專利名稱：修復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：
本實用新型涉及蓄電池技術(shù)領(lǐng)域，是修復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產(chǎn)生硫酸鉛物質(zhì)，充電過程中硫酸鉛會分解成鉛和硫酸， 重新參與蓄電池的電化學反應(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，人們進行了大量的研究和實驗。通常的解決方案包括化學方法和物理方法。化學方法是通過向蓄電池內(nèi)注入化學物質(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蓄電池是目前的趨勢， 化學方法不適用免維護蓄電池。物理方法是通過電池兩級向電池不斷地發(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，恢復蓄電池極板的有效反應(yīng)面積，提高蓄電池容量；同時，硫酸鉛晶體被擊碎成小顆粒，重新回到電化學反應(yīng)當中。多年來(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)十個專利，其不同點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，但高頻電脈沖技術(shù)仍然備受爭議。研究發(fā)現(xiàn)，通過同樣高頻電脈沖的蓄電池，有的修復效果非常好，有的修復效果不但不好，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)修復效果好，是因為高頻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，是因為高頻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)修復蓄電池效果的不確定性，這種技術(shù)一直沒有大面積使用。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種修復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技術(shù)可能使蓄電池容量下降，甚至失效的間題。為了達到上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是一種修復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，單片機控制模塊，內(nèi)阻測量模塊，脈沖除硫器電源；其脈沖電流發(fā)生模塊、內(nèi)阻測量模塊并聯(lián)到鉛酸蓄電池的正負端，并分別與單片機控制模塊電連接，進行雙向通訊；脈沖除硫器電源分別與脈沖電流發(fā)生模塊、單片機控制模塊、內(nèi)阻測量模塊電連接，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，是單片機控制模塊控制脈沖電流發(fā)生模塊輸出脈沖對蓄電池極板除硫；由內(nèi)阻測量模塊測量鉛酸蓄電池的內(nèi)阻，并將內(nèi)阻值傳給單片機控制模塊存儲，由此數(shù)據(jù)判斷內(nèi)阻趨勢；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；通過內(nèi)阻自動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，即能夠達到蓄電池除硫，又不損傷極板的目的。本實用新型的有益效果是，第一延長蓄電池的使用壽命。由于很大部分蓄電池失效是因為蓄電池極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)計大量使用蓄電池的移動基站中，蓄電池的平均使用壽命為3年左右，通過使用本實用新型鉛酸蓄電池除硫器，使用壽命可以延長到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，極板總會有一部分沉淀硫酸鉛晶體，從而影響蓄電池的容量，通過使用本實用新型鉛酸除硫器，蓄電池極板始終處于清潔狀態(tài)。

圖1是本實用新型的修復鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2是本實用新型的修復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是用本實用新型修復鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器對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是本實用新型修復鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器的蓄電池內(nèi)阻測量電路圖；圖10是本實用新型修復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。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。圖1是本實用新型修復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，單片機控制模塊3，內(nèi)阻測量模塊4，脈沖除硫器電源5。 本實用新型的鉛酸蓄電池除硫器，包括脈沖電流發(fā)生模塊2，單片機控制模塊3，內(nèi)阻測量模塊4，脈沖除硫器電源5。其中，脈沖電流發(fā)生模塊2、內(nèi)阻測量模塊4并聯(lián)到鉛酸蓄電池 1的正負端，并分別與單片機控制模塊3電連接，進行雙向通訊。脈沖除硫器電源5分別與脈沖電流發(fā)生模塊2、單片機控制模塊3、內(nèi)阻測量模塊4電連接，為它們供電。經(jīng)過無數(shù)次脈沖電流法修復蓄電池的試驗得知當開始脈沖電流沖擊極板上沉淀的硫酸鉛晶體時，硫酸鉛晶體逐漸被脈沖電流擊碎，并返回正常的電化學反應(yīng)，同時，蓄電池內(nèi)阻下降；但，當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，同時蓄電池性能下降。[0026]基于以上試驗結(jié)果，為了克服現(xiàn)有脈沖電流蓄電池修復技術(shù)可能使蓄電池容量下降，本實用新型的一種修復鉛酸蓄電池的脈沖電流方法，見圖2所示，是本實用新型的修復鉛酸蓄電池的脈沖電流方法流程示意圖，單片機控制模塊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)阻測量模塊4通過交流測量法獲得鉛酸蓄電池1的內(nèi)阻，并將內(nèi)阻傳給單片機控制模塊3，由此數(shù)據(jù)判斷內(nèi)阻趨勢。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內(nèi)阻自動判斷硫酸鉛晶體的沉淀狀態(tài)，并采取相應(yīng)技術(shù)措施，即能夠達到蓄電池除硫，但不損傷極板的目的。本實用新型的一種修復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，對極板除硫開始。S2、一小時后，單片機控制模塊3指令脈沖電流發(fā)生模塊2暫停，同時，指令內(nèi)阻測量模塊4通過交流測量法獲得鉛酸蓄電池1的內(nèi)阻Rl，并將內(nèi)阻Rl傳給單片機控制模塊3 存儲。S3、單片機控制模塊3再指令脈沖電流發(fā)生模塊2發(fā)射除硫脈沖，一小時后，脈沖電流發(fā)生模塊2暫停，單片機控制模塊3指令內(nèi)阻測量模塊4通過交流測量法獲得鉛酸蓄電池1的內(nèi)阻R2，并將內(nèi)阻R2傳給單片機控制模塊3存儲。S4、單片機控制模塊3根據(jù)數(shù)據(jù)判斷內(nèi)阻趨勢，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S2-S3步；若內(nèi)阻Rl-內(nèi)阻R2 < 0，暫停除硫， 一小時后，進行第S5步。S5、單片機控制模塊3指令內(nèi)阻測量模塊4通過交流測量法獲得鉛酸蓄電池1的內(nèi)阻R3，并將內(nèi)阻R3傳給單片機控制模塊3存儲。S6、等待一小時。S7、單片機控制模塊3指令內(nèi)阻測量模塊4通過交流測量法獲得鉛酸蓄電池1的內(nèi)阻R4，并將內(nèi)阻R4傳給單片機控制模塊3存儲。S8、單片機控制模塊3根據(jù)數(shù)據(jù)判斷內(nèi)阻趨勢，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S2-S3步；若內(nèi)阻R3-內(nèi)阻R4 < 0，重復進行 S5-S8 步。本實用新型的修復蓄電池的脈沖電流方法是將能夠發(fā)射脈沖電流和同時測量蓄電池內(nèi)阻的蓄電池除硫器并聯(lián)在需要修復的蓄電池兩端。發(fā)射脈沖電流，測量蓄電池內(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期在線智能地處于工作狀態(tài)。 圖9為蓄電池內(nèi)阻測量電路，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電池的兩端。由于電池有內(nèi)阻，電池兩端會產(chǎn)生一個頻率為0.5Hz的方波信號。S1、S2和斬波放大器 IC5會放大待測電池兩端產(chǎn)生的方波信號，輸出O-IV的電壓，不同的電池內(nèi)阻產(chǎn)生不同電壓信號。圖10為本實用新型的脈沖產(chǎn)生電路，脈沖產(chǎn)生電路由單片機產(chǎn)生脈沖。單片機產(chǎn)生的脈沖驅(qū)動Ql開關(guān)，并由此產(chǎn)生通過Li、L2的脈沖。待清理蓄電池，通過L2獲得脈沖， 清除蓄電池極板上的硫酸鉛晶體。[0037]經(jīng)過大量研究發(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。進一步研究發(fā)現(xiàn)脈沖除硫過程中，電池內(nèi)阻下降；脈沖損傷極板過程中，電池內(nèi)阻上升。如圖3，其中橫坐標是除硫的時間(天)，縱坐標是電池內(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)；同時還可以確定極板上的晶體是否清理干凈。經(jīng)過判斷，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，同時又不損傷極板，兩全其美。參見圖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。參見圖5，為維護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)。 參見圖6，為使用當中蓄電池極板上產(chǎn)生的硫酸鉛晶體微觀圖。一般情況下使用當中的蓄電池極板上會產(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，造成蓄電池提前報廢。參見圖7是脈沖除硫一段時間之后的極板微觀圖，部分晶體已經(jīng)被擊碎。參見圖8是脈沖除硫的最終微觀圖。對比圖6，晶體基本消失；對比圖4，海綿體重新出現(xiàn)。證明脈沖除硫有效果。圖9是本實用新型修復鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器的蓄電池內(nèi)阻測量電路圖；圖10是本實用新型修復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，該電路由單片機產(chǎn)生脈沖，單片機產(chǎn)生的脈沖驅(qū)動Ql開關(guān)，并由此產(chǎn)生通過L1、L2的脈沖，待清理蓄電池通過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，單片機控制模塊，內(nèi)阻測量模塊，脈沖除硫器電源；其特征在于，脈沖電流發(fā)生模塊、內(nèi)阻測量模塊并聯(lián)到鉛酸蓄電池的正負端，并分別與單片機控制模塊電連接，進行雙向通訊；脈沖除硫器電源分別與脈沖電流發(fā)生模塊、單片機控制模塊、內(nèi)阻測量模塊電連接，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)阻測量模塊與單片機控制模塊電連接以向單片機控制模塊輸出所測量的鉛酸蓄電池的內(nèi)阻值；單片機控制模塊還對脈沖電流發(fā)生模塊進行控制，以在內(nèi)阻值下降時控制脈沖電流發(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控制脈沖電流發(fā)生模塊停止除硫。
專利摘要本實用新型公開了一種修復鉛酸蓄電池的鉛酸蓄電池除硫器，涉及蓄電池技術(shù)，單片機控制模塊控制脈沖電流發(fā)生模塊輸出脈沖對極板除硫；由內(nèi)阻測量模塊測量鉛酸蓄電池的內(nèi)阻，單片機控制模塊根據(jù)數(shù)據(jù)判斷內(nèi)阻趨勢；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。本實用新型除硫器能夠通過內(nèi)阻自動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，既能夠達到蓄電池除硫，又不損傷極板。
文檔編號H02J7/00GK202142619SQ20112011448
公開日2012年2月8日 申請日期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 申請人:肖敏, 胡馨