專利名稱：修復(fù)鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及蓄電池技術(shù)領(lǐng)域，是修復(fù)鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器。
背景技術(shù)：
鉛酸蓄電池在使用中會(huì)產(chǎn)生硫酸鉛物質(zhì)，充電過(guò)程中硫酸鉛會(huì)分解成鉛和硫酸， 重新參與蓄電池的電化學(xué)反應(yīng)。但是，硫酸鉛是一種非常容易結(jié)晶的物質(zhì)，通常結(jié)晶后沉淀在蓄電池的極板，并因此減少蓄電池的有效反應(yīng)面積，降低蓄電池的容量。為了克服硫酸鉛易結(jié)晶的難題，人們進(jìn)行了大量的研究和實(shí)驗(yàn)。通常的解決方案包括化學(xué)方法和物理方法?；瘜W(xué)方法是通過(guò)向蓄電池內(nèi)注入化學(xué)物質(zhì)溶解沉積在蓄電池基板上的硫酸鉛晶體；但是由于封閉免維護(hù)蓄電池是目前的趨勢(shì)， 化學(xué)方法不適用免維護(hù)蓄電池。物理方法是通過(guò)電池兩級(jí)向電池不斷地發(fā)射高頻電脈沖， 由電脈沖擊碎沉淀在蓄電池基板上的硫酸鉛晶體，恢復(fù)蓄電池極板的有效反應(yīng)面積，提高蓄電池容量；同時(shí)，硫酸鉛晶體被擊碎成小顆粒，重新回到電化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中。多年來(lái)(近20年)人們主要的研究方向在何種脈沖除硫效果最好，例如美國(guó)專利 U. S. Pat. No. 5，491，399、U. S. Pat. No. 5，525，892、U. S. Pat. No. 5，677，612、U. S. Pat. No. 5，808，447、U. S. Pat. No. 5，891，590等數(shù)十個(gè)專利，其不同點(diǎn)僅僅是脈沖的形狀不同。高頻電脈沖能夠清除沉淀在蓄電池基板上的硫酸鉛晶體已經(jīng)成為人們的共識(shí)，但高頻電脈沖技術(shù)仍然備受爭(zhēng)議。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)同樣高頻電脈沖的蓄電池，有的修復(fù)效果非常好，有的修復(fù)效果不但不好，甚至有些電池容量下降，以至于電池完全失效。究其原因，高頻電脈沖技術(shù)修復(fù)效果好，是因?yàn)楦哳l電脈沖清除了蓄電池極板上的硫酸鉛晶體；高頻電脈沖造成電池容量下降，是因?yàn)楦哳l電脈沖直接沖擊蓄電池極板，造成蓄電池極板損傷。但人們一直沒(méi)有找到判斷高頻電脈沖是處于除硫狀態(tài)還是處于損傷極板狀態(tài)的判據(jù)。由于高頻電脈沖技術(shù)修復(fù)蓄電池效果的不確定性，這種技術(shù)一直沒(méi)有大面積使用。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種修復(fù)鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器，以解決現(xiàn)有脈沖電流蓄電池修復(fù)技術(shù)可能使蓄電池容量下降，甚至失效的間題。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種修復(fù)鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器，包括脈沖電流發(fā)生模塊，單片機(jī)控制模塊，內(nèi)阻測(cè)量模塊，脈沖除硫器電源；其脈沖電流發(fā)生模塊、內(nèi)阻測(cè)量模塊并聯(lián)到鉛酸蓄電池的正負(fù)端，并分別與單片機(jī)控制模塊電連接，進(jìn)行雙向通訊；脈沖除硫器電源分別與脈沖電流發(fā)生模塊、單片機(jī)控制模塊、內(nèi)阻測(cè)量模塊電連接，為它們供電。所述的鉛酸蓄電池除硫器，其所述單片機(jī)控制模塊中拷有操作軟件。所述的鉛酸蓄電池除硫器，其所述操作軟件，是單片機(jī)控制模塊控制脈沖電流發(fā)生模塊輸出脈沖對(duì)蓄電池極板除硫；由內(nèi)阻測(cè)量模塊測(cè)量鉛酸蓄電池的內(nèi)阻，并將內(nèi)阻值傳給單片機(jī)控制模塊存儲(chǔ)，由此數(shù)據(jù)判斷內(nèi)阻趨勢(shì)；如果內(nèi)阻下降，脈沖電流發(fā)生模塊輸出脈沖不變，繼續(xù)除硫；如果內(nèi)阻停止下降，或有上升，則脈沖電流發(fā)生模塊停止除硫；通過(guò)內(nèi)阻自動(dòng)判斷蓄電池極板硫酸鉛晶體的沉淀狀態(tài)，并采取相應(yīng)技術(shù)措施，即能夠達(dá)到蓄電池除硫，又不損傷極板的目的。本實(shí)用新型的有益效果是，第一延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。由于很大部分蓄電池失效是因?yàn)樾铍姵貥O板沉積了大量的硫酸鉛晶體，使得蓄電池有效反應(yīng)面積減少。根據(jù)統(tǒng)計(jì)大量使用蓄電池的移動(dòng)基站中，蓄電池的平均使用壽命為3年左右，通過(guò)使用本實(shí)用新型鉛酸蓄電池除硫器，使用壽命可以延長(zhǎng)到8年；第二保持蓄電池處于最佳工作狀態(tài)，一般蓄電池在工作時(shí)，極板總會(huì)有一部分沉淀硫酸鉛晶體，從而影響蓄電池的容量，通過(guò)使用本實(shí)用新型鉛酸除硫器，蓄電池極板始終處于清潔狀態(tài)。
圖1是本實(shí)用新型的修復(fù)鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2是本實(shí)用新型的修復(fù)鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器的脈沖電流方法流程示意圖；圖3是用本實(shí)用新型修復(fù)鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器對(duì)鉛酸蓄電池極板除硫的除硫狀態(tài)曲線圖；圖4為新鉛酸蓄電池極板的微觀圖；極板上的物質(zhì)分布均勻，呈海綿狀；圖5為維護(hù)非常好的蓄電池極板的微觀圖；可以看到，極板已經(jīng)發(fā)生了一些變化， 顆粒變粗，出現(xiàn)板結(jié)；圖6為使用當(dāng)中蓄電池極板上產(chǎn)生的硫酸鉛晶體微觀圖；圖7是脈沖除硫一段時(shí)間之后的極板微觀圖；圖8是脈沖除硫的最終微觀圖；圖9是本實(shí)用新型修復(fù)鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器的蓄電池內(nèi)阻測(cè)量電路圖；圖10是本實(shí)用新型修復(fù)鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器的脈沖產(chǎn)生電路電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本實(shí)用新型修復(fù)鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器的原理及連接示意圖。圖中，蓄電池1，脈沖電流發(fā)生模塊2，單片機(jī)控制模塊3，內(nèi)阻測(cè)量模塊4，脈沖除硫器電源5。 本實(shí)用新型的鉛酸蓄電池除硫器，包括脈沖電流發(fā)生模塊2，單片機(jī)控制模塊3，內(nèi)阻測(cè)量模塊4，脈沖除硫器電源5。其中，脈沖電流發(fā)生模塊2、內(nèi)阻測(cè)量模塊4并聯(lián)到鉛酸蓄電池 1的正負(fù)端，并分別與單片機(jī)控制模塊3電連接，進(jìn)行雙向通訊。脈沖除硫器電源5分別與脈沖電流發(fā)生模塊2、單片機(jī)控制模塊3、內(nèi)阻測(cè)量模塊4電連接，為它們供電。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次脈沖電流法修復(fù)蓄電池的試驗(yàn)得知當(dāng)開(kāi)始脈沖電流沖擊極板上沉淀的硫酸鉛晶體時(shí)，硫酸鉛晶體逐漸被脈沖電流擊碎，并返回正常的電化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)，蓄電池內(nèi)阻下降；但，當(dāng)沉淀在蓄電池極板上的硫酸鉛晶體被清除完畢后，脈沖電流開(kāi)始沖擊極板本身，結(jié)果是，脈沖電流擊穿部分蓄電池極板，蓄電池內(nèi)阻回升，同時(shí)蓄電池性能下降。[0026]基于以上試驗(yàn)結(jié)果，為了克服現(xiàn)有脈沖電流蓄電池修復(fù)技術(shù)可能使蓄電池容量下降，本實(shí)用新型的一種修復(fù)鉛酸蓄電池的脈沖電流方法，見(jiàn)圖2所示，是本實(shí)用新型的修復(fù)鉛酸蓄電池的脈沖電流方法流程示意圖，單片機(jī)控制模塊3控制脈沖電流發(fā)生模塊2的脈沖頻率和占空比。通常脈沖寬度為10us，脈沖頻率為SKHz ；內(nèi)阻測(cè)量模塊4通過(guò)交流測(cè)量法獲得鉛酸蓄電池1的內(nèi)阻，并將內(nèi)阻傳給單片機(jī)控制模塊3，由此數(shù)據(jù)判斷內(nèi)阻趨勢(shì)。如果內(nèi)阻下降，脈沖電流發(fā)生模塊2輸出脈沖不變，繼續(xù)除硫；如果內(nèi)阻停止下降，或有上升， 則脈沖電流發(fā)生模塊2停止除硫。由于脈沖除硫器能夠通過(guò)內(nèi)阻自動(dòng)判斷硫酸鉛晶體的沉淀狀態(tài)，并采取相應(yīng)技術(shù)措施，即能夠達(dá)到蓄電池除硫，但不損傷極板的目的。本實(shí)用新型的一種修復(fù)鉛酸蓄電池的脈沖電流方法，具體步驟包括Si、脈沖除硫器電源5給電，單片機(jī)控制模塊3指令脈沖電流發(fā)生模塊2發(fā)射除硫脈沖，對(duì)極板除硫開(kāi)始。S2、一小時(shí)后，單片機(jī)控制模塊3指令脈沖電流發(fā)生模塊2暫停，同時(shí)，指令內(nèi)阻測(cè)量模塊4通過(guò)交流測(cè)量法獲得鉛酸蓄電池1的內(nèi)阻Rl，并將內(nèi)阻Rl傳給單片機(jī)控制模塊3 存儲(chǔ)。S3、單片機(jī)控制模塊3再指令脈沖電流發(fā)生模塊2發(fā)射除硫脈沖，一小時(shí)后，脈沖電流發(fā)生模塊2暫停，單片機(jī)控制模塊3指令內(nèi)阻測(cè)量模塊4通過(guò)交流測(cè)量法獲得鉛酸蓄電池1的內(nèi)阻R2，并將內(nèi)阻R2傳給單片機(jī)控制模塊3存儲(chǔ)。S4、單片機(jī)控制模塊3根據(jù)數(shù)據(jù)判斷內(nèi)阻趨勢(shì)，若內(nèi)阻Rl-內(nèi)阻R2 > 0，繼續(xù)指令脈沖電流發(fā)生模塊2發(fā)射除硫脈沖，繼續(xù)重復(fù)S2-S3步；若內(nèi)阻Rl-內(nèi)阻R2 < 0，暫停除硫， 一小時(shí)后，進(jìn)行第S5步。S5、單片機(jī)控制模塊3指令內(nèi)阻測(cè)量模塊4通過(guò)交流測(cè)量法獲得鉛酸蓄電池1的內(nèi)阻R3，并將內(nèi)阻R3傳給單片機(jī)控制模塊3存儲(chǔ)。S6、等待一小時(shí)。S7、單片機(jī)控制模塊3指令內(nèi)阻測(cè)量模塊4通過(guò)交流測(cè)量法獲得鉛酸蓄電池1的內(nèi)阻R4，并將內(nèi)阻R4傳給單片機(jī)控制模塊3存儲(chǔ)。S8、單片機(jī)控制模塊3根據(jù)數(shù)據(jù)判斷內(nèi)阻趨勢(shì)，若內(nèi)阻R3-內(nèi)阻R4 > 0，繼續(xù)指令脈沖電流發(fā)生模塊2發(fā)射除硫脈沖，繼續(xù)重復(fù)S2-S3步；若內(nèi)阻R3-內(nèi)阻R4 < 0，重復(fù)進(jìn)行 S5-S8 步。本實(shí)用新型的修復(fù)蓄電池的脈沖電流方法是將能夠發(fā)射脈沖電流和同時(shí)測(cè)量蓄電池內(nèi)阻的蓄電池除硫器并聯(lián)在需要修復(fù)的蓄電池兩端。發(fā)射脈沖電流，測(cè)量蓄電池內(nèi)阻， 如果蓄電池內(nèi)阻下降，則繼續(xù)發(fā)射脈沖電流；如果蓄電池內(nèi)阻趨于穩(wěn)定，則停止除硫，使得蓄電池始終處于內(nèi)阻很低的狀態(tài)。如此，蓄電池除硫器可以長(zhǎng)期在線智能地處于工作狀態(tài)。 圖9為蓄電池內(nèi)阻測(cè)量電路，LTC6943提供0. 110和0. OlOV電壓，放大器ICl和功率MOSFET Q1，組成穩(wěn)定閉環(huán)頻率為0. 5Hz、電流為IA的方波電流源，并將電流源施加在待測(cè)電池的兩端。由于電池有內(nèi)阻，電池兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)頻率為0.5Hz的方波信號(hào)。S1、S2和斬波放大器 IC5會(huì)放大待測(cè)電池兩端產(chǎn)生的方波信號(hào)，輸出O-IV的電壓，不同的電池內(nèi)阻產(chǎn)生不同電壓信號(hào)。圖10為本實(shí)用新型的脈沖產(chǎn)生電路，脈沖產(chǎn)生電路由單片機(jī)產(chǎn)生脈沖。單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖驅(qū)動(dòng)Ql開(kāi)關(guān)，并由此產(chǎn)生通過(guò)Li、L2的脈沖。待清理蓄電池，通過(guò)L2獲得脈沖， 清除蓄電池極板上的硫酸鉛晶體。[0037]經(jīng)過(guò)大量研究發(fā)現(xiàn)，脈沖除硫技術(shù)使電池容量降低的原因是，當(dāng)硫酸鉛晶體被清除干凈以后，高頻脈沖直接沖擊極板，造成極板損傷，從而降低電池容量。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)脈沖除硫過(guò)程中，電池內(nèi)阻下降；脈沖損傷極板過(guò)程中，電池內(nèi)阻上升。如圖3，其中橫坐標(biāo)是除硫的時(shí)間(天)，縱坐標(biāo)是電池內(nèi)阻(毫歐)。根據(jù)以下曲線可以確定除硫的狀態(tài)處于除硫狀態(tài)還是損傷極板狀態(tài)；同時(shí)還可以確定極板上的晶體是否清理干凈。經(jīng)過(guò)判斷，如果處于除硫狀態(tài)，除硫裝置繼續(xù)工作；如果處于損傷極板狀態(tài)，停止除硫。這樣即能去除蓄電池的硫酸鉛晶體，同時(shí)又不損傷極板，兩全其美。參見(jiàn)圖4，為新鉛酸蓄電池極板的微觀圖；極板上的物質(zhì)分布均勻，呈海綿狀。參見(jiàn)圖5，為維護(hù)非常好的蓄電池極板的微觀圖；可以看到，極板已經(jīng)發(fā)生了一些變化，顆粒變粗，出現(xiàn)板結(jié)。 參見(jiàn)圖6，為使用當(dāng)中蓄電池極板上產(chǎn)生的硫酸鉛晶體微觀圖。一般情況下使用當(dāng)中的蓄電池極板上會(huì)產(chǎn)生的硫酸鉛晶體；其中取代海綿狀極板的是顆粒粗大的晶體顆粒。 晶體顆粒的產(chǎn)生，會(huì)降低蓄電池極板的有效反應(yīng)面積，降低硫酸濃度和電解液比重，最終降低蓄電池容量，造成蓄電池提前報(bào)廢。參見(jiàn)圖7是脈沖除硫一段時(shí)間之后的極板微觀圖，部分晶體已經(jīng)被擊碎。參見(jiàn)圖8是脈沖除硫的最終微觀圖。對(duì)比圖6，晶體基本消失；對(duì)比圖4，海綿體重新出現(xiàn)。證明脈沖除硫有效果。圖9是本實(shí)用新型修復(fù)鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器的蓄電池內(nèi)阻測(cè)量電路圖；圖10是本實(shí)用新型修復(fù)鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器的脈沖產(chǎn)生電路電路圖，該電路由單片機(jī)產(chǎn)生脈沖，單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖驅(qū)動(dòng)Ql開(kāi)關(guān)，并由此產(chǎn)生通過(guò)L1、L2的脈沖，待清理蓄電池通過(guò)L2獲得脈沖，清除蓄電池極板上的硫酸鉛晶體。
權(quán)利要求1.一種修復(fù)鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器，包括脈沖電流發(fā)生模塊，單片機(jī)控制模塊，內(nèi)阻測(cè)量模塊，脈沖除硫器電源；其特征在于，脈沖電流發(fā)生模塊、內(nèi)阻測(cè)量模塊并聯(lián)到鉛酸蓄電池的正負(fù)端，并分別與單片機(jī)控制模塊電連接，進(jìn)行雙向通訊；脈沖除硫器電源分別與脈沖電流發(fā)生模塊、單片機(jī)控制模塊、內(nèi)阻測(cè)量模塊電連接，為它們供電。
2.如權(quán)利要求1所述的鉛酸蓄電池除硫器，其特征在于，單片機(jī)控制模塊與脈沖電流發(fā)生模塊電連接以控制脈沖電流發(fā)生模塊向蓄電池極板輸出除硫脈沖；內(nèi)阻測(cè)量模塊與單片機(jī)控制模塊電連接以向單片機(jī)控制模塊輸出所測(cè)量的鉛酸蓄電池的內(nèi)阻值；單片機(jī)控制模塊還對(duì)脈沖電流發(fā)生模塊進(jìn)行控制，以在內(nèi)阻值下降時(shí)控制脈沖電流發(fā)生模塊繼續(xù)輸出除硫脈沖，而在內(nèi)阻值停止下降或有上升時(shí)控制脈沖電流發(fā)生模塊停止除硫。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種修復(fù)鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器，涉及蓄電池技術(shù)，單片機(jī)控制模塊控制脈沖電流發(fā)生模塊輸出脈沖對(duì)極板除硫；由內(nèi)阻測(cè)量模塊測(cè)量鉛酸蓄電池的內(nèi)阻，單片機(jī)控制模塊根據(jù)數(shù)據(jù)判斷內(nèi)阻趨勢(shì)；如果內(nèi)阻下降，脈沖電流發(fā)生模塊輸出脈沖不變，繼續(xù)除硫；如果內(nèi)阻停止下降，或有上升，則脈沖電流發(fā)生模塊停止除硫。本實(shí)用新型除硫器能夠通過(guò)內(nèi)阻自動(dòng)判斷蓄電池極板硫酸鉛晶體的沉淀狀態(tài)，并采取相應(yīng)技術(shù)措施，既能夠達(dá)到蓄電池除硫，又不損傷極板。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202142619SQ20112011448
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者胡敏, 胡馨, 黃劍毅 申請(qǐng)人:肖敏, 胡馨