CN201946713U - 可自动稳压的电容电池 - Google Patents

Abstract

可自动稳压的电容电池，它涉及一种电池。它为解决现有电容电池在外部负载电阻及电压发生变化时，不能迅速地调节稳压电阻来提供稳定的电压供给的问题而提出。多组电容器、正极接线柱和负极接线柱均固定装设在外壳内部；多组电容器并联连接，多组电容器并排固定在外壳内，多组电容器的正极板同时与正极接线柱相连，多组电容器的负极板同时与负极接线柱相连，直流充电插座的正极连接线和负极连接线分别与正极接线柱和负极接线柱相连；直流供电插座的正极连接线和负极连接线分别与正极接线柱和负极接线柱相连。本实用新型能够提供稳定的负载供电电压。本实用新型可广泛适用于对各种电动车供电及各种需要蓄电池供电的场合。

Description

可自动稳压的电容电池

技术领域

本实用新型涉及一种电容电池。

背景技术

随着人们生活水平的提高，电动车以其轻便快捷的优势越来越受到人们的青睐，但是电动车在带给人们方便快捷的同时，也带来了环保问题。现有电动车电池一般均采用铅汞电池，在使用一段时间或达到一定充电次数时就不能再使用了，而报废电池内的铅和汞极易造成环境污染，使土地丧失生长能力；为了解决上述铅汞电池所存在的问题，专利号为ZL201020206898.5，申请日为2010年05月28日，实用新型名称为《电容电池》的中国实用新型专利公开了一种电容电池，其虽然克服了传统铅汞电池存在上述问题，但是其还存在着在外部负载电阻及电压发生变化时，不能迅速地调节稳压电阻来提供稳定的电压供给的问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有电容电池在外部负载电阻及电压发生变化时，不能迅速地调节稳压电阻来提供稳定的电压供给的问题；而提出的可自动稳压的电容电池。

可自动稳压的电容电池，它包括外壳、多组电容器、直流充电插座、直流供电插座、正极接线柱和负极接线柱；多组电容器、正极接线柱和负极接线柱均固定装设在外壳内部；所述多组电容器并联连接，所述多组电容器并排固定在外壳内，所述多组电容器的正极板同时与正极接线柱相连，所述多组电容器的负极板同时与负极接线柱相连，直流充电插座的正极连接线和负极连接线分别与正极接线柱和负极接线柱相连；直流供电插座的正极连接线和负极连接线分别与正极接线柱和负极接线柱相连；所述直流充电插座和直流供电插座分别嵌装在外壳的同一侧面上；它还包括可自动稳压的输出稳压组件；所述可自动稳压的输出稳压组件装设在外壳内部；所述可自动稳压的输出稳压组件由圆拱形永磁铁、磁电线圈、转轴、两个游丝、平衡锤、第一电感器、第二电感器、电阻模块、限流电阻、分压电阻、闭锁接触式继电器、晶闸管、第一稳压二极管、第二稳压二极管、二极管、干簧继电器、第一游丝接线柱、导电金属动滑片、导电金属定触片和第二游丝接线柱组成；转轴通过两端的轴承与两端的支架转动连接，所述支架固定在外壳底面的上表面上，磁电线圈固定装设在转轴的一端，两个游丝分别固定装设在转轴的两端，所述两个游丝的一端与转轴固定连接，所述两个游丝的另一端分别与第一游丝接线柱和第二游丝接线柱固定连接；第一游丝接线柱和第二游丝接线柱固定装设在外壳底面的上表面上；导电金属动滑片固定装设在转轴的中部；转轴贯穿装设在磁电线圈的体中心线处，圆拱形永磁铁固定装设在外壳底面的上表面上，磁电线圈位于圆拱形永磁铁的中心空隙处，导电金属定触片固定装设在支架上，导电金属定触片的一端与正极接线柱相连，导电金属定触片的另一端与导电金属动滑片接触连接，导电金属动滑片的触点与电阻模块接触连接，电阻模块固定装设在支架上，平衡锤固定装设在转轴上，平衡锤位于游丝和导电金属动滑片之间，所述电阻模块的另一端同时与闭锁接触式继电器的第一触点、闭锁接触式继电器的第二触点和干簧继电器的第一对触点中的一个触点相连，干簧继电器的第一对触点中的另一个触点同时与第二电感器的一端和磁电线圈的正相电压输入端相连，第二电感器的另一端与限流电阻的一端相连，限流电阻的另一端与晶闸管的栅极相连，晶闸管的阴极同时与第一电感器的一端和负极接线柱的负相电压输出端相连；第一电感器的另一端同时与晶闸管的阳极、干簧继电器的第三对触点中的一个触点、分压电阻的一端相连；干簧继电器的第三对触点中的另一个触点同时与干簧继电器的第二对触点中的一个触点、二极管的阳极和直流供电插座的负极连接线相连；分压电阻的另一端同时与二极管的阴极和第二稳压二极管的阳极相连；第二稳压二极管的阴极与磁电线圈的负相电压输入端相连，干簧继电器的第二对触点中的另一个触点与第一稳压二极管的阳极相连；第一稳压二极管的阴极与闭锁接触式继电器的第四触点相连；所述闭锁接触式继电器的第三触点与直流供电插座的正极连接线相连。

本实用新型能够提供稳定的负载供电电压，可自动稳压的输出稳压组件在外部负载电阻及电压发生变化时，能够迅速地调节稳压电阻来提供稳定的电压供给；本实用新型采用电容器1来进行电池充、放电操作，避免了由于电池内部电解质泄露而引起的环境污染。本实用新型可广泛适用于对各种电动车供电及各种需要稳定供电的场合。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；图2为图1的A-A局部放大图；图3为可自动稳压的输出稳压组件的电路原理图；图4为充电状态下多组电容器1的结构示意图；图5为存储和放电状态下多组电容器1的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2、图3说明本实施方式，本实施方式包括外壳、多组电容器1、直流充电插座2、直流供电插座9、正极接线柱20和负极接线柱21；多组电容器1、正极接线柱20和负极接线柱21均固定装设在外壳内部；所述多组电容器1并联连接，所述多组电容器1并排固定在外壳内，所述多组电容器1的正极板同时与正极接线柱20相连，所述多组电容器1的负极板同时与负极接线柱21相连，直流充电插座2的正极连接线和负极连接线分别与正极接线柱20和负极接线柱21相连；直流供电插座9的正极连接线和负极连接线分别与正极接线柱20和负极接线柱21相连；所述直流充电插座2和直流供电插座9分别嵌装在外壳的同一侧面上；它还包括可自动稳压的输出稳压组件；所述可自动稳压的输出稳压组件装设在外壳内部；所述可自动稳压的输出稳压组件由圆拱形永磁铁3、磁电线圈A、转轴6、两个游丝7、平衡锤8、第一电感器L1、第二电感器L2、电阻模块R1、限流电阻R2、分压电阻R3、闭锁接触式继电器KL、晶闸管VS、第一稳压二极管UR、第二稳压二极管CE、二极管CW、干簧继电器KR、第一游丝接线柱16、导电金属动滑片18、导电金属定触片19和第二游丝接线柱23组成；

转轴6通过两端的轴承与两端的支架转动连接，所述支架固定在外壳底面的上表面上，磁电线圈A固定装设在转轴6的一端，两个游丝7分别固定装设在转轴6的两端，所述两个游丝7的一端与转轴6固定连接，所述两个游丝7的另一端分别与第一游丝接线柱16和第二游丝接线柱23固定连接；第一游丝接线柱16和第二游丝接线柱23固定装设在外壳底面的上表面上；导电金属动滑片18固定装设在转轴6的中部；转轴6贯穿装设在磁电线圈A的体中心线处，圆拱形永磁铁3固定装设在外壳底面的上表面上，磁电线圈A位于圆拱形永磁铁3的中心空隙处，导电金属定触片19固定装设在支架上，导电金属定触片19的一端与正极接线柱20相连，导电金属定触片19的另一端与导电金属动滑片18接触连接，导电金属动滑片18的触点与电阻模块R1接触连接，电阻模块R1固定装设在支架上，平衡锤8固定装设在转轴6上，平衡锤8位于游丝7和导电金属动滑片18之间，

所述电阻模块R1的另一端同时与闭锁接触式继电器KL的第一触点、闭锁接触式继电器KL的第二触点和干簧继电器KR的第一对触点中的一个触点相连，

干簧继电器KR的第一对触点中的另一个触点同时与第二电感器L2的一端和磁电线圈A的正相电压输入端相连，

第二电感器L2的另一端与限流电阻R2的一端相连，限流电阻R2的另一端与晶闸管VS的栅极相连，晶闸管VS的阴极同时与第一电感器L1的一端和负极接线柱21的负相电压输出端相连；

第一电感器L1的另一端同时与晶闸管VS的阳极、干簧继电器KR的第三对触点中的一个触点、分压电阻R3的一端相连；

干簧继电器KR的第三对触点中的另一个触点同时与干簧继电器KR的第二对触点中的一个触点、二极管CW的阳极和直流供电插座9的负极连接线相连；

分压电阻R3的另一端同时与二极管CW的阴极和第二稳压二极管CE的阳极相连；第二稳压二极管CE的阴极与磁电线圈A的负相电压输入端相连，

干簧继电器KR的第二对触点中的另一个触点与第一稳压二极管UR的阳极相连；第一稳压二极管UR的阴极与闭锁接触式继电器KL的第四触点相连；所述闭锁接触式继电器KL的第三触点与直流供电插座9的正极连接线相连。

具体实施方式二：结合图4、图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述多组电容器1并排装设在固定支架上，所述固定支架由下框4-1、活动上框4-2、两个支撑弹簧4-3、两根可伸缩支撑杆4-4和两个电磁铁4-5组成；所述每组电容器1的正极板与固定支架的下框4-1固定连接，每组电容器1的负极板与固定支架的活动上框4-2固定连接，两个电磁铁4-5分别固定装设在下框4-1的上表面上，两个电磁铁4-5分别位于下框4-1的两端；所述两根可伸缩支撑杆4-4的一端分别固定在一个电磁铁4-5的上表面上，所述两根可伸缩支撑杆4-4的另一端分别固定在活动上框4-2的两端；所述两个支撑弹簧4-3分别套设在两根可伸缩支撑杆4-4上。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一或二不同点在于它还增加了气压安全阀22，气压安全阀22嵌装在外壳(1)上。其他组成和连接方式与具体实施方式四相同。气压安全阀22的作用是当电容器1内部短路造成气压过高时平衡电容电池内部与外部气压，防止电容电池内部气压过高，发生爆炸。

本实用新型的工作过程：

通过直流充电插座2与外部直流电源相连实现对本电池的充电操作；待电池充满电后即可断开外部直流电源。电池向外部负载供电时，与多组电容器正、负极板相连的正极接线柱20和负极接线柱21通过电阻模块R1、外部负载、闭锁接触式继电器KL的常闭触点和干簧继电器KR的线圈以及和干簧继电器KR线圈相并联的二极管CW和分压电阻R3经第一电感器L1构成一个电流回路。所述电阻模块R1初始阻值为零。在开始供电的瞬间，由于第一电感器L1的作用，所述电流回路中的电流缓慢增大，不会由于瞬间大电流造成电器元件烧毁；当电流回路中的电流达到5mA至1000mA时，干簧继电器KR的另两组常开触点闭合，当负载电压达到预先设定的标准值时，稳压二极管CE被击穿，这时与负载、二极管CW相并联的第二稳压二极管CE和磁电线圈A导通，由于此电路也和第一电感器L1串联，所以电压不会迅速增大烧毁原件。磁电线圈A导通后，磁电线圈A装设在圆拱形永磁铁3的中心空隙处，磁电线圈A导通后，由于圆拱形永磁铁3的磁场作用，磁电线圈A带动转轴6发生转动，转轴6同时带动导电金属动滑片18和游丝7转动，导电金属动滑片18的触头从电阻模块R1初始阻值位置向高阻值位置移动；所述电流回路中的电阻增加，供电电压降低；上述操作是为了防止电容电池在开始供电时，电容器1的供电电压过高，造成外部负载烧毁；当磁电线圈A不再转动与游丝7的扭矩力达到平衡时，晶闸管VS经第二电感器L2和限流电阻R2触发电路导通本申请所述电容电池开始向外部负载供电；在放电一段时间后，电容器1的供电电压下降或负载发生变化时，负载两端的电压也会产生大小变化，这时由于与其并联的第二稳压二极管CE的动态电阻发生大小变化，从而使磁电线圈A内的电流产生大小变化并使电阻模块1发生增大或减小来达到维持负载电压稳定的目的。

分压电阻R3的作用是使干簧继电器KR分得一定的工作电压；二极管CW的作用是在负载电源关闭时防止支路电流流入干簧继电器KR线圈使电路不能关断。

第一稳压二极管UR和闭锁接触式继电器KL的作用是对外部负载进行超压保护，当所述电容电池内部某个部件失灵或发生意外情况，导致对外部负载供电电压过高时，第一稳压二极管UR触发导通，闭锁接触式继电器KL导通，将常闭触点断开，使外部负载供电电路断开。在晶闸管VS未触发导通前，虽然电容器1输出电压很高，但是由于电感器L的作用，第一稳压二极管UR不会获得导通电压，防止第一稳压二极管UR发生误操作，本申请所述电容电池具有轻便，充电速度快，对外部负载的供电电压稳定的优点，它还具有使用寿命长，负载发生变化时仍能获得稳定电压，可做到几伏到上千伏等不同型号的低压或高压电池，各电池之间可以相互补电。

本实用新型的相关技术参数：

例如制作一个输出电压为220V，充电电压320V，容量为50A*5h的电池，选择耐压为420V，容量为9200F的电容器1，所述电容器1容量的计算公式：Q＝I*t＝C*U导出C＝It/U，由于电池的容量大概等于电容器1放掉的100V的电荷量，得出C＝50A*5*3600秒/100V＝9000F，再考虑不经过负载的磁电线圈A和晶闸管VS栅极那部分电流，得出电容器1的容量为9200F；电池效率通过公式P＝220(I_总-I_损)/320I_总×100％+100％/2得出电池效率大概为80％；晶闸管VS选用通态电流250A，断态峰值电压1000V，触发电压为0.2V的晶闸管；二极管CW选用电流250A，反向工作电压为1000V的二极管；第一稳压二极管UR选用反向击穿电压为225V的稳压二极管；电阻模块R1的取值，首先确定KR的正常工作电流I_KR；由于限定电阻模块R1只能分得100V电压，由欧姆定律得出R1＝100V/I_KRmin；磁电线圈A的反应速度在1秒之内且和第一电感器L1和第二电感器L2相匹配；第二稳压二极管CE的反向击穿电压为220V减去磁电线圈A获得的额定电压；限流电阻R2、分压电阻R3、闭锁接触式继电器KL、干簧继电器KR根据实际情况选定。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (3)

1.可自动稳压的电容电池，它包括外壳、多组电容器(1)、直流充电插座(2)、直流供电插座(9)、正极接线柱(20)和负极接线柱(21)；多组电容器(1)、正极接线柱(20)和负极接线柱(21)均固定装设在外壳内部；所述多组电容器(1)并联连接，所述多组电容器(1)并排固定在外壳内，所述多组电容器(1)的正极板同时与正极接线柱(20)相连，所述多组电容器(1)的负极板同时与负极接线柱(21)相连，直流充电插座(2)的正极连接线和负极连接线分别与正极接线柱(20)和负极接线柱(21)相连；直流供电插座(9)的正极连接线和负极连接线分别与正极接线柱(20)和负极接线柱(21)相连；所述直流充电插座(2)和直流供电插座(9)分别嵌装在外壳的同一侧面上；

其特征在于它还包括可自动稳压的输出稳压组件；所述可自动稳压的输出稳压组件装设在外壳内部；所述可自动稳压的输出稳压组件由圆拱形永磁铁(3)、磁电线圈(A)、转轴(6)、两个游丝(7)、平衡锤(8)、第一电感器(L1)、第二电感器(L2)、电阻模块(R1)、限流电阻(R2)、分压电阻(R3)、闭锁接触式继电器(KL)、晶闸管(VS)、第一稳压二极管(UR)、第二稳压二极管(CE)、二极管(CW)、干簧继电器(KR)、第一游丝接线柱(16)、导电金属动滑片(18)、导电金属定触片(19)和第二游丝接线柱(23)组成；转轴(6)通过两端的轴承与两端的支架转动连接，所述支架固定在外壳底面的上表面上，磁电线圈(A)固定装设在转轴(6)的一端，两个游丝(7)分别固定装设在转轴(6)的两端，所述两个游丝(7)的一端与转轴(6)固定连接，所述两个游丝(7)的另一端分别与第一游丝接线柱(16)和第二游丝接线柱(23)固定连接；第一游丝接线柱(16)和第二游丝接线柱(23)固定装设在外壳底面的上表面上；导电金属动滑片(18)固定装设在转轴(6)的中部；转轴(6)贯穿装设在磁电线圈(A)的体中心线处，圆拱形永磁铁(3)固定装设在外壳底面的上表面上，磁电线圈(A)位于圆拱形永磁铁(3)的中心空隙处，导电金属定触片(19)固定装设在支架上，导电金属定触片(19)的一端与正极接线柱(20)相连，导电金属定触片(19)的另一端与导电金属动滑片(18)接触连接，导电金属动滑片(18)的触点与电阻模块(R1)接触连接，电阻模块(R1)固定装设在支架上，平衡锤(8)固定装设在转轴(6)上，平衡锤(8)位于游丝(7)和导电金属动滑片(18)之间，所述电阻模块(R1)的另一端同时与闭锁接触式继电器(KL)的第一触点、闭锁接触式继电器(KL)的第二触点和干簧继电器(KR)的第一对触点中的一个触点相连，干簧继电器(KR)的第一对触点中的另一个触点同时与第二电感器(L2)的一端和磁电线圈(A)的正相电压输入端相连，第二电感器(L2)的另一端与限流电阻(R2)的一端相连，限流电阻(R2)的另一端与晶闸管(VS)的栅极相连，晶闸管(VS)的阴极同时与第一电感器(L1)的一端和负极接线柱(21)的负相电压输出端相连；第一电感器(L1)的另一端同时与晶闸管(VS)的阳极、干簧继电器(KR)的第三对触点中的一个触点、分压电阻(R3)的一端相连；干簧继电器(KR)的第三对触点中的另一个触点同时与干簧继电器(KR)的第二对触点中的一个触点、二极管(CW)的阳极和直流供电插座(9)的负极连接线相连；分压电阻(R3)的另一端同时与二极管(CW)的阴极和第二稳压二极管(CE)的阳极相连；第二稳压二极管(CE)的阴极与磁电线圈(A)的负相电压输入端相连，干簧继电器(KR)的第二对触点中的另一个触点与第一稳压二极管(UR)的阳极相连；第一稳压二极管(UR)的阴极与闭锁接触式继电器(KL)的第四触点相连；所述闭锁接触式继电器(KL)的第三触点与直流供电插座(9)的正极连接线相连。

2.根据权利要求1所述的电容电池，其特征在于所述多组电容器(1)并排装设在固定支架上，所述固定支架由下框(4-1)、活动上框(4-2)、两个支撑弹簧(4-3)、两根可伸缩支撑杆(4-4)和两个电磁铁(4-5)组成；所述每组电容器(1)的正极板与固定支架的下框(4-1)固定连接，每组电容器(1)的负极板与固定支架的活动上框(4-2)固定连接，两个电磁铁(4-5)分别固定装设在下框(4-1)的上表面上，两个电磁铁(4-5)分别位于下框(4-1)的两端；所述两根可伸缩支撑杆(4-4)的一端分别固定在一个电磁铁(4-5)的上表面上，所述两根可伸缩支撑杆(4-4)的另一端分别固定在活动上框(4-2)的两端；所述两个支撑弹簧(4-3)分别套设在两根可伸缩支撑杆(4-4)上。

3.根据权利要求1或2所述的电容电池，其特征在于它还包括气压安全阀(22)；气压安全阀(22)嵌装在外壳上。

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