本實(shí)用新型涉及鉛酸電池領(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(fù)極主要成分為鉛；充電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分均為硫酸鉛。鉛酸電池在使用過(guò)程中進(jìn)行放電和充電的過(guò)程會(huì)因?yàn)楦鞣N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(huì)生成 PbSO₄晶體，從而使得依附在正負(fù)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(huì)在充放電過(guò)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(shuō)的硫酸鉛結(jié)晶體。因?yàn)镃u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(jìn)入電解質(zhì)中再次反應(yīng)?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于鉛酸電池的保養(yǎng)修復(fù)通常只針對(duì)電池的修復(fù)階段，導(dǎo)致鉛酸電池在使用過(guò)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(duì)鉛酸電池持續(xù)進(jìn)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(guò)單一頻率范圍的脈沖波對(duì)鉛酸電池進(jìn)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(guò)程中進(jìn)行使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本實(shí)用新型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(qiáng)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(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(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(jī)控制模塊、掃頻脈沖波生成模塊、電池狀態(tài)識(shí)別模塊和光電耦合模塊，所述單片機(jī)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(shí)別模塊、LED信號(hào)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，并將鉛酸蓄電池輸出的不穩(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(jī)控制模塊和掃頻脈沖波生成模塊；

所述單片機(jī)控制模塊用于根據(jù)電池狀態(tài)識(shí)別模塊識(shí)別到的電壓控制掃頻脈沖波生成模塊的運(yùn)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(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，輸出到鉛酸蓄電池的一端，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出給鉛酸蓄電池；

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

進(jìn)一步的，還包括LED信號(hào)顯示模塊，所述LED信號(hào)顯示模塊與單片機(jī)控制模塊電連接，所述LED信號(hào)顯示模塊位于單片機(jī)控制模塊和電池狀態(tài)識(shí)別模塊之間。

進(jìn)一步的，所述LED信號(hào)顯示模塊包括第一LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)、第二LED 信號(hào)電路開(kāi)關(guān)、第三LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)和第四LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)，所述第一 LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)、第二LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)、第三LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)和第四 LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)分別串聯(lián)電連接有開(kāi)關(guān)電阻。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型有益效果為：

(1)本實(shí)用新型通過(guò)電池狀態(tài)識(shí)別模塊識(shí)別鉛酸電池的工作電壓，單片機(jī)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(jī)控制掃頻脈沖波生成模塊產(chǎn)生的脈沖波類(lèi)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(lèi)型的脈沖波對(duì)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(zhǎng)了鉛酸電池的使用壽命。

(2)本實(shí)用新型通過(guò)穩(wěn)壓電源直接連接在鉛酸蓄電池上工作，通過(guò)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(guò)程中依然能夠正常使用對(duì)鉛酸電池進(jìn)行保養(yǎng)延壽。

(3)本實(shí)用新型通過(guò)掃頻脈沖波對(duì)鉛酸電池極板進(jìn)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(qiáng)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(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中掃頻脈沖波生成模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

本具體實(shí)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(jī)控制模塊、掃頻脈沖波生成模塊、電池狀態(tài)識(shí)別模塊和光電耦合模塊，單片機(jī)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(shí)別模塊、LED信號(hào)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(jī)和掃頻脈沖波生成模塊。單片機(jī)控制模塊用于根據(jù)電池狀態(tài)識(shí)別模塊識(shí)別到的電壓控制掃頻脈沖波生成模塊的運(yùn)行。在本實(shí)用新型的另一個(gè)具體實(shí)施方式中，單片機(jī)控制模塊可以采用帶ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)，這樣能夠通過(guò)識(shí)別鉛酸電池的工作電壓。此時(shí)單片機(jī)控制模塊同時(shí)作為電池狀態(tài)識(shí)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(kāi)關(guān)1、第二開(kāi)關(guān) 2、第四開(kāi)關(guān)4、電容6、電感7和二極管8，第一開(kāi)關(guān)1與穩(wěn)壓電源5并聯(lián)電連接，第二開(kāi)關(guān)2和第四開(kāi)關(guān)4并聯(lián)電連接，第二開(kāi)關(guān)2和第四開(kāi)關(guān)4的一端與第一開(kāi)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(kāi)關(guān)2 和第一開(kāi)關(guān)1電連接，電感7的兩端分別與第四開(kāi)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(kāi)關(guān)4閉合,第一開(kāi)關(guān)1和第二開(kāi)關(guān)2斷開(kāi)時(shí)，穩(wěn)壓電源5通過(guò)第四開(kāi)關(guān)4向電容6充電，形成負(fù)脈沖。而當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)1閉合,第二開(kāi)關(guān)2和第四開(kāi)關(guān)4斷開(kāi)時(shí),電容6中的能量通過(guò)第一開(kāi)關(guān)向電感7充電。當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)1、第二開(kāi)關(guān)2和第四開(kāi)關(guān)4斷開(kāi)時(shí)，電容6和電感7中的能量通過(guò)二極管8向穩(wěn)壓電源5充電，形成正脈沖。通過(guò)單片機(jī)控制模塊對(duì)形成負(fù)脈沖和形成正脈沖之間的時(shí)間進(jìn)行控制即可實(shí)現(xiàn)頻率自動(dòng)改變，即自動(dòng)掃頻效果。在單片機(jī)控制模塊設(shè)定的范圍進(jìn)行頻率自動(dòng)改變，掃頻脈沖波對(duì)鉛酸電池極板進(jìn)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(zhǎng)鉛酸電池的使用壽命。

其中，當(dāng)電池狀態(tài)識(shí)別模塊檢測(cè)到電流方向?yàn)檎娏髁飨驎r(shí)，此時(shí)鉛酸電池處于正常放電狀態(tài)。此時(shí)，通過(guò)單片機(jī)控制模塊選擇第一脈沖波進(jìn)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?yàn)檎?fù)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(gè)周期結(jié)束停頓1秒。因?yàn)榉烹姞顟B(tài)電池會(huì)大量生成PbSO₄與極板上原有的PbSO₄形成晶粒粗大、質(zhì)地堅(jiān)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(shí)易分解，同時(shí)不會(huì)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(shí)別模塊檢測(cè)到電流方向?yàn)檎娏髁飨蚯毅U酸電池電壓小于 21V時(shí)，此時(shí)鉛酸電池處于過(guò)放電狀態(tài)。通過(guò)單片機(jī)控制模塊選擇第二脈沖波進(jìn)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?yàn)檎?fù)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(guò)放電過(guò)程對(duì)電池來(lái)講這是過(guò)渡放電，對(duì)電池的損害是致命的。當(dāng)蓄電池被過(guò)度放電時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部有大量的硫酸鉛被吸付到電池的負(fù)極表面，形成電池負(fù)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(jiān)硬的硫酸鉛，從而減少硫化的產(chǎn)生。

當(dāng)電池狀態(tài)識(shí)別模塊在持續(xù)10秒的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的電流強(qiáng)度<±0.0001C 時(shí)，此時(shí)鉛酸電池處于靜止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，通過(guò)單片機(jī)控制模塊選擇第三脈沖波進(jìn)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?yàn)檎?fù)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?fàn)顟B(tài)對(duì)于鉛酸電池本身來(lái)說(shuō)其實(shí)并非是完全靜止?fàn)顟B(tài)，其內(nèi)部會(huì)發(fā)生自放電過(guò)程，并且在自放電過(guò)程中會(huì)形成。采用雙向低頻掃頻脈沖抑制電池的自放電反應(yīng)過(guò)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(jìn)行，并且及時(shí)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(huì)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(shí)別模塊檢測(cè)到電壓發(fā)生突變時(shí)，此時(shí)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(shí)，通過(guò)單片機(jī)控制模塊選擇第四脈沖波進(jìn)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?yàn)檎?fù)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(fù)恢復(fù)和負(fù)載釋放后的正恢復(fù)期，極板周?chē)仓饾u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(dá)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(yáng)極，使得蓄電池達(dá)到氧化還原平衡，兩極電勢(shì)快速達(dá)到相等，預(yù)防反應(yīng)突變過(guò)程中的硫化產(chǎn)生。而在放電停止后的正恢復(fù)和負(fù)載釋放后的負(fù)恢復(fù)期，極板周?chē)仓饾u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(dá)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(fù)極，使得蓄電池達(dá)到氧化還原平衡，兩極電勢(shì)快速達(dá)到相等，預(yù)防反應(yīng)突變過(guò)程中的硫化產(chǎn)生。可行的，正常充電狀態(tài)和過(guò)充電狀態(tài)時(shí)也可以通過(guò)掃頻產(chǎn)生脈沖波進(jìn)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(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，在輸出到鉛酸蓄電池的一端將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出給鉛酸蓄電池?？尚械?，光電耦合模塊通過(guò)一光電耦合器實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換?？梢酝ㄟ^(guò)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(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)傳給光敏管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，由于沒(méi)有直接的電氣連接，這樣既耦合傳輸了信號(hào)，能夠避免短路，將從鉛酸電池輸入的電信號(hào)和裝置的輸出端進(jìn)行電氣隔離。

可行的，在本實(shí)用新型的另一個(gè)具體實(shí)施方式中，在電池狀態(tài)識(shí)別模塊和單片機(jī)控制模塊之間還可以設(shè)置有一LED信號(hào)顯示模塊，LED信號(hào)顯示模塊與單片機(jī)控制模塊電連接，LED信號(hào)顯示模塊位于單片機(jī)控制模塊和電池狀態(tài)識(shí)別模塊之間。

LED信號(hào)顯示模塊包括第一LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)、第二LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)、第三LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)和第四LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)，第一LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)、第二LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)、第三LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)和第四LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)分別串聯(lián)電連接有開(kāi)關(guān)電阻。第一LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)、第二LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)、第三LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)和第四LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)分別通過(guò)串聯(lián)的發(fā)光二級(jí)管來(lái)指示工作狀態(tài)，第一LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)、第二LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)、第三LED 信號(hào)電路開(kāi)關(guān)和第四LED信號(hào)電路開(kāi)關(guān)連接的發(fā)光二極管采用不同顏色的樹(shù)脂外殼進(jìn)行包覆，從而區(qū)分不同的工作狀態(tài)。各個(gè)二級(jí)管的工作電壓不同并且與鉛酸電池各個(gè)工作狀態(tài)的工作電壓等同。在本實(shí)用新型的另一具體實(shí)施方式中，還可以通過(guò)在固定裝置的外殼上設(shè)置指示工作狀態(tài)的字樣來(lái)區(qū)分鉛酸電池的各個(gè)工作狀態(tài)。

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