專利名稱：大容量密封鉛酸蓄電池?zé)o源保護器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用電子脈沖的方法抑制并逐漸清除大容量密封式鉛酸蓄電池極板內(nèi)部生成硫酸鉛結(jié)晶，恢復(fù)電池容量的無源保護器，特別是大容量密封鉛酸蓄電池?zé)o源保護器。
背景技術(shù)：
大容量密封式鉛酸蓄電池通常作為各類大功率不間斷電源(UPS)的后備電源，常年串聯(lián)在浮充狀態(tài)下工作，理論壽命應(yīng)該是很長的，但是由于受氣候環(huán)境、頻繁停電而充電不足或充電不均衡的影響，在蓄電池極板內(nèi)部會逐漸生成一種粗大堅硬的硫酸鉛結(jié)晶體，堵塞了負極板海綿狀Pb微孔，阻礙電能、化學(xué)能的互相轉(zhuǎn)換，引起電池容量逐漸下降甚至報廢。目前，對已生成硫酸鉛結(jié)晶引起容量下降的電池，往往采取后期修復(fù)或更換的方法來解決。用于抑制硫酸鉛結(jié)晶生成的小功率無源保護器由于脈沖電流及幅值較小，用于大容量密封式鉛酸蓄電池上不能起到明顯作用。另外，保護修復(fù)時，需使用外部直流電源，增加設(shè)備投資。
實用新型內(nèi)容本實用新型目的是提供一種大容量密封鉛酸蓄電池的無源保護器，可無需外部電源，利用被保護電池本身的直流電源，通過大電流可變振蕩脈沖，在安全工作電壓范圍下，快速進行電池的保護；有效防止極板生成的硫酸鉛結(jié)晶體，本實用新型可利用輪流啟動方式，進行多臺同時在線互相沒有干擾地工作，是抑制大容量密封式鉛酸蓄電池極板產(chǎn)生硫化，延長電池使用壽命的有效方法。
本實用新型的目的是按如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的。本實用新型為一種大容量密封鉛酸蓄電池?zé)o源保護器，其特征在于它包括欠壓過壓保護電路，脈沖振蕩與脈沖整形電路，功率輸出電路依次連接而成，當(dāng)被保護的電池的電壓處于所述的欠壓過壓保護電路的工作電壓范圍內(nèi)時，所述的欠壓過壓保護電路從所述的電池取得電能，經(jīng)所述的脈沖振蕩電路與脈沖整形電路，使其中的振蕩電路起振，輸出振蕩脈沖，經(jīng)整形加速后，送到所述的功率輸出電路的控制端，使其中的電子開關(guān)導(dǎo)通，將脈沖電流作用到電池，以溶解與還原硫酸鉛結(jié)晶體；當(dāng)所述的電池的電壓高于或低于所述的欠壓過壓保護電路的工作電壓范圍時，將使所述的脈沖振蕩與脈沖整形電路中的振蕩電路停止振蕩，無脈沖輸?shù)焦β瘦敵鲭娐?，則保護器處于待機狀態(tài)。
所述的欠壓過壓保護電路包括穩(wěn)壓二極管Z2、Z3；開關(guān)二極管D4、D7；三極管Q2、Q3；施密特觸發(fā)器U1A以及電阻R4、R5、R8、R9、R10、R11、R12；所述的欠壓過壓保護電路的輸入端與電池的正極相連，輸出端與脈沖振蕩與脈沖整形電路的振蕩部分相連。
所述的脈沖振蕩與脈沖整形電路包括電容C1、電阻R6、R7、二極管D3；施密特觸發(fā)器U1B-U1F，所述的脈沖振蕩與脈沖整形電路的輸出端與功率輸出電路的輸入端相連。
所述的功率輸出電路包括電感L1、L3、電容C2、二極管D2、開關(guān)管Q1、電阻R1；所述的功率輸出電路的輸出端與被修復(fù)電池4相連。
本實用新型利用被保護的蓄電池本身的電能進行工作，無需使用外部直流電源。通過振蕩電路產(chǎn)生一個特定頻率的脈沖波形。經(jīng)脈沖波形整形電路整形后供給電子開關(guān)，通過儲能電感產(chǎn)生具有快速上升沿的電子脈沖，再反饋輸送到蓄電池，在脈沖擾動下破壞了硫酸鉛結(jié)晶形成的條件，使電池極板始終呈現(xiàn)全新的狀態(tài)，延長電池的使用壽命。
本實用新型的工作過程是當(dāng)被保護的電池的電壓在欠壓過壓保護電路的工作電壓范圍內(nèi)時，從電池取得電能，脈沖振蕩電路中的觸發(fā)器U1B起振工作，輸出振蕩脈沖，經(jīng)觸發(fā)器U1C～U1F整形加速后，送到受控功率輸出電路中的電子開關(guān)的控制端，使在電子開關(guān)的導(dǎo)通于截止期間具有快速上升沿的開關(guān)脈沖中的諧波成分與電池內(nèi)部粗大的硫酸鉛結(jié)晶諧振，在瞬間脈沖電流的作用下，溶解與還原粗大的硫酸鉛結(jié)晶體。在被保護電池的電壓高于或低于欠壓過壓保護電路的工作電壓范圍時，將迫使振蕩電路停止振蕩，無脈沖輸?shù)介_關(guān)管控制極，開關(guān)關(guān)斷，保護器處于待機狀態(tài)，不再消耗電池的電能，保護電池不會過放電。
綜上所述，本實用新型采用欠壓過壓保護電路、脈沖振蕩與脈沖整形電路、功率輸出電路，無需外部電源，利用被保護電池本身的直流電源，通過大電流可變振蕩脈沖，在安全工作電壓范圍下，快速進行電池的保護；有效防止極板生成的硫酸鉛結(jié)晶體，使電池極板始終呈現(xiàn)全新的狀態(tài)，延長電池的使用壽命。本實用新型可以多臺同時在線工作，互相沒有干擾，所產(chǎn)生的修復(fù)脈沖也在后備電源系統(tǒng)允許的安全范圍之內(nèi)，不會對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。本實用新型是抑制大容量密封式鉛酸蓄電池極板產(chǎn)生硫化，延長電池使用壽命的有效方法。


圖1是本實用新型的電路方框圖。
圖2是本實用新型的電路原理圖。
圖中代號說明1欠壓過壓保護電路2脈沖振蕩與脈沖整形電路3功率輸出電路4被修復(fù)的電池C1～C4電容 D2快恢復(fù)二極管D3、D4、D7二極管 F1熱敏電阻L1、L3電感 L2色環(huán)電感LED1發(fā)光二極管 Q1開關(guān)管(電子開關(guān))Q2、Q3三極管R1～12電阻 U1施密特觸發(fā)器Z1～Z3穩(wěn)壓二極管具體實施方式
圖1所示是本實用新型大容量密封鉛酸蓄電池?zé)o源保護器的電路方框圖，圖中示有欠壓過壓保護電路1，脈沖振蕩與脈沖整形電路2，功率輸出電路3依次連接而成，當(dāng)被保護的電池4的電壓處于所述的欠壓過壓保護電路1的工作電壓范圍內(nèi)時，所述的欠壓過壓保護電路1從所述的電池4取得電能，經(jīng)所述的脈沖振蕩電路與脈沖整形電路2，使其中的振蕩電路起振，輸出振蕩脈沖，經(jīng)整形加速后，送到所述的功率輸出電路3的控制端，使其中的電子開關(guān)導(dǎo)通，將脈沖電流作用到被保護的電池4，以溶解與還原硫酸鉛結(jié)晶體；當(dāng)所述的電池4的電壓高于或低于所述的欠壓過壓保護電路1的工作電壓范圍時，將使所述的脈沖振蕩與脈沖整形電路2中的振蕩電路停止振蕩，無脈沖輸?shù)焦β瘦敵鲭娐?，則本無源保護器處于待機狀態(tài)。
圖2是本實用新型的電路原理圖，圖中所示的欠壓過壓保護電路1包括穩(wěn)壓二極管Z2、Z3；開關(guān)二極管D4、D7；三極管Q2、Q3；施密特觸發(fā)器U1(本實施例采用CD40106)中的觸發(fā)器U1A，以及電阻R4、R5、R8、R9、R10、R11、R12；所述的欠壓過壓保護電路1的輸入端與電池4的正極相連，輸出端與脈沖振蕩與脈沖整形電路2的振蕩部分相連。觸發(fā)器U1A的1、2腳(即CD40106的A、G A腳)位于三極管Q2集電極與二極管D4之間。
所述的脈沖振蕩與脈沖整形電路2包括電容C1、電阻R6、R7、開關(guān)二極管D3；施密特觸發(fā)器U1中的觸發(fā)器U1B-U1F，所述的脈沖振蕩與脈沖整形電路2的輸出端8腳(即CD40106的J.D腳)與功率輸出電路3的輸入端相連。
所述的功率輸出電路3包括電感L1、L3、電容C2、二極管D2、開關(guān)管Q1、電阻R1；所述的功率輸出電路3的輸出端與被修復(fù)電池4相連。
其工作過程為將本無源保護器的接線端子按極性接到電池4的兩端，電池電壓一路經(jīng)由電感L2、電容C4濾波后到達欠壓過壓保護電路1；另一路經(jīng)過電感L2、電容C4、電阻R2、穩(wěn)壓二極管Z1、電容C3組成的濾波穩(wěn)壓裝置濾波穩(wěn)壓后供給施密特觸發(fā)器U1；當(dāng)電池4的電壓低于穩(wěn)壓二極管Z2、Z3的穩(wěn)壓值時，無電壓到三極管Q2、Q3的基極，三極管截止，觸發(fā)器U1A的1腳為高電位，2腳低電位，二極管D4正偏導(dǎo)通將振蕩器U1B的輸入端拉為低電位，觸發(fā)器U1B停振無波形送到驅(qū)動電路及電子開關(guān)管Q1(場效應(yīng)管VTI630)的控制極，開關(guān)管Q1截止，整機處于待機狀態(tài)，這是欠壓保護的工作過程。當(dāng)電池4的電壓高于穩(wěn)壓二極管Z2穩(wěn)壓值時，穩(wěn)壓二極管Z2反向擊穿，電壓經(jīng)R9、R10分壓后使三極管Q2導(dǎo)通，把觸發(fā)器U1A的1腳拉為低電位，2腳高電位。二極管D4不能導(dǎo)通，電池電壓通過R6、電容C1網(wǎng)絡(luò)使振蕩器產(chǎn)生一個周期為120uS，幅值≥5V的振蕩脈沖經(jīng)驅(qū)動整形電路U1C～U1F整形后，送到開關(guān)管Q1的控制極，控制電子開關(guān)的通斷。在電子開關(guān)導(dǎo)通期間，電源經(jīng)電感L3給儲能電容C2充電。電流經(jīng)L3、L1、K1、R1到負極，給電池一個短速的放電，LED1點亮。由于電流較大，電感L1很快磁飽和，在開關(guān)管Q1截止期間，儲能電容C2放電，在開關(guān)管Q1截止時由于電感L1的自感作用在電感L1上產(chǎn)生下正上負的自感電動勢，因為電感L3的感抗很大，經(jīng)二極管D2單向整流成頻率8.33KHz、寬度小于5μS、前沿小于800nS和約3A(視電池容量有不同規(guī)格)的高壓脈沖直流電經(jīng)F1加到電池兩端。在脈沖擾動下破壞了硫酸鉛結(jié)晶形成的條件，并將已生成的硫酸鉛結(jié)晶逐漸清除。當(dāng)電池電壓高于穩(wěn)壓二極管Z3的穩(wěn)壓值時，穩(wěn)壓二極管Z3反向擊穿，電壓經(jīng)R11、R12分壓后使三極管Q3導(dǎo)通，把三極管Q2基極拉為低電位，三極管Q2截止，觸發(fā)器U1A的1腳為高電位，2腳低電位。二極管D4導(dǎo)通迫使振蕩電路停振，保護器也處于待機狀態(tài)，這是過壓保護的工作過程。
權(quán)利要求1.一種大容量密封鉛酸蓄電池?zé)o源保護器，其特征在于它包括欠壓過壓保護電路(1)，脈沖振蕩與脈沖整形電路(2)，功率輸出電路(3)依次連接而成，當(dāng)被保護的電池(4)的電壓處于所述的欠壓過壓保護電路(1)的工作電壓范圍內(nèi)時，所述的欠壓過壓保護電路(1)從所述的電池(4)取得電能，經(jīng)所述的脈沖振蕩電路與脈沖整形電路(2)，使其中的振蕩電路起振，輸出振蕩脈沖，經(jīng)整形加速后，送到所述的功率輸出電路(3)的控制端，使其中的電子開關(guān)導(dǎo)通，將脈沖電流作用到電池(4)，以溶解與還原硫酸鉛結(jié)晶體；當(dāng)所述的電池(4)的電壓高于或低于所述的欠壓過壓保護電路(1)的工作電壓范圍時，將使所述的脈沖振蕩與脈沖整形電路(2)中的振蕩電路停止振蕩，無脈沖輸?shù)焦β瘦敵鲭娐?3)，則保護器處于待機狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大容量密封鉛酸蓄電池?zé)o源保護器，其特征是所述的欠壓過壓保護電路(1)包括穩(wěn)壓二極管(Z2、Z3)；開關(guān)二極管(D4、D7)；三極管(Q2、Q3)；施密特觸發(fā)器(U1A)以及電阻R4、R5、R8、R9、R10、R11、R12)；所述的欠壓過壓保護電路(1)的輸入端與電池(4)的正極相連，輸出端與脈沖振蕩與脈沖整形電路(2)的振蕩部分相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大容量密封鉛酸蓄電池?zé)o源保護器，其特征是所述的脈沖振蕩與脈沖整形電路(2)包括電容(C1)、電阻(R6、R7)、二極管(D3)；施密特觸發(fā)器(U1B-U1F)，所述的脈沖振蕩與脈沖整形電路(2)的輸出端與功率輸出電路(3)的輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大容量密封鉛酸蓄電池?zé)o源保護器，其特征是所述的功率輸出電路(3)包括電感(L1、L3)、電容(C2)、二極管(D2)、開關(guān)管(Q1)、電阻(R1)；所述的功率輸出電路(3)的輸出端與被修復(fù)電池(4)相連。
專利摘要一種大容量密封鉛酸蓄電池?zé)o源保護器，其特征在于包括欠壓過壓保護電路(1)，脈沖振蕩與脈沖整形電路(2)，功率輸出電路(3)，當(dāng)被保護的電池(4)的電壓處于保護電路(1)的工作電壓范圍內(nèi)時，保護電路(1)從電池(4)取得電能，經(jīng)脈沖振蕩電路與脈沖整形電路(2)，使其中的振蕩電路起振，輸出整形加速振蕩脈沖，送到功率輸出電路(3)的控制端，使其將脈沖電流作用到電池(4)，以溶解與還原硫酸鉛結(jié)晶體；當(dāng)電池(4)的電壓高于或低于所述的保護電路(1)的工作電壓范圍時，則保護器處于待機狀態(tài)。本實用新型無需外部電源，利用被保護電池本身的直流電源，通過大電流可變振蕩脈沖，安全、快速進行電池的保護；可多臺同時在線無干擾工作，是抑制電池極板硫化，延長壽命的有效措施。
文檔編號H02H7/18GK2867685SQ20052014686
公開日2007年2月7日 申請日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者黎勇昌, 劉國兵, 陸丕清, 許鳳山 申請人:許鳳山