一種延長金屬氫化物鎳電池循環(huán)壽命的充電裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種延長金屬氫化物鎳電池循環(huán)壽命的充電裝置，包括充電回路，充電裝置還包括用于對金屬氫化物鎳電池進行放電的放電單元、用于檢測金屬氫化物鎳電池的電壓的電流電壓檢測單元、與電流電壓檢測單元相連接且用于控制充電回路和放電單元的通斷的控制單元，當(dāng)電流電壓檢測單元檢測到金屬氫化物鎳電池的電壓大于設(shè)定檢測電壓時，控制單元控制放電單元接通從而對金屬氫化物鎳電池進行放電；當(dāng)電流電壓檢測單元檢測到金屬氫化物鎳電池的電壓小于等于設(shè)定檢測電壓時，控制單元控制充電回路接通從而對金屬氫化物鎳電池進行充電。本實用新型延長了電池的循環(huán)次數(shù)，該充電裝置為全智能設(shè)計，自動控制，無需人為干涉。
【專利說明】
一種延長金屬氫化物鎳電池循環(huán)壽命的充電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型具體涉及一種延長金屬氫化物鎳電池循環(huán)壽命的充電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬氫化物鎳電池(Ni/MH電池)在充電過程中，電池電壓逐步升高，當(dāng)接近充飽時，電池端電壓最高，電池充飽后，電池端電壓反而下降。這是因為氫氧化鎳電極上發(fā)生了析氧副反應(yīng)，電池端電壓反而下降，金屬氫化物鎳電池(Ni /MH電池)的這一特性，給判斷充電結(jié)束增加許多困難，成為世界難題。
[0003]當(dāng)金屬氫化物鎳電池(Ni/MH電池)重復(fù)進行不完全的充放電循環(huán)，電池出現(xiàn)可以恢復(fù)的容量損失，俗稱記憶效應(yīng)。因為在淺充電或部分放電過程中，只有一部分活性物質(zhì)參與充、放電循環(huán)，未參與循環(huán)的活性物質(zhì)發(fā)生變化，電阻增大，造成電池的輸出特性曲線變得陡峭，容量下降。所以，金屬氫化物鎳電池(Ni/MH電池)，欠充和過充對電池都有害。
[0004]因此，在對金屬氫化物鎳電池(Ni/MH電池)進行充電時，充電時間過長或過短均會對電池產(chǎn)生負面影響，久而久之，使得電池容量下降，循環(huán)壽命受到影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠延長金屬氫化物鎳電池循環(huán)壽命的充電裝置。
[0006]為解決以上技術(shù)問題，本實用新型采取如下技術(shù)方案:
[0007]—種延長金屬氫化物鎳電池循環(huán)壽命的充電裝置，包括用于對所述的金屬氫化物鎳電池進行充電的充電回路，所述的充電裝置還包括用于對所述的金屬氫化物鎳電池進行放電的放電單元、用于檢測所述的金屬氫化物鎳電池的電壓的電流電壓檢測單元、與所述的電流電壓檢測單元相連接且用于控制所述的充電回路和所述的放電單元的通斷的控制單元，當(dāng)所述的電流電壓檢測單元檢測到所述的金屬氫化物鎳電池的電壓大于設(shè)定檢測電壓時，所述的控制單元控制所述的放電單元接通從而對所述的金屬氫化物鎳電池進行放電；當(dāng)所述的電流電壓檢測單元檢測到所述的金屬氫化物鎳電池的電壓小于等于所述的設(shè)定檢測電壓時，所述的控制單元控制所述的充電回路接通從而對所述的金屬氫化物鎳電池進行充電。
[0008]具體地，所述的控制單元還分別與所述的充電回路和所述的放電單元相連接。
[0009]具體地，所述的控制單元為單片機。
[0010]具體地，當(dāng)所述的金屬氫化物鎳電池為多個單體電池經(jīng)并聯(lián)形成的電池組時，所述的設(shè)定檢測電壓為1.0V-1.05V；
[0011]當(dāng)所述的金屬氫化物鎳電池為多個單體電池經(jīng)串聯(lián)形成的電池組時，所述的設(shè)定檢測電壓為nU，其中，η為電池組中串聯(lián)單體電池的個數(shù)，11為1.0V?1.05 V；
[0012]當(dāng)所述的金屬氫化物鎳電池為多個單體電池經(jīng)串聯(lián)并聯(lián)形成的電池組時，所述的設(shè)定檢測電壓為nU，U為1.0V?1.05V，η為串聯(lián)電池組中單體電池的個數(shù)，其中，并聯(lián)的電體電池相當(dāng)于一個單體電池。
[0013]具體地，所述的電流電壓檢測單元與所述的充電回路相連接且能夠檢測所述的充電回路的電流，當(dāng)所述的電流電壓檢測單元檢測到所述的充電回路的電流小于充電終止電流時，所述的控制單元控制所述的充電回路斷開。
[0014]更具體地，所述的充電終止電流為0.0200.03C。
[0015]由于以上技術(shù)方案的實施，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0016]本實用新型的充電裝置能夠先檢測待充金屬氫化物鎳電池的電壓，若電壓高于設(shè)定檢測電壓時，先進行放電，然后再進行充電，既避免了對電池有害的副反應(yīng)，也使得電池活性物質(zhì)充分參與循環(huán)，從而延長了電池的循環(huán)次數(shù)，很好的維持了電池容量，該充電裝置為全智能設(shè)計，自動控制，無需人為干涉。
【附圖說明】
[0017]附圖1為實施例1中的充電脈沖圖，該圖是電流電壓記錄儀記錄的原始數(shù)據(jù)，用電子表格(EXCEL)生成的曲線圖，下方的線條為電流曲線，上方的線條為電壓曲線；
[0018]附圖2為對比例I中的充電曲線圖，下方的線條為電流曲線，上方的線條為電壓曲線；
[0019]附圖3為延長金屬氫化物鎳電池循環(huán)壽命的充電裝置的結(jié)構(gòu)原理方框圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明。應(yīng)理解，這些實施例是用于說明本實用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點，而本實用新型不受以下實施例的限制。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體要求做進一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。
[0021]實施例1
[0022]本實施例采用的金屬氫化物鎳電池組，是掃地機器人廠家的標(biāo)配。單體電池標(biāo)稱容量為3000mAH，10節(jié)電池串聯(lián)，容量不變，依然是3000mAH。待電池沒電后，對其進行充電，充電完成后繼續(xù)用于掃地機器人，如此反復(fù)循環(huán)。
[0023]對電池進行充電的方法包括如下步驟:
[0024]步驟(1)、檢測待充金屬氫化物鎳電池的電壓，若待充金屬氫化物鎳電池的電壓大于10V，則進行步驟(2);若待充金屬氫化物鎳電池的電壓小于等于10V，則進行步驟(3);
[0025]步驟(2)、對待充金屬氫化物鎳電池進行恒阻放電，放電電阻阻值根據(jù)放電電流確定，控制放電電流為0.1C(300mA)，本實施例中的放電電阻阻值為12歐姆/20W，放電至待充金屬氫化物鎳電池組的電壓小于等于10V，然后進行步驟(3);
[0026]步驟(3)、對待充金屬氫化物鎳電池組進行充電，首先采用0.lC(300mA)的小電流進行充電，對金屬氫化物合金和電解液界面的微觀結(jié)構(gòu)進行維護，充電至電壓為1.5?10.8V，然后進入主充階段。主充階段，充電電壓為金屬氫化物鎳電池45°C時的析氧電壓14.2V。控制最大充電電流為lC(3000mA)，充電方式采用恒壓充電，當(dāng)金屬氫化物鎳電池的電壓達到45°C時的析氧電壓后，電流開始減小，充電終止電流為0.025C(75mA)，當(dāng)電流小于/等于設(shè)定的充電終止電流后，充電過程進入陰陽離子擴散加速階段，這一階段采用間隙脈沖充電，加速離子的擴散，此階段的激勵電壓為金屬氫化物鎳電池在25°C時的析氧電壓15.1V，本階段持續(xù)時間采用定時控制方法，時間在單片機定時器中設(shè)置?？刂平饘贇浠镦囯姵氐姆懦鲭娏拷咏姵氐臉?biāo)稱容量。充電脈沖如圖1，圖中，下降的尖峰是消除電池極化的放電脈沖。
[0027]采用以下充電裝置對金屬氫化物鎳電池進行充電，充電裝置包括用于對金屬氫化物鎳電池進行充電的充電回路，充電裝置還包括用于對金屬氫化物鎳電池進行放電的放電單元、用于檢測金屬氫化物鎳電池的電壓的電流電壓檢測單元、與電流電壓檢測單元相連接且用于控制充電回路和放電單元的通斷的控制單元，控制單元還分別與充電回路和放電單元相連接，本實施例中的控制單元為單片機。電流電壓檢測單元與充電回路相連接且能夠檢測充電回路的電流。
[0028]當(dāng)待充的金屬氫化物鎳電池接入到充電裝置時，電流電壓檢測單元檢測到金屬氫化物鎳電池的電壓大于設(shè)定檢測電壓時，控制單元控制放電單元接通從而對金屬氫化物鎳電池進行放電；當(dāng)電流電壓檢測單元檢測到金屬氫化物鎳電池的電壓小于等于設(shè)定檢測電壓時，控制單元控制充電回路接通從而對金屬氫化物鎳電池進行充電。在充電過程中，當(dāng)電流電壓檢測單元檢測到充電回路的電流小于充電終止電流時，控制單元控制充電回路斷開。
[0029]充電回路為本領(lǐng)域的常規(guī)電路，其結(jié)構(gòu)原理圖參見圖3，包括交流輸入、整流濾波、高頻開關(guān)、高頻變壓器、高頻整流濾波、輸出單元、PWM調(diào)節(jié)，PWM調(diào)節(jié)與高頻開關(guān)相連接，電流電壓檢測單元與輸出單元或者金屬氫化物鎳電池的接入端相連接，控制單元與PWM調(diào)節(jié)相連接從而控制高頻開關(guān)的通斷。圖3中的箭頭指向為控制方向。
[0030]采用該充電裝置及充電方法進行反復(fù)充放電，循環(huán)壽命可達到1000次以上。
[0031]對比例I
[0032]掃地機器人廠家配套電池，與實施例1相同的金屬氫化物鎳電池，該對比例采用廠家標(biāo)配的充電器，該充電器的充電方法與控制策略與本專利不同，采用該充電器反復(fù)循環(huán)不到300次，電池的實際容量幾乎為O，已經(jīng)完全喪失了儲能能力，充電曲線如圖2。
[0033]以上對本實用新型做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍，凡根據(jù)本實用新型的精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種延長金屬氫化物鎳電池循環(huán)壽命的充電裝置，包括用于對所述的金屬氫化物鎳電池進行充電的充電回路，其特征在于:所述的充電裝置還包括用于對所述的金屬氫化物鎳電池進行放電的放電單元、用于檢測所述的金屬氫化物鎳電池的電壓的電流電壓檢測單元、與所述的電流電壓檢測單元相連接且用于控制所述的充電回路和所述的放電單元的通斷的控制單元，當(dāng)所述的電流電壓檢測單元檢測到所述的金屬氫化物鎳電池的電壓大于設(shè)定檢測電壓時，所述的控制單元控制所述的放電單元接通從而對所述的金屬氫化物鎳電池進行放電；當(dāng)所述的電流電壓檢測單元檢測到所述的金屬氫化物鎳電池的電壓小于等于所述的設(shè)定檢測電壓時，所述的控制單元控制所述的充電回路接通從而對所述的金屬氫化物鎳電池進行充電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延長金屬氫化物鎳電池循環(huán)壽命的充電裝置，其特征在于:所述的控制單元還分別與所述的充電回路和所述的放電單元相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延長金屬氫化物鎳電池循環(huán)壽命的充電裝置，其特征在于:所述的控制單元為單片機。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延長金屬氫化物鎳電池循環(huán)壽命的充電裝置，其特征在于:當(dāng)所述的金屬氫化物鎳電池為多個單體電池經(jīng)并聯(lián)形成的電池組時，所述的設(shè)定檢測電壓為1.0V-1.05V； 當(dāng)所述的金屬氫化物鎳電池為多個單體電池經(jīng)串聯(lián)形成的電池組時，所述的設(shè)定檢測電壓為nU，其中，η為電池組中串聯(lián)單體電池的個數(shù)，11為1.0V?1.05 V； 當(dāng)所述的金屬氫化物鎳電池為多個單體電池經(jīng)串聯(lián)并聯(lián)形成的電池組時，所述的設(shè)定檢測電壓為nU，U為1.0V?1.05V，η為串聯(lián)電池組中單體電池的個數(shù)，其中，并聯(lián)的電體電池相當(dāng)于一個單體電池。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延長金屬氫化物鎳電池循環(huán)壽命的充電裝置，其特征在于:所述的電流電壓檢測單元與所述的充電回路相連接且能夠檢測所述的充電回路的電流，當(dāng)所述的電流電壓檢測單元檢測到所述的充電回路的電流小于充電終止電流時，所述的控制單元控制所述的充電回路斷開。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的延長金屬氫化物鎳電池循環(huán)壽命的充電裝置，其特征在于:所述的充電終止電流為0.0200.03C。
【文檔編號】H02J7/04GK205670570SQ201620559343
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】袁博, 袁光輝
【申請人】江蘇聚合新能源科技有限公司