一种延长金属氢化物镍电池循环寿命的充电装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种延长金属氢化物镍电池循环寿命的充电装置，包括充电回路，充电装置还包括用于对金属氢化物镍电池进行放电的放电单元、用于检测金属氢化物镍电池的电压的电流电压检测单元、与电流电压检测单元相连接且用于控制充电回路和放电单元的通断的控制单元，当电流电压检测单元检测到金属氢化物镍电池的电压大于设定检测电压时，控制单元控制放电单元接通从而对金属氢化物镍电池进行放电；当电流电压检测单元检测到金属氢化物镍电池的电压小于等于设定检测电压时，控制单元控制充电回路接通从而对金属氢化物镍电池进行充电。本实用新型延长了电池的循环次数，该充电装置为全智能设计，自动控制，无需人为干涉。
【专利说明】
一种延长金属氢化物镍电池循环寿命的充电装置
技术领域
[0001 ]本实用新型具体涉及一种延长金属氢化物镍电池循环寿命的充电装置。
【背景技术】
[0002]金属氢化物镍电池(Ni/MH电池)在充电过程中，电池电压逐步升高，当接近充饱时，电池端电压最高，电池充饱后，电池端电压反而下降。这是因为氢氧化镍电极上发生了析氧副反应，电池端电压反而下降，金属氢化物镍电池(Ni /MH电池)的这一特性，给判断充电结束增加许多困难，成为世界难题。
[0003]当金属氢化物镍电池(Ni/MH电池)重复进行不完全的充放电循环，电池出现可以恢复的容量损失，俗称记忆效应。因为在浅充电或部分放电过程中，只有一部分活性物质参与充、放电循环，未参与循环的活性物质发生变化，电阻增大，造成电池的输出特性曲线变得陡峭，容量下降。所以，金属氢化物镍电池(Ni/MH电池)，欠充和过充对电池都有害。
[0004]因此，在对金属氢化物镍电池(Ni/MH电池)进行充电时，充电时间过长或过短均会对电池产生负面影响，久而久之，使得电池容量下降，循环寿命受到影响。
【发明内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够延长金属氢化物镍电池循环寿命的充电装置。
[0006]为解决以上技术问题，本实用新型采取如下技术方案:
[0007]—种延长金属氢化物镍电池循环寿命的充电装置，包括用于对所述的金属氢化物镍电池进行充电的充电回路，所述的充电装置还包括用于对所述的金属氢化物镍电池进行放电的放电单元、用于检测所述的金属氢化物镍电池的电压的电流电压检测单元、与所述的电流电压检测单元相连接且用于控制所述的充电回路和所述的放电单元的通断的控制单元，当所述的电流电压检测单元检测到所述的金属氢化物镍电池的电压大于设定检测电压时，所述的控制单元控制所述的放电单元接通从而对所述的金属氢化物镍电池进行放电；当所述的电流电压检测单元检测到所述的金属氢化物镍电池的电压小于等于所述的设定检测电压时，所述的控制单元控制所述的充电回路接通从而对所述的金属氢化物镍电池进行充电。
[0008]具体地，所述的控制单元还分别与所述的充电回路和所述的放电单元相连接。
[0009]具体地，所述的控制单元为单片机。
[0010]具体地，当所述的金属氢化物镍电池为多个单体电池经并联形成的电池组时，所述的设定检测电压为1.0V-1.05V；
[0011]当所述的金属氢化物镍电池为多个单体电池经串联形成的电池组时，所述的设定检测电压为nU，其中，η为电池组中串联单体电池的个数，11为1.0V?1.05 V；
[0012]当所述的金属氢化物镍电池为多个单体电池经串联并联形成的电池组时，所述的设定检测电压为nU，U为1.0V?1.05V，η为串联电池组中单体电池的个数，其中，并联的电体电池相当于一个单体电池。
[0013]具体地，所述的电流电压检测单元与所述的充电回路相连接且能够检测所述的充电回路的电流，当所述的电流电压检测单元检测到所述的充电回路的电流小于充电终止电流时，所述的控制单元控制所述的充电回路断开。
[0014]更具体地，所述的充电终止电流为0.0200.03C。
[0015]由于以上技术方案的实施，本实用新型与现有技术相比具有如下优点:
[0016]本实用新型的充电装置能够先检测待充金属氢化物镍电池的电压，若电压高于设定检测电压时，先进行放电，然后再进行充电，既避免了对电池有害的副反应，也使得电池活性物质充分参与循环，从而延长了电池的循环次数，很好的维持了电池容量，该充电装置为全智能设计，自动控制，无需人为干涉。
【附图说明】
[0017]附图1为实施例1中的充电脉冲图，该图是电流电压记录仪记录的原始数据，用电子表格(EXCEL)生成的曲线图，下方的线条为电流曲线，上方的线条为电压曲线；
[0018]附图2为对比例I中的充电曲线图，下方的线条为电流曲线，上方的线条为电压曲线；
[0019]附图3为延长金属氢化物镍电池循环寿命的充电装置的结构原理方框图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说明本实用新型的基本原理、主要特征和优点，而本实用新型不受以下实施例的限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
[0021]实施例1
[0022]本实施例采用的金属氢化物镍电池组，是扫地机器人厂家的标配。单体电池标称容量为3000mAH，10节电池串联，容量不变，依然是3000mAH。待电池没电后，对其进行充电，充电完成后继续用于扫地机器人，如此反复循环。
[0023]对电池进行充电的方法包括如下步骤:
[0024]步骤(1)、检测待充金属氢化物镍电池的电压，若待充金属氢化物镍电池的电压大于10V，则进行步骤(2);若待充金属氢化物镍电池的电压小于等于10V，则进行步骤(3);
[0025]步骤(2)、对待充金属氢化物镍电池进行恒阻放电，放电电阻阻值根据放电电流确定，控制放电电流为0.1C(300mA)，本实施例中的放电电阻阻值为12欧姆/20W，放电至待充金属氢化物镍电池组的电压小于等于10V，然后进行步骤(3);
[0026]步骤(3)、对待充金属氢化物镍电池组进行充电，首先采用0.lC(300mA)的小电流进行充电，对金属氢化物合金和电解液界面的微观结构进行维护，充电至电压为1.5?10.8V，然后进入主充阶段。主充阶段，充电电压为金属氢化物镍电池45°C时的析氧电压14.2V。控制最大充电电流为lC(3000mA)，充电方式采用恒压充电，当金属氢化物镍电池的电压达到45°C时的析氧电压后，电流开始减小，充电终止电流为0.025C(75mA)，当电流小于/等于设定的充电终止电流后，充电过程进入阴阳离子扩散加速阶段，这一阶段采用间隙脉冲充电，加速离子的扩散，此阶段的激励电压为金属氢化物镍电池在25°C时的析氧电压15.1V，本阶段持续时间采用定时控制方法，时间在单片机定时器中设置。控制金属氢化物镍电池的放出电量接近电池的标称容量。充电脉冲如图1，图中，下降的尖峰是消除电池极化的放电脉冲。
[0027]采用以下充电装置对金属氢化物镍电池进行充电，充电装置包括用于对金属氢化物镍电池进行充电的充电回路，充电装置还包括用于对金属氢化物镍电池进行放电的放电单元、用于检测金属氢化物镍电池的电压的电流电压检测单元、与电流电压检测单元相连接且用于控制充电回路和放电单元的通断的控制单元，控制单元还分别与充电回路和放电单元相连接，本实施例中的控制单元为单片机。电流电压检测单元与充电回路相连接且能够检测充电回路的电流。
[0028]当待充的金属氢化物镍电池接入到充电装置时，电流电压检测单元检测到金属氢化物镍电池的电压大于设定检测电压时，控制单元控制放电单元接通从而对金属氢化物镍电池进行放电；当电流电压检测单元检测到金属氢化物镍电池的电压小于等于设定检测电压时，控制单元控制充电回路接通从而对金属氢化物镍电池进行充电。在充电过程中，当电流电压检测单元检测到充电回路的电流小于充电终止电流时，控制单元控制充电回路断开。
[0029]充电回路为本领域的常规电路，其结构原理图参见图3，包括交流输入、整流滤波、高频开关、高频变压器、高频整流滤波、输出单元、PWM调节，PWM调节与高频开关相连接，电流电压检测单元与输出单元或者金属氢化物镍电池的接入端相连接，控制单元与PWM调节相连接从而控制高频开关的通断。图3中的箭头指向为控制方向。
[0030]采用该充电装置及充电方法进行反复充放电，循环寿命可达到1000次以上。
[0031]对比例I
[0032]扫地机器人厂家配套电池，与实施例1相同的金属氢化物镍电池，该对比例采用厂家标配的充电器，该充电器的充电方法与控制策略与本专利不同，采用该充电器反复循环不到300次，电池的实际容量几乎为O，已经完全丧失了储能能力，充电曲线如图2。
[0033]以上对本实用新型做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种延长金属氢化物镍电池循环寿命的充电装置，包括用于对所述的金属氢化物镍电池进行充电的充电回路，其特征在于:所述的充电装置还包括用于对所述的金属氢化物镍电池进行放电的放电单元、用于检测所述的金属氢化物镍电池的电压的电流电压检测单元、与所述的电流电压检测单元相连接且用于控制所述的充电回路和所述的放电单元的通断的控制单元，当所述的电流电压检测单元检测到所述的金属氢化物镍电池的电压大于设定检测电压时，所述的控制单元控制所述的放电单元接通从而对所述的金属氢化物镍电池进行放电；当所述的电流电压检测单元检测到所述的金属氢化物镍电池的电压小于等于所述的设定检测电压时，所述的控制单元控制所述的充电回路接通从而对所述的金属氢化物镍电池进行充电。2.根据权利要求1所述的延长金属氢化物镍电池循环寿命的充电装置，其特征在于:所述的控制单元还分别与所述的充电回路和所述的放电单元相连接。3.根据权利要求1所述的延长金属氢化物镍电池循环寿命的充电装置，其特征在于:所述的控制单元为单片机。4.根据权利要求1所述的延长金属氢化物镍电池循环寿命的充电装置，其特征在于:当所述的金属氢化物镍电池为多个单体电池经并联形成的电池组时，所述的设定检测电压为1.0V-1.05V； 当所述的金属氢化物镍电池为多个单体电池经串联形成的电池组时，所述的设定检测电压为nU，其中，η为电池组中串联单体电池的个数，11为1.0V?1.05 V； 当所述的金属氢化物镍电池为多个单体电池经串联并联形成的电池组时，所述的设定检测电压为nU，U为1.0V?1.05V，η为串联电池组中单体电池的个数，其中，并联的电体电池相当于一个单体电池。5.根据权利要求1所述的延长金属氢化物镍电池循环寿命的充电装置，其特征在于:所述的电流电压检测单元与所述的充电回路相连接且能够检测所述的充电回路的电流，当所述的电流电压检测单元检测到所述的充电回路的电流小于充电终止电流时，所述的控制单元控制所述的充电回路断开。6.根据权利要求5所述的延长金属氢化物镍电池循环寿命的充电装置，其特征在于:所述的充电终止电流为0.0200.03C。
【文档编号】H02J7/04GK205670570SQ201620559343
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】袁博, 袁光辉
【申请人】江苏聚合新能源科技有限公司