專利名稱：一種用于智能型蓄電池測(cè)試充電器的脈沖發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于智能型蓄電池測(cè)試充電器的脈沖發(fā)生裝置。
技術(shù)背景蓄電池是提供和儲(chǔ)存電能的電化學(xué)裝置，按化學(xué)性質(zhì)可分為酸性和堿性兩 種，如鐵鎳蓄電池是堿性蓄電池，鉛蓄電池是酸性蓄電池。普通鉛酸蓄電池的工作原理是一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)過程。電解液(64%水和36%硫酸)引起的化學(xué)反應(yīng)發(fā) 生在正極板的氧化鉛和負(fù)極板的海綿狀純鉛之間。電解液也是運(yùn)送正、負(fù)極板 之間的電流流過隔板的載體。完全充電的蓄電池，電解液(64%水和36%硫酸) 的相對(duì)密度(比重)在80°F (26.7°C)時(shí)為1 .26。在不工作的荷電狀態(tài)下， 正極板物資是基本純凈的二氧化鉛Pb02，負(fù)極板的活性物資是海綿狀純鉛Pb， 電解液是64%的水和36%的硫酸之混合溶液。當(dāng)蓄電池放電時(shí)正極板上的二氧 化鉛Pb02和負(fù)極板上的鉛Pb都逐漸變成硫酸鉛PbS04;電解液中的硫酸H2S04 則逐漸變成水H20;在這個(gè)反應(yīng)過程中，電荷在直流回路中定向運(yùn)動(dòng)形成電流。 充電過程與放電過程正好相反，充電時(shí)正、負(fù)極板上的硫酸鉛PbS04分別恢 復(fù)成原來的Pb02和Pb;電解液中的水變成硫酸H2S04;到此，極板和電解液恢 復(fù)到它們的原來形態(tài)，蓄電池被充電。鉛蓄電池容量規(guī)格是蓄電池國(guó)際學(xué)會(huì) (BCI)和汽車工程學(xué)會(huì)聯(lián)合制定的。單格電池極板面積統(tǒng)一規(guī)格，電壓取決于 極板材料和數(shù)量，額定電壓為2V。蓄電池的電流額定容量，是它能給起動(dòng)發(fā)動(dòng) 機(jī)提供起動(dòng)功率或者能給電氣系統(tǒng)提供儲(chǔ)備功率的指標(biāo)，常用的電流額定容量 有安時(shí)額定值、冷起動(dòng)能力額定值、儲(chǔ)備容量額定值、瓦時(shí)額定值等。這些常 用的蓄電池額定容量都需要合適的儀器檢測(cè)，最好能用一臺(tái)既能充電又能檢測(cè) 的儀器同時(shí)完成。鉛蓄電池的常見外部故障有機(jī)械損傷，漏液，漏電、極柱腐蝕等， 一般容 易發(fā)載現(xiàn)和排除，但內(nèi)部故障不易察覺，只有使用和充電時(shí)才出現(xiàn)一定癥狀， 且一旦產(chǎn)生就不易排除，希望通過檢測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)。最常見的內(nèi)部故障主 要有慢性極化(硫化)損壞、過充電損壞、過放電損壞和震動(dòng)損壞等。鉛蓄電池的使用壽命由其種類和質(zhì)量決定，也與工作環(huán)境和維護(hù)有關(guān)。一般普通鉛蓄電池可用2年左右，免維護(hù)蓄電池和混合蓄電池可用4一5年。由于 大多數(shù)鉛蓄電池使用時(shí)置于工業(yè)場(chǎng)所或隨車顛簸，工作環(huán)境相當(dāng)惡劣，早期故 障和提前失效的情況很多，其維修和護(hù)理工作十分重要。鉛蓄電池的維護(hù)工作 主要包括檢査測(cè)試、補(bǔ)充充電和活化修復(fù)等項(xiàng)目。長(zhǎng)期以來，蓄電池的檢測(cè)儀 器和維護(hù)設(shè)備少，檢測(cè)和維護(hù)技術(shù)落后，無法滿足合理維護(hù)的需要。所謂的免 維護(hù)蓄電池也不是萬能的保險(xiǎn)電池，它的密封程度也是因廠家而異，用了幾年 以后也會(huì)出現(xiàn)電解液減少，極化、結(jié)晶等現(xiàn)象，不及時(shí)檢測(cè)和維護(hù)也會(huì)出現(xiàn)早 期故障和提前失效，甚至提早報(bào)廢。 一個(gè)蓄電池少則幾百元多則幾千元，提早 報(bào)廢會(huì)造成巨大的浪費(fèi)，如果回收不好隨意扔棄，其電解液、塑料殼、被腐蝕 的金屬等還會(huì)給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。這種現(xiàn)象不符合節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的科 學(xué)發(fā)展要求。所以迫切需要采用先進(jìn)的檢測(cè)和充電設(shè)備，堅(jiān)持合理使用和維護(hù)， 這樣鉛蓄電池的使用壽命可以大大延長(zhǎng)， 一些老化的鉛蓄電池可以激活修復(fù)繼 續(xù)使用。鉛蓄電池內(nèi)部損壞有一定的原因和規(guī)律，為了防止鉛蓄電池內(nèi)部早期損壞， 除了要正確使用外，主要辦法是定期檢測(cè)，早期預(yù)防，及時(shí)修復(fù)，關(guān)鍵是檢測(cè) 和修復(fù)技術(shù)，修復(fù)技術(shù)又需要先進(jìn)的儀器和設(shè)備作保障。特別是鉛蓄電池的極 化(硫化)問題，從理論和實(shí)踐來說，通過預(yù)防和修復(fù)可以大大提高使用壽命。目前，國(guó)內(nèi)外常用的鉛蓄電池檢測(cè)、充電和放電方法大概有以下幾種 一是用吸式密度計(jì)測(cè)量電解液相對(duì)密度后，估算鉛蓄電池放電程度。這種方法由于電解液的密度隨溫度變化，測(cè)定值必須換算成標(biāo)準(zhǔn)溫度2(TC的值，比較麻煩，也 難準(zhǔn)確；二是用高率放電計(jì)測(cè)量放電電壓，計(jì)算鉛蓄電池的幾個(gè)額定值。這種 儀器是由一個(gè)小電阻和一塊電壓表組成，使蓄電池在大電流放電情況下，測(cè)量 其端電壓，其精度有限，也達(dá)不到恒流放電，甚至?xí)霈F(xiàn)過放電損傷，測(cè)到的 電壓也要很懂行的人才能派上用場(chǎng)；三是充電時(shí)，常用晶閘管可控硅充電機(jī)和 KGCQA型快速脈沖充電機(jī)，它們都是將220V交流電降壓整流成直流電向蓄電池 充電，不能放電，且只能評(píng)經(jīng)驗(yàn)判斷是否充滿，用途單一，效果不佳。鉛蓄電 池的活化修復(fù)技術(shù)， 一直是蓄電池行業(yè)所期望，但至今仍未得到滿足的實(shí)際問 題。常用的活化和修復(fù)理論目前有三種 一是普通充放電法，即用大容量負(fù)徹 底放電，再用大電流滿充電，通過循環(huán)充放電實(shí)現(xiàn)對(duì)畜電池的活化，這種方法 對(duì)于已經(jīng)極化，不能充電的畜電池作用不大，且放電電流難掌握，過大時(shí)會(huì)損 傷畜電池；二是正負(fù)脈沖法，即在正負(fù)極加載一定頻率的正負(fù)脈沖電壓，通過 脈沖電壓沖擊畜電池的兩個(gè)極板活化，然后再正常充電；三是正負(fù)脈沖循環(huán)充 放電法，即先用一定頻率的正負(fù)脈沖恒電流徹底放電，再用一定頻率的正負(fù)脈 沖恒電壓滿充電，如此一放一充循環(huán)數(shù)次，促使極板上的粗顆粒硫酸鉛結(jié)晶顆 粒融化，重新參加電化學(xué)反映，實(shí)現(xiàn)畜電池兩極功能的再現(xiàn)，與此同時(shí)電解液 也得以平衡，完全實(shí)現(xiàn)蓄電池容量的恢復(fù)。從理論上說，第三種正負(fù)脈沖循環(huán)充放電法活化和修復(fù)效果最好。但是， 如何在實(shí)踐中應(yīng)用呢，此法要求蓄電池測(cè)試充電器具有脈沖發(fā)生裝置，這正是 我們要研究和設(shè)計(jì)的問題。鉛蓄電池的活化和修復(fù)方法多種多樣，近幾年出現(xiàn)了一批實(shí)用、高效的電 子負(fù)載和半導(dǎo)體負(fù)載的蓄電池活化和修復(fù)設(shè)備。它們各有特點(diǎn)，但也有局限性-一是功能單一；二是沒有采用正負(fù)脈沖加循環(huán)充放電雙重作用，也沒有實(shí)現(xiàn)真 正的恒流充放電，對(duì)未極化的蓄電池活化鍛煉效果有限，對(duì)已經(jīng)極化的蓄電池 活化修復(fù)能力不足。總之，目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于鉛蓄電池的檢測(cè)維護(hù)技術(shù)和設(shè)備還遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn) 實(shí)際的需求，需要進(jìn)一步發(fā)展、改進(jìn)。另外，對(duì)蓄電池測(cè)試充電器的脈沖發(fā)生 裝置也提出了更高的要求。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型涉及的目的在于提供一種用于智能型蓄電池測(cè)試充電器的脈沖 發(fā)生裝置。如圖1所示，本實(shí)用新型由電源電路l、脈沖產(chǎn)生電路2、脈沖控制電路3、 脈沖驅(qū)動(dòng)放大電路4和脈沖輸出電路5組成。其中電源電路1由穩(wěn)壓集成電路模塊及其外圍元器件構(gòu)成，為其他各部分電路提供15V和5V工作電源；脈沖產(chǎn)生電路2包括一個(gè)能夠產(chǎn)生幅值大小可以調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)的振 蕩器；脈沖控制電路3包括一個(gè)比較器，該比較器的兩個(gè)比較信號(hào)輸入端分別與 脈沖產(chǎn)生電路2的脈沖信號(hào)輸出端和一個(gè)脈沖控制信號(hào)輸入端相連；脈沖驅(qū)動(dòng)放大電路4連接在脈沖控制電路3的脈沖信號(hào)輸出端和脈沖輸出 電路5的控制信號(hào)輸入端之間； 脈沖輸出電路5由多個(gè)并聯(lián)連接的高速開關(guān)器件及其外圍器件構(gòu)成。其脈沖產(chǎn)生電路2能夠產(chǎn)生幅值大小可以調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)；脈沖控制電路3根據(jù)外部控制器的脈沖控制信號(hào)，能夠?qū)τ糜诔浞烹姷拿}沖信號(hào)進(jìn)行脈 寬調(diào)節(jié)；脈沖驅(qū)動(dòng)放大電路4能夠改變電流的大小，且具有精度高，調(diào)節(jié)細(xì)膩，反應(yīng)速度快的特點(diǎn)，能夠很好地適應(yīng)實(shí)時(shí)處理的控制情況；脈沖輸出電路5由 多個(gè)并聯(lián)連接的高速開關(guān)器件及其外圍器件構(gòu)成，采用的IGBT器件能夠通過大 電流和保持高速開關(guān)的特性，流過大電流不會(huì)發(fā)熱發(fā)紅，因此非常安全、可靠 和穩(wěn)定。


圖1為本實(shí)用新型電路原理框圖； 圖2為本實(shí)用新型電路工作圖。
具體實(shí)施方式
如圖l、圖2所示，本實(shí)用新型由電源電路l、脈沖產(chǎn)生電路2、脈沖控制 電路3、脈沖驅(qū)動(dòng)放大電路4和脈沖輸出電路5五個(gè)部分組成。其中電源電路l由穩(wěn)壓集成電路模塊及其外圍元器件構(gòu)成，由型號(hào)為L(zhǎng)M7805和 LM7815的穩(wěn)壓集成鬼路模塊U2、 U3順序串聯(lián)組成，完成電壓變換，將24V直流 電源分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為其他各部分電路提供15V和5V工作電源；脈沖產(chǎn)生電路2包括一個(gè)能夠產(chǎn)生脈沖信號(hào)的振蕩器；它由型號(hào)為L(zhǎng)M555 的集成電路U4，電容器C1、 C2，電阻器R1、 R2、 R3、 R4， 二極管Dl，三極管 Ql、 Q2共同構(gòu)成一個(gè)經(jīng)典的555振蕩電路，能夠產(chǎn)生10KHz左右的脈沖信號(hào)， 輸出脈沖的幅值大小通過R5精密電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)電壓幅值的大 ??；脈沖控制電路3包括一個(gè)比較器，該比較器的兩個(gè)比較信號(hào)輸入端分別與 脈沖產(chǎn)生電路2的脈沖信號(hào)輸出端和一個(gè)脈沖控制信號(hào)輸入端相連；它由型號(hào) 為L(zhǎng)M393的集成電路U5及其外圍器件構(gòu)成，比較器的一個(gè)輸入端通過電阻器R8 與外部控制器(DAC TLC5615)的脈沖控制電壓信號(hào)Vfd輸出輸出端相連；通過 比較器LM393，用脈沖大小與給定值的大小進(jìn)行比較，消弱或補(bǔ)償脈沖大小，從而改變脈寬大小，起到調(diào)節(jié)脈沖寬度的作用，即改變導(dǎo)通電流的時(shí)常寬度，實(shí) 現(xiàn)改變電流大??；這種做法精度高，調(diào)節(jié)細(xì)膩，反應(yīng)速度快，能夠很好的適應(yīng) 實(shí)時(shí)處理的控制情況。對(duì)電流大小的調(diào)節(jié)能夠靈活的控制；脈沖驅(qū)動(dòng)放大電路4連接在脈沖控制電路3的脈沖信號(hào)輸出端和脈沖輸出 電路5的控制信號(hào)輸入端之間，比較器出來的電壓只是個(gè)信號(hào)，還沒有足夠的 電流提供，因此在后級(jí)電路中進(jìn)行驅(qū)動(dòng)提升，它由型號(hào)為8050的三極管Q3作 為驅(qū)動(dòng)器件；脈沖輸出電路5由多個(gè)并聯(lián)連接的高速開關(guān)器件及其外圍器件構(gòu)成；它采 用了 5個(gè)型號(hào)為IRFR250的IGBT高速開關(guān)器件，驅(qū)動(dòng)脈沖直接控制IGBT高速 開關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間。從而實(shí)現(xiàn)電流大小的控制。IGBT是大功率電子負(fù)載器件， 能夠通過大電流和保持高速開關(guān)的特性，流過大電流不會(huì)發(fā)熱發(fā)紅，因此非常 安全、可靠和穩(wěn)定。. .，
權(quán)利要求1、一種用于智能型蓄電池測(cè)試充電器的脈沖發(fā)生裝置，其特征在于它包括電源電路(1)、脈沖產(chǎn)生電路(2)、脈沖控制電路(3)、脈沖驅(qū)動(dòng)放大電路(4)和脈沖輸出電路(5)。電源電路(1)由穩(wěn)壓集成電路模塊及其外圍元器件構(gòu)成，為其他各部分電路提供15V和5V工作電源；脈沖產(chǎn)生電路(2)包括一個(gè)能夠產(chǎn)生幅值大小可以調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)的振蕩器；脈沖控制電路(3)包括一個(gè)比較器，該比較器的兩個(gè)比較信號(hào)輸入端分別與脈沖產(chǎn)生電路(2)的脈沖信號(hào)輸出端和一個(gè)脈沖控制信號(hào)輸入端相連；脈沖驅(qū)動(dòng)放大電路(4)連接在脈沖控制電路(3)的脈沖信號(hào)輸出端和脈沖輸出電路(5)的控制信號(hào)輸入端之間；脈沖輸出電路(5)由多個(gè)并聯(lián)連接的高速開關(guān)器件及其外圍器件構(gòu)成。
2、 如權(quán)利要求1的一種用于智能型蓄電池測(cè)試充電器的脈沖發(fā)生裝置，其 特征在于所述電源電路(1)由型號(hào)為L(zhǎng)M7805和LM7815的穩(wěn)壓集成電路模塊U2、 U3順序并聯(lián)組成，完成電壓變換，將24V直流電源分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為其他各部 分電路提供15V和5V工作電源；所述脈沖產(chǎn)生電路(2)由型號(hào)為L(zhǎng)M555的集成電路U4，電容器C1、 C2， 電阻器R1、 R2、 R3、 R4， 二極管D1，三極管Ql、 Q2共同構(gòu)成一個(gè)經(jīng)典的555 振蕩電路，能夠產(chǎn)生lOKHz左右的脈沖信號(hào)，輸出脈沖的幅值大小通過R5精密 電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以改變脈沖電壓幅值大??；所述脈沖控制電路(3)由由型號(hào)為L(zhǎng)M393的集成電路U5及其外圍器件構(gòu)成， 比較器的一個(gè)輸入端通過電阻器R8與外部控制器(DAC TLC5615)的脈沖控制 電壓信號(hào)Vfd輸出端相連；所述脈沖驅(qū)動(dòng)放大電路(4)由型號(hào)為8050的三極管Q3及其外圍器件組成， 作為驅(qū)動(dòng)器件；所述脈沖輸出電路(5)由5個(gè)型號(hào)為IRFR250的IGBT高速開關(guān)器件并聯(lián) 構(gòu)成。
專利摘要一種用于智能型蓄電池測(cè)試充電器的脈沖發(fā)生裝置，包括電源電路、脈沖產(chǎn)生電路、脈沖控制電路、脈沖驅(qū)動(dòng)放大電路和脈沖輸出電路。電源電路由穩(wěn)壓集成電路模塊及其外圍元器件構(gòu)成，為其他各部分電路提供15V和5V工作電源；脈沖產(chǎn)生電路包括一個(gè)能夠產(chǎn)生幅值大小可以調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)的振蕩器；脈沖控制電路包括一個(gè)比較器，該比較器的兩個(gè)比較信號(hào)輸入端分別與脈沖產(chǎn)生電路的脈沖信號(hào)輸出端和一個(gè)脈沖控制信號(hào)輸入端相連；脈沖驅(qū)動(dòng)放大電路連接在脈沖控制電路的脈沖信號(hào)輸出端和脈沖輸出電路的控制信號(hào)輸入端之間；脈沖輸出電路由多個(gè)并聯(lián)連接的高速開關(guān)器件及其外圍器件構(gòu)成。具有精度高，調(diào)節(jié)細(xì)膩，反應(yīng)速度快的特點(diǎn)，且安全、可靠和穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H02J7/00GK201130865SQ20072006538
公開日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者歐陽益鋒, 王大綱, 王潤(rùn)琪 申請(qǐng)人:中南林業(yè)科技大學(xué)