專利名稱：路燈控制器光伏電池修復(fù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光伏電池硫化修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種路燈控制器光伏電池
修復(fù)裝置。
背景技術(shù)：
正常的鉛蓄電池在放電時(shí)形成硫酸鉛結(jié)晶，充電時(shí)比較容易地還原為 鉛。如果電池的使用和維護(hù)不善，例如經(jīng)常充電不足或過(guò)放電，負(fù)極上就會(huì)逐漸形成一種粗 大堅(jiān)硬的硫酸鉛，這就是硫酸鹽化，簡(jiǎn)稱為“硫化”。這種硫酸鉛用常規(guī)的方法充電很難還 原，它引起蓄電池容量下降，甚至成為蓄電池壽命終止的原因。輕微的電池硫化，會(huì)降低電 池的容量，電池內(nèi)阻增加，嚴(yán)重時(shí)則電極失效，充不進(jìn)電。輕微的電池硫化，尚可用一些方法 使它恢復(fù)，嚴(yán)重時(shí)采用一般的充電方法是不能夠恢復(fù)容量的。硫化的電池最明顯的外特征 是電池容量下降，內(nèi)阻增加。當(dāng)然，如果電池失水和正極板軟化也具有這個(gè)外特性。鑒別 電池是否硫化的方法，往往是采用脈沖修復(fù)儀對(duì)電池進(jìn)行脈沖修復(fù)，如果 容量上升，就是硫 化，如果沒(méi)有一點(diǎn)點(diǎn)容量上升，電池容量下降可能是其它原因產(chǎn)生。目前，電池硫化修復(fù)的 方法主要有水療法和大電流充電法。水療法即在電池硫化不太嚴(yán)重，可以使用較稀的電解 液，也就是向電池中加水稀釋電解液，以提高硫酸鉛的溶解度，然后進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間充電，可 能得以恢復(fù)；大電流充電法即在認(rèn)為吸附是造成硫酸鹽化的主要原因，則可以用高電流密 度充電(達(dá)100mA. /cm2)，在這樣的電流密度下，負(fù)極可以達(dá)到很負(fù)的電勢(shì)值，這時(shí)遠(yuǎn)離零電 荷點(diǎn)，使Φ-Φ(Ο) <0，改變了電極表面帶電的符號(hào)，表面活性物質(zhì)會(huì)發(fā)生脫附，特別是對(duì) 陰離子型的表面活性物質(zhì)，這種有害的表面活性物質(zhì)從電極表面上脫附以后，就可以使充 電順利進(jìn)行，目前國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有人使用這種方法處理不可逆硫酸鹽化，可能出于以下考慮 高電流密度下極化和歐姆壓降增加，這部分能量轉(zhuǎn)化為熱，使蓄電池內(nèi)部溫度升高，同時(shí)又 有大量的氣體析出，尤其是正極大量氣析出氣體，其沖刷作用易使活性物質(zhì)脫落?，F(xiàn)有技術(shù) 的路燈控制裝置，主要由太陽(yáng)能板、鉛蓄電池、控制器和LED燈頭組成，控制器在白天控制 太陽(yáng)能板向蓄電池充電，晚上控制蓄電池對(duì)LED燈頭進(jìn)行放電。在陽(yáng)光充足的情況下，一次 充電可以維持路燈工作一個(gè)禮拜以上。其中，鉛蓄電池是整個(gè)控制系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)， 它的好壞直接影響了控制系統(tǒng)能否正常的工作，由于鉛蓄電池深埋地下，雖然在地底經(jīng)過(guò) 了隔離，但工作條件仍然很惡劣，溫度、濕度，再加上在陰雨天出現(xiàn)的充電不足和由此引起 的過(guò)放，這些都很容易引起蓄電池的硫化。這樣大大影響了蓄電池的壽命和增加了維護(hù)成 本。由于蓄電池深埋地下，取出來(lái)維修也是極其不便的，很多修復(fù)方法都很難對(duì)地底密封的 電池進(jìn)行有效的修復(fù)。所述的水療法并不能應(yīng)用，而大電流充電法對(duì)供電電源有很高的要 求，路燈控制系統(tǒng)的供電電源是太陽(yáng)能板，它在一天中的電壓是變化的，并不能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定 的提供大電流，因此這種方法也受到限制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在維護(hù)成本高、修復(fù)難的技術(shù)問(wèn)題，提 供一種路燈控制器光伏電池修復(fù)裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明路燈控制器光伏電池修復(fù)裝置，包括單片機(jī)和充電模 塊；其要點(diǎn)是單片機(jī)的接口上設(shè)有脈沖修復(fù)模塊，所述脈沖修復(fù)模塊是由開關(guān)電路的輸入 輸出端、光耦、推挽電路、MOS開關(guān)管和肖特基二極管組成，開關(guān)電路的輸入、輸出端分別通 過(guò)電阻R12、三極管和電阻R19、電阻R3與光耦連接，開關(guān)電路的輸出端與推挽電路的電阻Rl和R18并聯(lián)，推挽電路通過(guò)電阻R5和RlO與MOS開關(guān)管連接，MOS開關(guān)管通過(guò)導(dǎo)線與肖 特基二極管連接，肖特基二極管的正極與蓄電池的負(fù)極連接，蓄電池的正極與太陽(yáng)能電池 板的正極連接，肖特基二極管的負(fù)極通過(guò)MOS開關(guān)管和太陽(yáng)能電池板負(fù)極相連。所述開關(guān)電路的輸入端由電阻R17、R21、R15、R20、R9、R12和三極管Q11、Q9組成， 電阻R17、R21、R15、R20、R9并聯(lián)，電阻R21與三極管Qll的基極連接，三極管Qll的集電極 與電阻R15、R20連接，三極管Qll的發(fā)射極與三極管Q9的發(fā)射極和光耦連接，三極管Q9的 基極與電阻R20連接，三極管Q9的集電極與電阻R9、電阻R12連接。
所述開關(guān)電路的輸出端由電阻R19、R3、R14、R13、R2和三極管Q10、Q3組成，電阻 R19、R3、R14、R13、R2并聯(lián)，電阻R14與三極管QlO的基極連接，三極管QlO的集電極與電阻 R13連接，三極管QlO的發(fā)射極與三極管Q3的發(fā)射極和電阻R19連接，三極管Q3的基極與 電阻R13連接，三極管Q3的集電極與電阻R2連接。所述推挽電路由電阻Rl、R18和三極管Ql、Q5組成，三極管Ql、Q5的基極分別和 電阻Rl、R18的一端連接，三極管Ql、Q5的集電極分別和電阻Rl、R18的另一端連接，三極 管Ql、Q5的發(fā)射極分別和電阻R5連接。本發(fā)明脈沖修復(fù)模塊是和充電模塊集成在一起的，由程序來(lái)自動(dòng)控制。當(dāng)系統(tǒng)查 知電池老化達(dá)到某一程度，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)脈沖修復(fù)功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)電池修復(fù)的功能。其工作原理 是由單片機(jī)產(chǎn)生的PWM信號(hào)經(jīng)開關(guān)電路輸入端經(jīng)光耦電位將P麗信號(hào)隔離，由開關(guān)電路的 輸出端通過(guò)推挽電路驅(qū)動(dòng)MOS開關(guān)管，對(duì)蓄電池進(jìn)行高電壓脈沖充電，擊碎蓄電池負(fù)極端 積累的結(jié)晶體使其活化，實(shí)現(xiàn)修復(fù)。本發(fā)明的特點(diǎn)是1、單片機(jī)采用的芯片是目前市場(chǎng)上功能最強(qiáng)大的MCU這款I(lǐng)C能產(chǎn)生精確的PWM控制信號(hào)，信號(hào)參數(shù)脈沖頻率40KHz ；脈沖占空比軟 件自動(dòng)調(diào)節(jié)1 40%之間；充電電流1 3A ；工作電源中午時(shí)分陽(yáng)光最強(qiáng)烈時(shí)太陽(yáng)能電 池板供給的60V電源。2、工作程序化1)、每2個(gè)月準(zhǔn)備進(jìn)行修復(fù)；2)、檢測(cè)蓄電池?fù)p壞程度，判斷是否需要修復(fù)；3)、如果需要修復(fù)，則先使蓄電池充滿電(如果當(dāng)天沒(méi)充滿，當(dāng)晚以及以后放電都 以1/4功率放電，直至蓄電池充滿電)；4)、判斷太陽(yáng)能板電壓是否足夠高到能進(jìn)行修復(fù)；5)、如果滿足條件，則進(jìn)行修復(fù)。使控制芯片產(chǎn)生脈沖，開始修復(fù)；6)、修復(fù)10小時(shí)，(每天修復(fù)2-5個(gè)小時(shí)，持續(xù)數(shù)天)；7)、修復(fù)完畢后再次將蓄電池充滿電(如果當(dāng)天沒(méi)充滿，當(dāng)晚以及以后放電都以 1/4功率放電，直至蓄電池充滿電)；8)、整個(gè)過(guò)程修復(fù)完畢； 9)、系統(tǒng)復(fù)位，重新進(jìn)入正常充電模式。3、脈沖修復(fù)裝置的實(shí)施提升了路燈控制系統(tǒng)的性能與壽命目前在市場(chǎng)上出現(xiàn)的路燈控制器，基本上沒(méi)有加入蓄電池修復(fù)這一技術(shù)環(huán)節(jié)，所 以它所控制的太陽(yáng)能路燈壽命相對(duì)而言短很多，一般的質(zhì)保在1到2年左右，這些路燈控制器一般工作的環(huán)境都比較惡劣，出現(xiàn)硫化的幾率比較大，當(dāng)硫化情況比較嚴(yán)重時(shí)，蓄電池容 量顯然不能達(dá)到路燈正常的放電要求，此時(shí)，就必須更換電池，或者將硫化嚴(yán)重的電池從工 作環(huán)境中(如地下)取出進(jìn)行修復(fù)，顯然，這是繁瑣而不便的。我公司創(chuàng)新性地將蓄電池修 復(fù)這一技術(shù)環(huán)節(jié)加入到了路燈控制器中，在中午陽(yáng)光最強(qiáng)烈即電池板電壓達(dá)到60V時(shí)實(shí)現(xiàn) 對(duì)蓄電池的修復(fù)。這一創(chuàng)新很大程度上延長(zhǎng)了系統(tǒng)的壽命，不必頻繁地對(duì)蓄電池進(jìn)行修復(fù) 和保養(yǎng)。我公司憑借這一創(chuàng)新可以向客戶鄭重承諾本公司產(chǎn)品質(zhì)量保證3年，這在行業(yè)界 處于領(lǐng)先地位。它的優(yōu)勢(shì)在于第一它可以對(duì)地底密封的蓄電池進(jìn)行修復(fù)，而不需要取出蓄電池；第二 脈沖修復(fù)法要求的充電電壓要求不高，在50V以上即可，路燈控制系統(tǒng)上的 太陽(yáng)能板可以滿足這個(gè)條件；第三脈沖修復(fù)法修復(fù)的原理在于擊穿大的硫酸鉛結(jié)晶，使其可以再度呈現(xiàn)導(dǎo)電 狀態(tài)，所以修復(fù)程度很高，在60%以上。本發(fā)明相比起市面上其他的獨(dú)立修復(fù)脈沖修復(fù)儀，集成在路燈控制器上的修復(fù)模 塊有自己的一些特點(diǎn)a.智能化通過(guò)檢測(cè)蓄電池的損壞程度，自動(dòng)選擇開啟修復(fù)，不需要手動(dòng)開啟。開啟之后，隨 著修復(fù)的進(jìn)行，脈沖的占空比是自動(dòng)調(diào)整的，從而保證對(duì)蓄電池進(jìn)行最有效修復(fù)。b.效率高普通的修復(fù)儀的脈沖頻率在10KHZ左右，修復(fù)模塊的脈沖頻率是40KHZ，也就是以 更快的速度去沖擊晶體，再加上脈沖占空比自動(dòng)調(diào)節(jié)，所以修復(fù)模塊的修復(fù)速度和修復(fù)效 率都高于普通修復(fù)儀?？傊?，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在維護(hù)成本高、修復(fù)難的技術(shù)問(wèn)題。


附圖是本發(fā)明脈沖修復(fù)模塊電路原理示意圖。圖中1、光耦 2、接太陽(yáng)能電池板的正極 3、蓄電池 4、肖特基二極管 5、M0S 開關(guān)管 6、接太陽(yáng)能電池板負(fù)極 7、開關(guān)電路的輸入端 8、開關(guān)電路的輸出端 9、推挽 電路具體實(shí)施方式
根據(jù)附圖，本發(fā)明它包括單片機(jī)和充電模塊；單片機(jī)的接口上設(shè)有 脈沖修復(fù)模塊，脈沖修復(fù)模塊是由開關(guān)電路的輸入輸出端7、8、光耦1、推挽電路9、M0S開關(guān) 管5和肖特基二極管4組成，開關(guān)電路的輸入、輸出端7、8分別通過(guò)電阻R12、三極管和電 阻R19、電阻R3與光耦1連接，開關(guān)電路的輸出端8與推挽電路9的電阻R1和R18并聯(lián)，推 挽電路9通過(guò)電阻R5和R10與M0S開關(guān)管5連接，M0S開關(guān)管5通過(guò)導(dǎo)線與肖特基二極管 4連接，肖特基二極管4的正極與蓄電池3的負(fù)極連接，蓄電池3的正極與太陽(yáng)能電池板的 正極2連接，肖特基二極管4的負(fù)極通過(guò)M0S開關(guān)管5和太陽(yáng)能電池板負(fù)極6相連；開關(guān)電 路的輸入端由電阻附7、1 21、1 15、1 20、1 9、1 12和三極管Q11、Q9組成，電阻R17、R21、R15、 R20、R9并聯(lián)，電阻R21與三極管Q11的基極連接，三極管Q11的集電極與電阻R15、R20連 接，三極管Q11的發(fā)射極與三極管Q9的發(fā)射極和光耦連接，三極管Q9的基極與電阻R20連 接，三極管Q9的集電極與電阻R9、電阻R12連接；開關(guān)電路的輸出端由電阻R19、R3、R14、 R13、R2和三極管Q10、Q3組成，電阻R19、R3、R14、R13、R2并聯(lián)，電阻R14與三極管Q10的 基極連接，三極管Q10的集電極與電阻R13連接，三極管Q10的發(fā)射極與三極管Q3的發(fā)射極和電阻R19連接，三極管Q3的基極與電阻R13連接，三極管Q3的集電極與電阻R2連接； 推挽電路由電阻R1、R18和三極管Q1、Q5組成，三極管Q1、Q5的基極分別和電阻R1、R18的 一端連接，三極管Q1、Q5的集電極分別和電阻R1、R18的另一端連接，三極管Q1、Q5的發(fā)射 極分別和電阻R5連接。 本發(fā)明脈沖修復(fù)法的原理既是按照原子物理學(xué)和固體物理學(xué)的原理，硫離子具 有5個(gè)不同的能級(jí)狀態(tài)，通常處于亞穩(wěn)定能級(jí)狀態(tài)的離子趨向與遷落到最穩(wěn)定的共價(jià)鍵能 級(jí)而存在。在最低能級(jí)(即共價(jià)鍵能級(jí)狀態(tài))，硫以包含8個(gè)原子的環(huán)形分子形式存在，這 8個(gè)原子的環(huán)形分子模式是一種穩(wěn)定的組合，難以被打碎，形成電池的不可逆硫酸鹽化即硫 化，多次發(fā)生這樣的情況，就形成了一層類似于絕 緣層一樣的硫酸鉛結(jié)晶，要打碎這些硫酸 鹽層的束縛，就要提升原子的能級(jí)到一定的程度，這時(shí)候在外層原子加帶的電子被激活到 下一個(gè)更高的能帶，使原子之間解除束縛，每一個(gè)特定的能級(jí)都有唯一的諧振頻率，必須提 供給一些能量，才能夠使的被激活得分子遷移到更高的能級(jí)狀態(tài)，太低得能量無(wú)法達(dá)到躍 遷所需要的能量要求，但是，過(guò)高的能量會(huì)使已經(jīng)脫離了束縛而躍遷的原子處于不穩(wěn)定狀 態(tài)，又回落到原來(lái)的能級(jí)，這樣，必須通過(guò)多次諧振，使得其中一次脫離了束縛，達(dá)到最活躍 的能級(jí)狀態(tài)而又沒(méi)有回落的原來(lái)的能級(jí)，這樣，就轉(zhuǎn)化為溶解于電解液的自由離子，而參與 電化學(xué)反應(yīng)，很高的電壓可以實(shí)現(xiàn)，就是大電流高電壓充電的方法，諧振也可以實(shí)現(xiàn)，就是 脈沖諧波諧振的方法，從固體物理上來(lái)講，任何絕緣層在足夠高的電壓下都可以擊穿，一旦 絕緣層被擊穿，粗大的硫酸鉛就會(huì)呈現(xiàn)導(dǎo)電狀態(tài)，如果對(duì)高電阻率的絕緣施加瞬間的高電 壓，也可以擊穿大的硫酸鉛結(jié)晶，如果這個(gè)高電壓足夠短，并且進(jìn)行限流，在打穿絕緣層的 條件下，充電電流不大，也不至于形成大量析氣，如果脈沖寬度足夠短，占空比足夠大，就可 以在保證擊穿粗大硫酸鉛結(jié)晶的條件下，同時(shí)發(fā)生的微充電來(lái)不及形成析氣，這樣，實(shí)現(xiàn)了 脈沖消除硫化。
權(quán)利要求
一種路燈控制器光伏電池修復(fù)裝置，包括單片機(jī)和充電模塊；其特征是單片機(jī)的接口上設(shè)有脈沖修復(fù)模塊，所述脈沖修復(fù)模塊是由開關(guān)電路的輸入輸出端、光耦、推挽電路、MOS開關(guān)管和肖特基二極管組成，開關(guān)電路的輸入、輸出端分別通過(guò)電阻R12、三極管和電阻R19、電阻R3與光耦連接，開關(guān)電路的輸出端與推挽電路的電阻R1和R18并聯(lián)，推挽電路通過(guò)電阻R5和R10與MOS開關(guān)管連接，MOS開關(guān)管通過(guò)導(dǎo)線與肖特基二極管連接，肖特基二極管的正極與蓄電池的負(fù)極連接，蓄電池的正極與太陽(yáng)能電池板的正極連接，肖特基二極管的負(fù)極通過(guò)MOS開關(guān)管和太陽(yáng)能電池板負(fù)極相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路燈控制器光伏電池修復(fù)裝置，其特征是所述開關(guān)電路的輸 入端由電阻 R17、R21、R15、R20、R9、R12 和三極管 Q1UQ9 組成，電阻 R17、R21、R15、R20、R9 并聯(lián)，電阻R21與三極管Q11的基極連接，三極管Q11的集電極與電阻R15、R20連接，三極 管Q11的發(fā)射極與三極管Q9的發(fā)射極和光耦連接，三極管Q9的基極與電阻R20連接，三極 管Q9的集電極與電阻R9、電阻R12連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路燈控制器光伏電池修復(fù)裝置，其特征是所述開關(guān)電路的輸 出端由電阻R19、R3、R14、R13、R2和三極管Q10、Q3組成，電阻R19、R3、R14、R13、R2并聯(lián)， 電阻R14與三極管Q10的基極連接，三極管Q10的集電極與電阻R13連接，三極管Q10的發(fā) 射極與三極管Q3的發(fā)射極和電阻R19連接，三極管Q3的基極與電阻R13連接，三極管Q3 的集電極與電阻R2連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的路燈控制器光伏電池修復(fù)裝置，其特征是所述推挽電路由電 阻Rl、R18和三極管Ql、Q5組成，三極管Ql、Q5的基極分別和電阻Rl、R18的一端連接，三 極管Ql、Q5的集電極分別和電阻Rl、R18的另一端連接，三極管Ql、Q5的發(fā)射極分別和電 阻R5連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種路燈控制器光伏電池修復(fù)裝置，包括單片機(jī)和充電模塊；單片機(jī)的接口上設(shè)有脈沖修復(fù)模塊，脈沖修復(fù)模塊是由開關(guān)電路的輸入輸出端、光耦、推挽電路、MOS開關(guān)管和肖特基二極管組成，開關(guān)電路的輸入、輸出端分別通過(guò)電阻R12、三極管和電阻R19、電阻R3與光耦連接，開關(guān)電路的輸出端與推挽電路的電阻R1和R18并聯(lián)，推挽電路通過(guò)電阻R5和R10與MOS開關(guān)管連接，MOS開關(guān)管通過(guò)導(dǎo)線與肖特基二極管連接，肖特基二極管的正極與蓄電池的負(fù)極連接，蓄電池的正極與太陽(yáng)能電池板的正極連接，肖特基二極管的負(fù)極通過(guò)MOS開關(guān)管和太陽(yáng)能電池板負(fù)極相連。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)光伏電池存在維護(hù)成本高、修復(fù)難的技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)H05B37/02GK101872802SQ20101018188
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者李京臺(tái), 謝慧 申請(qǐng)人:臨沂巨皇新能源科技發(fā)展有限公司