蓄電池內(nèi)化成充放電裝置及內(nèi)化成充放電設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電池內(nèi)化成技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鉛酸蓄電池快速充放電裝置，及采用該充放電裝置的內(nèi)化成充放電設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類社會(huì)的發(fā)展，人類環(huán)境的變化和節(jié)能減排的呼聲越來(lái)越高，國(guó)家于2012年7月實(shí)施了《鉛酸蓄電池行業(yè)準(zhǔn)入條件》，禁止新建、改擴(kuò)建干式荷電鉛蓄電池生產(chǎn)項(xiàng)目，但蓄電池作為二次能源的主體地位，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)的需求。在鉛酸蓄電池生產(chǎn)工藝過(guò)程中，需要對(duì)生電池進(jìn)行充放電，這一過(guò)程簡(jiǎn)稱化成。目前，蓄電池行業(yè)的生極板化成有兩種工藝，一是極板外化成，這種工藝化成時(shí)間短(大約24h左右)，在化成時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的酸霧，對(duì)環(huán)境污染很大;二是電池內(nèi)化成，這種工藝產(chǎn)生的酸霧較少，但化成時(shí)間較長(zhǎng)，最長(zhǎng)近100h，最短的也要70h。為減少化成工藝對(duì)環(huán)境的污染，內(nèi)化成工藝成為目前電池行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注和研究的方向，但由于其化成時(shí)間長(zhǎng)的弊端，嚴(yán)重地限制了內(nèi)化成工藝的應(yīng)用效果，成為內(nèi)化成工藝中亟待解決的問(wèn)題。
[0003]目前，在電池內(nèi)化成行業(yè)一直采用的是以恒流恒壓為主、三充兩放的傳統(tǒng)工藝，其中主要的工藝設(shè)備為鉛酸蓄電池化成充放電設(shè)備，設(shè)備的主體框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。該裝置的電路部分主要包括由六只可控硅組成的整流器，在整流器輸出正端串聯(lián)L電抗器，和兩組接觸器KMl、KM2 ；其工作原理是:當(dāng)設(shè)備對(duì)蓄電池DC充電時(shí)，充電的電能從交流電網(wǎng)經(jīng)可控硅整流器、電抗器L、接觸器KMl閉合流向電池DC;當(dāng)蓄電池DC需放電時(shí)，接觸器KMl退出閉合，KM2閉合，經(jīng)電抗器L、可控硅整流器流向電網(wǎng)?，F(xiàn)有充放電裝置所使用的充放電主回路，在充電時(shí)不能很好地解決化學(xué)極化、濃差極化、溫升和析氣等問(wèn)題，不僅影響了電池的質(zhì)量，而且無(wú)法解決化成時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。同時(shí)，傳統(tǒng)的內(nèi)化成工藝模式無(wú)法解決充電電流波形對(duì)電池內(nèi)化成質(zhì)量的問(wèn)題，嚴(yán)重地影響了電池的化成質(zhì)量。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有內(nèi)化成充放電設(shè)備存在的內(nèi)化成時(shí)間長(zhǎng)，化成過(guò)程中電池溫升高，化成質(zhì)量不穩(wěn)定的弊端，提供一種蓄電池內(nèi)化成充放電裝置和充放電設(shè)備，在不改變電池原有配方情況下，可極大地縮短內(nèi)化成時(shí)間，提高化成后的電池容量、充放電次數(shù)、電池的使用壽命及電池配組比率。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:
[0006]—種蓄電池內(nèi)化成充放電裝置，包括電源單元、脈沖信號(hào)產(chǎn)生單元、信號(hào)隔離放大單元、IGBT功率單元和反饋單元;所述電源單元為裝置中其它各單元電路提供工作電壓;所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生單元連接信號(hào)隔離放大單元，經(jīng)隔離放大的脈沖信號(hào)輸入IGBT功率單元；所述IGBT功率單元包括充電電路、放電電路和調(diào)節(jié)電路，充電電路對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，放電電路對(duì)蓄電池進(jìn)行放電，調(diào)節(jié)電路根據(jù)蓄電池的充放電狀態(tài)對(duì)蓄電池進(jìn)行放電，脈沖信號(hào)分別控制充電電路、放電電路和調(diào)節(jié)電路的導(dǎo)通;所述反饋單元連接脈沖信號(hào)產(chǎn)生單元，用于采集蓄電池充放電過(guò)程中的參數(shù)，脈沖信號(hào)產(chǎn)生單元根據(jù)采集的參數(shù)控制脈沖信號(hào)的疊加組合輸出。
[0007]進(jìn)一步地，所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生單元包括一控制單元，所述控制單元對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行疊加組合，輸出充電脈沖信號(hào)、放電脈沖信號(hào)和調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)。
[0008]更進(jìn)一步地，所述充電電路包括第一開(kāi)關(guān)管Ql，第一開(kāi)關(guān)管Ql柵極連接充電脈沖信號(hào)輸出端，源極和發(fā)射極分別連接充電電源和蓄電池;所述放電電路包括第二開(kāi)關(guān)管Q2和放電電阻RX，第二開(kāi)關(guān)管Q2柵極連接放電脈沖信號(hào)輸出端，源極通過(guò)放電電阻RX連接蓄電池;所述調(diào)節(jié)電路包括第三開(kāi)關(guān)管Q3和反饋電阻R9，第三開(kāi)關(guān)管Q3柵極連接調(diào)節(jié)脈沖信號(hào)輸出端，源極通過(guò)反饋電阻R9連接蓄電池;第二開(kāi)關(guān)管Q2和第三開(kāi)關(guān)管Q3的發(fā)射極接地。
[0009]更進(jìn)一步地，所述反饋單元包括溫度采集電路，溫度采集電路連接脈沖信號(hào)產(chǎn)生單元。
[0010]更進(jìn)一步地，所述反饋單元包括電流、電壓采集電路，電流、電壓采集電路分別連接脈沖信號(hào)產(chǎn)生單元。
[0011]本實(shí)用新型還涉及一種蓄電池內(nèi)化成充放電設(shè)備，包括強(qiáng)電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)，所述強(qiáng)電系統(tǒng)包括電源供應(yīng)模塊、充放電轉(zhuǎn)換模塊和上述充放電裝置，所述電源供應(yīng)模塊、充放電轉(zhuǎn)換模塊和充放電裝置依次連接，所述弱電系統(tǒng)包括控制驅(qū)動(dòng)電路、溫度傳感器、電壓互感器和電流互感器，控制驅(qū)動(dòng)電路分別連接電源供應(yīng)模塊和充放電轉(zhuǎn)換模塊，溫度傳感器、電壓互感器和電流互感器分別連接充放電裝置。
[0012]進(jìn)一步地，所述弱電系統(tǒng)包括微處理單元，所述微處理單元分別連接控制驅(qū)動(dòng)電路和充放電裝置。
[00?3 ] 更進(jìn)一步地，所述弱電系統(tǒng)連接PC上位機(jī)，所述PC上位機(jī)與微處理單元連接。
[0014]更進(jìn)一步地，所述電源供應(yīng)模塊包括電源變壓器、三相整流逆變電路和PFC校正電路，電源變壓器、三相整流逆變電路和PFC校正電路依次連接，三相整流逆變電路連接控制驅(qū)動(dòng)電路。
[0015]本實(shí)用新型所具有的有益效果:
[0016]I)該蓄電池內(nèi)化成充放電裝置和設(shè)備采用正向大電流疊加組合脈沖充電、瞬間負(fù)向疊加組合脈沖放電，并通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)蓄電池在內(nèi)化成過(guò)程中的溫度高低、電流大小變化和電壓上升速率，控制疊加組合脈沖的輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池充放電過(guò)程的實(shí)時(shí)控制;在不改變蓄電池原有配方和工藝的情況下，很好地解決了現(xiàn)有蓄電池內(nèi)化成過(guò)程中存在的化學(xué)極化、濃差極化和溫升、析氣等問(wèn)題，極大地縮短了內(nèi)化成時(shí)間，使蓄電池內(nèi)化成時(shí)間從原來(lái)的96小時(shí)以上縮減至48小時(shí)以內(nèi)，內(nèi)化成時(shí)間可縮短一半以上。
[0017]2)提高電池化成質(zhì)量；采用該裝置和設(shè)備電池配組比率可提高20%，由原來(lái)的60%?70%提高到80%?90% ；
[0018]3)提高電池的使用壽命；電池全充全放次數(shù)提高了30?50次左右，由常規(guī)的250?300次提高到300?330次；
[0019]4)降低生產(chǎn)成本，使用該裝置和設(shè)備可節(jié)約蓄電池內(nèi)化成工藝過(guò)程中的電能消耗15%左右；
[0020]5)該充放電裝置可用于對(duì)原有常規(guī)內(nèi)化成設(shè)備的升級(jí)改造，在常規(guī)內(nèi)化成設(shè)備的基礎(chǔ)上加入該充放電裝置即可實(shí)現(xiàn)上述組合脈沖充放電功能，提高了常規(guī)內(nèi)化成裝置的利用率，可有效降低升級(jí)改造成本。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為現(xiàn)有蓄電池內(nèi)化成充放電設(shè)備電路原理結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型蓄電池內(nèi)化成充放電設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖。
[0023]圖3為本實(shí)用新型蓄電池內(nèi)化成充放電設(shè)備電路原理結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖4為本實(shí)用新型蓄電池內(nèi)化成充放電裝置電路圖。
[0025]圖5為本實(shí)用新型蓄電池內(nèi)化成充放電裝置中脈沖信號(hào)產(chǎn)生單元厚膜電路及其外圍電路圖。
[0026]圖中:1、電源變壓器，2、三相整流逆變電路，3、PFC校正電路，4、充放電轉(zhuǎn)換模塊，
5、蓄電池內(nèi)化成充放電裝置，6、蓄電池DC，7、微處理單元，8、控制驅(qū)動(dòng)電路，9、PC上位機(jī)，
10、溫度傳感器。
[0027]A、電源單元;B、脈沖信號(hào)產(chǎn)生單元;C、信號(hào)隔離放大單元和IGBT功率單元。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本【實(shí)用新型內(nèi)容】作具體的說(shuō)明。
[0029]—種蓄電池內(nèi)化成充放電裝置，包括電源單元、脈沖信號(hào)產(chǎn)生單元、信號(hào)隔離放大單元、IGBT功率單元和反饋單元;所述電源單元為裝置中其它各單元電路提供工作電壓;所述脈沖信號(hào)產(chǎn)生單元連接信號(hào)隔離放大單元，經(jīng)隔離放大的脈沖信號(hào)輸入IGBT功率單元；所述IGBT功率單元包括充電電路、放電電