本發(fā)明屬于鎳氫電池化成的節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于小型鎳氫電池化成的節(jié)能裝置。

背景技術(shù)：

小型鎳氫電池是指AA型和AAA型鎳氫可充電電池，鎳氫電池又稱綠色電池，它無毒不含有毒物質(zhì)，很適應(yīng)當(dāng)今環(huán)保的需要，是今后國內(nèi)外電池發(fā)展的趨勢之一。小型鎳氫電池在生產(chǎn)過程中，一個(gè)關(guān)鍵的工序，需對(duì)生產(chǎn)線上裝配了正、負(fù)極極片的“電池”進(jìn)行“化成”，即對(duì)它進(jìn)行多次定時(shí)或定壓的恒流充電或放電。在其放電過程中，目前廠家使用的化成和分容設(shè)備多數(shù)是將此部分電能轉(zhuǎn)化熱能釋放，沒有進(jìn)行回收再利用。造成電能的浪費(fèi)，生產(chǎn)車間溫度很高，工人的工作環(huán)境受到很大的影響。僅以小型鎳氫電池生產(chǎn)為例，我國的年生產(chǎn)量在14億只以上。以化成和分容共兩次充放電計(jì)算，消耗電能約500萬度，其再利用帶來的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益十分可觀。

有人提出“能量回饋”的方法，把小型鎳氫電池放電過程中的電流直接逆變?yōu)閱蜗嗍须?，回饋電網(wǎng)。該方法采用DSP控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，逆變并網(wǎng)造價(jià)高，單相并網(wǎng)會(huì)造成電網(wǎng)相間負(fù)載不均衡，回饋電流含高頻分量，大量應(yīng)用時(shí)污染電網(wǎng)，不適合小型鎳氫電池化成的設(shè)備使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有的問題和不足，本發(fā)明提供一種用于小型鎳氫電池化成的節(jié)能裝置，技術(shù)方案如下：

一種用于小型鎳氫電池化成的節(jié)能裝置，包括：

小型鎳氫電池組，所述小型鎳氫電池是指AA型和AAA型鎳氫的可充電電池，該小型鎳氫電池組至少為一組；

補(bǔ)電單元，與所述小型鎳氫電池組串聯(lián)連接，用于所述小型鎳氫電池組電壓下降到下限閾值時(shí)向其補(bǔ)充電壓；

恒流單元，與所述補(bǔ)電單元串聯(lián)連接，用于限制所述小型鎳氫電池組的放電電流為恒定值；

蓄電池組，與所述恒流單元串聯(lián)連接，用于將所述小型鎳氫電池組的放電電流進(jìn)行蓄存；

控制和檢測單元，分別與所述補(bǔ)電單元、恒流單元、逆變單元和切換單元連接，用于根據(jù)檢測所述小型鎳氫電池組的端電壓控制開啟補(bǔ)電單元，也用于根據(jù)蓄電池組的端電壓控制逆變單元是否給化成柜供電，控制切換單元在逆變單元不工作時(shí)切換為市電供電；

逆變單元，分別與所述控制和檢測單元和蓄電池組連接，用于將直流電逆變?yōu)?20V工頻交流電；

切換單元，分別與所述控制和檢測單元、逆變單元連接，用于根據(jù)所述蓄電池組電壓值與放電保護(hù)電壓值的比較結(jié)果，在市電供電和蓄電池逆變供電給化成柜供電這兩種模式之間切換。

進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在所述恒流單元和蓄電池組之間還設(shè)置有蓄電池充電控制單元，且所述蓄電池充電控制單元連接有負(fù)載電阻；該蓄電池充電控制單元根據(jù)所述蓄電池組的充電狀態(tài)，選擇將所述恒流單元的輸出電流輸出給所述蓄電池組或者負(fù)載電阻。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，若所述小型鎳氫電池組超過一組時(shí)，則每組 小型鎳氫電池組依次串聯(lián)補(bǔ)電單元、恒流單元和串聯(lián)阻流二極管后再并聯(lián)之后才與所述蓄電池充電控制單元連接，以使各小型鎳氫電池組的電流匯集輸入到蓄電池充電控制單元。

本發(fā)明實(shí)施例通過新的方法實(shí)現(xiàn)將電池放電電流存儲(chǔ)起來，再利用于電池化成中的充電過程，使得系統(tǒng)內(nèi)部電能循環(huán)，而又不影響電網(wǎng)的工作。該裝置電路結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)較低，適合用于在沒有電能回饋或再利用功能的化成柜的改造。由于成本較低，不改變?cè)瓉淼纳a(chǎn)工序，比較能夠被生產(chǎn)廠家接受。該裝置的電能再利用率不低于80％，其節(jié)能效果明顯。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的電路示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的電路示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例三的電路示意圖。

其中，10為小型鎳氫電池組，20為補(bǔ)電單元，30為恒流單元，40為控制和檢測單元，50為切換單元，60為逆變單元，70為蓄電池組，80為電池充電控制單元，90為負(fù)載電阻，100為串聯(lián)阻流二極管。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

圖1為本發(fā)明用于小型鎳氫電池化成的節(jié)能裝置實(shí)施例一的電路示意圖， 如圖1所示，該裝置包括：

小型鎳氫電池組10；補(bǔ)電單元20，與所述小型鎳氫電池組10串聯(lián)連接，用于所述小型鎳氫電池組10電壓下降到下限閾值時(shí)向其補(bǔ)充電壓；恒流單元30，與所述補(bǔ)電單元20串聯(lián)連接，用于限制所述小型鎳氫電池組10的放電電流為恒定值；

蓄電池組70，與所述恒流單元30串聯(lián)連接，用于將所述小型鎳氫電池組10的放電進(jìn)行蓄存；控制和檢測單元40，分別與所述補(bǔ)電單元20和恒流單元30連接，用于根據(jù)檢測所述小型鎳氫電池組10的端電壓控制開啟補(bǔ)電或者調(diào)節(jié)補(bǔ)電模式；逆變單元60，分別與所述控制和檢測單元40和蓄電池組70連接，用于將低壓直流電逆變?yōu)?20v工頻交流電；切換單元50，分別與所述逆變單元60和控制和檢測單元40連接，用于根據(jù)所述蓄電池組70電壓值與放電保護(hù)電壓比較結(jié)果，在市電供電和蓄電池逆變給化成柜供電模式下切換。

上述電路的工作原理為：使用恒流單元使電池的放電電流為設(shè)定的值，通過蓄電池充電與控制與檢測單元把電池組放出的電能存儲(chǔ)于蓄電池組當(dāng)中。當(dāng)化成柜工作于給小型鎳氫電池充電的狀態(tài)下，逆變電路工作將蓄電池組的電壓逆變?yōu)?20V工頻交流電，給化成柜供電，當(dāng)蓄電池組的電壓低于電池組放電的最低電壓時(shí)，逆變器停止工作，同時(shí)，將電源切換為市電供電。實(shí)現(xiàn)放電時(shí)的能量存儲(chǔ)和充電時(shí)的再利用過程。

小型鎳氫電池化成工藝，包括小型鎳氫電池進(jìn)行兩次充電和放電操作。在放電過程中，小型鎳氫電池組通過恒流單元對(duì)放電電流進(jìn)行限制為恒流，通過蓄電池充電控制單元，將小型鎳氫電池放出的電能保存到蓄電池中。在這一過程中，補(bǔ)電單元的作用是電池組電壓下降到一定幅度后，串聯(lián)到電池組上，保證足夠的輸出電壓，滿足輸出足夠的電流，直到所有的鎳氫電池組中的單節(jié)電 池放電到規(guī)定的放電電壓。恒流單元用來限制放電電流為恒定值(該值根據(jù)化成的小型鎳氫電池的類型需要設(shè)定)，由于線性恒流電路的能耗很大，所以，必須對(duì)原恒流電路進(jìn)行改造，使用非線性恒流電路，以減少其功耗。一般情況下，化成工藝的過程是將安裝好極片的小型鎳氫電池，手工卡入電池夾內(nèi)，此時(shí)電池是沒電的，第一個(gè)過程是充電過程，在這一過程中，蓄電池的電能釋放掉了；第二個(gè)過程是電池在原電池夾內(nèi)，直接放電，這時(shí)給已經(jīng)放空的蓄電池充電。只要選擇恰當(dāng)?shù)男铍姵厝萘?，工序上是先充后放，蓄電池充滿需要切換為負(fù)載電阻放電的機(jī)會(huì)很少?？刂婆c檢測單元檢測小型鎳氫電池組的端電壓，在必要時(shí)開啟補(bǔ)電和調(diào)節(jié)補(bǔ)電電壓為適當(dāng)值；檢測恒流輸出的電流值，控制恒流單元的工作，使輸出電流為恒定值，并顯示輸出電流的值和提供輸出電流調(diào)節(jié)功能。

在對(duì)小型鎳氫電池充電過程中，當(dāng)蓄電池電壓高于放電保護(hù)電壓一定值時(shí)(蓄電池滿電的60％)，控制與檢測單元啟動(dòng)逆變單元工作，輸出220V修正正弦波交流電，控制切換單元切斷市電供電，改為內(nèi)供電。當(dāng)控制與檢測單元檢測到蓄電池電壓降到放電保護(hù)電壓時(shí)，蓄電池充電控制單元控制逆變單元停止工作，控制切換單元工作切換為市電供電，保證系統(tǒng)在蓄電池組虧電時(shí)，也能夠正常工作。

該裝置電路結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)較低，適合用于在沒有電能回饋或再利用功能的化成柜的改造。由于成本較低，不改變?cè)瓉淼纳a(chǎn)工序，不對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響，比較能夠被生產(chǎn)廠家接受。電能再利用率不低于80％，節(jié)能效果明顯。裝置中使用鉛蓄電池作為能量存儲(chǔ)，鉛蓄電池需要3到4年更換一次，增加了使用成本，但是均攤到每年每臺(tái)柜的費(fèi)用在120元左右，實(shí)際費(fèi)用并不算高，質(zhì)量好的蓄電池一般可以用到4年以上。

實(shí)施例二

為了防止蓄電池過充造成損壞，本發(fā)明還提供實(shí)施例二。圖2為本發(fā)明用于小型鎳氫電池化成的節(jié)能裝置實(shí)施例二的電路示意圖，該實(shí)施例在上一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，增加蓄電池充電控制單元和負(fù)載電阻，具體如圖2所示，該裝置還包括在所述恒流單元30和蓄電池組70之間還設(shè)置有蓄電池充電控制單元80，且所述蓄電池充電控制單元80與負(fù)載電阻90連接，用于根據(jù)所述蓄電池組70的充電狀態(tài)在選擇將所述恒流單元30的輸出電流輸出給所述蓄電池組70或者負(fù)載電阻90。

具體工作時(shí)，蓄電池充電控制電路用來檢測蓄電池的充電狀態(tài)，避免蓄電池過充，造成對(duì)蓄電池的損害。當(dāng)蓄電池充滿達(dá)到充電保護(hù)電壓時(shí)，停止充電，電流切換給負(fù)載電阻RL繼續(xù)放電，保證放電過程的持續(xù)和蓄電池不被損壞。

實(shí)施例三

圖3為本發(fā)明用于小型鎳氫電池化成的節(jié)能裝置實(shí)施例三的電路示意圖，如圖3所示，若所述小型鎳氫電池組10為多組時(shí)，則各小型鎳氫電池組10依次串聯(lián)補(bǔ)電單元20、恒流單元30和串聯(lián)阻流二極管100后再并聯(lián)與所述輸入到蓄電池充電控制單元80連接，以使各小型鎳氫電池組的電流匯集輸入到蓄電池充電控制單元。

鎳氫電池的化成柜一般是由6-8組電池組組成，每一組的放電電流需要單獨(dú)控制，這就需要在恒流單元之后將各組電流匯集在一起。蓄電池用來存儲(chǔ)小型鎳氫電池組放電的能量。以6組，每組48節(jié)AAA型鎳氫電池為例，一般電池的容量在2000mA以下，不難算出，小型鎳氫電池的放電總量可用60AH 12V蓄電池存儲(chǔ)。小型鎳氫電池組放電時(shí)的電流一般在1000mA之下，6組為6A，恰好為蓄電池容量的1/10C，在蓄電池充電的安全電流之下。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。