一種防爆啟動型的蓄電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及啟動電源領(lǐng)域，公開了一種防爆啟動型的蓄電池，包括密封的防爆箱體（9），其特征在于防爆箱體（9）內(nèi)包括并聯(lián)的兩個儲能部件：深循環(huán)膠體蓄電池（1）與超級電容器（2）。本實用新型解決了普通防爆啟動蓄電池防爆工藝復(fù)雜、蓄電池的更換周期短、啟動性能差的難題。
【專利說明】一種防爆啟動型的蓄電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及防爆發(fā)動機啟動型蓄電池的啟動電源領(lǐng)域，具體涉及一種防爆啟動型的蓄電池。
【背景技術(shù)】
[0002]礦區(qū)、石油化工、燃油庫等行業(yè)需求大量防爆的汽車、應(yīng)急搶險設(shè)備、工程機械等。其防爆的啟動蓄電池是上述防爆設(shè)備的一個重要組成部分。目前的標準設(shè)計均是采用常規(guī)的富液鉛酸啟動蓄電池密封安裝在防爆的鐵箱內(nèi)。由于富液的鉛酸蓄電池在充放電的過程中會產(chǎn)生較多的氫氣，還會在大電流充放電的過程中產(chǎn)生熱量。所以頻繁啟停的工程機械還必須考慮蓄電池呼吸、散熱的防爆工藝。另外，蓄電池本身是一個易耗件，定期必須進行維護、更換。然而拆裝、維護一次防爆蓄電池對于一個普通的用戶則是難度非常大！所以如何提高設(shè)備的可靠性與延長啟動蓄電池的壽命成為研制防爆發(fā)動機的重要課題之一。
[0003]啟動蓄電池的存放環(huán)境溫度、存放時間長短、充電質(zhì)量、放電深度等都會直接影響其壽命周期。當蓄電池不完全充電時，硫酸鹽化作用就馬上發(fā)生。虧電(深度放電)是導(dǎo)致富液鉛酸蓄電池硫酸鹽化損壞的最重要的因素。由于防爆設(shè)備的特殊性，其使用率遠遠低于普通的非防爆的設(shè)備。特別是搶險用途的汽車與工程機械，平時都是處于庫備狀態(tài)。環(huán)境與保養(yǎng)的疏忽而導(dǎo)致虧電現(xiàn)象在所難免，往往須應(yīng)急投入而發(fā)現(xiàn)蓄電池失效已成常態(tài)。
[0004]現(xiàn)有的技術(shù)中，設(shè)計思路:首先滿足了發(fā)動機的啟動要求，再采取防爆的工藝措施。技術(shù)路線:無一例外的是采用啟動性能良好的富液鉛酸啟動蓄電池密封安裝在防爆的鐵箱內(nèi)。通過上述的分析，現(xiàn)有的技術(shù)的優(yōu)/缺點已經(jīng)非常清晰。
[0005]鉛酸蓄電池它基本上有兩種類型:起動用的和深循環(huán)用(如太陽能、IT、電信等)的。起動蓄電池的設(shè)計是根據(jù)瞬時爆發(fā)來快速轉(zhuǎn)換成能量(如起動發(fā)動機)，為增強化學(xué)反應(yīng)能力，結(jié)構(gòu)有較多而薄的極板，蓄電池的內(nèi)阻較低但不能深放電(注:一次虧電就可能導(dǎo)致蓄電池報廢，而且正常使用狀態(tài)，按標準:當重復(fù)充放電的容量小于80%，因其內(nèi)阻的增大而不能繼續(xù)承擔啟動的大電流放電任務(wù)了)；深循環(huán)蓄電池輸出能量相對緩慢然而能長期提供能量。特別是膠體的深循環(huán)蓄電池，它能夠進行許多次深循環(huán)放電(完全放電后仍能再次充電恢復(fù))，并且高低溫環(huán)境的適應(yīng)好、極少的逸出氣體、抗震動的性能優(yōu)異、這些優(yōu)點非常適合在與防爆設(shè)備配套，但其內(nèi)阻相對較高而不宜作為啟動電源。
[0006]超級電容是大容量的儲能器件，其內(nèi)阻特別小，而且內(nèi)阻與容量幾乎不受溫度影響。另外由于電容器的內(nèi)阻較低，所以充電特別快，放電電流大，非常適用于大電流放電的啟動回路使用，但其缺點是自放電較大而儲能后不能長時間保存。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型提供如下技術(shù)方案:
[0008]一種防爆啟動型的蓄電池，包括密封的防爆箱體，其特征在于防爆箱體內(nèi)包括并聯(lián)的兩個儲能部件:深循環(huán)膠體蓄電池與超級電容器。[0009]進一步的，防爆箱體內(nèi)還包括直流接觸器，深循環(huán)膠體蓄電池與超級電容器的并聯(lián)受直流接觸器控制，即直流接觸器的開關(guān)的兩端分別連接至深循環(huán)膠體蓄電池的正極和超級電容器的正極，超級電容器的負極與深循環(huán)膠體蓄電池的負極相連。
[0010]進一步的，直流接觸器的吸合線圈端與第一二極管的負極相連，第一二極管的正極與深循環(huán)膠體蓄電池的正極相連，直流接觸器的吸合線圈的另一端作為控制端通過連線引出到防爆箱體外。
[0011]進一步的，直流接觸器的吸合線圈端還與第二二極管的負極相連，第二二極管的正極與超級電容器的正極相連。
[0012]本實用新型利用二極管的單向?qū)щ娦阅軐⑸钛h(huán)膠體蓄電池與超級電容器的正極連接到直流接觸器的吸合線圈上，超級電容器作為主儲能部件通過電纜將電能輸出至發(fā)動機的啟動供電回路，無論是深循環(huán)膠體蓄電池或超級電容器有電能，都可通過直流接觸器控制:將深循環(huán)膠體蓄電池與超級電容器電氣連接而并聯(lián)在一起。
[0013]本實用新型提供的一種防爆啟動型的蓄電池，關(guān)鍵技術(shù)是采用膠體深循環(huán)電池與超級電容器進行互補組合，設(shè)備運行時并聯(lián)工作，設(shè)備停機或庫存期間，直流接觸器處于分斷狀態(tài)。由于膠體深循環(huán)電池的自放電很小，充盈后非連續(xù)高溫狀態(tài)擱置一年，仍能保持20%的電量(當然內(nèi)阻已經(jīng)相當大)。當設(shè)備再次投入運行，首先控制直流接觸器閉合(由膠體深循環(huán)電池對接觸器供電)，將兩個儲能器件并聯(lián)，膠體深循環(huán)電池的電能慢慢(幾秒?幾十秒鐘)的轉(zhuǎn)移到超級電容器上，發(fā)動機的啟動回路可從超級電容器上取得足夠的啟動電流。另外一種可能:萬一膠體深循環(huán)電池完全虧電了。這時候，用戶并不需更換新電池。只要采用外置的充電器將超級電容器充滿，啟動發(fā)動機后，合上直流接觸器，深放電的膠體深循環(huán)電池仍能多次得到恢復(fù)。
[0014]由于大電流的充/放電由超級電容器承擔，即使深循環(huán)膠體電池的容量比原設(shè)計的富液電池容量減少一半，新組合的防爆啟動型的蓄電池仍能比原設(shè)計容量的普通富液鉛酸蓄電池具備更優(yōu)秀的啟動性能、更長的壽命、更輕的重量、更小的體積。
[0015]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，采用高內(nèi)阻的深循環(huán)膠體電池與低內(nèi)阻的超級電容器互補組合，使產(chǎn)品既具備良好的啟動性能，又使防爆工藝簡單，更能夠延長蓄電池好幾倍的使用壽命。那么受環(huán)境溫度影響、長期庫存可靠性低、頻繁拆裝麻煩的難題迎刃而解了。
[0016]本實用新型一攬子解決了防爆發(fā)動機啟動蓄電池的性能、壽命、維護等一系列難題。新的技術(shù)與產(chǎn)品不只應(yīng)用在防爆內(nèi)燃機拖動的設(shè)備上。撇開防爆的鐵箱，更能給各種重要的裝備:消防車、救護車、通信指揮車、城市搶險排澇泵、長途運輸車、應(yīng)急發(fā)電機、軍用裝備.....等提供可靠的啟動電源(直接替換原啟動蓄電池)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的原理圖。
[0018]圖2是深循環(huán)膠體蓄電池與超級電容器固有的內(nèi)阻示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本實用新型的原理更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型的原理圖，對本實用新型的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。需要說明的是，所描述的原理圖僅僅是本實用新型的基本原理，而不是全部的線路?；诒緦嵱眯滦椭械幕驹?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的更改，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0020]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的具體工作原理。
[0021]一種防爆啟動型的蓄電池，包括深循環(huán)膠體蓄電池1、超級電容器2、直流接觸器
5、第一二極管3、第二二極管4、防爆箱體9。所述的深循環(huán)膠體蓄電池I通過直流接觸器5的觸點51、觸點52與超級電容器2并聯(lián)。深循環(huán)膠體蓄電池1，超級電容器2，直流接觸器5、第一二極管3、第二二極管4安裝在防爆箱體9的內(nèi)部。通過正極引線7與負極引線8將蓄電池的正極與負極從防爆箱體9內(nèi)引出送到發(fā)動機的啟動回路。另外通過引線6將直流接觸器5的控制端53引出送往發(fā)動機的控制回路61。當控制回路61閉合，直流接觸器5的吸合線圈通電，直流接觸器5的觸點51與觸點52電氣連通，則深循環(huán)膠體蓄電池I與超級電容器2并聯(lián)。
[0022]第一二極管3及第二二極管4的單向?qū)щ娦阅軐⑸钛h(huán)膠體蓄電池I與超級電容器2的正極連接到直流接觸器吸合線圈上的54上，深循環(huán)膠體蓄電池與超級電容可分別或同時為直流接觸器的吸合線圈供電。
[0023]圖2的深循環(huán)膠體蓄電池I內(nèi)部存在固有的內(nèi)阻11，超級電容器2內(nèi)部存在固有的內(nèi)阻21，內(nèi)阻21的阻值遠遠小于內(nèi)阻11，當直流接觸器5接通，使深循環(huán)膠體蓄電池I與超級電容器2并聯(lián)時，深循環(huán)膠體蓄電池I所儲存的電能會通過內(nèi)阻11與內(nèi)阻21向超級電容器2充電。通過一段時間的充電，深循環(huán)膠體蓄電池I與超級電容器2的端電壓基本相同，充電結(jié)束。
[0024]當發(fā)動機的啟動回路工作，因內(nèi)阻21的阻值遠遠小于內(nèi)阻11，超級電容器2通過內(nèi)阻21為啟動回路提供了大部分的啟動電流。
[0025]當發(fā)動機啟動成功，原輸出的正極引線7與負極引線8變成了充電輸入回路。發(fā)電機將通過內(nèi)阻21對超級電容器2充電；同時通過內(nèi)阻11對深循環(huán)膠體蓄電池I充電。雖然深循環(huán)膠體蓄電池I與超級電容器2的端電壓基本相同，但由于因內(nèi)阻21的阻值遠遠小于內(nèi)阻11，所以超級電容器2的充電電流大于深循環(huán)膠體蓄電池I的充電電流而處于快充，深循環(huán)膠體蓄電池I則較小電流緩慢充電。
[0026]當設(shè)備停止運行，控制回路61斷開，直流接觸器5的觸點51與觸點52同時分斷。深循環(huán)膠體蓄電池I與充/放電回路分離?；谏钛h(huán)膠體蓄電池I的特性，深循環(huán)膠體蓄電池I通過較長時間的庫存后仍可保持一定的電量。再次使用時，控制回路61閉合，直流接觸器5通電，直流接觸器5的觸點51與觸點52電氣連通，則深循環(huán)膠體蓄電池I與超級電容器2并聯(lián)。深循環(huán)膠體蓄電池I將剩余的電能向超級電容器2轉(zhuǎn)移，發(fā)動機從超級電容器2得到短時的大電流供電，設(shè)備就能順利啟動了。
[0027]蓄電池的壽命與充放電的次數(shù)有關(guān)，較大的充放電流同樣影響其壽命。而本實用新型的技術(shù)方案使深循環(huán)膠體蓄電池I 一直處于良好的運行狀態(tài)，所采取的措施使其壽命得到有效的延長。
[0028]本實用新型徹底解決了普通防爆啟動蓄電池防爆工藝復(fù)雜、蓄電池的更換周期短、啟動性能差的難題。
[0029]以上所述的原理，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變更，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
【權(quán)利要求】
1.一種防爆啟動型的蓄電池，包括密封的防爆箱體(9)，其特征在于防爆箱體(9)內(nèi)包括并聯(lián)的兩個儲能部件:深循環(huán)膠體蓄電池(I)與超級電容器(2)，防爆箱體(9)內(nèi)還包括直流接觸器(5 )，深循環(huán)膠體蓄電池(I)與超級電容器(2 )的并聯(lián)受直流接觸器(5 )控制，SP直流接觸器的開關(guān)的兩端(51、52)分別連接至深循環(huán)膠體蓄電池(I)的正極和超級電容器(2)的正極，超級電容器(2)的負極與深循環(huán)膠體蓄電池(I)的負極相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防爆啟動型的蓄電池，其特征在于直流接觸器(5)的吸合線圈的一端(54)與第一二極管(3)的負極相連，第一二極管(3)的正極與深循環(huán)膠體蓄電池(O的正極相連，直流接觸器(5)的吸合線圈的另一端(53)作為控制端通過連線引出到防爆箱體(9)外。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種防爆啟動型的蓄電池，其特征在于:直流接觸器(5)的吸合線圈端(54)還與第二二極管(4)的負極相連，第二二極管(4)的正極與超級電容器(2)的正極相連。
【文檔編號】H02J7/00GK203596637SQ201320737557
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】鄭建偉 申請人:廣州三業(yè)科技有限公司