專利名稱：電動(dòng)自行車專用長(zhǎng)壽命鉛酸蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鉛酸蓄電池，特別是涉及一種電動(dòng)自行車專用長(zhǎng)壽命鉛酸蓄電池。
背景技術(shù)：
電動(dòng)自行車所用蓄電池中98％以上是鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池是電動(dòng)自行車的主要易耗品，影響其使用壽命的主要原因是電池極板的硫化和失水。形成失水的主要原因是，由于目前電動(dòng)車行業(yè)受成本的影響普遍使用的普通充電器無(wú)法隨環(huán)境溫度而適時(shí)控制充電過(guò)程中的出氣點(diǎn)，因此充電過(guò)程中失水是不可避免的。而形成鉛酸蓄電池極板硫化的主要原因有(1)、大電流放電和過(guò)放電。(2)、長(zhǎng)期充電不足或長(zhǎng)期處于半放電狀態(tài)。(3)、電池停用貯存時(shí)，沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充充電。(4)、電解液降低，極板上部經(jīng)常露出液面。(5)、電解液比重過(guò)高。上述這些情況均將導(dǎo)致蓄電池極板上形成粗大、難溶解、導(dǎo)電性差的硫酸鉛，堵塞極板的微孔，妨礙電解液的滲透作用，使極板內(nèi)部的活性物質(zhì)不能很好地參加化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致容量下降、內(nèi)阻增加。其中，(1)、(2)、(3)三條是由于使用不當(dāng)造成的，(4)、(5)二條是由于失水后造成的。由此可見(jiàn)，蓄電池的失水通過(guò)促進(jìn)鉛酸蓄電池極板的硫化而加劇影響了蓄電池的使用壽命?，F(xiàn)有蓄電池的使用壽命一般較短，平均壽命只有一年左右，這不僅直接提高了用戶的使用成本，而且制約了整個(gè)電動(dòng)自行車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加速了國(guó)家有色金屬資源的消耗，增大了對(duì)環(huán)境的污染。提供一種使用壽命延長(zhǎng)的蓄電池成為當(dāng)務(wù)之急。
現(xiàn)有技術(shù)中，延長(zhǎng)蓄電池壽命的常規(guī)辦法是在蓄電池的內(nèi)部加裝一塊去硫化電路或在蓄電池的外部連接一塊去硫化電路，前者去硫化電路由蓄電池自身供電，稱無(wú)源式，后者由外電源供電，稱有源式。兩者中各種去硫化電路的手法各有千秋，但均是通過(guò)產(chǎn)生電子脈沖并將該脈沖作用于蓄電池極板的方法來(lái)進(jìn)行修復(fù)去除硫化的。就維護(hù)蓄電池的方便性而言，無(wú)源式優(yōu)于有源式。
最接近的現(xiàn)有技術(shù)為中國(guó)專利申請(qǐng)99117021號(hào)，它為無(wú)源式的延長(zhǎng)壽命的0蓄電池，但存在如下不足1、沒(méi)有同時(shí)解決失水的問(wèn)題，影響了蓄電池使用壽命的提高；2、去硫化電路中脈沖形成電路和整形電路相對(duì)復(fù)雜，電路體積大。3、通過(guò)采用比較器電路對(duì)電壓差值進(jìn)行比較以控制去硫化電路是否工作，該部分電路較為復(fù)雜且成本高、體積大。以上這些都對(duì)于提供能滿足JB/T10262-2001電動(dòng)助力車用密封鉛酸蓄電池標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的幾何尺寸的延長(zhǎng)壽命的蓄電池帶來(lái)了難以克服的困難。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型旨在提供一種提高蓄電池使用壽命的電動(dòng)自行車專用長(zhǎng)壽命鉛酸蓄電池。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下一種電動(dòng)自行車專用長(zhǎng)壽命鉛酸蓄電池，包括殼體、正接線柱、負(fù)接線柱、加水孔、正負(fù)極板組、酸液槽隔板及位于殼體內(nèi)正負(fù)極板組頂端的密封的高頻脈沖去硫化電路，所述高頻脈沖去硫化電路由電壓控制電路、脈沖形成電路、反相整形電路、能量轉(zhuǎn)換電路依次連接而成，該高頻脈沖去硫化電路連接于正負(fù)接線柱間由鉛酸蓄電池自身供電，它產(chǎn)生電子脈沖并將該脈沖作用于蓄電池極板，其特征在于它還包括位于殼體內(nèi)正負(fù)極板組頂端的密封的儲(chǔ)水瓶，所述儲(chǔ)水瓶?jī)?nèi)儲(chǔ)有蓄電池專用補(bǔ)充用水，其上開(kāi)有注液口。
本實(shí)用新型由于在鉛酸蓄電池內(nèi)內(nèi)置了儲(chǔ)有蓄電池專用補(bǔ)充用水的儲(chǔ)水瓶，每隔一定時(shí)間，通常為鉛酸蓄電池內(nèi)液面下降一定高度的時(shí)間，如六個(gè)月、八個(gè)月，即可打開(kāi)注液口對(duì)蓄電池注液，在不斷對(duì)鉛酸蓄電池的正負(fù)極板組進(jìn)行高頻脈沖去硫化的同時(shí)，即時(shí)解決蓄電池失水的問(wèn)題，這就大為提高了蓄電池使用壽命，方便地實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的。
上述技術(shù)解決方案在實(shí)踐中取得了良好的效果在增加蓄電池成本10％-20％的情況下，不改變電池生產(chǎn)廠的生產(chǎn)工藝，蓄電池使用壽命延長(zhǎng)至一倍或一倍以上。對(duì)用戶而言，其經(jīng)濟(jì)效益不言而喻。其環(huán)境效益和社會(huì)效益也很明顯。
進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述脈沖形成電路由觸發(fā)器U1C、電阻R4、電阻R5、二極管D4、電容C1組成，觸發(fā)器U1C的輸入端與電壓控制電路的輸出端相連接，并通過(guò)電阻R4、電阻R5、二極管D4與觸發(fā)器U1C的輸出端相連接，通過(guò)電容C1與蓄電池的負(fù)極相連接。是典型的施密特觸發(fā)器多諧振蕩器電路。
所述脈沖形成電路的振蕩頻率由C1、R4、R5、D4及電路的工作電壓共同決定。當(dāng)U1C的輸出為高電平時(shí)，通過(guò)R4對(duì)C1充電，充電電壓使U1C的輸入端電壓達(dá)到正向閥值電壓V+時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，使U1C輸出為低電平。于是電容C1通過(guò)R4、R5，D4放電，因放電使U1C輸入端電壓低于負(fù)閥值電壓V-時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，使V1C的輸出端為高電平。從而在U1C的輸出端得到一個(gè)方波，其脈沖寬度由放電回路RC的時(shí)間常數(shù)決定，所以實(shí)際得到的是一組窄的負(fù)脈沖。
反相整形電路為符合后一級(jí)Q的導(dǎo)通需求，增加了由觸發(fā)器U1D、U1E、U1F三組并聯(lián)的施密特觸發(fā)器，這樣既使脈沖完成了反相，又對(duì)脈沖進(jìn)行了整形和加大了驅(qū)動(dòng)功率，在U1D輸出端輸出一組窄的正脈沖。該整形電路由觸發(fā)器U1D、U1E、U1F三組并聯(lián)而成，三觸發(fā)器U1D、U1E、U1F的輸入端與U1C的輸出端相連接，三觸發(fā)器U1D、U1E、U1F的輸出端與后一級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管Q的柵極相連接。
再一改進(jìn)之處在于所述高頻脈沖去硫化電路中的電壓控制電路由電阻R2、穩(wěn)壓二極管D2、電阻R3、觸發(fā)器U1A、觸發(fā)器U1B、二極管D3組成，其中，穩(wěn)壓二極管D2的負(fù)極經(jīng)電阻R2連接蓄電池的正極，穩(wěn)壓二極管D2的正極一路經(jīng)觸發(fā)器U1A、觸發(fā)器U1B連接二極管D3的負(fù)極，另一路經(jīng)電阻R3連接蓄電池的負(fù)極，二極管D3的正極與脈沖形成電路的輸入端相連接。
當(dāng)D3的負(fù)極處于高電平時(shí)，D3不可能導(dǎo)通，就不會(huì)破壞后級(jí)多諧振蕩器的工作。如D3的負(fù)極處于低電平時(shí)，D3的導(dǎo)通就破壞了后級(jí)多諧振蕩器的工作條件，使振蕩器停振。D3的負(fù)極電位高低是通過(guò)R3、D2、R3對(duì)電池電壓的分壓后來(lái)控制U1A、U1B的閥值來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從而實(shí)現(xiàn)了用電池電壓自動(dòng)控制去除硫化電路是否工作的要求。
由于本方法去除硫化的能量是由蓄電池自身提供的，為保持蓄電池一定的荷電能量，因此硫化的去除是在蓄電池具有一定的電壓后進(jìn)行的，一般規(guī)定電壓在大于12V以上進(jìn)行，當(dāng)電池電壓低于12V后本電路不工作，這時(shí)電路的電耗應(yīng)在五百微安以下，幾乎不消耗電池的能量。
本實(shí)用新型中，所述能量轉(zhuǎn)換電路由場(chǎng)效應(yīng)管Q、二極管D5、電感L、電阻R6、電容C2組成，其中場(chǎng)效應(yīng)管Q的源極與蓄電池的負(fù)極連接，場(chǎng)效應(yīng)管Q的漏極一路經(jīng)二極管D5與蓄電池的正極相連接，漏極的另一路經(jīng)電感L通過(guò)電阻R6與蓄電池的正極相連接，并經(jīng)電容C2與蓄電池的負(fù)極相連接。
由前級(jí)整形電路送來(lái)的一組正的窄脈沖驅(qū)動(dòng)功率放大的開(kāi)關(guān)電路Q。當(dāng)正脈沖使Q導(dǎo)通時(shí)，電池提供場(chǎng)效應(yīng)管Q導(dǎo)通的電流經(jīng)R6、L、Q，于是在電感組件L上形成自感電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)脈沖使Q截止時(shí)，L上的自感電動(dòng)勢(shì)經(jīng)二極管D5、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲F、電池BT、電容C2放電。這樣在電池上得到了由L放電的能量形成的高頻窄脈沖，該脈沖作用在電池的極板后，由于高頻脈沖的擾動(dòng)可以阻止硫化的形成，同時(shí)使已形成硫化的硫酸鉛結(jié)晶逐步減小，最后溶化到活性物質(zhì)上，從而恢復(fù)極板的荷電能力。
由于以上電壓控制電路、脈沖形成電路和整形電路較為簡(jiǎn)單，電路體積小，本實(shí)用新型中高頻脈沖去硫化電路模塊體積小，蓄電池能滿足JB/T10262-2001電動(dòng)助力車用密封鉛酸蓄電池標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的幾何尺寸。
又一改進(jìn)之處在于本實(shí)用新型中，蓄電池的正極上連接有可恢復(fù)保險(xiǎn)絲F，蓄電池的正極還通過(guò)由電阻R7、發(fā)光二極管D6組成的工作狀態(tài)顯示電路與電感L相連接。當(dāng)Q導(dǎo)通，D6導(dǎo)通。


以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明附圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中的去硫化電路的電原理圖附圖1中各序號(hào)分別為1、殼體；2、正接線柱；3、負(fù)接線柱；4、加水孔；5、正負(fù)極板組；6、酸液槽隔板；7、密封的高頻脈沖去硫化電路；8、儲(chǔ)水瓶；9、蓄電池專用補(bǔ)充用水；10、注液口；11、上蓋；具體實(shí)施方式
參見(jiàn)附圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例包括殼體1、上蓋11、正接線柱2、負(fù)接線柱3、加水孔4、正負(fù)極板組5、酸液槽隔板6及位于殼體內(nèi)正負(fù)極板組5頂端蓄電池上蓋11下方的密封的高頻脈沖去硫化電路7，各正負(fù)極板組用酸液槽隔板6隔開(kāi)并置于殼體1內(nèi)，上蓋11上裝有與極板組相連的正接線柱2、負(fù)接線柱3，其上還開(kāi)有加水孔4，上蓋11與正負(fù)極板組5的頂端間有一空腔，內(nèi)儲(chǔ)有蓄電池專用補(bǔ)充用水9的密封的儲(chǔ)水瓶8被置于該空腔內(nèi)，所述儲(chǔ)水瓶上開(kāi)有注液口10。上述空腔內(nèi)還置有一密封的高頻脈沖去硫化電路模塊，它通過(guò)導(dǎo)線連接于正負(fù)接線柱2、3間，由鉛酸蓄電池自身供電，該高頻脈沖去硫化電路由電壓控制電路、脈沖形成電路、整形電路、能量轉(zhuǎn)換電路依次連接而成，它產(chǎn)生電子脈沖并將該脈沖作用于蓄電池極板。
參見(jiàn)附圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例中采用內(nèi)有六個(gè)觸發(fā)器的CD40106集成電路，其1腳與電壓控制電路的輸出端相連接，2腳與3腳相連接，4腳通過(guò)二極管D3與5腳及電阻R4、電阻R5二極管D4(正極)、電容C1相連接，6、9、11、13腳相連接并連接電阻R4及二極管D4的負(fù)極，7腳接地，8、10、12腳相連接并連接后一級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管Q的柵極，14腳連接由穩(wěn)壓二極管D1、電容C3組成的集成電路電源電路。該電源電路中電容C3為旁路電容，穩(wěn)壓二極管D1獲得的電壓為集成塊提供穩(wěn)定壓力的電源。
上述CD40106集成電路及相關(guān)元器件構(gòu)成了電壓控制電路、脈沖形成電路、反相整形電路，它將在蓄電池電壓大于一定電壓(實(shí)施例中為12V)時(shí)獲得一組正的窄脈沖。其原理如下
電壓控制電路中，穩(wěn)壓二極管D2的負(fù)極經(jīng)電阻R2連接蓄電池的正極，穩(wěn)壓二極管D2的正極一路經(jīng)觸發(fā)器U1A、觸發(fā)器U1B連接二極管D3的負(fù)極，另一路經(jīng)電阻R3連接蓄電池的負(fù)極，二極管D3的正極與脈沖形成電路的輸入端相連接。當(dāng)D3的負(fù)極處于高電平時(shí)，D3不可能導(dǎo)通，就不會(huì)破壞后級(jí)多諧振蕩器的工作。如D3的負(fù)極處于低電平時(shí)，D3導(dǎo)通，振蕩器停振。D3的負(fù)極電位高低是通過(guò)R3、D2、R3對(duì)電池電壓的分壓后來(lái)控制U1A、U1B的閥值來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從而實(shí)現(xiàn)了用電池電壓自動(dòng)控制去除硫化電路是否工作的要求。
所述脈沖形成電路中觸發(fā)器U1C的輸入端與電壓控制電路的輸出端相連接，并通過(guò)電阻R4、電阻R5、二極管D4與觸發(fā)器U1C的輸出端相連接，通過(guò)電容C1與蓄電池的負(fù)極相連接。是典型的施密特觸發(fā)器多諧振蕩器電路。
所述脈沖形成電路的振蕩頻率由C1、R4、R5、D4及電路的工作電壓共同決定。當(dāng)U1C的輸出為高電平時(shí)，通過(guò)R4對(duì)C1充電，充電電壓使U1C的輸入端電壓達(dá)到正向閥值電壓V+時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，使U1C輸出為低電平。于是電容C1通過(guò)R4、R5，D4放電，因放電使U1C輸入端電壓低于負(fù)閥值電壓V-時(shí)，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，使V1C的輸出端為高電平。從而在U1C的輸出端得到一個(gè)方波，其脈沖寬度由放電回路RC的時(shí)間常數(shù)決定，所以實(shí)際得到的是一組窄的負(fù)脈沖。
反相整形電路由觸發(fā)器U1D、U1E、U1F三組并聯(lián)而成，三觸發(fā)器U1D、U1E、U1F的輸入端與U1C的輸出端相連接，其輸出端與后一級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管Q的柵極相連接。該電路既使脈沖完成了反相，又對(duì)脈沖進(jìn)行了整形和加大了驅(qū)動(dòng)功率，在U1D輸出端輸出一組窄的正脈沖。
本實(shí)用新型實(shí)施例中，能量轉(zhuǎn)換電路由場(chǎng)效應(yīng)管Q、二極管D5、電感L、電阻R6、電容C2組成，其中場(chǎng)效應(yīng)管Q的源極與蓄電池的負(fù)極連接，場(chǎng)效應(yīng)管Q的漏極一路經(jīng)二極管D5與蓄電池的正極相連接，漏極的另一路經(jīng)電感L通過(guò)電阻R6與蓄電池的正極相連接，并經(jīng)電容C2與蓄電池的負(fù)極相連接。
由前級(jí)整形電路送來(lái)的一組正的窄脈沖驅(qū)動(dòng)功率放大的開(kāi)關(guān)電路Q。當(dāng)正脈沖使Q導(dǎo)通時(shí)，電池提供場(chǎng)效應(yīng)管Q導(dǎo)通的電流經(jīng)R6、L、Q，于是在電感組件L上形成自感電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)脈沖使Q截止時(shí)，L上的自感電動(dòng)勢(shì)經(jīng)二極管D5、可恢復(fù)保險(xiǎn)絲F、電池BT、電容C2放電。這樣在電池上得到了由L放電的能量形成的高頻窄脈沖，該脈沖可以阻止硫化的形成，同時(shí)使已形成硫化的硫酸鉛結(jié)晶逐步減小，最后溶化到活性物質(zhì)上，從而恢復(fù)極板的荷電能力。
此外，蓄電池的正極上還連接有可恢復(fù)保險(xiǎn)絲F，蓄電池的正極還通過(guò)由電阻R7、發(fā)光二極管D6組成的工作狀態(tài)顯示電路與電感L相連接。
當(dāng)蓄電池使用一定時(shí)間后，如6個(gè)月后，即可打開(kāi)出液口，給蓄電池補(bǔ)水。
當(dāng)然，在本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思下，本實(shí)用新型有多種實(shí)施形式，如本實(shí)用新型還可采用內(nèi)有六個(gè)反相器的4011集成電路，其中兩個(gè)反相器與電容、電阻構(gòu)成脈沖形成電路獲得電脈沖，利用另兩個(gè)反相器完成反相，其電路對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，閱讀本說(shuō)明書后毋需付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可再現(xiàn)出，在此就不詳述了。該電路也較為簡(jiǎn)單，電路模塊體積也較小，但較上述實(shí)施例效果略遜色。該技術(shù)方案可作為本實(shí)用新型的替代方案。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)自行車專用長(zhǎng)壽命鉛酸蓄電池，包括殼體、正接線柱、負(fù)接線柱、加水孔、正負(fù)極板組、酸液槽隔板及位于殼體內(nèi)正負(fù)極板組頂端的密封的高頻脈沖去硫化電路，所述高頻脈沖去硫化電路由電壓控制電路、脈沖形成電路、反相整形電路、能量轉(zhuǎn)換電路依次連接而成，該高頻脈沖去硫化電路連接于正負(fù)接線柱間由鉛酸蓄電池自身供電，它產(chǎn)生電子脈沖并將該脈沖作用于蓄電池極板，其特征在于它還包括位于殼體內(nèi)正負(fù)極板組頂端的密封的儲(chǔ)水瓶，所述儲(chǔ)水瓶?jī)?nèi)儲(chǔ)有蓄電池專用補(bǔ)充用水，其上開(kāi)有注液口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)自行車專用長(zhǎng)壽命鉛酸蓄電池，其特征在于所述脈沖形成電路由觸發(fā)器U1C、電阻R4、電阻R5、二極管D4、電容C1組成，觸發(fā)器U1C的輸入端與電壓控制電路的輸出端相連接，并通過(guò)電阻R4、電阻R5、二極管D4與觸發(fā)器U1C的輸出端相連接，通過(guò)電容C1與蓄電池的負(fù)極相連接；所述反相整形電路由觸發(fā)器U1D、U1E、U1F三組并聯(lián)而成，三觸發(fā)器U1D、U1E、U1F的輸入端與U 1C的輸出端相連接，三觸發(fā)器U1D、U1E、U1F的輸出端與后一級(jí)場(chǎng)效應(yīng)管Q的柵極相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的電動(dòng)自行車專用長(zhǎng)壽命鉛酸蓄電池，其特征在于所述高頻脈沖去硫化電路中的電壓控制電路由電阻R2、穩(wěn)壓二極管D2、電阻R3、觸發(fā)器U1A、觸發(fā)器U1B、二極管D3組成，其中，穩(wěn)壓二極管D2的負(fù)極經(jīng)電阻R2連接蓄電池的正極，穩(wěn)壓二極管D2的正極一路經(jīng)觸發(fā)器U1A、觸發(fā)器U1B連接二極管D3的負(fù)極，另一路經(jīng)電阻R3連接蓄電池的負(fù)極，二極管D3的正極與脈沖形成電路的輸入端相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)自行車專用長(zhǎng)壽命鉛酸蓄電池，其特征在于所述蓄電池的正極上連接有可恢復(fù)保險(xiǎn)絲F，蓄電池的正極還通過(guò)由電阻R7、發(fā)光二極管D6組成的工作狀態(tài)顯示電路與電感L相連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及蓄電池，尤其是一種電動(dòng)自行車專用長(zhǎng)壽命鉛酸蓄電池，它包括殼體、正接線柱、負(fù)接線柱、加水孔、正負(fù)極板組、酸液槽隔板及密封的高頻脈沖去硫化電路，所述去硫化電路由電壓控制電路、脈沖形成電路、反相整形電路、能量轉(zhuǎn)換電路依次連接而成，它還包括位于殼體內(nèi)正負(fù)極板組頂端的密封的內(nèi)儲(chǔ)有蓄電池專用補(bǔ)充用水的其上開(kāi)有注液口的儲(chǔ)水瓶。本實(shí)用新型在不斷對(duì)鉛酸蓄電池的正負(fù)極板組進(jìn)行高頻脈沖去硫化的同時(shí)，即時(shí)解決蓄電池失水的問(wèn)題，蓄電池使用壽命延長(zhǎng)至一倍或一倍以上。同時(shí)，本實(shí)用新型采用CD40106集成電路及相關(guān)元器件構(gòu)成電壓控制、脈沖形成、反相整形電路，電路簡(jiǎn)單，模塊體積小，蓄電池能滿足JB/T10262－2001標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的幾何尺寸。
文檔編號(hào)H01M10/42GK2809899SQ200520073089
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2005年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月26日
發(fā)明者吳敬一, 顧繼延 申請(qǐng)人:吳敬一