專利名稱：鉛蓄電池高效倍增器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鉛蓄電池高效倍增器，該倍增器加裝在蓄電池正、負(fù)極之間，可有效地延長蓄電池使用壽命。
目前作為直流電源設(shè)備之一的鉛蓄電池有著其廣泛的應(yīng)用，如汽車、火車、輪船以及通訊、紡織、發(fā)電、礦山等等。其直流供電設(shè)備上，一塊蓄電池的使用壽命在汽車上為一年左右，而在運行頻率高、車況差的情況下，如出租車、交通運輸車，兩年就需三個蓄電池。在礦山的電瓶車上的蓄電池，其壽命就更短暫，少則四、五個月，多則一年。
如何解決這一問題，從而提高蓄電池的使用壽命，在其提高蓄電池本身質(zhì)量以外，一直是科技攻關(guān)的課題。造成蓄電池如此短命的原因，這要從蓄電池本身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來討論。主要原因是正極板產(chǎn)生腐蝕、變形，活性物質(zhì)的脫落；負(fù)極板的活性物質(zhì)在使用過程中產(chǎn)生鈍化，以及產(chǎn)生不可逆硫酸鹽化，使極板表面呈現(xiàn)致密的硫酸鉛層，而喪失了自己的容量。引起極板腐蝕、損壞的主要原因是正極板在工作時，金屬鉛發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，被氧化引起的。極板的腐蝕使金屬表面出現(xiàn)氧化膜，其對金屬表面產(chǎn)生壓力，造成板柵變形、脹大。由于氧化膜很堅硬，并推動凝固性，板柵一旦變形，氧化膜便裂開，造成活性物質(zhì)脫落，致使板柵過早損壞。由于活性物質(zhì)脫落于蓄電池底部，又造成自放電加劇，失去了荷電保持能力，致使蓄電池過早地失去了功效。不可逆硫酸鹽化反應(yīng)是造成負(fù)極板柵不能存蓄正常電荷的主要原因。由于這種自然硫化反應(yīng)呈現(xiàn)的硫酸鉛層使板柵表面變得較緊硬，活性物質(zhì)的孔變逐漸降低，造成活性物質(zhì)的真實表面減少，存儲電荷能量下降，致使損壞。
以前，中國專利局已公開的ZL95221558鉛蓄電池延生器，對鉛蓄電池除硫以及抑制自放電，提高蓄電池壽命方面確有所突破。但在其電路整體設(shè)計上還存在很多不足，線路設(shè)計元器件較多，然而整機(jī)的故障率較高，成本高，電路中采用一些國產(chǎn)三極管，如3AX管，這種三極管是鍺材料PNP管，溫度特性差，抗過熱能力差，容易熱擊穿，反向擊穿電壓低，過載能力差，容易損壞；漏電大，功耗大，方波不穩(wěn)定；對環(huán)境溫差敏感性較強(qiáng)，參數(shù)變化大，從它本身的特性曲線中可以看出。另外，電路各將GA、GB兩管變?yōu)橐还苡肞UT可編程單結(jié)晶體管代替，其減少電路中的元器件，從而故障率低、穩(wěn)定性好。
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種鉛蓄電池高效倍增器，該倍增器電路設(shè)計簡單，性能可靠，可提高蓄電池使用壽命3-5倍以上。
本實用新型上述目的是通過以下技術(shù)解決方案解決的。
一種鉛蓄電池高效倍增器，該倍增器2加裝在蓄電池1正負(fù)極之間，電路組成包括保護(hù)電路、保護(hù)穩(wěn)壓電路、脈沖電路、整形電路和疊加電路，其特征在于該倍增器2的保護(hù)電路由電阻R1、穩(wěn)壓管WD1組成，電阻R1一端接蓄電池的正極，另一端接穩(wěn)壓管WD1的負(fù)極，穩(wěn)壓管WD1的正極接蓄電池的負(fù)極；保護(hù)穩(wěn)壓管電路由二極管D2、電容C2、保險絲RD、電阻R6、穩(wěn)壓管WD2組成，二極管D2正極接蓄電池正極，負(fù)極接電解電容C2的正極，電容C2的負(fù)極與保險絲的一端相連，保險絲Ru的另一端接蓄電池的負(fù)極，電阻R6一端接電解電容C2的正極，另一端接穩(wěn)壓管WD2的負(fù)極，WD2的正極接蓄電池的負(fù)極；脈沖產(chǎn)生電路由電阻R2、R3、R4、R5，電容C1及單結(jié)晶體管BG1組成，R2的一端與BG1的陽極相連接，另一端與R3相連接，R3、R4組成分壓線路做為單結(jié)晶體管的觸發(fā)電路，R4的另一端接蓄電池的負(fù)極，BG1陰極通過R5接蓄電池的負(fù)極；整形電路由三極管BG2、BG3，電阻R7、R8，三極管D3組成，BG2的發(fā)射極通過電阻R7接蓄電池的負(fù)極，DG3的集電極通過R8、D3接蓄電池的負(fù)極；疊加電路由電阻R9、R10、R11、R12、二極管D1、穩(wěn)壓管WD3和三極管BG4組成，該電路中BG4發(fā)射極與二極管D1的負(fù)極連接，二極管D1正極通過電阻R9與脈沖整形電路的輸出連接，BG4的集電極與R12連接，BG4的集電極通過電阻R12輸出，加到蓄電池的正極。
該倍增器電路中可設(shè)置有發(fā)光二極管D4和電阻R13組成的顯示電路，發(fā)光二極管D4正極接蓄電池的正極，電阻R13的另一端接蓄電池的負(fù)極。
本產(chǎn)品的技術(shù)思想是產(chǎn)生一個脈寬為5±0.001ms，幅寬為電源平均值的1/2以上的方波電脈沖。該方波電脈沖不斷地施加到蓄電池的極板上，在該方波的激勵下，阻止了鉛蓄電池的鉛金屬極板的化學(xué)反應(yīng)，消除硫酸鹽化層的產(chǎn)生，制止板柵變形，保持活性物質(zhì)不脫落。由于施用的是三合一的均衡脈沖充電法，也阻止了電解液中的酸類及其它有機(jī)物質(zhì)對鉛極板的侵蝕，防止了極板的腐爛。同時，在方波電脈沖作用下，使已產(chǎn)生的硫酸鹽化層產(chǎn)生共振，使其松馳而脫落，在方波電脈沖的作用下，可使活性物質(zhì)沉積，增強(qiáng)了凝固性，可避免活性物質(zhì)的松馳與脫落。由此避免了蓄電池自放電的產(chǎn)生，提高了荷電保持能力。測試表明，蓄電池加掛本產(chǎn)品后，在40±2℃水浴中靜置21天，不經(jīng)再充電，在-18℃低溫下以350A電流放電30秒，電池端電壓不低于9.45伏。
其電氣工作原理是電脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生一個脈沖波形，經(jīng)過方波整形電路以后，輸出一個頻率與幅度均適合設(shè)計要求的方波波形。這個方波波形通過疊加電路與預(yù)先設(shè)置的電平相比較產(chǎn)生一個新的波形，然后經(jīng)過電阻R12輸出。這個新的輸出方波信號，同時與電源電壓加到蓄電池上可產(chǎn)生阻止硫酸鹽化層的產(chǎn)生，或?qū)σ延辛蛩猁}化層的鉛極板進(jìn)行電解的功能。經(jīng)電解的氧化膜顆粒出現(xiàn)松馳、分解，直至脫落，使鉛極板恢復(fù)正常功能。從測試表明，發(fā)明人采用了91年和93年已硫化失效的6-Q-60和6-QW-100DF蓄電池作容量試驗，未加掛本產(chǎn)品兩種蓄電池充不進(jìn)電(送電跳閘)，加掛本產(chǎn)品后，充電正常，放電均為14.43H，11.05H放電標(biāo)準(zhǔn)容量的58-76％。由于本電路利用了物質(zhì)固有的頻率特點，輸入了一個使其共振的頻率，迫使鉛極板柵上的硫酸鹽化層顆粒產(chǎn)生共振，在方波電脈沖的反復(fù)作用下共振粉碎、脫落，同時，鉛極板柵的活性物質(zhì)在脈沖電流的電解下產(chǎn)生沉積，增強(qiáng)了凝固性，同時在此作用下使電解液得到過濾。疊加電路的功能還能將鉛極板柵的存儲電荷能量，一旦低于額定容量時，可將不足部分給予自動補(bǔ)充，使蓄電池始終處于高性能狀態(tài)。該電路在保護(hù)穩(wěn)壓電路中加接了RD保險絲，其作用是一旦出現(xiàn)容性元件擊穿，短路電流瞬間將RD燒斷，從而保證了蓄電池不會因短路而損壞。通過測試還表明，加掛本產(chǎn)品的蓄電池在-18℃低溫下以350A電流放電60秒，端電壓不低于9.335伏；在-40℃低溫下以300A電流放電60秒，端電壓不低于7.61伏，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于不加掛本產(chǎn)品的蓄電池端電壓，從而提高了低溫啟動性能。
對充電接收能力效果的測試表明完全充電的蓄電池要求放電結(jié)束后，在0±1℃低溫箱內(nèi)擱置20-25h，取出10min內(nèi)恒壓充電充電電流，加掛本產(chǎn)品為28.29A，未加掛本產(chǎn)品為21.43A，高出6.86A。
該產(chǎn)品經(jīng)德國迪卡龍蓄電池測試機(jī)測試證明效果良好。
本實用新型所提供的鉛蓄電池高效倍增器具有體積小，重量輕，防潮，防震，安裝簡便，外形美觀等優(yōu)點；工作溫度范圍為-40-60℃；采用進(jìn)口元器件，其性能穩(wěn)定可靠，產(chǎn)品使用壽命長。該倍增器具備以下功能
1.可提高蓄電池的使用壽命3-5倍以上；2.造成嚴(yán)重硫化的蓄電池累計運行20小時后，電荷的充入量可達(dá)80％以上；3.使汽車(-40℃)使用時提高了起動性能；4.提高了蓄電池的荷電保持能力；5.提高蓄電池的使用功效。
以下結(jié)合附圖介紹本實用新型具體實施例。


圖1為本實用新型倍增器電路圖。
圖2為本實用新型使用狀態(tài)示意圖。
本實施例中，保護(hù)電路由電阻R1、穩(wěn)壓管WD1組成，WD1采用IN47系列穩(wěn)壓管。電阻R1一端接蓄電池的正極，另一端接穩(wěn)壓管WD1的負(fù)極，穩(wěn)壓管WD1的正極接蓄電池的負(fù)極，由穩(wěn)壓管WD1的負(fù)極輸出電壓做為脈沖產(chǎn)生電路的工作電源輸入。
保護(hù)穩(wěn)壓管電路由D2、C2、RD、R6、WD2組成，D1采用二極管IN4001，C2采用電解電容100UF/160V，RD為3A保險絲，WD2采用穩(wěn)壓管6.8V。二極管D2正極接蓄電池正極，負(fù)極接電解電容C2的正極，電容C2的負(fù)極與保險絲的一端相連，保險絲RD的另一端接蓄電池的負(fù)極，電阻R6一端接電解電容C2的正極，另一端接穩(wěn)壓管WD2的負(fù)極，WD2的正極接蓄電池的負(fù)極，電解電容C2的正極輸出穩(wěn)定電壓通過R6做為脈沖整形電路的工作電壓，WD2為過壓保護(hù)二極管。
脈沖產(chǎn)生電路由R2、R3、R4、R5，C1及BG1組成，R2的一端與BG1的陽極相連接，另一端與R3相連接，R3、R4組成分壓線路做為單結(jié)晶體管的觸發(fā)電路，R4的另一端接蓄電池的負(fù)極，BG1采用可編程單結(jié)晶體管型號為PUT，它是脈沖產(chǎn)生電路中的核心器件，其控制極接R3、R4，分壓電路的中間頭，陰極通過R5接蓄電池的負(fù)極，脈沖電陰極輸出，電容C1為0.56uf/63V并聯(lián)在單結(jié)晶體管的陽極與陰極兩端，它也是脈沖產(chǎn)生電路的主要器件之一。
整形電路由BG2、BG3，R7、R8，D3組成，BG2采用8050三極管，BG3采用9015三極管，BG2的集電極與BG3的基極連接為直接耦合，可省掉電阻元件，簡化電路，并達(dá)到了波形整形的目的。BG2的發(fā)射極通過電阻R7接蓄電池的負(fù)極，BG3的集電極通過R8、D3接蓄電池的負(fù)極。整形電路由二級組成。第一級為BG2，第二級為BG3，供電電源由BG3的發(fā)射極接入，輸入由BG2的基極加進(jìn)，整形電路通過BG3的集電極輸出。
疊加電路由R9、R1C、R11、R12、D1、WD3和BG4組成，電路中BG4采用A1013晶體管，其發(fā)射極與二極管D1的負(fù)極連接，二極管D1采用IN4001型號，其正極通過電阻R9與脈沖整形電路的輸出連接，BG4的發(fā)射極還通過電阻R10與R11、WD3的負(fù)極連接，WD3的正極與蓄電池的正極相連接，BG4的集電極與R12連接，由脈沖整形電路輸出的整形脈沖，疊加電路的脈沖波形的輸入同時加到了BG4的發(fā)射極做為BG4的工作電源和WD3的負(fù)極，再通過電阻R11加到了BG4的基極，在三極管BG4中完成疊加工作，最后由BG4的集電極通過電阻R12輸出，加到蓄電池的正極。
顯示電路由D4、R13組成，電路中D4為紅色發(fā)光二極管，可做為蓄電池充電電源大小的直觀指示，R13為發(fā)光二極管D4的負(fù)載電阻，D4正極接蓄電池的正極，R13的另一端接蓄電池的負(fù)極。
權(quán)利要求1.一種鉛蓄電池高效倍增器，該倍增器[2]加裝在蓄電池[1]正負(fù)極之間，電路組成包括保護(hù)電路、保護(hù)穩(wěn)壓電路、脈沖電路、整形電路和疊加電路，其特征在于該倍增器[2]的保護(hù)電路由電阻R1、穩(wěn)壓管WD1組成，電阻R1一端接蓄電池[1]的正極，另一端接穩(wěn)壓管WD1的負(fù)極，穩(wěn)壓管WD1的正極接蓄電池[1]的負(fù)極，保護(hù)穩(wěn)壓管電路由二極管D2、電容C2、保險絲RD、電阻R6、穩(wěn)壓管WD2組成，二極管D2正極接蓄電池[1]正極.負(fù)極接電解電容C2的正極，電容C2的負(fù)極與保險絲的一端相連，保險絲RD的另一端接蓄電池[1]的負(fù)極，電阻R6一端接電解電容C2的正極，另一端接穩(wěn)壓管WD2的負(fù)極，WD2的正極接蓄電池的負(fù)極，脈沖產(chǎn)生電路由電阻R2、R3、R4、R5，電容C1及單結(jié)晶體管BG1組成，R2的一端與BG1的陽極相連接，另一端與R3相連接，R3、R4組成分壓線路做為單結(jié)晶體管的觸發(fā)電路，R4的另一端接蓄電池[1]的負(fù)極，BG1陰極通過R5接蓄電池的負(fù)極，整形電路由三極管BG2、BG3，電阻R7、R8，二極管D3組成，BG2的發(fā)射極通過電阻R7接蓄電池[1]的負(fù)極，BG3的集電極通過R8、D3接蓄電池[1]的負(fù)極；疊加電路由電阻R9、R10、R11、R12、二極管D1、穩(wěn)壓管WD3和三極管BG4組成，該電路中BG4發(fā)射極與二極管D1的負(fù)極連接，二極管D1正極通過電阻R9與脈沖整形電路的輸出連接，BG4的集電極與R2連接，BG4的集電極通過電阻R12輸出，加到蓄電池[1]的正極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倍增器，其特征在于所說的倍增器[2]電路中設(shè)置有發(fā)光二極管D4和電阻R13組成的顯示電路，發(fā)光二極管D4正極接蓄電池[1]的正極，電阻R13的另一端接蓄電池[1]的負(fù)極。
專利摘要一種鉛蓄電池高效倍增器，該倍增器裝配在鉛蓄電池上可延長鉛蓄電池使用壽命3-5倍以上。其電路特點是由電阻R
文檔編號H02J7/00GK2261684SQ96243488
公開日1997年9月3日 申請日期1996年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月16日
發(fā)明者張連順, 賈玉侖, 曲成心 申請人:張連順