CN101141074A - 自激负脉冲稳压均衡电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种串联使用于蓄电池组或蓄电池单元中的各个单体的自激负脉冲稳压电池。其在电池内镶嵌或外置一个控制模块，控制模块能够自激产生负脉冲，达到消除电池组充电末期产生的浓度极化和欧姆极化，提高充电接受能力，自动均衡电池组中各单体的端电压，达到均衡一致的目的。常用于助力自行车、电动摩托车、电动汽车等电动车辆用铅酸蓄电池、UPS用阀控式铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池、双能源动力电池、叉车电池、小型阀控式铅酸蓄电池等需要多个单体串联使用且对一致性有需求的蓄电池领域。

Description

自激负脉冲稳压均衡电池

技术领域

本发明涉及一种串联使用的蓄电池组或蓄电池单元中的各个单体，常用于助力自行车、电动摩托车、电动汽车等电动车辆用铅酸蓄电池、UPS用阀控式铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池、双能源动力电池、叉车电池、小型阀控式铅酸蓄电池等需要多个单体串联使用且对一致性有需求的蓄电池领域。

背景技术

蓄电池组是多个蓄电池单体构成，充电控制一般只控制整个电池组的电流和电压，由于电池单体间客观存在的差异，不管电池出厂前如何进行容量和电压的配组，但在多次充、放电循环后，电池单体间的容量和电压总会拉开差异，这是普遍存在的现实。所以在充电过程中，电压高的电池单体容易过度充电而损坏，容量小的电池单体容易过度放电又无法达到充分的补充而损坏。

为了解决这个难题，人们进行不懈的努力，也取得一定的成效，但也存在一些不足：

CN1275829A公开的一种连接于电池之外的电路，通过谐振电路调节相邻电池单体间的电荷平衡。确实解决了电池组的均衡问题。也存在明显的不足：1、其电路不管电池组是在充电末期还是在放电后期，只要电池单体间电压有差异，就进行电荷来回搬迁，实践证明，即便谐振电路的能量转化率能够高达90％，也造成不小的电量浪费，最后表现为电池组实际使用容量的大大下降。2、谐振电路结构比较复杂，成本高，在很多领域没有实际应用价值，比如：一组常用的36V电动助力车电池，总共有18个单体，这就需要17套谐振电路，谐振电路的成本最低也超过电池本身价值的2倍。

CN1667909A公开一种电路，大致原理与CN1275829A类似，但去掉谐振电路，用旁路电阻来代替，确实降低了成本，但也存在明显的不足：1、如果电池组的单体间差异比较大时，用电阻来旁路发热相当严重，在实际应用中散热成为新问题；2、电池充电过程电压高并不一定是容量大，而可能是电池的内阻比较大，如果电压偏高就进行放电，势必造成容量小的单元反而不容易充饱。放电末期电压高的确实容量比较大，如果把容量大的进行放电，那么整个电池组的实际容量就由容量最小的单体来决定，这样可能导致电池组更早达到使用终止。

参考很多解决电池组均衡问题的方法，概括起来大致包括两类，第一类是“电荷搬迁法”，不管用谐振电路还是DC-DC转换电路或其他的电荷搬迁电路，大致思路是一样的，在一定程度上解决电压平衡的问题，但不足之处也很明显，实际应用不容易普及。第二种方法就是旁路放电，不管是设定电压，还是使用电压比较器，都是将电荷释放达到电压平衡。这些方法对电压平衡有一定帮助，但还是没有解决电池容量平衡和充电接受率的最根本问题，依然存在比较明显的不足。

要彻底巧妙地解决这个问题，我们必须深入了解电池的电化学原理。在有水参与电解质的蓄电池族中，其电化学反应在水的分解、吸收、充电末期的欧姆极化和电解质的浓度极化方面的机理大致相同。下面我们以阀控式铅酸蓄电池为例来说明这个问题。

阀控式铅酸蓄电池充电末期，当正极的硫酸铅大全部转化为二氧化铅，负极的硫酸铅大部分都转化成海绵状铅的时候，就出现以下几种情况：

1、电解质中硫酸浓度增加，硫酸浓度与电池电动势大致成这样的关系：电动势＝(电解质密度+0.85)V，所以当电解质浓度增加的时候，电池电动势自然增加；

2、电池内部存在一个静态电场，其方向由正极到负极，所以电解质中的H⁺在电场的作用下向负极移动，并聚集在负极的周围形成较高的离子浓度；同样的道理，正极板附近的SO₄ ^2-浓度较高，特别充电末期在内电场加强的时候，这种浓度聚集的现象更加明显，这就是我们常说的“浓度极化”，浓度极化提高电池的电动势；

3、导体在直流电场的作用下，有阻碍电流通过的趋势，称“欧姆极化”，特别蓄电池本身相当一个电容，电容有通交流、阻直流的特性。欧姆极化在电池的充电末期表现得尤其明显。

以上3种情况都表现为电池充电末期电动势的上升，当电动势上升到一定程度，超过析氧过电位的时候，电池内部可能发生如下的反应：

H₂O(电解)→H₂↑+O₂↑

其实在电解过程中析氧和析氢的过电位是不一样的，也就是说在电动势还没有达到析氢过电位的时候，氢气不会产生，但氧气已经产生了。

氧气在电池正极表面产生之后在浓度扩散的作用下，穿过隔板到达负极的表面与海棉状铅发生反应生成硫酸铅+H₂O，充电继续进行，硫酸铅又还原成海绵状铅。在这个过程水被分解又还原。称“阴极吸收原理”。假如电池的电动势进一步提高到析氢过电位，就会产生氢气，氢气不容易被还原，水就被分解，对电池来说，水分解后性能就破坏了。

这些原理蓄电池专业人士都明白。我们讨论的目的是，如果电池的电动势能够保持在析氢过电位和析氧过电位之间，充电末期不分解水，多余的充电能量用于无止境的氧复合。

但充电末期以上3种情况的存在，电动势必然进一步上升。特别在电池组当中，虽然充电器有充电电压的限制，但由于单体电压不平衡的存在，单体电压高的析出氢气，单体电压低的只进行氧的复合循环。一旦有单体析氢电池组的一致性更拉开差异，这种不均衡是恶性循环，直到无法使用为止。

前面2种公开的专利也是想办法克服电动势进一步提高的问题，采用“电压卸载”的方法。但最有效的方法就是克服“浓度极化”和“欧姆极化”的产生。所以有人制造充电末期能够产生大电流短时间放电的充电器，确实起到一定的效果。可是充电器毕竟是对整组电池同时起作用，但却无法解决电池间不平衡的问题，电压高单体析氢气现象依然存在。

发明内容

本发明的目的是提供一种可保持电池组的均衡、使用寿命较长的自激负脉冲稳压电池。

本发明的技术方案是这样的：自激负脉冲稳压电池，包括蓄电池，还包括控制电路模块，此控制电路模块的控制电路连接到蓄电池的正负极之间，此控制电路包括稳压开关电路、数字脉冲波形产生电路和功率放大电路，上述稳压开关电路连接于上述蓄电池本体的正负极两端控制上述控制电路电源的开通或关闭；上述数字脉冲波形产生电路的控制电压输入端连接上述数字脉冲波形产生电路的放电端，上述数字脉冲波形产生电路的阈值端连接上述数字脉冲波形产生电路的触发端，上述数字脉冲波形产生电路的输出端连接上述功率放大电路的输入端，上述功率放大电路的输出端连接上述数字脉冲波形产生电路的接地端。

还包括脉宽自动调节电路，上述数字脉冲波形产生电路的控制电压输入端连接上述脉宽自动调节电路的一个输出端，上述数字脉冲波形产生电路的阈值端连接上述脉宽自动调节电路的另一个输出端。

上述稳压开关电路包括限流电阻、稳压管和大功率管，上述限流电阻的一端连接上述蓄电池的正极，另一端连接上述稳压管的阴极，上述稳压管的阳极连接上述大功率管的基极，上述大功率管的集电极连接上述数字脉冲波形产生电路的接地端，上述大功率管的发射极连接上述蓄电池的负极。

上述数字脉冲波形产生电路包括分压器、由结构相同的第一集成运算放大器及第二集成运算放大器组成的比较器、RS触发器、与非门、反相器和放电开关管，上述分压器的一端连接上述蓄电池的正极，另一端连接上述放电开关管的发射极(接地端)，上述分压器的第一分压输出端分别连接上述第一集成运算放大器的同相输入端(控制电压输入端)和上述放电开关管的集电极，上述分压器的第二分压输出端连接上述第二集成运算放大器的反相输入端，上述第一集成运算放大器的反相输入端(阈值端)连接上述第二集成运算放大器的同相输入端(触发端)，上述第一集成运算放大器的输出端连接上述RS触发器的复位端，上述第二集成运算放大器的输出端连接上述RS触发器的置位端，上述RS触发器的输出端连接上述与非门的一个输入端，上述与非门的另一个输入端连接上述蓄电池的正极，上述与非门的输出端分别连接上述反相器的输入端和上述放电开关管的基极，上述反相器的输出端连接上述功率放大电路的输入端。

上述脉宽自动调节电路包括第一电阻、第二电阻和电容，上述第一电阻的一端连接上述蓄电池的正极，另一端分别连接上述数字脉冲波形产生电路的控制电压输入端、上述第二电阻的一端和上述数字脉冲波形产生电路的放电端，上述第二电阻的另一端分别连接上述电容的一端和上述数字脉冲波形产生电路的阈值端和上述数字脉冲波形产生电路的触发端，上述电容的另一端连接上述数字脉冲波形产生电路的接地端。

上述功率放大电路包括第一功率放大管和第二功率放大管，上述第一功率放大管和第二功率放大管的集电极分别通过限流电阻连接至上述蓄电池的正极，上述第一功率放大管的基极通过电阻连接到上述数字脉冲波形产生电路的输出端，上述第一功率放大管的发射极连接上述第二功率放大管的基极，上述第二功率放大管的发射极连接上述数字脉冲波形产生电路的接地端。

上述控制电路模块内置于上述蓄电池内。

上述控制电路模块挂设于上述蓄电池外。

采用上述方案后，本发明的自激负脉冲稳压均衡电池，与现有技术相比，具有如下特点：

1、将控制电路模块嵌入蓄电池内部，在不增加蓄电池原体积的前提下完成，在实际应用中适配性很强，容易普及和推广。电池安装使用中不需要增加任何一根导线，产品普及推广中不需要任何配套更改。

2、精密设置控制电压，当蓄电池到了充电末期，控制电路启动，在蓄电池正常工作时控制电路处于关闭状态，所以没有任何多余的能量浪费，也不增加电池存放过程的自放电。

3、充电末期，当蓄电池单体达到保护电压时，启动电路工作，在蓄电池正负极之间产生负脉冲，这个负脉冲在蓄电池单元和控制电路内部形成回路，对整个电池组和负载不造成任何影响，主要解决蓄电池充电末期产生的电解质的浓度极化和欧姆极化，并抑制氢气的产生，多余的充电能量将在蓄电池内部气体的循环复合中消耗。实践证明，这种自然平衡方法很有利于蓄电池活性物质的充分转化，不造成电路太大的功率消耗。所以控制电路模块的内置才成为可能。

4、在蓄电池组中，由于单只蓄电池配置控制电路模块，先到达充电饱和的蓄电池单元的控制电路启动，不再继续过度充电，剩余没有饱和的蓄电池继续充电，这个功能称为“充电等待”，直到整个蓄电池组所有的蓄电池单元都充电饱和后，蓄电池组充电总电压达到充电机设置的保护值，充电机自动降低电压进入浮充或切断电源。这个性能在实际使用中对充电器没有特别的要求，不管是三段式纯直流充电器还是末期带脉动波形的充电器都能够适应。

特别重要的是，有了“充电等待”功能，蓄电池组就不需要放电过程的平衡，假设在一次放电中有一个单元放电过度，那么在下一轮充电时其他单元先充电饱和自动等待这个过度放电的单元补充足够的电量为止。这种动态平衡在实际应用中是不易被明显察觉的，在宏观上表现为电池组性能的高度一致；

5、控制电路产生脉冲的脉宽随蓄电池充电饱和度的变化自动调节，当蓄电池充电饱和时，负脉冲抵消的电量为充电机输出的电量减去蓄电池内部气体复合消耗的电量，这个动态平衡在控制电路模块的控制中自动完成，也就是说如果电池组容量差异性越大，负脉冲就越强，达到完全协调为止，从而始终保持电池组的均衡性，延长电池组的使用寿命。

当然脉冲过大可能造成控制器发热的增加，但本电路的巧妙就在于通过激发蓄电池内部离子移动，消除充电内阻屏障，让大部分多余的电流在蓄电池内部通过气体的复合进行消化，负脉冲在当中起到“四两拨千斤”的功效。

6、在蓄电池出厂前便植入控制电路模块，控制电路模块的主要任务就是防止蓄电池在使用中拉开单体差异。而不是出现差异之后再进行补偿，所以控制电路模块实际消耗的功率非常小。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的控制电路图。

图3为额定电压12V电池充电电压U_BT由14.6V上升到15.0V时，负脉冲电流的波形变化图。

图4为本发明具体应用实例的结构示意图。

图5为图4中1号电池充电末期电池内部的电流波形图。

图6为图4中2号电池充电末期电池内部的电流波形图。

图7为图4中3号电池充电末期电池内部的电流波形图。

图8为图4中1号电池充电饱和、充电器转浮充状态前的电池内部电流波形图。

图9为图4中2号电池充电饱和、充电器转浮充状态前的电池内部电流波形图。

图10为图4中3号电池充电饱和、充电器转浮充状态前的电池内部电流波形图。

具体实施方式

本发明自激负脉冲稳压均衡电池，以12V20Ah/2Hr电动车免维护铅酸蓄电池为例说明，其外形结构如图1所示，包括蓄电池1和镶嵌在蓄电池上盖的控制电路模块2，整个蓄电池1和控制电路模块2构成一个完整协调的整体，外观尺寸保持与原来国家标准规定一致。电路和连接线经过外壳内部的特殊结构和密封材料与电解质完全隔离。当然本发明中控制电路模块2也可以外挂在蓄电池1外。

如图2所示，控制电路模块2的控制电路包括稳压开关电路、数字脉冲波形产生电路、脉宽自动调节电路和功率放大电路。

稳压开关电路包括限流电阻R6、稳压管VDZ和大功率管VT3，限流电阻R6的一端连接蓄电池1的正极，另一端连接稳压管VDZ的阴极，稳压管VDZ的阳极连接大功率管VT3的基极，大功率管VT3的集电极连接数字脉冲波形产生电路的接地端，大功率管VT3的发射极连接蓄电池1的负极。当蓄电池1充电电压达到设定充电饱和电压值时，稳压管VDz反向击穿，大功率管VT₃导通，整个控制电路开通电源进入工作状态。当蓄电池1电压低于设定值时，整个控制电路电源关闭。

数字脉冲波形产生电路包括由3个5K的分压电阻R7、R8、R9组成的分压器、由结构相同的集成运算放大器A1和集成运算放大器A2组成的比较器、由与非门G1及G2组成的RS触发器、与非门G3、反相器G4和放电开关管VTD。分压电阻R7的一端连接蓄电池1的正极，另一端分别连接分压电阻R8的一端、集成运算放大器A1的同相输入端(数字脉冲波形产生电路的控制电压输入端)和放电开关管VTD的发射极(数字脉冲波形产生电路的接地端)，分压电阻R8的另一端分别连接集成运算放大器A2的反相输入端和分压电阻R9的一端，分压电阻R9的另一端连接放电开关管VTD的发射极。集成运算放大器A1的反相输入端(数字脉冲波形产生电路的阈值端)连接集成运算放大器A2的同相输入端(数字脉冲波形产生电路的触发端)，集成运算放大器A1的输出端连接RS触发器中的与非门G1的复位端，集成运算放大器A2的输出端连接RS触发器中的与非门G2的置位端，RS触发器的输出端连接与非门G3的一个输入端，与非门G3的另一个输入端连接蓄电池1的正极，与非门G3的输出端分别连接反相器G4的输入端和放电开关管VTD的基极，反相器G4的输出端(数字脉冲波形产生电路的输出端)连接功率放大电路的输入端。本发明中数字脉冲波形产生电路也可以由IC来完成。

本发明中，分压器由三个等值(5K)的电阻R7、R8、R9串联而成，将电源电压分为三等份，作用是为集成运算放大器A1、A2提供两个参考电压U_R1、U_R2，若数字脉冲波形产生电路的控制电压输入端S悬空或通过电容接地，则：

$U_{R1}=\frac{2}{3}{U}_{\mathrm{DD}}$ $U_{R2}=\frac{1}{3}{U}_{\mathrm{DD}}$

若控制电压输入端S外加控制电压，则：

U_R1＝U_S

$U_{R2}=\frac{U_S}{2}$

集成运算放大器A₁用来比较参考电压U_R1和阈值端电压U_TH：当U_TH＞U_R1，集成运算放大器A₁输出U_o1＝0；当U_TH＜U_R1，集成运算放大器A₁输出U_o1＝1。集成运算放大器A₂用来比较参考电压U_R2和触发端电压当 $U_{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{TR}}}>U_{R2},$ 集成运算放大器A₂输出U_o2＝1；当 $U_{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{TR}}}<U_{R2},$ 集成运算放大器A₂输出U_o2＝0。

RS基本触发器当RS＝01时，Q＝0， $\stackrel{\&OverBar;}{Q}=1;$ 当RS＝10时，Q＝1， $\stackrel{\&OverBar;}{Q}=0.$

放电开关管VTD的基极受基本RS触发器输出端

控制。当 $\stackrel{\&OverBar;}{Q}=1$ 时，放电开关管VTD导通，放电端D通过导通的三极管VTD为外电路提供放电的通路；当 $\stackrel{\&OverBar;}{Q}=0,$ 放电开关管VTD截止，放电通路被截断。

脉宽自动调节电路包括电阻R1、电阻R2和电容C，电阻R1的一端连接蓄电池1的正极，另一端分别连接集成运算放大器A1同相输入端(控制电压输入端)、电阻R2的一端和放电开关管VTD的集电极(放电端)，电阻R2的另一端分别连接电容C的一端、集成运算放大器A1的反相输入端(阈值端)和集成运算放大器A2的同相输入端(触发端)，电容C的另一端连接放电开关管VTD的发射极(接地端)。

当UDD保持不变时，数字脉冲波形产生电路的振荡周期：

振荡周期T＝t₁+t₂。

t₁代表充电时间(电容C两端电压从

上升到

所需时间)

t₁≈0.7(R₁+R₂)C

t₂代表放电时间(电容C两端电压从

下降到

所需时间)

t₂≈0.7R₂C

因而有T＝t₁+t₂≈0.7(R₁+2R₂)C

对于矩形波，除了用幅度、周期来衡量以外，还存在一个参数占空比q，

$q=\frac{t_P}{T}$

t_P--脉宽。输出波形一个周期内高电平所占时间

T_--周期

故数字脉冲波形产生电路输出矩形波的 $q=\frac{t_P}{T}=\frac{t_1}{t_1+t_2}=\frac{R_1+R_2}{R_1+2R_2}$

此波形产生刚好与实际负脉冲需要相反，故在输出端增加反相器G4来实现。

当蓄电池1端电压发生变化时，UDD也产生变化，矩形波的占空比也随着变化，对电容C的充电时间Tw与UDD成反比：以下I₁表示对电容C的充电电流：

$\mathrm{Tw}=\frac{C}{I_1}$

$I_1=\frac{U_{\mathrm{DD}}}{(R1+R2)}$

$\mathrm{TW}=\frac{C(R1+R2)}{U_{\mathrm{DD}}}$

对电容C的放电时间T2＝t2不受UDD的影响。

经过以上的计算可以知道，当蓄电池电压充电时被提高，负脉冲产生的频率就自动增加，同时加在负脉限流电阻R5上的分压也得到提高，从而提高负脉冲的振幅，达到加强负脉冲强度的效果。所以蓄电池到充电末期，当电压超过设定值时，负脉冲强度的增加与蓄电池端电压增加值的平方成正比。

实际应用中，当额定电压12V电池充电电压U_BT由14.6V上升到15.0V时，负脉冲电流的波形发生的变化如图3所示。

也就是说，当电池到充电末期接近饱和的时候，随着端电压的提高，控制电路产生的脉冲强度加强，频率提高。

功率放大电路包括功率放大管VT₁和功率放大管VT₂，功率放大管VT₁的集电极通过限流电阻R4连接到蓄电池1的正极，功率放大管VT₂的集电极通过限流电阻R5连接至蓄电池1的正极，功率放大管VT₁的基极通过电阻R3连接到反相器G4的输出端(数字脉冲波形产生电路的输出端)，功率放大管VT₁的发射极连接功率放大管VT₂的基极，功率放大管VT₂的发射极分别连接放电开关管VTD的发射极和大功率管VT3的集电极。本发明中，功率放大电路必要时可增加输入信号反相电路，功率放大管VT₁、VT₂必要时可用光电耦合器代替。

数字脉冲波形产生电路的输出端输出正脉冲时，经过功率放大管VT₁、VT₂两级放大后，正极电荷经过限流电阻R₅、功率放大管VT₂、大功率管VT₃到达蓄电池负极进行中和，这一瞬间的反向大电流推动蓄电池内部离子的反向运动，消除电解质的浓度极化和导体内的欧姆极化，也消除极板内部钝化阻挡层，为有效充电电流的通过做好充分的准备。

具体应用案例：

36V电动自行车自激负脉冲稳压均衡电池的应用：

其结构如图4所示，由内置有控制电路模块2的12V的1号电池、2号电池和3号串联成电池组，电池组的正负极两端连接充电器。

主要技术参数：电池组额定电压：12V×3

电池组额定容量：12Ah/2Hr

充电器最高电压：44.5V；

充电器最大充电电流：2A；

充电器浮充电压：42V。

图5、图6、图7分别为第250次全充全放循环后，充电末期电池组1号电池、2号电池和3号电池的电流曲线图。

图8、图9、图10分别为1号电池、2号电池、3号电池充电饱和，充电器转浮充状态前的电池内部电流波形图。

以上波形图可以看出，电池组经过250次循环后，端电压依然保持相当良好的一致性。前后两组曲线也可以明显看出“充电等待”的状况。以上为了清楚说明电池原理，以12V单元的电池且确保内部6个单体已经平衡的电池为例，本电路可以适用于6V单元、2V单元，在电路基本原理不变的前提下，电路的布局、元件的采用都必须进行更改。

控制电路模块2应用在锂离子电池组中，控制单体电压不超过4.2V/3.6V，可以有效防止过度充电可能产生爆炸的危险。也能够更好地调节平衡。

控制电路模块2应用在UPS电池组当中，还可以增设人工reset自锁恢复按钮。UPS电池组长期处于浮充状态，可能出现极板钝化现象或者出现落后单元，这时候可以手工启动reset按扭，强制激发单元电池负脉冲，达到修复的效果。

控制电路模块2应用在起动型电池当中可以有效防止极板硫化，强制激发脉冲可以让已经硫化的电池得到很大程度的容量恢复。

特别说明：本专利虽然只以电动车电池为例，但也适用于其他蓄电池，特别适合于多只串联使用的UPS电池等。本专利只描述电路原理图中的一种实施方案，但其他等效电路也可以达到相同和相似的效果，也包含在本专利申请的权利保护范围内。本专利重点描述控制电路模块内置的形式，如果将这个电路外挂也可以得到同样的效果，也在本专利权利的保护范围内。

Claims (8)

1.自激负脉冲稳压电池，包括蓄电池，其特征在于：还包括控制电路模块，此控制电路模块的控制电路连接到蓄电池的正负极之间，此控制电路包括稳压开关电路、数字脉冲波形产生电路和功率放大电路，上述稳压开关电路连接于上述蓄电池本体的正负极两端控制上述控制电路电源的开通或关闭；上述数字脉冲波形产生电路的控制电压输入端连接上述数字脉冲波形产生电路的放电端，上述数字脉冲波形产生电路的阈值端连接上述数字脉冲波形产生电路的触发端，上述数字脉冲波形产生电路的输出端连接上述功率放大电路的输入端，上述功率放大电路的输出端连接上述数字脉冲波形产生电路的接地端。

2.根据权利要求1所述的自激负脉冲稳压电池，其特征在于：还包括脉宽自动调节电路，上述数字脉冲波形产生电路的控制电压输入端连接上述脉宽自动调节电路的一个输出端，上述数字脉冲波形产生电路的阈值端连接上述脉宽自动调节电路的另一个输出端。

3.根据权利要求1所述的自激负脉冲稳压电池，其特征在于：上述稳压开关电路包括限流电阻、稳压管和大功率管，上述限流电阻的一端连接上述蓄电池的正极，另一端连接上述稳压管的阴极，上述稳压管的阳极连接上述大功率管的基极，上述大功率管的集电极连接上述数字脉冲波形产生电路的接地端，上述大功率管的发射极连接上述蓄电池的负极。

4.根据权利要求1所述的自激负脉冲稳压电池，其特征在于：上述数字脉冲波形产生电路包括分压器、由结构相同的第一集成运算放大器及第二集成运算放大器组成的比较器、RS触发器、与非门、反相器和放电开关管，上述分压器的一端连接上述蓄电池的正极，另一端连接上述放电开关管的发射极，上述分压器的第一分压输出端分别连接上述第一集成运算放大器的同相输入端和上述放电开关管的集电极，上述分压器的第二分压输出端连接上述第二集成运算放大器的反相输入端，上述第一集成运算放大器的反相输入端连接上述第二集成运算放大器的同相输入端，上述第一集成运算放大器的输出端连接上述RS触发器的复位端，上述第二集成运算放大器的输出端连接上述RS触发器的置位端，上述RS触发器的输出端连接上述与非门的一个输入端，上述与非门的另一个输入端连接上述蓄电池的正极，上述与非门的输出端分别连接上述反相器的输入端和上述放电开关管的基极，上述反相器的输出端连接上述功率放大电路的输入端。

5.根据权利要求2所述的自激负脉冲稳压电池，其特征在于：上述脉宽自动调节电路包括第一电阻、第二电阻和电容，上述第一电阻的一端连接上述蓄电池的正极，另一端分别连接上述数字脉冲波形产生电路的控制电压输入端、上述第二电阻的一端和上述数字脉冲波形产生电路的放电端，上述第二电阻的另一端分别连接上述电容的一端和上述数字脉冲波形产生电路的阈值端和上述数字脉冲波形产生电路的触发端，上述电容的另一端连接上述数字脉冲波形产生电路的接地端。

6.根据权利要求1所述的自激负脉冲稳压电池，其特征在于：上述功率放大电路包括第一功率放大管和第二功率放大管，上述第一功率放大管和第二功率放大管的集电极分别通过限流电阻连接至上述蓄电池的正极，上述第一功率放大管的基极通过电阻连接到上述数字脉冲波形产生电路的输出端，上述第一功率放大管的发射极连接上述第二功率放大管的基极，上述第二功率放大管的发射极连接上述数字脉冲波形产生电路的接地端。

7.根据权利要求1所述的自激负脉冲稳压电池，其特征在于：上述控制电路模块内置于上述蓄电池内。

8.根据权利要求1所述的自激负脉冲稳压电池，其特征在于：上述控制电路模块挂设于上述蓄电池外。

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