CN202145486U - 一种蓄电池极化除硫和整流组合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓄电池极化除硫和整流组合装置，包括开关电源模块以及脉冲除硫模块，其中，所述开关电源模块用于将交流电转变成直流电以给蓄电池组进行充电所述脉冲振荡信号与所述直流电叠加以后输入到蓄电池组之中，此外，在所述开关电源模块和脉冲除硫模块之间还设有采样控制模块，所述采样控制模块对开关电源模块的输出进行采样，并根据采样信号的大小控制所述脉冲除硫模块，所述脉冲除硫模块用于生成脉冲振荡信号以给蓄电池组进行除硫。与现有的开关电源整流技术相比，该方案填补了整流模块蓄电池在线除硫功能；与现有的蓄电池除硫活化仪相关，增加了蓄电池除硫控制的自适应性，实现了充电与除硫活化的同步/异步的技术。

Description

一种蓄电池极化除硫和整流组合装置

技术领域

本发明涉及电源领域，具体来说，涉及一种用于对蓄电池进行极化除硫和整流的组合装置。

背景技术

现有的开关电源技术主要是完成对蓄电池的浮充、均充的管理，以及电池下电保护功能。在市电正常情况下，为补充蓄电池自放电的容量损失开关电源对蓄电池进行低电压、小电流的浮充充电。在蓄电池放电后或为改善单体蓄电池电压及容量的一致性进行高电压、大电流的均衡充电。在蓄电池放电过程中，为保护蓄电池不至于放亏而强行断开负载进行下电控制。

图1是现有技术中开关电源模块的电路框图，如图1所示，所述开关电源模块之中，由依次连接在一起的交流输入滤波电路、输入整流滤波电路、逆变电路、输出整流滤波电路，在所述输出整流滤波电路的输出端与逆变电路之间设有采样反馈控制电路；并且，所述采样反馈控制电路又包括采样电路、比较放大电路、脉冲调制器和基准电压电路。

其中，交流电依次经过上述交流输入滤波电路、输入整流滤波电路、逆变电路、输出整流滤波电路，形成平直的直流电源。

现有蓄电池在线除硫技术主要是对一种蓄电池极化除硫化的装置，是维护人员通过蓄电池测试仪表或蓄电池的使用年限、外观等诸多因素判断蓄电池的性能及其硫化程度，设定一定的活化除硫周期按照自身的规律对蓄电池进行除硫养护。即输出不同的脉冲对蓄电池组中的硫化单体蓄电池晶体产生反复谐振效应，致使固化的硫酸盐晶体转化为溶解于电解夜的自由离子充分参与电化学反应，达到养护除硫的目的。

目前，现有开关电源技术主要满足蓄电池的一般常规性的均、浮充的管理，该方案的缺点在于：1、开关电源未能实现蓄电池的在线除硫保养的功能；2、开关电源充电效率低。

而现有在线蓄电池极化除硫化的装置是一种蓄电池维护补救的一种方案。该方案的缺点在于：1、需要购买独立的在线蓄电池活化仪，成本较高；2、在线蓄电池活化仪安装、拆除存在风险；3、在线蓄电池活化仪不能较好地与开关电源充电同步，修复效率低，且增加维护量。

实用新型内容

本实用新型针对现有的开关电源在线除硫养护的需要，提供一种蓄电池极化除硫和整流组合装置，其能够在均充的同时完成蓄电池除硫，一方面进行均充、另一方面实现除硫保养，通过合成的脉冲提高充电效率。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种蓄电池极化除硫和整流组合装置，包括开关电源模块以及脉冲除硫模块，其中，所述开关电源模块用于将交流电转变成直流电以给蓄电池组进行充电，所述脉冲除硫模块用于生成脉冲振荡信号以给蓄电池组进行除硫，其中，在所述开关电源模块和脉冲除硫模块之间还设有采样控制模块，所述采样控制模块对开关电源模块的输出进行采样，并根据采样信号的大小控制所述脉冲除硫模块，所述脉冲振荡信号与所述直流电叠加以后输入到蓄电池组之中。

进一步地，优选的结构是，所述采样控制模块包括连接在一起的电流采样转换电路和由继电器组成的继电器控制电路，其中，采样电流信号经过电流采样转换电路后形成一个采样电压，当所述采样电压大于继电器的吸合电压时，所述继电器吸合所述采样电压以导通所述脉冲除硫模块。

进一步地，优选的结构是，所述采样控制模块包括连接在一起的电压采样比较电路和由继电器组成的继电器控制电路，其中，采样电压信号经过电压采样比较电路后输出一个采样电压，当所述采样电压大于继电器的吸合电压时，所述继电器吸合所述采样电压以导通所述脉冲除硫模块。

进一步地，优选的结构是，所述采样控制模块包括电流采样转换电路、电压采样比较电路、由继电器以及一个或门电路组成的继电器控制电路，其中，所述电流采样转换电路和电压采样比较电路分别与或门电路的两个输入端连接，所述或门电路的输出端与所述继电器连接，其中，从所述电流采样转换电路和电压比较电路输出的任一采样电压大于或门电路的触发电压时，所述或门电路将所述采样电压输出给所述继电器，所述继电器吸合所述采样电压导通送至所述脉冲除硫模块。

进一步地，优选的结构是，在所述或门触发电路和所述门控制继电器之间设有第一控制开关，所述第一控制开关是常闭开关。

进一步地，优选的结构是，还设有直流控制电源，所述直流控制电源与所述脉冲除硫模块的输入端连接，并且，在直流控制电源和脉冲除硫模块的输入端之间设有第二控制开关，所述控制开关是常开开关。

进一步地，优选的结构是，所述开关电源模块包括由依次连接在一起的交流输入滤波电路、输入整流滤波电路、逆变电路、输出整流滤波电路的形成的整流模块，其中，在所述输出整流滤波电路的输出端与逆变电路之间设有采样反馈控制电路。

进一步地，优选的结构是，所述脉冲除硫模块包括连接在一起的脉冲振荡电路和运放反相器电路；其中，所述脉冲振荡电路根据接收的电压信号生成脉冲振荡波。

本实用新型采取了上述技术方案以后，具有下列的优点：

第一，与现有的开关电源整流技术相比，该方案填补了整流模块蓄电池在线除硫功能，能够在开关电源进行均衡充电的时候同时进行脉冲除硫，进而提高了开关电源整流模块的充电效率；

第二，与现有的蓄电池除硫活化仪相关，该方案增加了蓄电池除硫控制的自适应性，即脉冲除硫模块能够根据上述开关电源处于均充/浮充的时候，开启/关闭所述脉冲除硫模块，达到了充电和除硫活化的同步/异步技术；并且，脉冲除硫模块和开关电源模块整合在一起，不需要进行安装、拆卸，进而提高了整体装置的安全性，提升了快捷功能。

附图说明

图1是现有技术中开关电源模块的电路框图；

图2是本实用新型蓄电池极化除硫和整流组合装置的电路框图；

图3a～3c是本实用新型蓄电池极化除硫和整流组合装置的不同实施例的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行描述，以使得本实用新型的上述优点和特征更加明确。

图2是本实用新型蓄电池极化除硫和整流组合装置的电路框图。

如图2所示，所述蓄电池极化除硫和整流组合装置，包括开关电源模块1以及脉冲除硫模块2，其中，所述开关电源模块1用于将交流电转变成直流电以给蓄电池组3进行充电，所述脉冲除硫模块2用于生成脉冲振荡信号以给蓄电池组3进行除硫，其中，在所述开关电源模块1和脉冲除硫模块2之间还设有采样控制模块5，所述采样控制模块5对开关电源模块1的输出进行采样，并且在所述开关电源模块1进行均衡充电的时候，根据其采样的采样电压信号和/或采样电流信号控制所述脉冲除硫模块的运作，同时，所述脉冲振荡信号与所述直流电叠加以后输入到蓄电池组之中，进而达到了脉冲除硫和直流均衡充电同步进行的技术效果。

现有的开关电源主要有以下几种充电状态：

A：在市电正常情况下，为补充蓄电池自放电的容量损失开关电源对蓄电池进行低电压、小电流的浮充充电，此时，该电压多是在53.5V～54V之间。

B：在蓄电池放电后或为改善单体蓄电池电压及容量的一致性进行高电压、大电流的均衡充电，其中，又包括：

B1：放电后来电均衡充电状态：所述蓄电池在进入到该充电状态后，因放电深度的不同，放电深度越深蓄电池转均充的起始电压就越低，电流则越大，放电深度越浅蓄电池转均充的起始电压相对提高，电流则相对降低，这些情况并随着充电的持续，蓄电池的充电电压逐步上升，充电电流逐步降低，一般地，该电压在46V～51V之间，电流在大于10个小时充电率以上；以及，

B2：为改善单体蓄电池电压及容量的一致性进行的自动周期均衡充电状态：此时，其进行的高电压、大电流的均衡充电，一般地，其电压在55.2V～57V之间。

由此原理的启示，本实用新型被设计成所述采样控制模块仅仅在开关电压B1和/或B2状态时，开启所述脉冲除硫模块。

实施例1：

图3a是本实用新型的一个优选的实施例的电路示意图。

如图3a所示，所述采样控制模块包括一个电压采样比较电路51和一个由继电器J组成的继电器控制电路61，其中，所述电压采样比较电路51主要包括第一电阻R1、第一电容C1、比较器IC5以及第二反相器IC2，其中，所述比较器IC5并联在第一电容C1的两端，所述第一电容C1的一端接地，另一端与第一电阻R1连接，并且该公共端和第二反相器IC2的一端连接，所述第二反相器IC2的另一端与所述继电器J连接在一起。

其中，所述第一电阻R1与第一电容C1形成采样电路，其采集到的电压信号与所述比较器IC5之中的基准电压进行比较，当其绝对值大于所述基准电压时，所述比较器IC5输出该采样电压。

在本实施例之中，由于上述采样电压实际上是一个负的电压，为此，上述电压又进入到所述第二反相器IC2之中，经过该反相器IC2将上述采样电压进行反转成正的采样电压输送到所述继电器控制电路61之中。

实施例2：

图3b是本实用新型的一个优选的实施例的电路示意图。

如图3b所示，所述采样控制模块包括一个电流采样转换电路52和一个由继电器J组成的继电器控制电路61，所述电流采样转换电路52主要包括第二电阻R2、变压器T1、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2以及一个第一反相器IC1。

其中，所述第二电阻R2与变压器T1形成采样电路，所述第三电阻R3、第四电阻R4形成分压电路，在第三电阻R3上并联所述第二电容C2，其中，所述变压器T1、第三电阻R3和第二电容C2的公共连接端与所述第四电阻R4连接，所述第四电阻R4的另一端与第一反相器IC1连接在一起；同时，所述第三电阻R3和变压器T1以及第二电容C2的另一端接地。

其中，采样电流信号经过转换后形成一个负的采样电压，经过上述第一反相器IC1反转后形成正的采样电压进入到继电器控制电路61之中。

实施例3：

图3c是本实用新型的另一个优选的实施例的电路示意图。

如图3c所示，所述采样控制模块包括：如实施例1中的电压采样比较电路、如实施例2中的电流采样转换电路以及一个由继电器J和或门电路IC3组成的继电器控制电路6，其中，所述电流采样转换电路和电压采样比较电路分别与所述或门电路IC3的两个输入端连接，所述或门电路IC3的输出端与所述继电器J连接在一起。

其中，当从所述电流采样转换电路和电压采样比较电路中输入的任一采样电压大于或门电路IC3的触发电压时，所述或门电路IC3将所述采样电压输出给所述继电器J，所述继电器J吸合所述采样电压进而导通所述脉冲除硫模块。并且，上述或门电路IC3的触发电压被定义为小于开关电源在处于B1和B2状态时从所述电流采样转换电路52和电压比较电路51中输入的任意采样电压，而又大于开关电源处于A状态时从所述电流采样转换电路52和电压比较电路51中输入的任一采样电压；此外，所述继电器J的吸合电压小于所述或门电路IC3的触发电压。

此外，在上述图2a～2c所示的任一实施例之中，所述脉冲振荡除硫单元都包括一个由电感L、一个随着电流大小变化的变容电容C4、第三电容C3、第五电容C5和一个三极管B组成的振荡电路以及一个包含反相器IC4的运放反相器电路，其中，所述振荡电路主要根据输入电压产生脉冲波形，所述运放反相器电路对上述脉冲波形进行倒相处理，其中，所述振荡电路根据变容电容C4的电压的变化使振荡频率工作在1KHz-1MHz，并且，电压越高振荡的频率越高，其中，不同的频率脉冲与不同的硫酸结晶产生共振达到消灭或减少硫酸晶体。

下面以实施例3的结构对本实用新型的工作方式进行描述，但应当理解，本实施例中所示的工作方式都可以适用于实施例1或实施例2之中。

其中，当所述开关电源处于浮充状态A的情况下时：

电压采样电压或电流采样电流(电压)小于或门电路IC3的触发电压，继电器J的线包得不到工作电压，即采样电路不能送出除硫脉冲触发信号，此时，蓄电池组处于整流工作状态。

其中，当需要在开关电源处于均充状态B2下进行脉冲除硫时：

此时，上述开关电源模块的输出经第一电阻R1、第一电容C1后采集到一个电压，该电压与比较器IC5比较，当电压的绝对值小于基准电压时，例如，-55V时，所述比较器IC5输出该采样电压到第二反相器IC2之中，此时，上述第二反相器IC2将上述电压反向并输出该采样电压到所述或门电路IC3之中，所述或门电路IC3将该采样电压输出给所述继电器J，此时，所述继电器J吸合所述采样电压并改变并触发所述脉冲除硫模块。并且，电压越高振荡的频率越高，再经过运放反相器产生负的脉冲波与开关电源整流波合成输出对蓄电池进行充电和除硫养护。

此外，当自动均充结束时，除硫同时结束，当下一个自动均充来到时再进入自动均充除硫状态。这样周而复始完成自动除硫。

其中，当需要在开关电源处于均衡充电状态B1下进行脉冲除硫时：

此时，上述开关电源模块的输出经第二电阻R2、变压器T1、第三电阻R3、第四电阻R4、第二电容C2进行电流采样以及转换后获取一个采样电压，该采样电压信号直接经过第一反相器IC1的反转后反相形成一个正的采样电压去触发或门电路IC3，接着，所述继电器J获得上述采样电压并吸合上述采样电压去改变并触发脉冲振荡除硫模块，此时，电压越高振荡的频率越高，再经过运放反相器产生负的脉冲波与开关电源整流波合成输出对蓄电池进行充电和除硫养护。

当均充结束转浮充时，脉冲除硫模块关闭无脉冲输出，开关电源浮充为负载和蓄电池充电，下一个停电放电后来电后再进入均充除硫状态。

通过上述设计，当开关电源处于状态A时，不论是电流采样转换电路还是电压采样比较电路都无法触发所述或门电路IC3；而当开关电源处于状态B1和B2的时候，电流采样转换电路和电压采样比较电路中至少有一个能够触发所述或门电路IC3，进而实现了开关电源无论是进入到均衡充电的状态B1还是B2的时候，都能够进行脉冲除硫和整流的技术效果。

此外，在上述任一实施例之中，在所述继电器61和所述电压采样比较电路51之间还可以设有第一控制开关K1，并且，该控制开关K1是常闭开关。

此外，在上述任一实施例之中，所述脉冲除硫模块2还可以连接有一个控制电源模块4，包括与脉冲除硫模块2的输出端连接的直流电源Vcc，此外，在直流电源Vcc和脉冲除硫模块2的输出端之间设有第二控制开关K2，其中，所述控制开关K2是常开开关。

当不需要除硫时，同时断开第一开关K1和第二开关K2，此时，继电器J始终处于断开状态，变容二极管C4也不能通过第二开关K2获得外部的直流电压Vcc以进行振荡，此时，脉冲振荡电路关闭无输出，此时，上述开关电源实现普通的均充、浮充管理。

当需要强制除硫时，闭合第二开关K2，此时，不论开关电源是否处于均充还是浮充，一个固定的高电压被加在变容二极管C4之上进行振荡，此时，运放反相器IC4以2、3月为周期的脉冲除硫输出，可以对蓄电池直接进行充电除硫操作。

此外，在上述任一实施例之中，还可以在电路之中设有一个或多个保护电阻，例如，在开关电源模块和蓄电池组之间串联一个保护电阻R8，以及，在所述直流控制电源Vcc和脉冲除硫模块2之间串联一个保护电阻R6。

本实用新型在采取了上述技术方案以后，集成了开关电源技术和蓄电池在线除硫技术，是一种蓄电池极化除硫化和整流组合装置：

1、与现有的开关电源整流技术相比，该申请填补了整流模块蓄电池在线除硫功能，提高了开关电源整流模块的充电效率；2、与现有的蓄电池除硫活化仪相关，增加了蓄电池除硫控制的自适应性，实现了充电与除硫活化的同步/异步的技术，提高了安全性，提升了快捷功能。

需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本实用新型的保护范围内。

本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本实用新型的目的，并非用于限制本实用新型。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种蓄电池极化除硫和整流组合装置，其特征在于，包括开关电源模块以及脉冲除硫模块，其中，所述开关电源模块用于将交流电转变成直流电以给蓄电池组进行充电，所述脉冲除硫模块用于生成脉冲振荡信号以给蓄电池组进行除硫；在所述开关电源模块和脉冲除硫模块之间还设有采样控制模块，所述采样控制模块对开关电源模块的输出进行采样，并根据采样信号的大小控制所述脉冲除硫模块，所述脉冲振荡信号与所述直流电叠加以后输入到蓄电池组之中。

2.根据权利要求1所述的蓄电池极化除硫和整流组合装置，其特征在于，所述采样控制模块包括连接在一起的电流采样转换电路和由继电器组成的继电器控制电路，其中，采样电流信号经过电流采样转换电路后形成一个采样电压，当所述采样电压大于继电器的吸合电压时，所述继电器吸合所述采样电压以导通所述脉冲除硫模块。

3.根据权利要求1所述的蓄电池极化除硫和整流组合装置，其特征在于，所述采样控制模块包括连接在一起的电压采样比较电路和由继电器组成的继电器控制电路，其中，采样电压信号经过电压采样比较电路后输出一个采样电压，当所述采样电压大于继电器的吸合电压时，所述继电器吸合所述采样电压以导通所述脉冲除硫模块。

4.根据权利要求1所述的蓄电池极化除硫和整流组合装置，其特征在于，所述采样控制模块包括电流采样转换电路、电压采样比较电路、由继电器和或门电路组成的继电器控制电路，其中，所述电流采样转换电路和电压采样比较电路分别与或门电路的两个输入端连接，所述或门电路的输出端与所述继电器连接，其中，从所述电流采样转换电路和电压比较电路输出的任一采样电压大于或门电路的触发电压时，所述或门电路将所述采样电压输出给所述继电器，所述继电器吸合所述采样电压以导通所述脉冲除硫模块。

5.根据权利要求1～4任一所述的蓄电池极化除硫和整流组合装置，其特征在于，在所述或门触发电路和所述门控制继电器之间还设有第一控制开关，所述第一控制开关是常闭开关。

6.根据权利要求1～4任一所述的蓄电池极化除硫和整流组合装置，其特征在于，还设有直流控制电源，所述直流控制电源与所述脉冲除硫模块的输入端连接，并且，在直流控制电源和脉冲除硫模块的输入端之间设有第二控制开关，所述控制开关是常开开关。

7.根据权利要求5所述的蓄电池极化除硫和整流组合装置，其特征在于，还设有直流控制电源，所述直流控制电源与所述脉冲除硫模块的输入端连接，并且，在直流控制电源和脉冲除硫模块的输入端之间设有第二控制开关，所述控制开关是常开开关。

8.根据权利要求1～4任一所述的蓄电池极化除硫和整流组合装置，其特征在于，所述开关电源模块包括由依次连接在一起的交流输入滤波电路、输入整流滤波电路、逆变电路、输出整流滤波电路的形成的整流模块，其中，在所述输出整流滤波电路的输出端与逆变电路之间设有采样反馈控制电路。

9.根据权利要求1～4任一所述的蓄电池极化除硫和整流组合装置，其特征在于，所述脉冲除硫模块包括连接在一起的脉冲振荡电路和运放反相器电路；其中，所述脉冲振荡电路根据输入的电压生成脉冲振荡波。

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