連接至處理器3，處理器3的輸出端則連接至譯碼器9的輸入端。譯碼器9的第一輸出端用來(lái)控制充電單元2，譯碼器9的第二輸出端用來(lái)控制充電位元2的參數(shù)，譯碼器9的第三輸出端則連接至放電單元10的控制輸入端，放電單元10的輸出端連接至蓄電池的輸入端。本案提出的裝置還包含一存儲(chǔ)器裝置11和一指示單元12，兩者皆連接至處理器3。以下將進(jìn)一步說(shuō)明以前述裝置來(lái)實(shí)施本發(fā)明之蓄電池復(fù)原方法的運(yùn)作。在開始復(fù)原蓄電池之前，將復(fù)原蓄電池之技術(shù)程序中的所有必要參數(shù)值，輸入至控制器的存儲(chǔ)器裝置內(nèi)。該控制器可利用一通用處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)，而前述的處理器則會(huì)在復(fù)原電池的整個(gè)技術(shù)循環(huán)過(guò)程中控制該等參數(shù)值。監(jiān)測(cè)復(fù)原蓄電池進(jìn)行中的技術(shù)程序參數(shù)，如蓄電池元件的充放電電流及電壓、電解質(zhì)溫度及密度等，是使用各參數(shù)相關(guān)感測(cè)器來(lái)進(jìn)行，而進(jìn)行中的技術(shù)程序參數(shù)的信息則會(huì)被輸入至處理器內(nèi)。依照程序的設(shè)定，處理器會(huì)處理收到的信息，并將監(jiān)測(cè)到的進(jìn)行中的技術(shù)程序參數(shù)值與預(yù)設(shè)的參數(shù)值做比較，并依據(jù)比較的結(jié)果產(chǎn)生控制充電單元的信號(hào)。依照該控制信號(hào)，要復(fù)原的蓄電池會(huì)先使用直流電進(jìn)行預(yù)充電。依蓄電池的放電等級(jí)而定，其預(yù)充電時(shí)間大約在數(shù)小時(shí)左右。當(dāng)參數(shù)的值達(dá)到預(yù)先輸入處理器存儲(chǔ)器中的預(yù)設(shè)值時(shí)，則停止使用直流電充電，其中該預(yù)設(shè)值通常為該蓄電池充電量的三分之一。 例如，在酸蓄電池的實(shí)施例中，當(dāng)電解質(zhì)密度達(dá)到I. 18 I. 19g/cm3，且流經(jīng)蓄電池元件的電壓達(dá)到I. 85V時(shí)，則停止對(duì)酸蓄電池的預(yù)充電動(dòng)作。之后，利用圖2中所繪示的連續(xù)性矩形電流脈沖對(duì)蓄電池進(jìn)行充電與放電。該電流脈沖的長(zhǎng)度與頻率視蓄電池電極種類及狀態(tài)而定。在充電的過(guò)程中，該電流脈沖的振幅經(jīng)過(guò)預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度后會(huì)做離散式的調(diào)整，該預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度是依據(jù)蓄電池內(nèi)的元件跨壓量測(cè)結(jié)果決定。因此，對(duì)于堿性電池來(lái)說(shuō)，該預(yù)設(shè)電壓應(yīng)介于I. IV I. 6V的范圍；對(duì)于酸性電池來(lái)說(shuō)，其范圍應(yīng)為2. OV 2. 6V。復(fù)原充電蓄電池的程序，是以充電及放電電流脈沖的預(yù)設(shè)最適振幅來(lái)進(jìn)行。如果電解質(zhì)溫度超過(guò)預(yù)先儲(chǔ)存在處理器存儲(chǔ)器的數(shù)值，充電電流需減少直到電解質(zhì)溫度回到預(yù)定范圍內(nèi)。當(dāng)被監(jiān)測(cè)的參數(shù)，例如通過(guò)蓄電池的穩(wěn)定電壓值或是穩(wěn)定的電解質(zhì)密度，達(dá)到預(yù)先輸入至處理器存儲(chǔ)器中，且與終止復(fù)原蓄電池充電程序相對(duì)應(yīng)的數(shù)值時(shí)，便停止電池的復(fù)原程序。完成上述充電程序后，再經(jīng)由放電程序來(lái)測(cè)量蓄電池容量。當(dāng)蓄電池的電壓達(dá)到電池電壓規(guī)格之下限時(shí)，便停止放電程序。在進(jìn)行此程序時(shí)，蓄電池的控制放電電流之?dāng)?shù)值應(yīng)符合蓄電池之規(guī)格數(shù)據(jù)所提及相似參數(shù)值。如果蓄電池的容量低于標(biāo)稱值的90%，則建議重復(fù)執(zhí)行此復(fù)原程序。根據(jù)研究及實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果，申請(qǐng)人相信在蓄電池的分子層級(jí)中會(huì)進(jìn)行復(fù)雜的物理化學(xué)程序。使用400A 480A的脈沖電流對(duì)原子充放電千分之一秒左右的時(shí)間，隨著撞擊原子核外在的一電子至金屬傳導(dǎo)頻帶，并從傳導(dǎo)頻帶返回原子核的外殼，在立方體面心晶格上會(huì)發(fā)生共振效應(yīng)，藉此完成從其中一種晶格型態(tài)轉(zhuǎn)成另一種型態(tài)的電子轉(zhuǎn)換。所發(fā)生的共振效應(yīng)可將有硫酸鉛的極板100 %的清除干凈，并瓦解堿性蓄電池中的電極結(jié)晶。通過(guò)模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得到本案所請(qǐng)求的電流范圍值與負(fù)載比率。以下說(shuō)明實(shí)施本發(fā)明之復(fù)原蓄電池方法的裝置的運(yùn)作方式。要回復(fù)電池時(shí)，將蓄電池I連接至充電單元2及放電單元10兩者的輸出端；將監(jiān)測(cè)復(fù)原蓄電池程序的主要參數(shù)的感應(yīng)器，亦即，電流感應(yīng)器5、電壓感測(cè)器6、電解質(zhì)溫度器7及電解質(zhì)密度計(jì)8，通過(guò)接口裝置4連接至處理器3的輸入端。處理器3會(huì)偵測(cè)蓄電池的情況及監(jiān)測(cè)蓄電池的復(fù)原參數(shù)，并將參數(shù)值顯示在指示單元12上。 在開始復(fù)原蓄電池之前，通過(guò)預(yù)先診斷蓄電池的狀況，并監(jiān)測(cè)復(fù)原參數(shù)值，將其輸入在存儲(chǔ)器裝置11。在復(fù)原蓄電池程序的一開始，譯碼器9的第一輸出端會(huì)形成一信號(hào)， 并輸出至充電單元2以控制充電單元2的連接。根據(jù)這個(gè)信號(hào)，會(huì)開始對(duì)蓄電池作預(yù)充電的動(dòng)作，并持續(xù)一段預(yù)設(shè)時(shí)間，在這段預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)，處理器3會(huì)比較進(jìn)行中的程序參數(shù)與先前輸入在存儲(chǔ)器裝置11的數(shù)值。當(dāng)監(jiān)測(cè)中的參數(shù)值達(dá)到與存儲(chǔ)器裝置11內(nèi)的參數(shù)值相同時(shí)，處理器3會(huì)產(chǎn)生并將控制信號(hào)通過(guò)譯碼器9輸出至充電單元2和放電單元10，控制充電單元2的連接和控制放電單元10的連接，以進(jìn)行二者的切換。接著，開始對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，在充電的過(guò)程中，以連續(xù)的矩形電流脈沖通過(guò)蓄電池，該電流脈沖的長(zhǎng)度是依據(jù)要復(fù)原的蓄電池的類型和條件來(lái)決定，且介于150 600ms之間。在充電脈沖之間的空檔中，對(duì)蓄電池進(jìn)行放電的動(dòng)作，并維持矩形脈沖的振幅不變。同時(shí)，當(dāng)以連續(xù)性的矩形電流脈沖通過(guò)蓄電池時(shí)，處理器3會(huì)監(jiān)測(cè)蓄電池充電程序的當(dāng)前參數(shù)值，并將數(shù)值與先前存入在存儲(chǔ)器裝置中的數(shù)值互相比較。當(dāng)復(fù)原蓄電池技術(shù)程序的被控參數(shù)脫離預(yù)定的數(shù)值時(shí)，處理器 3會(huì)產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)男盘?hào)，并通過(guò)譯碼器9傳送至充電單元2，以控制充電單元2的參數(shù)，并對(duì)其輸出的參數(shù)進(jìn)行校正，直到受控的技術(shù)程序參數(shù)達(dá)到先前存入存儲(chǔ)器裝置11中的數(shù)值為止。當(dāng)監(jiān)測(cè)中的參數(shù)值達(dá)到與完成蓄電池充電程序相對(duì)應(yīng)之目標(biāo)值(這些參數(shù)值也已被預(yù)先存入裝置存儲(chǔ)器11內(nèi))時(shí)，處理器3會(huì)發(fā)出信號(hào)來(lái)放開充電單元2及放電單元10。最后，藉由測(cè)量蓄電池容量作為蓄電池復(fù)原程序的結(jié)尾。為了達(dá)到此目的，可將蓄電池連接到一負(fù)載，以放電一預(yù)定量的電流。當(dāng)電池的跨壓到達(dá)電池規(guī)格之最大允許極限時(shí)，便停止電池的放電程序。若經(jīng)過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)電池容量低于其標(biāo)稱水準(zhǔn)的90%，則重復(fù)進(jìn)行上述的復(fù)原循環(huán)。 因此，依照本案所請(qǐng)之發(fā)明，可確保本案提出的技術(shù)方案能在商用標(biāo)準(zhǔn)配備上，對(duì)許多種的自足電源進(jìn)行復(fù)原的技術(shù)程序。相較于已知技術(shù)，本案提出的方法減少兩至三倍復(fù)原自足電源所需的時(shí)間，并可將蓄電池復(fù)原后的電量實(shí)質(zhì)增加至其標(biāo)稱數(shù)值，且減少 3 5倍的電力消耗。與其它較相近的技術(shù)比較下，實(shí)施本發(fā)明之方法的裝置去除了額外設(shè)備(放電裝置約重50kg)的必要性，也不需要將蓄電池在充電裝置與放電裝置之間進(jìn)行切換。以上所述僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做之均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明之涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)原蓄電池的方法，其包含有使用直流電將蓄電池預(yù)先充電；在充電的程序中，測(cè)量通過(guò)該蓄電池的電壓及電解質(zhì)溫度和密度；記錄測(cè)量所得之參數(shù)值；在復(fù)原該蓄電池之前，記錄預(yù)定的蓄電池復(fù)原程序參數(shù)值至存儲(chǔ)器裝置上；在復(fù)原該蓄電池的過(guò)程中，比較所記錄的預(yù)定參數(shù)值與實(shí)際測(cè)量所得之參數(shù)值，若實(shí)際測(cè)量所得之參數(shù)值脫離預(yù)定的參數(shù)值，則修正實(shí)際測(cè)量所得之參數(shù)值；當(dāng)實(shí)際測(cè)量所得之蓄電池參數(shù)值達(dá)到記錄于該存儲(chǔ)器裝置內(nèi)之預(yù)定參數(shù)值，則停止使用直流電對(duì)該蓄電池進(jìn)行充電的步驟；之后，若電解質(zhì)的溫度低于一預(yù)定的溫度值，則利用連續(xù)性矩形電流脈沖對(duì)該蓄電池充電，并維持該等脈沖的振幅，而若電解質(zhì)的溫度高于該預(yù)定溫度值，則將矩形脈沖電流的振幅減少至可使電解質(zhì)溫度降低至該預(yù)定溫度值的大小，其中該連續(xù)性矩形電流脈沖的大小在400A 480A之間，且負(fù)載因子介于100 400 ；在用來(lái)充電的矩形電流脈沖間的空檔中，對(duì)該蓄電池進(jìn)行放電；當(dāng)實(shí)際測(cè)量所得之參數(shù)值達(dá)到與終止電池充電程序相對(duì)應(yīng)之預(yù)定參數(shù)值時(shí)，停止利用矩形脈沖進(jìn)行充電并于充電空檔中進(jìn)行放電的循環(huán)；之后，使用該蓄電池的控制放電來(lái)測(cè)量電池容量；以及當(dāng)該蓄電池的電池電壓達(dá)到該電池之最大極限時(shí)，停止該控制放電程序。
2.如權(quán)利要求I所述之方法，另包含有在復(fù)原程序后，若該蓄電池的電池容量低于標(biāo)稱數(shù)值的90%，則重復(fù)進(jìn)行該蓄電池的復(fù)原步驟。
3.一種用來(lái)實(shí)施權(quán)利要求I所述之方法的裝置，其包含一充電單元，其輸出端連接至該蓄電池；一電流感應(yīng)器；一電壓感測(cè)器；一溫度感測(cè)器；一電解質(zhì)密度計(jì)；一存儲(chǔ)器裝置；一處理器；一接口裝置；一指示單元；一譯碼器；以及一放電單元；其中，該存儲(chǔ)器裝置及該指示單元皆連接至該處理器；其中，該電流感應(yīng)器、該電壓感測(cè)器、該溫度感測(cè)器及該電解質(zhì)密度計(jì)通過(guò)該接口裝置連接至該處理器；其中，該處理器的輸出端連接至與該譯碼器的輸入端；其中，該譯碼器的第一輸出端連接至控制該充電單元之連結(jié)的一輸入端，該譯碼器的第二輸出端連接至控制該充電單元參數(shù)之一輸入端；其中，該放電單元的輸入端通過(guò)該譯碼器連接至該處理器，且該放電單元的輸出端連接至該蓄電池。
全文摘要
本發(fā)明提出的復(fù)原蓄電池的方法，包含使用直流電預(yù)先將蓄電池充電；在充電的程序中，測(cè)量電池電壓、電解質(zhì)溫度及濕度，并記錄下所測(cè)量的參數(shù)值；在復(fù)原程序中，比較預(yù)定的參數(shù)值與實(shí)際測(cè)量所得的參數(shù)值，若實(shí)際測(cè)量出來(lái)的參數(shù)值脫離預(yù)定的參數(shù)值，則修正實(shí)際測(cè)量所得的參數(shù)值。當(dāng)測(cè)量所得的參數(shù)值達(dá)到預(yù)定的參數(shù)值，則停止使用直流電充電。之后，若電解質(zhì)的溫度低于一預(yù)定溫度，則利用連續(xù)性矩形電流脈沖對(duì)蓄電池充電，并維持該等脈沖的振幅，若電解質(zhì)溫度高于預(yù)定溫度，則減少矩形脈沖電流的振幅至可使電解質(zhì)溫度降低至預(yù)定溫度值的大小。
文檔編號(hào)H01M10/42GK102623763SQ20121001522
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者杰納帝·帕拉多諾夫 申請(qǐng)人:杰納帝·帕拉多諾夫