一種充放電機的控制裝置、充放電機及控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種充放電機用的控制裝置和充放電機，所述控制裝置包括微處理器、外圍電路、串聯通信接口和充電量調整裝置；該控制裝置可與充放電機一體化設計，亦可獨立設置；控制裝置控制對鉛蓄電池的修復過程包括至少設置兩段不同強度的電流，至少間隔設置一次放電，而且充電量和放電量合計的剩充電量額定為C1/Ah，C1取值范圍1.5～3.0C/Ah；修復過程還包括由充電量調整裝置與微處理器內貯邏輯決定的補償充電量C2/Ah；控制裝置控制充放電機自動實現剩充電量為(C1+C2)的修復過程。所述充放電機包括至少一個充電模塊、至少一個放電模塊和控制模塊，至少配置一套所述的控制裝置。本發明還公開了一種所述控制裝置對充放電機的控制方法。
【專利說明】
一種充放電機的控制裝置、充放電機及控制方法
技術領域
[0001]本發明涉及蓄電池修復領域，特別涉及一種充放電機用的控制裝置、含有該控制裝置的充放電機及其控制方法。
【背景技術】
[0002]鉛蓄電池簡稱蓄電池，在電動牽引車、車船起動、通信機站、儲能等大功率/大容量領域占據絕對的統治地位，但鉛蓄電池又具有使用壽命短、容易提前報廢的缺陷，據2015年統計，我國鉛蓄電池的生產功率數達到2萬萬KVAh，僅電動自行車每年廢棄更換的電池數量就超過8億只，為此修復鉛蓄電池成為新興行業。
[0003]現有技術中，有多種對鉛蓄電池進行修復的方法，包括富液補充充電、正/負脈沖充電、多階段式智能充電、高溫擱置法等，這類修復方法需要對不同容量衰減狀態的電池作不同的充電技術處理，需要修復人員具有較豐富的技術經驗;近年由于功能高分子材料技術的發展，市場出現了多種蓄電池修復專用的功能材料，深刻地改變了蓄電池傳統修復的技術原理，進而影響到鉛蓄電池修復的充電方法。例如正極活性物質融出，行業以往推薦高溫擱置法，一般需要把鉛蓄電池擱置在75?85°C溫度環境48?72h，再用小電流充電使正極得予修復，但市場新出現的一些功能高分子添加劑，可使硫酸鉛/ 二氧化鉛在氧化/還原的充放電過程中實現晶格導帶的結晶重組，并且恢復正極容量不再限于使用小電流充電；又如負極活性物質的硫酸鉛結晶鹽化，行業近年推薦脈沖充電法，需要使用專門設計的脈沖充電機，但市場新出現的一些功能高分子添加劑，可助電解液直接滲透鹽化的硫酸鉛結晶體內部，恢復負極受電能力，通過一定電量的補充電可使負極得予修復。
[0004]總體而言，目前市場在應用功能高分子材料的技術基礎上，對鉛蓄電池整體修復的效果已相對理想，行業普遍需要提高工業修復效率。出于這種新市場的原因，市場十分需要一種以鉛蓄電池修復為使用目標的自動充放電設備。
[0005]現有技術中已有的充電機或充放電機的產品系列大致可分為4類:
[0006]1)、固化充電程序、無放電功能的充電機，這類充電機多見諸于電動車電池或手機電池的充電器，特點為充電末期設置為恒定電壓(或最后“均充”之前設置為恒定電壓)，對蓄電池的恒定電壓充電并非額定電量；
[0007]2)、人工設置充電或放電數據的充放電機，這類充放電機多見諸于高端儀器，雖設置有充電和放電功能，但使用時需要人工設置充電或放電數據；
[0008]3)、編程的充放電機，這類充放電機多見諸于高端儀器和工業用，雖設置有充電和放電功能，但使用時需要編程，充放電程序并非在內部控制系統固化；
[0009]4)、智能化的充放電機，例如中國發明專利ZL2012102579452等公開的技術文獻出，提及一類通過對蓄電池放電取得數據而決定充電量和充電方式的智能化技術方案，雖然其充電和放電屬編程固化，但程序的剩充電量并非額定。
[0010]上述4類市場上現有的充電機或充放電機均不適合作為蓄電池修復使用。目前市場上存在有大量的充電機或充放電機，若能提供一種外接控制裝置，在這一控制裝置的控制下能夠實現現有充電機或充放電機對蓄電池的修復，則將有助于擴大現有充電機或充放電機的使用范圍，有效降低蓄電池修復的成本。
【發明內容】
[0011]本發明的目的在于克服已有的充電機或充放電機均不適合作為蓄電池修復使用的缺陷，提供一種能夠利用已有充放電機對鉛蓄電池進行有效修復的控制裝置。
[0012]為了實現上述目的，本發明提供了一種充放電機用的控制裝置，該控制裝置包括:微處理器la、外圍電路lb、串聯通信接口 Ic和充電量調整裝置5;其中，所述串聯通信接口 Ic和外圍電路Ib連接所述的微處理器Ia;所述充電量調整裝置5設置在所述控制裝置的外殼外部，其信號端連接微處理器Ia或通過所述外圍電路Ib連接微處理器Ia;所述外圍電路Ib包括所述控制裝置的電源控制電路;所述微處理器Ia的內部固化存貯對充放電機的控制邏輯;該控制裝置可與所述充放電機實行一體化設計，亦可獨立設置;所述獨立設置的控制裝置在使用時通過串聯通信接口 Ic與所述充放電機的控制部分相連接；
[0013]所述控制裝置用于控制充放電機對外部鉛蓄電池6的修復過程，其中，所述修復過程包括在充電過程至少設置兩段不同強度的電流，并在充電過程中至少間隔設置一次放電過程，而且充放電過程無論設置多少次充電和放電，充電量和放電量合計的剩充電量額定為&/^，&的取值范圍為1.5?3.0C/Ah;所述修復過程還包括由所述充電量調整裝置5與微處理器Ia內貯邏輯決定的補償充電量C2/Ah;控制裝置控制充放電機對鉛蓄電池6自動實現剩充電量為(Cl+C2)的修復過程。
[0014]上述技術方案中，所述控制裝置所控制的修復過程還包括:在起始充電之前設置深放電，所述深放電的放電深度達到用S0.1C/A電流放電至鉛蓄電池兩端電壓<1.0V/單格平均;其中，
[0015]所述深放電采用下列任意一種方法實現:一階段恒流放電法、多階段恒流放電法以及非穩恒電流放電法。
[0016]所述控制裝置所控制的修復過程還包括:在充電結束之后設置容量檢驗放電，所述容量檢驗的放電電流強度由鉛蓄電池的行業技術檢驗標準確定。
[0017]上述技術方案中，所述控制裝置所控制的充電過程為分階段充電，所述分階段充電過程包括充電前期的恒定電流充電和充電后期的分階降流充電，以及包括在充電過程中選擇設置電流強度的大小交替變換或/和充電電流強度為O的靜置過程。
[0018]上述技術方案中，在充電過程中期所設置的放電過程中，每次連續放電的額定電量取值范圍為0.01?0.5C/Ah，放電的電流強度取值范圍為0.05?3.0C/A。
[0019]上述技術方案中，所述控制裝置的充電量調整裝置5包括選擇開關，選擇開關用于向所述微處理器Ia發出增加或減少所述充電量C2/Ah的指令;選擇開關包括但不限于電控開關或機械開關。
[0020]上述技術方案中，所述控制裝置的充電量調整裝置5還包括溫度傳感器，所述控制裝置依據所述溫度傳感器輸入的外部環境溫度數據，控制充放電機在不同環境溫度下自動補償對鉛蓄電池的充電量C2/Ah。
[0021]上述技術方案中，所述控制裝置還包括顯示裝置7，顯示裝置的信號輸入端連接所述微處理器Ia或通過外圍電路Ib連接所述微處理器Ia的信號顯示控制端;所述顯示裝置7用于顯示充放電機的狀態信息;所述的顯示裝置7包括但不限于使用數碼顯示或色燈顯示；所述顯示裝置7獨立設置，或將其部分功能或全部功能與充放電機的顯示裝置一體化集成，包括與充放電機的配位電腦的顯示裝置一體化集成。
[0022]本發明還提供了一種充放電機，包括至少一個充電模塊3、至少一個放電模塊2和控制模塊1，所述的充放電機還至少配置一套所述的控制裝置;所述充電模塊3與放電模塊2分別連接所述的控制模塊I，使用時所述充電模塊3與放電模塊2的電源輸出端分別連接外部待修復的鉛蓄電池6的兩端，所述的控制模塊I在所述控制裝置的控制下實現對外部待修復蓄電池6的修復充放電過程。
[0023]本發明還提供了基于所述的控制裝置所實現的對充放電機的控制方法，該方法包括:
[0024]步驟I)、對待修復的鉛蓄電池6做深放電，所述深放電的放電深度達到用彡0.1C/A電流放電至待修復鉛鉛蓄電池6兩端電壓<1.0V/單格平均；
[0025]步驟2)、深放電結束后，開始分階段充電過程，在所述分階段充電過程中至少設置兩段不同強度的電流，并在分階段充電過程的中期至少間隔設置一次放電過程;而且充放電過程無論設置多少次充電和放電，充電量和放電量合計的剩充電量額定，該額定剩充電量的取值范圍為1.5?3.0C/Ah;其中，在分階段充電過程中期所設置的放電過程中，每次連續放電的額定電量取值范圍為0.0I?0.5C/Ah，放電的電流強度取值范圍為0.05?1.0C/A;
[0026]步驟3)、在分階段充電結束之后設置對鉛蓄電池容量檢驗的放電。
[0027]本發明的優點在于:充分利用目前市場上存在的大量充放電機，通過本發明所述的控制裝置，使這類充放電機在所述控制裝置的控制下實現標準化充放電程序，提高對蓄電池的修復效率，有效降低修復編程的人力成本。
【附圖說明】
[0028]圖1是一個實施例中本發明的充放電機用的控制裝置的基礎結構示意圖；
[0029]圖2是另一個實施例中本發明的充放電機用的控制裝置的基礎結構示意圖；
[0030]圖3是一只6DZM失效電池恒流放電的電壓變動曲線圖；
[0031 ]圖4是對蓄電池實現深放電的流程示意圖；
[0032]圖5是又一個實施例中本發明的充放電機用的控制裝置的結構示意圖；
[0033]圖6是本發明控制裝置在外部控制充放電機的一種邏輯控制結構示意圖；
[0034]圖7是本發明控制裝置與充放電機一體化設計的一種邏輯控制結構示意圖；
[0035]圖8是實施例1中的修復充放電I/T時序曲線圖；
[0036]圖9是實施例5中的修復充放電I/T時序曲線圖；
[0037]圖10是實施例6中的修復充放電I/T時序曲線圖。
[0038]附圖標識
[0039]1、控制模塊；2、放電模塊； 3、充電模塊； 4、外殼；
[0040]5、充電量調整裝置；6、鉛蓄電池；7、顯示裝置；
[0041 ]la、微處理器；lb、外圍電路； lc、串聯通信接口。
【具體實施方式】
[0042]現結合附圖對本發明作進一步的描述。
[0043]本發明所述控制裝置的基礎結構包括:微處理器la、外圍電路lb、串聯通信接口Ic和充電量調整裝置5;其中，所述串聯通信接口 Ic和外圍電路Ib連接所述的微處理器Ia;所述的外圍電路Ib包括所述控制裝置的電源控制電路，即微處理器Ia正常工作所需要的環境電路，例如為所述控制裝置的控制端恒定某電壓值的電路;所述充電量調整裝置5設置在所述控制裝置的外殼外部，其信號端在外殼內部連接可以有兩種方式，一種是信號端通過所述外圍電路Ib連接微處理器Ia的信號監測輸入端，適用于輸入信號為模擬量的充電量調整裝置5，例如模擬電位器或不帶模數轉換功能的溫度傳感器，如圖1所示;另一種是充電量調整裝置5的信號端直接連接微處理器Ia的信號監測輸入端，適用于輸入信號為數字量的充電量調整裝置5，例如數字電控開關或帶模數轉換功能的溫度傳感器，如圖2所示。
[0044]所述的控制裝置以控制帶微處理器的常規充放電機為基礎，在所述控制裝置中微處理器Ia的內部為所述充放電機設定了控制邏輯，所述的控制邏輯包括:充電或放電的電流強度、時間順序和額定充電量;該控制裝置可與常規充放電機的控制模塊I實行一體化設計，亦可獨立于所述充放電機而設置。
[0045]本發明的控制裝置對蓄電池的充放電修復過程包括:在充電過程中至少設置兩段不同強度的電流，并在充電過程的中期至少間隔設置一次放電過程;而且充放電過程無論設置多少次充電和放電，充電量和放電量合計的剩充電量額定SC1Ah，該額定&/Ah的取值范圍為1.5?3.0C/Ah。其中，剩充電量也被稱為修復充電量，其定義是充電量減去放電量，剩充電量關系到蓄電池修復的效果，剩充電量過小不能激活待修復的蓄電池，剩充電量過大又容易把蓄電池充壞，尤其是因長期過充電引致極板活性物質嚴重軟化失效的蓄電池。所述C/Ah為蓄電池的標稱容量。
[0046]從以上描述可以看出，控制裝置所控制的充放電過程中的充電過程屬于分階段充電，所述分階段充電包括充電前期的恒定電流充電以及充電后期的分階降流充電，以及選擇設置電流強度的大小交替變換;例如，充電前期的電流強度取值為0.25C/A(其間可選擇插入若干分鐘0.01?0.1C/A的相對小電流)，充電末期的電流強度取值為0.05C/A。在充電過程中，還可以選擇設置充電電流強度為O的靜置過程。所述C/A為待修復的鉛蓄電池6標稱容量值的電流強度。
[0047]在充電過程中所設置的放電過程為定量放電，額定放出0.01?0.5C/Ah的電量，行業慣稱淺放電，該淺放電的電流強度取值范圍一般為0.05?3.0C/A。一般來說，蓄電池當殘余容量<0.7C/Ah時，在充電中期設置淺放電的修復效果更好;對于殘余容量<0.5C/Ah的蓄電池，充電過程中設置多次淺放電的修復效果會更佳。
[0048]蓄電池修復所需的充電量較大，較之常規蓄電池充電更易發熱，間隔變換小電流充電或靜置一定時間(例如0.5?Ih)，特別是設置一定方式的淺放電(放出蓄電池部分電能)，對消除蓄電池內部產生的氣泡、削弱內部極板周邊電解質的極化濃差、提高下一階段充電的效率有較明顯作用。
[0049]失效蓄電池一般在單格1.0?1.6V區間存在一個二級能量平臺，附圖3給出了一只6DZM失效電池恒流放電的電壓變動曲線，表明該失效電池在單格平均1.5V左右區間堆積有較大的能量，有效釋放這一低電壓平臺的能量再對蓄電池進行修復充電，可使蓄電池的修復效果更佳。因此作為一種優選實現方式，所述控制裝置所控制的充放電修復過程還包括:在起始充電之前設置深放電。所述深放電有別于在修復充電過程中間隔設置的定量放電，該深放電不僅在修復起始充電之前設置，而且要求放電深度達到用S0.1C/A電流放電至蓄電池6兩端電壓彡1.0V/單格平均。
[0050]對蓄電池實現深放電的方法可以是現有技術中的任意方法，包括但不限于:一階段恒流、多階段恒流以及非穩恒電流放電法。在一個深放電的實施例中，電流強度遞減規則設置為I=MKL.，其中M表示遞減系數，Ie3為蓄電池進行深放電開始階段的放電電流強度，正整數K表示遞減階數，本實施例優選0.618。當放電電壓達到設定值％后，放電電流強度開始第一階的遞減，K為I，放電電流強度下降為0.6181 e，因為電流減小即放電負載減輕，電池電壓會自然反彈，當蓄電池放電電壓再次達到％，放電電流強度開始第二階的遞減，此時K變為2，放電電流強度下降為0.6184^ = 0.3821^……依次類推，直到蓄電池以設定的小電流強度深放電至V2，在時間允許的情況下盡量實現3階以上深放電，該對蓄電池實現深放電的邏輯流程如圖4所示。一般而言，末階深放電至％時的電流強度優選S0.05C/A。
[0051]在自動修復充電結束之后設置容量檢驗放電是為了直接判定容量修復效果，該容判功能可設置為在蓄電池修復后自動執行，也可以設置為人工重啟執行;所述容量檢驗的放電電流強度由該類蓄電池的技術檢驗標準確定，為行業所公知，例如電動自行車電池用
0.5C/A的放電電流強度，電動牽引車電池用0.2C/A的放電電流強度，室內UPS電池用0.1C/A的放電電流強度。
[0052]本發明的控制裝置可以有多種實現方式，其中一種實現方式是以微處理器為核心所制作的一種如圖1所示的獨立硬件裝置，使用時通過所述串聯通信接口 Ic與充放電機的控制部分相連接，從而控制充放電機自動實現對蓄電池的修復過程。
[0053]在另一種實現方式中，本發明的控制裝置可與常規充放電機中的控制模塊I實行控制程序一體化設計，也可以利用充放電機的常規配位電腦通過改變編程控制程序來實現。在一個實施例中，可以利用常規充放電機中控制模塊的硬件，通過控制程序軟件的一體化設計實現本發明的目的；在常規充放電機中，內貯在配位電腦的控制程序通常設計為一個編程界面，需要用戶輸入充放電機工作過程的數據，例如若干階段充電電流的強度及時間、充電過程中的放電電流強度及時間、充電末期的恒定電壓值等人擇數據，在本發明中，這些配位電腦的編程控制程序被所述控制裝置的內貯固化控制程序所替代，從而通過內貯設定的各階段充電電流的強度、時間、不同溫度下的不同充電量補償等方法，使這類常規充放電機改變為針對某種規格鉛蓄電池修復專用，用戶使用時無需再掌握修復編程的具體數據，方便實用。
[0054]在本發明控制裝置的變形實現方式中，甚至可通過附加設計一個操作界面，操縱體現在配位電腦(可編程操作界面)的預編程序，實現對充放電機控制。在另一個實施例中，還可以利用常規充放電機中控制模塊的硬件以及內貯在配位電腦的已有編程控制軟件，通過設計配位電腦的二級操作界面實現本發明的目的；所述的二級操作界面，是相對于常規充放電機配位電腦的已有編程操作界面(一級操作界面)而言；實施時，利用內貯在配位電腦的編程操作界面，輸入本發明所述修復鉛蓄電池過程的各階段充電電流的強度、時間、不同環境溫度下的不同充電量補償等具體數據，組合成若干待選擇啟動的程序子集，而將若干子集程序的選擇和啟動功能設置在二級操作界面，通過二級操作界面的選擇而啟動配位電腦中預編的控制程序，從而使用戶利用常規充放電機作為鉛蓄電池修復專用。
[0055]本發明所述控制裝置中的充電量調整裝置5可以有多種實現方式，其中一種實現方式是設置為多檔位的選擇開關，例如選擇開關的每個檔位對應控制裝置中微處理器Ia內貯的不同控制邏輯程序，通過對選擇開關的檔位選擇，直接向所述微處理器Ia發出控制充電機增加或減少所述充電量C2/Ah的指令;這類多檔位選擇開關形式的充電量調整裝置5既也可以設置為機械式開關，也可以設置為電控式開關。充電量調整裝置5可視為在外部控制改變控制裝置剩充電的調整裝置，其設計目標著眼于擴展控制裝置的適用范圍。在一個具體實施例中，控制裝置的微處理器Ia中內貯有2個分別對500Ah和600Ah鉛蓄電池的修復充放電控制程序，充電量調整裝置5設計為2檔選擇開關，通過選擇開關的檔位選擇，可以實現控制裝置對500Ah和600Ah鉛蓄電池的修復充放電的控制通用。
[0056]以上所述通過充電量調整裝置5控制充電機增加或減少充電量&/^11，也可以視為一種根據外部環境溫度對鉛蓄電池6剩充電量的溫度補償裝置;在另一種實現方式中，充電量調整裝置5可以專門著眼于充電量的溫度補償而設置為溫度傳感器，所述控制裝置依據所述溫度傳感器輸入的外部環境溫度數據，控制充放電機在不同環境溫度下自動補償對鉛蓄電池的充電量C2/Ah。
[0057]鉛蓄電池修復所需的剩充電量和修復效果與外部環境溫度密切相關，本發明所述控制裝置控制充放電機的額定剩充電量Ci/Ah是以25°C為溫度基準而預置;此時補償充電
由控制裝置的外部環境溫度所決定，(CdC2)共同決定所述在不同溫度下對蓄電池的剩充電量;當控制裝置外部的環境溫度高于25°C時，剩充電量減少;而當控制裝置外部的環境溫度低于25°C時，剩充電量增加;所推薦的一種C2補償&的剩充電量優選關系如下:當環境溫度高于25°C時，平均每上升1°C減少0.02C/Ah;當環境溫度低于25°C時，平均每下降I°C增加0.03C/Ah。在實際使用中，不一定需要對所述控制裝置進行過細的連續溫度補償，例如設計為每變化3°C或5°C為一個溫度控制檔級，控制充放電機對蓄電池進行分級的充電量補償。
[0058]在另一個實施例中，本發明的控制裝置還包括顯示裝置7，顯示裝置7的信號輸入端連接控制裝置中微處理器Ia或通過外圍電路Ib連接所述微處理器Ia的信號顯示控制端；該顯示裝置7可選擇用于顯示充放電機的實時充/放電電流值、累計剩充電量、正常完成修復充電程序以及不正常停止充電等狀態。該顯示裝置7包括但不限于使用數碼顯示或色燈顯示。所述顯示裝置7獨立設置，或將其部分功能或全部功能與充放電機的顯示裝置一體化集成，包括與充放電機的配位電腦的顯示裝置一體化集成。一種設置有顯示裝置7的控制裝置的邏輯控制結構如圖5所示，顯示裝置7的信號輸入端連接控制裝置中的外圍電路lb。
[0059]基于上述控制裝置，本發明還提供了一種含有所述控制裝置的充放電機。該充放電機包括至少一個充電模塊3、至少一個放電模塊2和控制模塊I，所述的充放電機至少配置一套本發明的控制裝置;所述充電模塊3與放電模塊2分別連接所述的控制模塊1，使用時所述充電模塊3與放電模塊2的電源輸出端分別連接外部待修復的蓄電池6的兩端，所述充放電機的控制模塊I在所述控制裝置的控制下實現對外部待修復蓄電池的修復充放電控制過程。本發明的控制裝置可以如圖6所示的那樣與充放電機的主體部分獨立，通過串聯通信接口 Ic與安裝在外殼4內的控制模塊I連接，也可以如圖7所示的那樣與充放電機的主體成為一個整體，即安裝在外殼4內部，通過串聯通信接口 Ic與控制模塊I連接。
[0060]本發明所述的控制裝置以及含有該控制裝置的充放電機可以設計為一機單路或一機多路的形式;具體設計中，可以根據實際需求選擇充放電機對蓄電池的充電電壓范圍，設計為對η只蓄電池充電(η為正整數)，例如充放電機的電壓輸出區間設計為3V，對標稱2V的蓄電池進行修復充電；充放電機電壓輸出區間設計為20V，對標稱12V的蓄電池進行修復充電；充放電機電壓輸出區間設計為105V，對6只標稱12V的蓄電池進行修復充電；充放電機電壓輸出區間設計為320V，對18只標稱12V的蓄電池進行修復充電，等等。
[0061]本發明還提供了基于前述的控制裝置所實現的對充放電機的控制方法，該方法包括:
[0062]步驟I)、對待修復的鉛蓄電池做深放電，所述深放電的放電深度達到用S0.1C/A電流放電至鉛蓄電池兩端電壓<1.0V/單格平均；
[0063]步驟2)、深放電結束后，開始分階段充電過程，在所述分階段充電過程中至少設置兩段不同強度的電流，并在分階段充電過程的中期至少間隔設置一次放電過程;而且充放電過程無論設置多少次充電和放電，充電量和放電量合計的剩充電量額定，該額定剩充電量的取值范圍為1.5?3.0C/Ah;其中，在分階段充電過程中期所設置的放電過程中，每次連續放電的額定電量取值范圍為0.0I?0.5C/Ah，放電的電流強度取值范圍為0.05?1.0C/A;
[0064]步驟3)、在分階段充電結束之后設置容量檢驗放電。
[0065]本發明方法的步驟2還包括對帶修復蓄電池的電壓監測，當所述充放電機對蓄電池充入0.1?0.8C/Ah電量而蓄電池兩端電壓低于2.0V/單格，或當所述充放電機對蓄電池充入1.0?2.0C/Ah電量而蓄電池兩端電壓低于2.5V/單格，或當所述充放電機對蓄電池充Al.5?3.0C/Ah電量后而蓄電池兩端電壓連續3小時下降速率超過平均0.0lV/單格/小時，所述的控制裝置控制所述的充放電機停止工作。
[0066]下面結合具體的實施例對本發明控制裝置的設計方法作進一步說明。
[0067]實施例1
[0068]設計一種控制充放電機的控制裝置，并以市場常見的3A充電、5A放電的320V充放電機(可對18只12V電池串聯的電池組實現編程充放電)為基礎，將控制裝置與已有充放電機相連，通過該控制裝置對充放電機的充放電過程進行控制，為市場常見電動自行車的6DZM12蓄電池實現自動修復。
[0069 ]已有的充放電機包括控制模塊1、放電模塊2、充電模塊3以及外殼4;其中充電模塊3與放電模塊2內部分別連接到控制模塊I，充電模塊3與放電模塊2的輸出端對外共用兩根電源輸出端，使用時在外殼4外部分別連接到待修復的蓄電池6的正負極兩端。所述控制裝置包括微處理器la、外圍電路lb、串聯通信接口 Ic和溫度傳感器形式的充電量調整裝置5，串聯通信接口 Ic和外圍電路Ib連接在所述微處理器Ia上;溫度傳感器設置在所述控制裝置的外殼外部，其信號端連接在所述微處理器Ia的溫度監測輸入端;所述控制裝置還在外殼外部設置有數碼顯示裝置7，數碼顯示裝置采用色燈顯示，其信號輸入端連接控制裝置中的微處理器Ia的信號顯示控制端，用于反映正常充電、正常停充和非正常停充狀態。所述控制裝置通過串聯通信接口 Ic與充放電機中的控制模塊I相連接，取代充放電機中的控制模塊I對待修復蓄電池6的充放電過程進行控制。
[0070 ] 根據6DZM12的標規條件(12V12Ah，2h放電率，放電電流強度為6A，放電終止電壓為10.50V)，將待修復蓄電池6進行預處理，預處理工藝包括行業公知的加修復液、抽真空、靜置2h后進行深放電；深放電設計由另外的儀器條件實現，放電深度要求用0.5A電流放電至蓄電池6兩端電壓達到3V。
[0071]作為數碼顯示裝置7的色燈分三種顏色，綠色用于反映正常充電狀態，當正常完成修復充電程序后顯示黃色；當充入2.5Ah電量而蓄電池6的兩端電壓仍低于12.0V時，自動停止修復充電程序，色燈顯示紅色。
[0072 ]充放電機啟動后，控制裝置通過控制充放電機中充電模塊3與放電模塊2的電路，自動實現在25°C環境溫度對蓄電池6的充放電程序如下:
[0073]3.0厶充電411、3.5厶放電111、3.(^充電111、2.(^充電211、1.2厶充電311、0.6厶充電911，共計充電時間22h，累計剩充電量24.5Ah。
[0074]附圖8標出了本實施例在25°C環境溫度的修復充放電I/T時序曲線。
[0075]控制裝置依據充電量調整裝置5輸入的信號，通過微處理器Ia內貯程序控制充放電機的充電模塊3對蓄電池6充電量自動進行溫度補償，以25°C為基準，溫度變化量每超過5°(:改變一檔，對蓄電池6的充電量進行分檔級補償。當控制裝置外部工作環境溫度高于25°C時，每超過5 °C，減少1.2Ah的充電量，例如當控制裝置外部環境溫度為35 °C時，剩充電量減少2.4Ah，即控制裝置控制充放電機的充電模塊3對蓄電池6的充電量改變為(24.5 — 2.4)=22.1Ah;當控制裝置外部工作環境溫度低于25°C時，平均每下降5°C增加1.SAh的充電量，例如當控制裝置外部環境溫度為5°C時，充電量增加7.2Ah，即控制裝置控制充放電機的充電模塊3對蓄電池6的充電量改變為(24.5+7.2)=31.7Ah。溫度補償設計為自動改變第一階段3A充電時間的控制方式，例如當控制裝置的外部環境溫度為35 °C時，控制裝置自動控制充放電機的充電模塊3對蓄電池6的第一階段充電時間由4h改變為3.2h。
[0076]本實施例的6DZM12電池經本實施例充放電一體化機充電后，首次放電容量一般可達1Ah以上的技術預期效果，二次充電后可達到標稱容量。
[0077]實施例2
[0078]對實施例1進行技術改進，將所述作為數碼顯示裝置7的色燈改為液晶顯示器，其信號輸入端通過控制裝置中的外圍電路Ib連接所述微處理器Ia的信號顯示控制端，用于反映受充蓄電池6的實時電壓和充電電流實時值，以及充放電一體化機的正常停充和非正常停充。
[0079]數碼液晶顯示器7在充放電機正常充電時，以每5秒顯示、2秒切換顯示的方式分別顯示受充蓄電池6的實時電壓和充/放電電流的實時值；當正常完成修復充電程序后，數碼液晶顯示器7全部顯示8;當充入2.5Ah電量而蓄電池6的兩端電壓仍低于12.0V時，自動停止修復充電程序，數碼液晶顯示器全部顯示4。
[0080]本實施例對蓄電池修復充電的技術效果與實施例1相同，但可使用戶了解到蓄電池的實時充/放電電流值，從而可對預修復狀態做出判斷。
[0081 ] 實施例3
[0082]將實施例1的溫度傳感器形式的充電量調整裝置5，改變為多檔位的機械選擇開關，該機械選擇開關的每個檔位對應控制裝置中微處理器Ia內貯的不同控制邏輯程序，各檔對應的適用溫度區間在所述控制裝置的面板標明，通過對該機械選擇開關的檔位選擇，人工選擇控制裝置中微處理器Ia的相應控制邏輯程序，達到可以根據環境溫度人工選擇控制充電機增加或減少充電量C2/Ah的設計目的。
[0083]本實施例中，控制裝置對蓄電池6的充電量溫度補償方法與實施例1類同。
[0084]本實施例以及前述例還可以增加蓄電池修復后自動放電檢驗容量的功能，控制裝置控制充放電機的充電模塊3在充電程序結束I小時，繼續控制放電模塊2以恒流6A放電至10.50V，記錄顯示放電時間，使蓄電池修復容量一目了然。
[0085]實施例4
[0086]本實施例將控制裝置與充放電機中的控制模塊I做一體化設計，而經一體化設計后的控制模塊1、放電模塊2、充電模塊3全部分立，設計為三臺分體機，使用時三體合一連接;使用時，充電模塊3分立的充電機的邏輯數據線與一體化設計后的控制模塊I連接，充電機的直流電源輸出端與蓄電池6兩端固連，放電模塊2分立的放電機的邏輯數據線與一體化設計后的控制模塊I連接，放電機的直流電源接口與蓄電池6兩端固連，一體化設計后的控制模塊I分立為充電/放電控制器，內部固化有設定的充放電程序。
[0087]所述的充電機和放電機分別在其相應外殼的外部設置電源開關，數碼顯示裝置7采用色燈顯示，設置在所述的充電/放電控制器的外部，其信號輸入端連接所述的充電/放電控制器的顯示控制端，用于反映正常充電、正常停充和非正常停充狀態。
[0088]本實施例是實施例1的變形設計，優點是可分拆，方便攜帶。
[0089]實施例5
[0090]實施例1所述控制裝置所控制的充放電機，技術使用前提是需要對待修復的蓄電池6進行預處理深放電，蓄電池深放電由另外的儀器實現，本實施例將這一深放電功能融入本發明所述控制裝置所控制的充放電機中一體化設計，將所述控制裝置的深放電控制功能融入所述充放電機中的控制模塊I實現，在啟動實施例1所述的對蓄電池6的修復充放電程序之前，優先啟動深放電程序。
[0091]深放電采用多階段降流技術方案，設定為對6DZM12蓄電池6兩端電壓以恒定電流
3.6A放電至10.5 V、2.0A放電至6.0V、1.0A放電至2.0V，連續放電，完成該深放電程序后靜置15分鐘，然后自動啟動實施例1所述的蓄電池6修復充放電程序。本實施例中，電源開關啟動后，控制裝置通過控制充放電機中的充電模塊3與放電模塊2的電路，自動實現對蓄電池6在25°C環境溫度的修復充放電程序如下:
[0092]3.6六放電至10.5￥、2.(^放電至6.(^、1.(^放電至2.0￥，靜置15分鐘，3.(^充電411、3.5厶放電111、3.(^充電111、2.(^充電211、1.24充電311、0.64充電911。
[0093]附圖9標出了本實施例在25°C環境溫度的修復充放電I/T時序曲線。
[0094]本實施例中，控制裝置對蓄電池6的充電量溫度補償方法與實施例1類同。
[0095]實施例6
[0096]利用常規工業充放電機中的配位控制電腦，將實施例1所述單獨設計的控制裝置的軟件控制程序與所述配位控制電腦的軟件控制程序實行一體化編程，即將所述控制裝置的控制功能融入所述充放電機配位控制電腦的控制軟件中，并進一步優化實施例1所述的修復充放電程序。
[0097]實施例1的修復充放電程序在對蓄電池的充電過程中，設置了I次放電，實踐表明，對一些極板活性物質嚴重受損并經長期放置的蓄電池，在修復充放電程序中設置多次放電對容量恢復程度和容量快速穩定有好處；同時，充電過程的后期蓄電池容易發熱，降流甚至停充若干時間有利于蓄電池提升受充能力。
[0098]本實施例在25°C環境溫度對修復充放電程序的優化設計如下:
[0099]3.0厶充電411、3.5厶放電111、3.(^充電1.511、3.5厶放電111、2.5厶充電111、2.(^充電211、靜置0.5h、1.2A充電3h、0.9A充電3h、0.6A充電5h、0.4A充電3h，共計充電時間27h，累計剩充電量24.5 Ah ο
[0100]附圖10標出了本實施例在25°C環境溫度的修復充放電I/T時序曲線。
[0101]本實施例中，軟件一體化編程的控制裝置對蓄電池6充電量溫度補償的方法與實施例I類同，本實施例對蓄電池的修復效果明顯比實施例1好。
[0102]最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種充放電機用的控制裝置，其特征在于，包括:微處理器(la)、外圍電路(lb)、串聯通信接口(Ic)和充電量調整裝置(5);其中，所述串聯通信接口(Ic)和外圍電路(Ib)連接所述的微處理器(la);所述充電量調整裝置(5)設置在所述控制裝置的外殼外部，其信號端連接微處理器(Ia)或通過所述外圍電路(Ib)連接微處理器(la);所述外圍電路(Ib)包括所述控制裝置的電源控制電路;所述微處理器(Ia)的內部固化存貯對充放電機的控制邏輯;該控制裝置可與所述充放電機實行一體化設計，亦可獨立設置;所述獨立設置的控制裝置在使用時通過串聯通信接口(Ic)與所述充放電機的控制部分相連接； 所述控制裝置用于控制充放電機對外部鉛蓄電池(6)的修復過程，其中，所述修復過程包括在充電過程至少設置兩段不同強度的電流，并在充電過程中至少間隔設置一次放電過程，而且充放電過程無論設置多少次充電和放電，充電量和放電量合計的剩充電量額定為Ci/Ah，&的取值范圍為1.5?3.0C/Ah ；所述修復過程還包括由所述充電量調整裝置(5)與微處理器(Ia)內貯邏輯決定的補償充電量C2/Ah;控制裝置控制充放電機對鉛蓄電池(6)自動實現剩充電量為(Cl+C2)的修復過程。2.根據權利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置所控制的修復過程還包括:在起始充電之前設置深放電，所述深放電的放電深度達到用S0.1C/A電流放電至鉛蓄電池兩端電壓彡1.0V/單格平均;其中， 所述深放電采用下列任意一種方法實現:一階段恒流放電法、多階段恒流放電法以及非穩恒電流放電法。3.根據權利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置所控制的修復過程還包括:在充電結束之后設置容量檢驗放電，所述容量檢驗的放電電流強度由鉛蓄電池的行業技術檢驗標準確定。4.根據權利要求1或2或3所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置所控制的充電過程為分階段充電，所述分階段充電過程包括充電前期的恒定電流充電和充電后期的分階降流充電，以及包括在充電過程中選擇設置電流強度的大小交替變換或/和充電電流強度為O的靜置過程。5.根據權利要求1或2或3所述的控制裝置，其特征在于，在充電過程中期所設置的放電過程中，每次連續放電的額定電量取值范圍為0.0I?0.5C/Ah，放電的電流強度取值范圍為0.05?3.0C/Ao6.根據權利要求1或3所述的控制裝置，其特征在于，所述的充電量調整裝置(5)包括選擇開關，選擇開關用于向所述微處理器(Ia)發出增加或減少所述充電量C2/Ah的指令;選擇開關包括但不限于電控開關或機械開關。7.根據權利要求1或6所述的控制裝置，其特征在于，所述的充電量調整裝置(5)還包括溫度傳感器，所述控制裝置依據所述溫度傳感器輸入的外部環境溫度數據，控制充放電機在不同環境溫度下自動補償對鉛蓄電池的充電量C2/Ah。8.根據權利要求1或6或7所述的控制裝置，其特征在于，所述控制裝置還包括顯示裝置(7)，所述顯示裝置(7)的信號輸入端連接所述微處理器(Ia)或通過外圍電路(Ib)連接所述微處理器(Ia)的信號顯示控制端;所述顯示裝置(7)用于顯示充放電機的狀態信息;所述的顯示裝置(7)包括但不限于使用數碼顯示或色燈顯示;所述顯示裝置獨立設置，或將其部分功能或全部功能與充放電機的顯示裝置一體化集成，包括與充放電機的配位電腦的顯示裝置一體化集成。9.一種充放電機，其特征在于，包括至少一個充電模塊(3)、至少一個放電模塊(2)和控制模塊(I)，所述的充放電機還至少配置一套權利要求1-9之一所述的控制裝置;所述充電模塊(3)與放電模塊(2)分別連接所述的控制模塊(I)，使用時所述充電模塊(3)與放電模塊(2)的電源輸出端分別連接外部待修復的鉛蓄電池(6)的兩端，所述的控制模塊(I)在所述控制裝置的控制下實現對外部待修復蓄電池(6)的修復充放電過程。10.基于權利要求1-8之一所述的控制裝置所實現的對充放電機的控制方法，該方法包括: 步驟I)、對待修復的鉛蓄電池(6)做深放電，所述深放電的放電深度達到用S0.1C/A電流放電至待修復鉛鉛蓄電池(6)兩端電壓<1.0V/單格平均； 步驟2)、深放電結束后，開始分階段充電過程，在所述分階段充電過程中至少設置兩段不同強度的電流，并在充電過程的中期至少間隔設置一次放電過程;而且充放電過程無論設置多少次充電和放電，充電量和放電量合計的剩充電量額定，該額定剩充電量的取值范圍為1.5?3.0C/Ah;其中，在分階段充電過程中期所設置的放電過程中，每次連續放電的額定電量取值范圍為0.01?0.5C/Ah，放電的電流強度取值范圍為0.05?1.0C/A; 步驟3)、在分階段充電結束之后設置對鉛蓄電池容量檢驗的放電。
【文檔編號】H01M10/44GK105958592SQ201610416882
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月14日
【發明人】劉粵榮, 劉曦
【申請人】深圳智慧能源技術開發有限公司