[发明专利]利用二次电池的电源装置及电源装置的电池模式转换方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用二次电池的电源装置及上述电源装置的电池模式转换方法，更详细地涉及利用二次电池的电源装置及上述电源装置的电池模式转换方法，上述利用二次电池的电源装置具有两个以上的二次电池，对于一部分输出，利用一个二次电池来向负荷供电，并且，对于其他一部分输出，利用于其他一个以上的二次电池的充电，来能够提高蓄电池的能量效率。

背景技术

通常，二次电池是指，与只能使用一次的一次电池不同，当使用后连接电源来进行充电时，能够通过可逆反应再使用的能够充电的电池。

然而，这种二次电池因电池的充电容量而在进行一次充电之后经过规定时间会被放电，从而需要再次进行充电，而在二次电池的充电过程中，无法进行放电或充电/放电效率明显下降，因此在大部分的情况下，设置两个以上的二次电池，并将它们并联连接而使用，或者在用额外的装置来对一个二次电池进行充电期间，使其他二次电池进行放电来连续使用。

尤其，就这种二次电池而言，在用正常额定电流继续放电的情况下，存在实际使用时间明显短于制造商所理想的使用时间的共同的问题。

作为一例，二次铅蓄电池通过将化学能转换为电能的放电和将电能转换为化学能的充电的循环起到电池的功能。

通常，在上述二次铅蓄电池中，当进行放电时，硫酸盐(sulfate，SO₄)与极板相结合，来生成水，使得比重变低，当再次进行充电时，结合的硫酸盐返回到电解液，使得比重变大。

即，作为二次铅蓄电池，由浸泡于稀硫酸水溶液的铅(Pb)和二氧化铅(PbO₂)的电极构成，结果发生如下的电池反应：

阳极：Pb(s)+HSO₄^-→PbSO₄(s)+H⁺+2e-

阴极：PbO₂(s)+HSO₄^-+3H⁺+2e^-→PbSO₄(s)+2H₂O

二次铅蓄电池：Pb(s)+Pbo₂(s)+2HSO₄^-+2H⁺→2PbSO₄(s)+2H₂O

两个电极反应生成不溶性的PbSO₄并附着于两个电极。

当上述二次铅蓄电池进行放电时，消耗硫酸，并生成水，且上述水的密度为硫酸溶液密度的约70％，因此，能够通过测定电解液的密度来了解电池的充电状态，且当二次铅蓄电池再次进行充电时，电极反应成为上述反应的逆反应。

然而，在经过长时间的充电/放电循环期间，发生当进行放电(包括自放电)时附着于两个电极的硫酸盐在进行充电时没有脱离，而是依旧附着的情况，这种情况被称为硫化(硫酸盐化)现象。

二次铅蓄电池放电越多这种硫化现象就越严重，由此，化学、电反应的通道被阻断，并起到绝缘功能，因此降低二次铅蓄电池的电压、容量及比重度。

由此，存在因二次铅蓄电池的效率降低而明显缩短完全充电一次就能够使用二次铅蓄电池的时间(放电时间)的问题。

实际上，在多用于通用汽车的德科电池的情况下，一个铅蓄电池的容量为12V、100A，电力为1200W，当并联连接两个上述铅蓄电池时，总电力为2400W，当并联连接两个上述铅蓄电池来向300W的负荷供给电力，则理论上应使用8小时，但实际上，当连续进行放电时只能使用远远小于8小时的1.5小时左右。

这也能够在下列“表1”中确认，“表1”为在并联连接两个直流(DC)12V、100A输出的铅蓄电池来构成电源，并通过1200W逆变器(模型SI-1000A)连接作为300W的白炽灯的负荷来连续进行放电的情况下，以10分钟为单位检查铅蓄电池的电压和逆变器的电压的试验结果。

表1

如“表1”所示，如在韩式小吃摊上一直开300W的灯，即在连续进行放电的情况下，可知随着时间的经过，电池输出电压急剧下降，结果在1.5小时(90分钟)以后，电池输出电压下降至10.64V以下，从而无法再使用。

如上所述，这种现象的原因如下：在中间不进行充电而继续放电的过程中，(+)极和(－)极表面被硫酸铅涂敷，且反应速度降低，由此电池的效率降低，从而只能使用原电池所具有的容量(2.4kWh)的极小部分(0.49kWh)。