本發(fā)明涉及鉛酸電池領(lǐng)域，尤其涉及一種鉛酸電池延壽裝置。

背景技術(shù)：

鉛酸電池是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；充電狀態(tài)下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。鉛酸電池在使用過程中進行放電和充電的過程會因為各種原因產(chǎn)生硫化，導(dǎo)致鉛酸電池使用壽命大大縮短。產(chǎn)生硫化的主要原因是電池的自放電和電池內(nèi)部發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)都會生成PbSO₄晶體，從而使得依附在正負極板上的PbSO₄晶體重結(jié)晶，轉(zhuǎn)為不可逆轉(zhuǎn)的PbSO₄晶體。此外，電池內(nèi)部的其他柵板上的金屬元素如Sn、Al、Cd、Ba、As、Se、Mn也會在充放電過程中參加反應(yīng)，有的失去電子(氧化)有的得到電子(還原)，其中S、Cu、H、Ag等比Pb活性差的微量活性物質(zhì)產(chǎn)生硫化，從而產(chǎn)生S₈、CuS、Ag₂S、SeS、SnS、CdS、MnS等物質(zhì)，這些硫化物包裹著PbSO₄，形成通常所說的硫酸鉛結(jié)晶體。因為Cu和Ag等金屬元素的活性非常的差，所以CuS、Ag₂S很難電解分離，具有穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)很難被打破，導(dǎo)致被包裹住的PbSO₄不能氧化還原成Pb²⁺和SO4^2-離子進入電解質(zhì)中再次反應(yīng)。現(xiàn)有技術(shù)中對于鉛酸電池的保養(yǎng)修復(fù)通常只針對電池的修復(fù)階段，導(dǎo)致鉛酸電池在使用過程中得不到有效的防硫化處理，影響用戶的使用。

現(xiàn)有技術(shù)中缺少針對鉛酸電池持續(xù)進行保養(yǎng)修復(fù)的裝置，并且現(xiàn)有技術(shù)中的鉛酸電池修復(fù)裝置僅能夠通過單一頻率范圍的脈沖波對鉛酸電池進行修復(fù)，其僅僅能夠打散少部分的極板沉積，保養(yǎng)修復(fù)效果差。此外，現(xiàn)有技術(shù)中鉛酸電池保養(yǎng)修復(fù)裝置不能夠在電池使用過程中進行使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠抑制大部分硫化物產(chǎn)生并且能夠增強鉛酸電池充放電效果，預(yù)防各種硫化物產(chǎn)生的鉛酸電池延壽裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種鉛酸電池延壽裝置，包括穩(wěn)壓電源模塊、單片機控制模塊、掃頻脈沖波生成模塊、電池狀態(tài)識別模塊和光電耦合模塊，所述單片機控制模塊分別與掃頻脈沖波生成模塊、穩(wěn)壓電源模塊、電池狀態(tài)識別模塊、LED信號顯示模塊、光電耦合模塊電路連接；

所述穩(wěn)壓電源模塊用于連接鉛酸蓄電池，并將鉛酸電池輸出的不穩(wěn)定的直流電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓輸出給單片機和掃頻脈沖波生成模塊；

所述單片機控制模塊用于根據(jù)電池狀態(tài)識別模塊識別到的電壓控制掃頻脈沖波生成模塊的運行；

所述掃頻脈沖波生成模塊用于生成掃頻脈沖波，所述掃頻脈沖波為頻率在峰值到谷值改變的脈沖波；

所述光電耦合模塊用于將掃頻脈沖波生成模塊輸出的電信號轉(zhuǎn)換為光信號，在輸出到鉛酸蓄電池的一端將光信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出給鉛酸蓄電池；

所述掃頻脈沖波生成模塊包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、第四開關(guān)、電容、電感和二極管，所述第一開關(guān)與穩(wěn)壓電源并聯(lián)電連接，所述第二開關(guān)和第四開關(guān)并聯(lián)電連接，所述第二開關(guān)和第四開關(guān)的一端與第一開關(guān)與穩(wěn)壓電源的一端電連接，所述電容的兩端分別與第二開關(guān)和第一開關(guān)電連接，所述電感的兩端分別與第四開關(guān)和穩(wěn)壓電源模塊電連接。

進一步的，還包括LED信號顯示模塊，所述LED信號顯示模塊與單片機控制模塊電連接，所述LED信號顯示模塊位于單片機控制模塊和電池狀態(tài)識別模塊之間。

進一步的，所述LED信號顯示模塊包括第一LED信號電路開關(guān)、第二LED信號電路開關(guān)、第三LED信號電路開關(guān)和第四LED信號電路開關(guān)，所述第一LED信號電路開關(guān)、第二LED信號電路開關(guān)、第三LED信號電路開關(guān)和第四LED信號電路開關(guān)分別串聯(lián)電連接有開關(guān)電阻。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明有益效果為：

(1)本發(fā)明通過電池狀態(tài)識別模塊識別鉛酸電池的工作電壓，單片機控制模塊根據(jù)工作電壓控制掃頻脈沖波生成模塊產(chǎn)生掃頻脈沖波輸入到鉛酸蓄電池中作用到極板上，其中單片機控制掃頻脈沖波生成模塊產(chǎn)生的脈沖波類型、范圍、方向和幅度根據(jù)工作電壓的改變，能夠根據(jù)鉛酸電池的不同工作狀態(tài)產(chǎn)生不同類型的脈沖波對極板作用，能夠與各種不同的極板沉積物產(chǎn)生諧振從而抑制多種硫化物的沉積，延長了鉛酸電池的使用壽命。

(2)本發(fā)明通過穩(wěn)壓電源直接連接在鉛酸蓄電池上工作，通過穩(wěn)壓電源將不穩(wěn)定的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓，并且在鉛酸電池使用過程中依然能夠正常使用對鉛酸電池進行保養(yǎng)延壽。

(3)本發(fā)明通過掃頻脈沖波對鉛酸電池極板進行脈沖處理，能夠與電池極板上的多種沉淀物發(fā)生諧振，增強混亂度，將多種沉淀物打散，使得極板上活性物質(zhì)與電解液能夠充分接觸反應(yīng)，確保鉛酸電池的使用效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中掃頻脈沖波生成模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實施方式，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施方式僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本具體實施方式披露了一種鉛酸電池延壽裝置，包括穩(wěn)壓電源模塊、單片機控制模塊、掃頻脈沖波生成模塊、電池狀態(tài)識別模塊和光電耦合模塊，單片機控制模塊分別與掃頻脈沖波生成模塊、穩(wěn)壓電源模塊、電池狀態(tài)識別模塊、LED信號顯示模塊、光電耦合模塊電路連接。其中，穩(wěn)壓電源模塊用于連接鉛酸蓄電池，并將鉛酸電池輸出的不穩(wěn)定的直流電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓輸出給單片機和掃頻脈沖波生成模塊。單片機控制模塊用于根據(jù)電池狀態(tài)識別模塊識別到的電壓控制掃頻脈沖波生成模塊的運行。在本發(fā)明的另一個具體實施方式中，單片機控制模塊可以采用帶ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機，這樣能夠通過識別鉛酸電池的工作電壓。此時單片機控制模塊同時作為電池狀態(tài)識別模塊。

掃頻脈沖波生成模塊用于生成掃頻脈沖波，掃頻脈沖波為頻率在峰值到谷值改變的脈沖波?？尚械?，掃頻脈沖波生成模塊包括第一開關(guān)1、第二開關(guān)2、第四開關(guān)4、電容6、電感7和二極管8，第一開關(guān)1與穩(wěn)壓電源5并聯(lián)電連接，第二開關(guān)2和第四開關(guān)4并聯(lián)電連接，第二開關(guān)2和第四開關(guān)4的一端與第一開關(guān)1與穩(wěn)壓電源5的一端電連接。電容6的兩端分別與第二開關(guān)2和第一開關(guān)1電連接，電感7的兩端分別與第四開關(guān)4和穩(wěn)壓電源模塊5電連接。參看圖2，是產(chǎn)生掃頻脈沖波的掃頻脈沖波生成模塊的結(jié)構(gòu)圖，當(dāng)電路中第四開關(guān)4閉合,第一開關(guān)1和第二開關(guān)2斷開時，穩(wěn)壓電源5通過第四開關(guān)4向電容6充電，形成負脈沖。而當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)1閉合,第二開關(guān)2和第四開關(guān)4斷開時,電容6中的能量通過第一開關(guān)向電感7充電。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)1、第二開關(guān)2和第四開關(guān)4斷開時，電容6和電感7中的能量通過二極管8向穩(wěn)壓電源5充電，形成正脈沖。通過單片機控制模塊對形成負脈沖和形成正脈沖之間的時間進行控制即可實現(xiàn)頻率自動改變，即自動掃頻效果。在單片機控制模塊設(shè)定的范圍進行頻率自動改變，掃頻脈沖波對鉛酸電池極板進行作用，能夠抑制極板上可能沉積大部分沉積物的積聚，確保鉛酸電池的使用效果，延長鉛酸電池的使用壽命。

其中，當(dāng)電池狀態(tài)識別模塊檢測到電流方向為正電流流向時，此時鉛酸電池處于正常放電狀態(tài)。此時，通過單片機控制模塊選擇第一脈沖波進行脈沖處理，脈沖方式為諧振鋸齒波，波形為尖脈沖，脈沖方向為正負方向交替脈沖波，幅度為±0.02C，第一脈沖波的頻率范圍為100Hz-1KHz，第一脈沖波的掃頻周期為每掃頻1次停頓1秒，首次掃頻周期為1秒，之后每個周期結(jié)束停頓1秒。因為放電狀態(tài)電池會大量生成PbSO₄與極板上原有的PbSO₄形成晶粒粗大、質(zhì)地堅硬的硫酸鉛，正向中低頻掃頻脈沖沖擊新生成的PbSO₄使得其結(jié)構(gòu)松散有較大的表面積在充電時易分解，同時不會與極板上的PbSO₄緊密結(jié)合形成硫化，并且脈沖也抑制了其他活性金屬雜質(zhì)發(fā)生硫化反應(yīng)。

當(dāng)電池狀態(tài)識別模塊檢測到電流方向為正電流流向且鉛酸電池電壓小于21V時，此時鉛酸電池處于過放電狀態(tài)。通過單片機控制模塊選擇第二脈沖波進行脈沖處理，脈沖方式為諧振鋸齒波，波形為尖脈沖，脈沖方向為正負方向交替脈沖波，幅度為±0.02C，第二脈沖波的頻率范圍為10Hz-100Hz，第二脈沖波的掃頻周期為每掃頻1次停頓1秒。過放電過程對電池來講這是過渡放電，對電池的損害是致命的。當(dāng)蓄電池被過度放電時，會導(dǎo)致電池內(nèi)部有大量的硫酸鉛被吸付到電池的負極表面，形成電池負極的硫化。采用低頻脈沖在不損害電池極板的情況下，使得極板減少產(chǎn)生晶粒粗大、質(zhì)地堅硬的硫酸鉛，從而減少硫化的產(chǎn)生。

當(dāng)電池狀態(tài)識別模塊在持續(xù)10秒的時間內(nèi)檢測到的電流強度<±0.0001C時，此時鉛酸電池處于靜止狀態(tài)。此時，通過單片機控制模塊選擇第三脈沖波進行脈沖處理，脈沖方式為諧振鋸齒波，波形為尖脈沖，脈沖方向為正負方向交替脈沖波，幅度為±0.02C，第三脈沖波的頻率范圍為10Hz-1kHz，第三脈沖波的掃頻周期為每掃頻2次停頓1秒。鉛酸電池的靜止狀態(tài)對于鉛酸電池本身來說其實并非是完全靜止狀態(tài)，其內(nèi)部會發(fā)生自放電過程，并且在自放電過程中會形成。采用雙向低頻掃頻脈沖抑制電池的自放電反應(yīng)過程中的硫化效應(yīng)，脈沖將HSO₄^-轉(zhuǎn)變?yōu)镠⁺與SO₄^2-離子使得電解液不易沉淀形成電池內(nèi)部的回路，從而有效的抑制了電池自放電反應(yīng)的進行，并且及時將由自放電形成的PbSO₄轉(zhuǎn)換成Pb²⁺和SO₄^2-，阻止活性的硫酸鉛就會再次結(jié)晶成為較大不可逆的晶體顆粒。

當(dāng)電池狀態(tài)識別模塊檢測到電壓發(fā)生突變時，此時鉛酸電池處于恢復(fù)狀態(tài)，即鉛酸電池突然改變狀態(tài)是，例如突然拔掉充電器或者突然插上充電器。此時，通過單片機控制模塊選擇第四脈沖波進行脈沖處理，脈沖方式為諧振鋸齒波，波形為尖脈沖，脈沖方向為正負方向交替脈沖波，幅度為±0.02C，第四脈沖波的頻率范圍為10Hz-1kHz，第四脈沖波的掃頻周期為每掃頻2次停頓1秒。在充電停止后的負恢復(fù)和負載釋放后的正恢復(fù)期，極板周圍也逐漸積聚大量帶電離子，包圍住極板，使極板被隔離，阻止后續(xù)帶電離子到達活性物質(zhì)。采用雙向中高頻掃頻脈沖加速聚集在陰極的部分電子回到陽極，使得蓄電池達到氧化還原平衡，兩極電勢快速達到相等，預(yù)防反應(yīng)突變過程中的硫化產(chǎn)生。而在放電停止后的正恢復(fù)和負載釋放后的負恢復(fù)期，極板周圍也逐漸積聚大量帶電離子，包圍住極板，使極板被隔離，阻止后續(xù)帶電離子到達活性物質(zhì)。采用雙向中高頻掃頻脈沖加速正極的部分電子回到負極，使得蓄電池達到氧化還原平衡，兩極電勢快速達到相等，預(yù)防反應(yīng)突變過程中的硫化產(chǎn)生。可行的，正常充電狀態(tài)和過充電狀態(tài)時也可以通過掃頻產(chǎn)生脈沖波進行預(yù)防硫化物的產(chǎn)生。

光電耦合模塊用于將掃頻脈沖波生成模塊輸出的電信號轉(zhuǎn)換為光信號，在輸出到鉛酸蓄電池的一端將光信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出給鉛酸蓄電池?？尚械模怆婑詈夏K通過一光電耦合器實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換?？梢酝ㄟ^將發(fā)光二極管和光敏三極管封裝在一起組成光電耦合器。發(fā)光二極管把輸入的電信號轉(zhuǎn)換為光信號傳給光敏管轉(zhuǎn)換為電信號輸出，由于沒有直接的電氣連接，這樣既耦合傳輸了信號，能夠避免短路，將從鉛酸電池輸入的電信號和裝置的輸出端進行電氣隔離。

可行的，在本發(fā)明的另一個具體實施方式中，在電池狀態(tài)識別模塊和單片機控制模塊之間還可以設(shè)置有一LED信號顯示模塊，LED信號顯示模塊與單片機控制模塊電連接，LED信號顯示模塊位于單片機控制模塊和電池狀態(tài)識別模塊之間。

LED信號顯示模塊包括第一LED信號電路開關(guān)、第二LED信號電路開關(guān)、第三LED信號電路開關(guān)和第四LED信號電路開關(guān)，第一LED信號電路開關(guān)、第二LED信號電路開關(guān)、第三LED信號電路開關(guān)和第四LED信號電路開關(guān)分別串聯(lián)電連接有開關(guān)電阻。第一LED信號電路開關(guān)、第二LED信號電路開關(guān)、第三LED信號電路開關(guān)和第四LED信號電路開關(guān)分別通過串聯(lián)的發(fā)光二級管來指示工作狀態(tài)，第一LED信號電路開關(guān)、第二LED信號電路開關(guān)、第三LED信號電路開關(guān)和第四LED信號電路開關(guān)連接的發(fā)光二極管采用不同顏色的樹脂外殼進行包覆，從而區(qū)分不同的工作狀態(tài)。各個二級管的工作電壓不同并且與鉛酸電池各個工作狀態(tài)的工作電壓等同。在本發(fā)明的另一具體實施方式中，還可以通過在固定裝置的外殼上設(shè)置指示工作狀態(tài)的字樣來區(qū)分鉛酸電池的各個工作狀態(tài)。

以上所述，僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。