一種依靠鋁空氣電池供電的專用大功率充電設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學(xué)電池供電的充電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種依靠鋁空氣電池供 電的專用大功率充電設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 由化石能源枯竭及大量使用化石能源汽車尾氣排放問(wèn)題嚴(yán)重影響人類的生活環(huán) 境，因此拉開了無(wú)污染尾氣排放的電動(dòng)汽車的能源使用革命，同時(shí)各種充電電池組也在航 空航天、國(guó)防軍工、科研單位、公共交通、港口運(yùn)輸?shù)缺姸嘈袠I(yè)及領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，目 前充電方式主要是通過(guò)充電設(shè)備把電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)換后沖入到目標(biāo)電池組中。
[0003] 現(xiàn)有的交(直）充電設(shè)備的工作原理通常是采用外接大眾公共電網(wǎng)的交流電源通 過(guò)內(nèi)部智能電源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成可給目標(biāo)電池組充電的智能可控電源，由于電動(dòng)汽車的大量使 用，對(duì)于充電時(shí)間有特殊要求，必需在很少時(shí)間內(nèi)給目標(biāo)電池充滿電能，這就要求充電設(shè)備 工作時(shí)從外接公共電網(wǎng)吸收非常大的電力容量，這就造成充電設(shè)備實(shí)際使用受限于外接公 共電網(wǎng)電力容量。而外界電網(wǎng)電力容量受限于該處公共電力網(wǎng)絡(luò)電力變壓器容量、高低壓 電纜電流容量地域限制，因此目前基于公共電網(wǎng)充電站的設(shè)備投入成本極高，商業(yè)運(yùn)用無(wú) 法運(yùn)行，造成電動(dòng)車容易造，但是推廣很難的局面。
[0004] 目前充電設(shè)備以輸出電源分類有直流和交流兩種方式，都必須依賴外接公共電 網(wǎng)，該連接處的公共電網(wǎng)的電力容量決定了給目標(biāo)電池組充電的時(shí)間。另外由于該處公共 電網(wǎng)還有其他電力電器設(shè)備也在使用，因此充電設(shè)備的電力諧波含量THD值必須小于3%， 俗稱充電設(shè)備對(duì)外無(wú)干擾，也就意味著充電設(shè)備擁有該項(xiàng)功能需添加額外成本。對(duì)于離網(wǎng) 太陽(yáng)能充電站，由于充電設(shè)備工作時(shí)需要大量電力容量，因此必須配備足夠的儲(chǔ)能電池組 給充電設(shè)備供電，而大量的太陽(yáng)能板只能對(duì)儲(chǔ)能電池組涓流充電，而太陽(yáng)板的轉(zhuǎn)換電能效 率有限并且受地域天氣限制嚴(yán)重，而且晚上不能產(chǎn)生電能給儲(chǔ)能電池組充電，儲(chǔ)能電池組 的容量和太陽(yáng)能板的容量和面積決定充電設(shè)備的充電效率，同樣也讓建電動(dòng)汽車太陽(yáng)能充 電站成本高昂。對(duì)于另外一種離網(wǎng)充電站用法采用汽柴油發(fā)電機(jī)組充當(dāng)能量來(lái)源接給充電 設(shè)備用，雖然可以做成車廂式移動(dòng)，但是體積大，維護(hù)性差，成本高，有排放污染廢氣，燃油 存儲(chǔ)和使用有消防安全使用隱患，目前只有小型柴汽油發(fā)電機(jī)當(dāng)隨車充電機(jī)使用，離網(wǎng)涓 流充電的模式，用戶難以接受太長(zhǎng)的充電時(shí)間，效率低于原柴汽油車輛。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種依靠鋁空氣電池供電的專用大 功率充電設(shè)備，其特征在于，包括鋁空氣電池電源管理系統(tǒng)以及多個(gè)鋁空氣電池，多個(gè)鋁空 氣電池串聯(lián)后與鋁空氣電池電源管理系統(tǒng)電連接，所述鋁空氣電池電源管理系統(tǒng)將多個(gè)鋁 空氣電池所產(chǎn)生的電量經(jīng)轉(zhuǎn)換后，輸送到外接目標(biāo)充電電池，外接目標(biāo)充電電池進(jìn)入充電 狀態(tài)； 所述設(shè)備還包括多個(gè)電壓檢測(cè)模塊，每個(gè)鋁空氣電池分別與相對(duì)應(yīng)的電壓檢測(cè)模塊 電連接，多個(gè)電壓檢測(cè)模塊將檢測(cè)到的電壓信息輸入鋁空氣電池電源管理系統(tǒng)中的主控制 器，主控制器對(duì)電壓信息進(jìn)行分析后，通過(guò)鋁空氣電池控制模塊分別對(duì)各個(gè)鋁空氣電池運(yùn) 行狀況進(jìn)行調(diào)整。
[0006] 其中，多個(gè)鋁空氣電池包括第一鋁空氣電池、第二鋁空氣電池以及第N鋁空氣電 池，N > 3 ;第一鋁空氣電池與第二鋁空氣電池串聯(lián)，第二鋁空氣電池與第N鋁空氣電池串 聯(lián)；多個(gè)電壓檢測(cè)模塊包括第一電壓檢測(cè)模塊、第二電壓檢測(cè)模塊以及第N電壓檢測(cè)模塊， 所述第一電壓檢測(cè)模塊與第一鋁空氣電池電連接，所述第二電壓檢測(cè)模塊與第二鋁空氣電 池電連接，所述第N電壓檢測(cè)模塊與第N鋁空氣電池電連接。
[0007] 其中，所述鋁空氣電池電源管理系統(tǒng)還包括外接目標(biāo)電池信息處理模塊，所述外 接目標(biāo)充電電池處理模塊接收并處理外接目標(biāo)充電電池管理系統(tǒng)發(fā)送的外接目標(biāo)充電電 池實(shí)時(shí)信息，外接目標(biāo)充電電池將處理后的信息發(fā)送到主控制器上，主控制器調(diào)整充電服 務(wù)輸出狀態(tài)。
[0008] 其中，所述錯(cuò)空氣電池電源管理系統(tǒng)還包括DC-DC/AC模塊與電氣管控執(zhí)行模塊， 所述主控制器接收外接目標(biāo)電池信息處理模塊的處理的信息后，主控制器向DC-DC/AC模 塊輸入電壓變化的上下限值，所述電氣管控執(zhí)行模塊接收主控制器發(fā)出的均充、浮充或智 能開啟的指令后，所述電氣管控執(zhí)行模塊將從DC-DC/AC模塊接收到的電能輸入外接目標(biāo) 充電電池中。
[0009] 其中，所述鋁空氣電池包括反應(yīng)池、石墨碳正極、鋁板負(fù)極、防水透氣膜以及風(fēng)機(jī)； 所述石墨碳正極與鋁板負(fù)極均堅(jiān)直浸沒(méi)在反應(yīng)池的電解液中，所述石墨碳正極露出電解液 一端引出正極導(dǎo)線，所述鋁板負(fù)極露出電解液一端引出負(fù)極導(dǎo)線，所述防水透氣膜設(shè)置在 反應(yīng)池靠近石墨碳負(fù)極的側(cè)壁上，所述風(fēng)機(jī)通過(guò)防水透氣膜向反應(yīng)池中通入空氣； 所述反應(yīng)池中的化學(xué)反應(yīng)為： 4A1+302+6H20 - 4A1(0H)3 在堿性介質(zhì)中，電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物A1 (0H) 3是可溶的，反應(yīng)如下： 4Al+302+6H20+4Na0H - 4Al(0H)-4+4Na+ 然后在溶液中逐步達(dá)到飽和狀態(tài)，重新析出A1 (OH) 3固體 4Al(0H)-4+4Na+ - 4A1(0H)3(固體）+4NaOH。
[0010] 其中，所述石墨碳正極由附著金屬氧化物的石墨板構(gòu)成，所述鋁板負(fù)極包括多條 長(zhǎng)條形鋁片以及連接板，所述連接板固定在反應(yīng)池外表面，所述多條長(zhǎng)條形鋁片可拆卸固 定在連接板上。
[0011] 其中，所述防水透氣膜為聚四氟乙烯薄膜，防水透氣膜膜片為均勻分布的多孔結(jié) 構(gòu)，所述防水透氣膜通過(guò)粘合方式固定在反應(yīng)池的側(cè)壁上，空氣通過(guò)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓透過(guò) 防水透氣膜進(jìn)入反應(yīng)池。
[0012] 其中，所述鋁空氣電池還包括動(dòng)力泵、膜過(guò)濾器以及沉淀池，所述動(dòng)力泵通過(guò)反 應(yīng)池出液口將反應(yīng)器中的電解液抽出，并輸送到膜過(guò)濾器中，所述膜過(guò)濾器將結(jié)晶所得的 顆粒過(guò)濾，膜過(guò)濾器將電解液濾液通過(guò)反應(yīng)池進(jìn)液口輸送回反應(yīng)池中，動(dòng)力泵停止 后，膜過(guò)濾器過(guò)濾的濾渣進(jìn)入沉淀池沉淀。
[0013] 其中，所述反應(yīng)池出液口設(shè)置在靠近鋁板負(fù)極的反應(yīng)池底端，所述反應(yīng)池進(jìn)液口 設(shè)置在靠近石墨碳正極的反應(yīng)池頂端。
[0014] 其中，該設(shè)備還包括網(wǎng)絡(luò)連接模塊，所述網(wǎng)絡(luò)連接模塊一端連接鋁空氣電池電源 管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)連接模塊另一端與外界網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線連接，所述網(wǎng)絡(luò)連接模塊進(jìn)行本設(shè)備 的查找、預(yù)約、支付、分享。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)以金屬空氣化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生能 量供應(yīng)整套專用大功率充電設(shè)備即可給目標(biāo)電池組提供充電服務(wù)，整個(gè)裝置由于能量密度 高可以做成一體化可移動(dòng)型的專用離網(wǎng)充電設(shè)備。本發(fā)明無(wú)需外接電網(wǎng)，不受地域限制，不 需要任何電網(wǎng)容量，能量供應(yīng)是大自然易得的金屬和空氣，充電電流大，穩(wěn)定持續(xù)，體積小， 易于移動(dòng)，總投資成本低，易于大量布網(wǎng)，易管理，易維護(hù)，本發(fā)明的能量獲得方便，低成 本，而且本發(fā)明析出氫氣極少，并得到管控，具有很高的安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明鋁空氣電池電源控制方框圖； 圖2為本發(fā)明的鋁空氣電池單體電化學(xué)反應(yīng)的結(jié)構(gòu)圖； 圖3為本發(fā)明系統(tǒng)管理方框圖。
[0017] 主要元件符號(hào)說(shuō)明如下： 11、第一鋁空氣電池 12、第二鋁空氣電池 1N、第N鋁空氣電池 21、第一電壓檢測(cè)模塊 22、第二電壓檢測(cè)模塊 2N、第N電壓檢測(cè)模塊 30、鋁空氣電池電源管理系統(tǒng) 31、鋁空氣電池控制模塊 32、外接目標(biāo)電池信息處理模塊 33、DC-DC/AC模塊 34、電氣管控執(zhí)行模塊 35、主控制器 40、外接目標(biāo)充電電池 50、外接目標(biāo)充電電池管理系統(tǒng) 101、反應(yīng)池 102、風(fēng)機(jī) 103、石墨碳正極 104、鋁板負(fù)極 105、防水透氣膜 106、動(dòng)力泵 107、膜過(guò)濾器 108、沉淀池 1011、反應(yīng)池出液口 1012、反應(yīng)池進(jìn)液口 1041、連接板 1042、長(zhǎng)條形鋁片。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為了更清楚地表述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。
[0019] 參閱圖1-3,本發(fā)明一種依靠鋁空氣電池供電的專用大功率充電設(shè)備，包括鋁空氣 電池電源管理系統(tǒng)30、第一鋁空氣電池11、第二鋁空氣電池12以及第N鋁空氣電池1N， N彡3 ;第一鋁空氣電池11與第二鋁空氣電池12串聯(lián)，第二鋁空氣電池12與第N鋁空氣電 池1N串聯(lián)，N個(gè)鋁空氣電池串聯(lián)后與鋁空氣電池電源管理系統(tǒng)30電連接，鋁空氣電池電源 管理系統(tǒng)30將N個(gè)鋁空氣電池所產(chǎn)生的電量輸送到外接目標(biāo)充電電池40,外接目標(biāo)充電電 池40進(jìn)入充電狀態(tài)； 設(shè)備還包括第一電壓檢測(cè)模塊21、第二電壓檢測(cè)模塊22以及第N電壓檢測(cè)模塊2N，第 一電壓檢測(cè)模塊21與第一鋁空氣電池11電連接，第二電壓檢測(cè)模塊22與第二鋁空氣電池 12電連接，第N電壓檢測(cè)模塊2N與第N鋁空氣電池IN電連接，N個(gè)電壓檢測(cè)模塊將檢測(cè)電 壓輸入鋁空氣電池電源管理系統(tǒng)30中的鋁空氣電池控制模塊31，鋁空氣電池控制模塊31 將電壓信息輸入主控制器35,主控制器35對(duì)電池運(yùn)行狀況進(jìn)行調(diào)整。
[0020] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明通過(guò)以金屬空氣化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生能量供應(yīng)整套專用大功率 充電設(shè)備即可給目標(biāo)電池組提供充電服務(wù)，整個(gè)裝置由于能量密度高可以做成一體化可移 動(dòng)型的專用離網(wǎng)充電設(shè)備。本發(fā)明無(wú)需外接電網(wǎng)，不受地域限制，不需要任何電網(wǎng)容量，能 量供應(yīng)是大自然易得的金屬和空氣，充電電流大，穩(wěn)定持續(xù)，體積小，易于移動(dòng)，總投資成本 低，易于大量布網(wǎng)，易管理，易維護(hù)，本發(fā)明的能量獲得方便，低成本，而且安全可靠。
[0021] 在本實(shí)施例中，鋁空氣電池電源管理系統(tǒng)30還包括外接目標(biāo)充電電池40信息處 理模塊32,外接目標(biāo)充電電池40處理模塊接收并處理外接目標(biāo)充電電池管理系統(tǒng)50發(fā)送 的外接目標(biāo)充電電池40實(shí)時(shí)信息，外接目標(biāo)充電電池40將處理后的信息發(fā)送到主控制器 35上，主控制器35調(diào)整充電服務(wù)輸出狀態(tài)。本發(fā)明中的外接目標(biāo)充電電池40信息處理模 塊32從外接目標(biāo)充電電池管理系統(tǒng)50中獲取外接目標(biāo)充電電池40的BMS信息以及充電 過(guò)程中外接目標(biāo)充電電池40的實(shí)時(shí)信息，并將信息進(jìn)行處理，及時(shí)發(fā)給主控制器35,這樣 就便于主控制器35進(jìn)行外接目標(biāo)充電電池40的整理和充電控制，避免在充電過(guò)程中損壞 外接目標(biāo)充電電池40。
[0022] 在本實(shí)施例中，鋁空氣電池電源管理系統(tǒng)30還包括DC-DC/AC模塊33,主控制器 35接收外接目標(biāo)充電電池40信息處理模塊32的處理的信息后，主控制器35向DC-DC/AC 模塊33輸入電壓變化的上