專利名稱：穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉛-酸蓄電池，屬于一種穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置。
背景技術(shù)：
通常，蓄電池為了實現(xiàn)其固有的功能，具有將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的放電和 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的充電周期。電池放電時，硫酸鹽與極板結(jié)合產(chǎn)生的水使電 解液的比重下降；充電時，結(jié)合的硫酸鹽還原為電解液使比重上升。譬如加爾 瓦尼(Galvani)電池的鉛蓄電池即屬此類。它是由濃硫酸溶液中浸泡過的鉛Pb 和二氧化鉛Pb02組成電極的，電解液則為硫酸鹽溶液。傳統(tǒng)的蓄電池，經(jīng)過長時間的放電包括自行放電，會使附著在電池極板上 的硫酸鹽不脫離極板或者依然附著在極板上。這種現(xiàn)象稱之為硫酸鹽極化現(xiàn)象。 硫酸鹽極化現(xiàn)象會導(dǎo)致極板腐蝕；電池壽命縮短；因離子的活性降低導(dǎo)致其充 放電效率低下等問題。所以，如果不能有效去除電池極板上的不純物，便不能 有效形成電池放電電流，會導(dǎo)致車輛發(fā)動機啟動的超負荷現(xiàn)象。加之，傳統(tǒng)的 電池充放電穩(wěn)定裝置是在車輛啟動運行后才運轉(zhuǎn)的，所以車輛停止運轉(zhuǎn)比較長 時，則根本不能去除電池極板上的污染物質(zhì)，勢必引發(fā)發(fā)動機初啟狀態(tài)不良的 問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置，旨 在利用該電路裝置產(chǎn)生的電脈沖使電池極板的極性發(fā)生周期性的改變，從而去 除極化現(xiàn)象，將附著于電池極板上的硫酸鹽附著物加以清理，進而穩(wěn)定和提高 電池充放電的效率。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的一種穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置，包括蓄電池，其特征在于還 包括脈沖輸出電路、電壓調(diào)整電路、電壓檢測電路、電壓放大及穩(wěn)定電路、脈 沖控制電路、溫度檢測電路和脈沖整形電路，各模塊電路通過接線端子及接地端子與電池電源保持電連接；蓄電池通過并聯(lián)連接向電壓調(diào)整電路和電壓檢測電路提供直流電壓，其中的電壓調(diào)整電路通過調(diào)壓器向脈沖控制電路、溫度檢測電路和脈沖整形電路提供5VDC工作電壓；所述的電壓檢測電路則將檢測的蓄電池端電壓直接送入電壓放大及穩(wěn)定電路，所述的脈沖控制電路在接受電壓放 大及穩(wěn)定電路的放大信號以及采集于溫度檢測電路的輸出信號以后，由其中的CPU處理并輸出直交逆變信號給脈沖整形電路，其整形后的變頻信號被傳輸給驅(qū) 動開關(guān)電路，所述驅(qū)動開關(guān)電路則按照脈沖控制電路中計時單元設(shè)定的時間和 間隔將30 40KHz的脈沖輸出到蓄電池的極板上，用于周期地改變極板的極性， 去除極板的極化現(xiàn)象，從而穩(wěn)定和提高蓄電池的充放電效率。所述的電壓調(diào)整電路包括調(diào)整器REG1、 二極管D1和D4、電阻R8、電容C2、 C3、 C4和C5，通過調(diào)整器REG1將蓄電池的端電壓轉(zhuǎn)換為各模塊電路的工作電 壓。所述的電壓放大及穩(wěn)定電路包括運放U1和穩(wěn)壓管D2，將電壓檢測電路輸出 的電壓進一步穩(wěn)定和放大，并傳送給脈沖控制電路。所述的脈沖控制電路包括CPU中央處理模塊U2和計時單元，所述CPU片中 含有逆變單元，可將所述放大信號經(jīng)過直交變換轉(zhuǎn)換為單頻脈沖信號，并送入 脈沖整形電路中；而所述計時單元則由時鐘電路和晶振Y1組成。所述的溫度檢測電路包括比較器模塊電路U4和熱敏電阻TH1，通過感知輪 機艙的溫度并將其模擬信號傳送給CPU處理。所述的電壓顯示單元由電阻R3 R7和指示燈LD1 LD5組成，串接在脈沖 控制電路的輸出端與其接地端之間。所述的脈沖整形電路包括運放U3、電阻R11和電容C6，運放U3的輸入端 接脈沖控制電路的輸出端，其輸出端與脈沖驅(qū)動開關(guān)的輸入端相連接。所述的脈沖驅(qū)動開關(guān)電路包括三極管Q2和Q3以及電阻R9和RIO。所述的脈沖輸出電路包括場效應(yīng)管Ql、電阻R9和電感Ll，其中Ql的柵極 通過電阻R9連接驅(qū)動開關(guān)，其柵-源極間接有電感Ll和電阻R9，將30 40KHz 的變頻電壓信號施加到蓄電池的極板上。一種如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置的控制方 法，包括在所述CPU芯片上嵌入控制程序的步驟，其特征在于還包括下述步驟(1) 開始檢測電池電壓；(2) 是否大于12.3V;(3) 大于12. 3V時，LD3燈亮；(4) 小于12. 3V時，自檢測是否大于11.5V;(5) 大于11.5V時，LD2燈亮；(6) 小于11.5V和/或大于12.7V時，進入變頻振蕩；(7) LD1燈滅；(8) 大于12. 7V時，自檢測是否大于13. 5V;(9) 小于13. 5V時，自檢測是否大于12.9V;(10) 大于12. 9V， LD4燈亮和/或大于13. 5V時，LD5燈亮;(11) 小于12.9V時，重新檢測是否大于12. 7V;(12) 發(fā)動機啟動了嗎；(13) 未啟動則啟動計時器；(14) 檢查機艙溫度；(15) 過熱否；(16) 未過熱，提高脈沖頻率；(17) 過熱了，降低脈沖頻率；(18) 提升頻率和/或降低頻率后進入變頻振蕩；(19) LD1燈亮；(20) 激活電池極板過程；(21) 啟動計時器后，檢測發(fā)動機停止時間；(22) 是否進入變頻振蕩開始時間；(23) 未進入變頻振蕩，重新檢測發(fā)動機啟動時間；(24) 進入變頻振蕩后檢査過熱否；(25) 未過熱，提升脈沖水平；(26) 已過熱，降低脈沖水平；(27 )提升脈沖水平和/或降低脈沖水平后進入變頻振蕩；(28) LD1燈亮；(29) 激活電池極板過程。7與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的優(yōu)點是顯而易見的，主要表現(xiàn)在無論車輛發(fā)動機啟動與否，都可根據(jù)檢測的電池電壓，產(chǎn)生以設(shè)定時間為周期的30 40KHz 脈沖，迭加到蓄電池的極板上，改變極板的極性，使附著在電池極板上的硫酸 鹽不純物脫離或分散，使電池電壓穩(wěn)定在最佳狀態(tài)。同時，實現(xiàn)電池耗電量最小 化，延長電池整體壽命，改善車輛運行中的電壓狀態(tài)及燃油效率。


本發(fā)明有附圖3幅，其中圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的流程框圖。在圖中IO蓄電池，20脈沖輸出電路，21驅(qū)動開關(guān)電路，30電壓調(diào)整電 路，40電壓檢測電路，50電壓放大及穩(wěn)定電路，51運算放大器，60脈沖控制 電路，61電壓顯示單元，65計時單元，70溫度檢測電路，80脈沖整形電路。
具體實施方式
下面，參照附圖作進一步說明。如圖1所示， 一種穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置，用于通過穩(wěn)定電池的充放電效率來提高電池壽命和發(fā)動機效率；它是與車載電池IO直接連接的并帶有表示電池10充電電壓狀態(tài)的電壓顯示單元61的終端機，由電壓調(diào)整 電路30、電壓檢測電路40、電壓放大與穩(wěn)定電路50、脈沖控制電路60、溫度 檢測電路70、脈沖整形電路80及脈沖輸出電路20所組成。電壓調(diào)整電路30從車載蓄電池10的正負端子得到供應(yīng)電源，然后將其通 過調(diào)壓器減壓到5V的工作電壓。電壓檢測電路40與電壓調(diào)整電路30并聯(lián)連接，檢測電池10供應(yīng)的電源電 壓并將其分壓。電壓放大及穩(wěn)定電路50串聯(lián)連接在電壓檢測電路40的一側(cè)，將電壓通過 內(nèi)置的運算電壓放大器51進行1次電壓穩(wěn)定。所述的脈沖控制電路60，內(nèi)置有計時器65，它的作用是采用電壓放大與穩(wěn) 定電路50的輸出電壓來檢測電池10的充電電壓狀態(tài)，再根據(jù)其電壓水平，分 別控制電壓顯示單元61的點滅。所述電壓顯示單元61由動作指示燈LED1、第1電壓指示燈LED2、第2電 壓指示燈LED3、第3電壓指示燈LED4、第4電壓指示燈LED5組成。動作指示 燈LED1表示脈沖控制電路60的運轉(zhuǎn)狀態(tài)；第1電壓指示燈LED2是表示脈沖控 制電路60檢測到的是需要更換電池的充電電壓，約為11. 5 12. 3V之間；第2 電壓指示燈LED3表示脈沖控制電路60檢測到的是可使用的最低充電電壓，約 12. 3 12. 9V;第3電壓指示燈LED4表示脈沖控制電路60檢測到的是可使用的 中間充電電壓，約12.9 13.5V;第4電壓指示燈LED5表示脈沖控制電路60 檢測到的是滿足發(fā)動機啟動所需要的電壓，約13. 5V以上。脈沖控制電路的計時器65在車輛啟動及驅(qū)動時，不論計時器時間設(shè)定與否， 其中的水晶振蕩器Y1-XTAL都會持續(xù)振蕩，產(chǎn)生間歇性脈沖；車輛關(guān)閉及在設(shè) 定時間內(nèi)停止驅(qū)動時，水晶振蕩器的間歇性脈沖才會消失。所述的溫度檢測電路70與所述的脈沖控制電路60串接，用于檢測機艙內(nèi) 的溫度。溫度的設(shè)定范圍是在-40 10(TC之間，以l.(TC為間隔來進行檢測， 并由其中的熱敏元件提供溫差信號，饋送到電壓放大與穩(wěn)定電路50的運算電壓 放大器51，將對應(yīng)的電壓偏差予以補償。當(dāng)機艙溫度過熱時，則細微調(diào)低脈沖水平；非過熱則細微調(diào)高脈沖水平以 達到電壓的穩(wěn)定化。所述的脈沖整形電路80內(nèi)置有IC逆變器。它的作用是適當(dāng)變換脈沖控制 電路60所產(chǎn)生的脈沖的頻率，以便達到電壓的2次穩(wěn)定化。本發(fā)明所述的穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置的控制方法，包括下 述步驟首先，不論車輛的發(fā)動機驅(qū)動與否，應(yīng)先測量電池10的充電電壓，判斷其 是否為可使用電壓12. 3V以上。其次，根據(jù)電壓作出判斷，如果充電電壓低于12.3V為不可用，則第l電 壓指示燈LED2就會點亮，提示更換電池；如果是可使用充電電壓，再判斷能否 振蕩，起振電壓約12. 9V以上，根據(jù)充電電壓的水平第2至第4電壓指示燈LED3、 LED4、 LED5就會點亮。若是可振蕩充電電壓，車輛可以啟動了。根據(jù)上述判斷只要啟動打開，溫度檢測電路70即能自動檢測到機艙溫度，脈沖控制電路即可根據(jù)溫度對頻率進行調(diào)整。如果判斷為過熱狀態(tài)，則對脈沖 水平做相應(yīng)的細微下降；如果判斷為非過熱狀態(tài)，則對脈沖水平做相應(yīng)的細微 上升。之后，當(dāng)車輛關(guān)閉及發(fā)動機驅(qū)動停止時，通過計時器65檢測發(fā)動機的停止 時間。之后，以檢測的最初停止時間為基準，按計時器65設(shè)定時間周期性反復(fù)振蕩水晶振蕩器Y1-XTAL ，從而將間歇性的脈沖周期性施加到電池極板上，以便 去除電池10極板上的極化現(xiàn)象。此時，判斷上述發(fā)動機驅(qū)動停止經(jīng)過的時間是否達到了計時器65所設(shè)定的 水晶振蕩器Y1-XTAL的振蕩時間，即最初驅(qū)動停止后約過25分的時點。之后，脈沖水平在調(diào)整狀態(tài)下，若發(fā)動機的停止經(jīng)過時間達到振蕩開始時 間，就按計時器65設(shè)定時間起振向電池極板反復(fù)施加周期的、間歇性的變頻脈 沖。在電池極板上施加間歇性脈沖的規(guī)定時間約1分30秒后，判斷車輛是否啟 動打開。之后，根據(jù)上述判斷結(jié)果，若車輛啟動打開時，則起振；車輛啟動關(guān)閉時， 通過計時器檢査發(fā)動機的停止時間。
權(quán)利要求
1. 一種穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置，包括蓄電池(10)，其特征在于還包括脈沖輸出電路(20)、電壓調(diào)整電路(30)、電壓檢測電路(40)、電壓放大及穩(wěn)定電路(50)、脈沖控制電路(60)、溫度檢測電路(70)和脈沖整形電路(80)，各模塊電路通過接線端子及接地端子與電池電源保持電連接；蓄電池(10)通過并聯(lián)連接向電壓調(diào)整電路(30)和電壓檢測電路(40)提供直流電壓，其中的電壓調(diào)整電路(30)通過調(diào)壓器向脈沖控制電路(60)、溫度檢測電路(70)和脈沖整形電路(80)提供5VDC工作電壓；所述的電壓檢測電路(40)則將檢測的蓄電池端電壓直接送入電壓放大及穩(wěn)定電路(50)，所述的脈沖控制電路(60)在接受電壓放大及穩(wěn)定電路的放大信號以及采集于溫度檢測電路(70)的輸出信號以后，由其中的CPU處理并輸出直交逆變信號給脈沖整形電路(80)，其整形后的變頻信號被傳輸給驅(qū)動開關(guān)電路(21)，所述驅(qū)動開關(guān)電路(21)則按照脈沖控制電路(60)中計時單元設(shè)定的時間和間隔將30~40KHz的脈沖輸出到蓄電池的極板上，用于周期地改變極板的極性，去除極板的極化現(xiàn)象，從而穩(wěn)定和提高蓄電池的充放電效率。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置，其特征 在于所述的電壓調(diào)整電路(30)包括調(diào)整器REG1、 二極管D1和D4、電阻R8、 電容C2、 C3、 C4和C5，通過調(diào)整器REGl,將蓄電池的端電壓轉(zhuǎn)換為各模塊電 路的工作電壓。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置，其特征 在于所述的電壓放大及穩(wěn)定電路(50)包括運放U1 (51)和穩(wěn)壓管D2，將電壓 檢測電路(40)輸出的電壓進一步穩(wěn)定和放大，并傳送給脈沖控制電路(60)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置，其特征 在于所述的脈沖控制電路(60)包括CPU中央處理模塊U2和計時單元(65)， 所述CPU片中含有逆變單元，可將所述放大信號經(jīng)過直交變換轉(zhuǎn)換為單頻脈沖 信號，并送入脈沖整形電路(80)中；而所述計時單元(65)則由時鐘電路和 晶振Y1組成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置，其特征在于所述的溫度檢測電路(70)包括比較器模塊電路U4和熱敏電阻TH1，通過 感知輪機艙的溫度并將其模擬信號傳送給CPU處理。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置，其特征 在于所述的電壓顯示單元由電阻R3 R7和指示燈LD1 LD5組成，串接在脈沖 控制電路的輸出端與其接地端之間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置，其特征 在于所述的脈沖整形電路(80)包括運放U3、電阻Rll和電容C6，運放U3的 輸入端接脈沖控制電路(60)的輸出端，其輸出端與脈沖驅(qū)動開關(guān)(21)的輸 入端相連接。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置，其特征 在于所述的脈沖驅(qū)動開關(guān)(21)包括三極管Q2和Q3以及電阻R9和RIO。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置，其特征 在于所述的脈沖輸出電路(20)包括場效應(yīng)管Q1、電阻R9和電感L1，其中Q1 的柵極通過電阻R9連接驅(qū)動開關(guān)，其柵-源極間接有電感Ll和電阻R9，將30 40KHz的變頻電壓信號施加到蓄電池的極板上。
10、 一種如權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置的控 制方法，包括在所述CPU芯片上嵌入控制程序的步驟，其特征在于還包括下述 步驟(1) 開始檢測電池電壓；(2) 是否大于12.3V;(3) 大于12. 3V時，LD3燈亮；(4) 小于12.3V時，自檢測是否大于11.5V;(5) 大于ll. 5V時，LD2燈亮；(6) 小于11. 5V和/或大于12. 7V時，進入變頻振蕩；(7) LD1燈滅；(8) 大于12. 7V時，自檢測是否大于13. 5V;(9) 小于13.5V時，自檢測是否大于12.9V;(10) 大于12.9V， LD4燈亮和/或大于13. 5V時，LD5燈亮；(11) 小于12.9V時，重新檢測是否大于12. 7V;(12) 發(fā)動機啟動了嗎；(13) 未啟動則啟動計時器；(14) 檢査機艙溫度；(15) 過熱否；(16) 未過熱，提高脈沖頻率；(17) 過熱了，降低脈沖頻率；(18) 提升頻率和/或降低頻率后進入變頻振蕩；(19) LD1燈亮;(20) 激活電池極板過程；(21) 啟動計時器后，檢測發(fā)動機停止時間；(22) 是否進入變頻振蕩開始時間；(23) 未進入變頻振蕩，重新檢測發(fā)動機啟動時間；(24) 進入變頻振蕩后檢查過熱否；(25) 未過熱，提升脈沖水平；(26) 己過熱，降低脈沖水平；(27) 提升脈沖水平和/或降低脈沖水平后進入變頻振蕩;(28) LD1燈亮；(29) 激活電池極板過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種穩(wěn)定車載蓄電池充放電效率的控制裝置，其特征在于包括脈沖輸出電路、電壓調(diào)整電路、電壓檢測電路、電壓放大及穩(wěn)定電路、脈沖控制電路、溫度檢測電路和脈沖整形電路，蓄電池向電壓調(diào)整電路和電壓檢測電路提供直流電壓，其中的電壓調(diào)整電路通過調(diào)壓器向脈沖控制電路、溫度檢測電路和脈沖整形電路提供5VDC電壓；所述的電壓檢測電路將檢測的電池端電壓經(jīng)放大與穩(wěn)壓后送入脈沖控制電路，該電路在采集溫度檢測電路的模擬信號并經(jīng)處理后，輸出直-交逆變信號給脈沖整形電路，在所述CPU的控制下，按所設(shè)定的時間間隔將30～40KHz的脈沖輸出到蓄電池的極板上，用于去除極板上的極化現(xiàn)象，從而穩(wěn)定和提高電池的充放電效率。
文檔編號H02J7/00GK101252285SQ20081001092
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者樸有植 申請人:樸有植