[發明專利]一種延長VRLA電池使用壽命的脈沖充電方法

有效

• 申請號: 201310149194.7
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN103227351A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 周忠永;金新偉;余鋆;裘道林;嚴輝強;錢立峰;徐井華;章萍
• 申請（專利權）人: 杭州信控科技有限公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 韓小燕

技術領域

本發明涉及通信用閥控鉛酸蓄電池充電電源的充電方法，尤其是一種延長閥控鉛酸蓄電池使用壽命的充電方法。適用于蓄電池充電器領域。

背景技術

在通信電源領域，VRLA電池的設計壽命可達5~10年，有的甚至可達到10~15年。但在實際使用過程中，大多數廠家的產品在使用中均存在早期失效現象，有的3年甚至不到3年就放不出電。尤其是在移動通信的戶外基站使用時，大部分只能使用1~2年就失效，存在維護工作量大、維護費用高的問題，對通信的正常進行產生了嚴重的影響。

充電模式是伴隨電池的使用壽命全過程的，很大程度上決定了電池的運行狀態和工作壽命。普遍認為，太高的浮充電壓會加速腐蝕和增加水損；而過低的浮充電壓又將導致負極板的自放電及硫酸鹽化。

目前，通信行業VRLA電池的充電方式普遍采用恒壓限流充電模式，大量實踐證明，對頻繁放電的通信用、深循環用的多個電池串聯的VRLA電池組采用這種充電模式是不合適的。這種充電模式給電池造成以下故障：一是由于長期充電不足，正負極表面沉積大量大體積、不活性的PbS0₄結晶和其包覆下的活性差的Pb0₂，表現為充電時，該電池電壓很快升到控制的終止電壓。放電時又很快跌落到終止電壓，電池有容量但放不出電。二是反復過充電和長期浮充，電池析出大量的氣體導致電解液損失加快，內阻增大。三是電池組中各電池性能的差異性，在多次循環之后表現非常明顯。

國內外學者針對以上問題，進行了相關的研制，提出了多種能改進電池使用壽命的充電方法，有普通固定降電流脈沖充電、普通固定恒電流脈沖充電。???

中國專利“一種自適應定流間歇脈沖限時充電方法”，專利號200510134746.2，針對以上幾種方法提出了各自的缺點，同時提出了一種自適應定流間歇脈沖限時充電方法。圖1為該方法的電流電壓變化曲線圖，先以第一充電電流I1恒流充電至第一充電電壓U1，再以第一充電電流I1進行自適應間歇限時脈沖充電，充電時間限定為第一充電時間T1，最后以第二充電電壓U2進行浮充充電。以第一充電電流I1進行自適應間歇限時脈沖充電過程中，充電的電流第一充電電流I1保持不變，充電脈沖的寬度和間歇的時間根據蓄電池本身的電壓而變化。但在該方法中，第一階段時間長達4~6H，充電電壓高達14.4V，第二階段，充電電壓也達13.9V，而時間根據蓄電池本身的電壓而變化，是一種自適應脈沖充電，但恢復充電的電壓高達13.8V，此種方法不能解決由于充電電壓過高引起的水解反應，析氣現象依舊存在，影響電池使用壽命。

文獻（文章編號:?1002~?087?X(2008)01~?0056~?03?Design?of?fast?charger?with?slow?pulse?for?VRLA?battery?TANG?Xiu~fen1,?MI?Chen2,WEI?Feng~lan3）提出了一種慢脈沖快速充電方法：如圖2所示，在恒流恒壓二段充電方式中，慢脈沖充電以0.5~1.5C?的高幅值大電流充電3?min，再以0.02?C?的低幅值小電流充電0.5?min，大小電流交替貫穿于恒流充電階段,?在恒壓階段中以恒定電壓充電3?min，再以小電流0.02?C?充電0.5min，兩者也交替貫穿于恒壓充電階段。在整個充電過程中,?慢脈沖的重復周期固定在3.5?min。但是，該方法存在以下問題：初期恒流充電時，有0.5?min時間是以0.02?C?的低幅值小電流進行充電，影響充電效率；在后期恒壓充電時，以恒定電壓充電3?min,?再以小電流0.02?C?充電0.5min,這種方法如果恒壓電壓過高，依然會讓電池電壓高于水解電壓、析氣嚴重，而恒壓電壓過低的話，電池又會處于充電不滿狀態。

綜上所述，以上方法在一定程度上能有效加快蓄電池的充電速度、延長蓄電池的循環使用壽命，但由于存在充電效率較低、充電模式轉化復雜、充電電壓限值存在偏差等原因，并不能最大程度地消除在充電過程中因過充導致的電池內部電解水反應引起的電池析氣問題，從而影響到電池的使用壽命。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種延長VRLA電池使用壽命的脈沖充電方法，以克服充電效率低、失水量大、充電轉換復雜、電池組容易不均衡產生落后蓄電池的缺陷，延長閥控鉛酸蓄電池使用壽命。