CN218957817U - 一种蓄电池维护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓄电池维护装置，属于蓄电池维护领域。该蓄电池维护装置与蓄电池连接，蓄电池包括串联的多个电池组，该装置包括谐波能量发生模块用于产生原生态谐波脉冲；均衡谐波共振模块，包括多个谐波共振电路，多个谐波共振电路均与谐波能量发生模块连接，并与多个电池组一一对应连接，根据原生态谐波脉冲，生成与硫酸结晶体共振的均衡谐波脉冲，以对电池组进行维护；控制模块，与均衡谐波共振模块连接，根据预设工作模式和/或预设时序控制多个谐波共振电路依次进行工作。本实用新型可以解决目前蓄电池维护装置适用的维护范围窄，导致维护效率低的问题，旨在实现使用一套维护装置即可对大多数蓄电池进行无损高效率的在线智能维护。

Description

一种蓄电池维护装置

技术领域

本实用新型涉及蓄电池维护领域，尤其涉及一种蓄电池维护装置。

背景技术

目前，采用脉冲类共振修复技术的蓄电池维护产品还存在诸多问题，针对不同应用场景和不同标称容量的蓄电池，有很多种型号的产品，现有技术还无法做到用一款产品适用管理不同直流电源应用场景或不同标称容量的蓄电池，导致对蓄电池的维护效率降低。

因此，现有的蓄电池维护产品存在适用维护的蓄电池标称容量范围较窄，维护场景限制较多，导致蓄电池的维护效率降低，无法真正满足用户需求的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种蓄电池维护装置，可以解决目前的蓄电池维护装置适用的维护范围窄，导致维护效率低的问题，旨在实现使用一套维护装置即可对大多数蓄电池进行无损高效率的在线智能维护。

为实现上述目的，本实用新型提供一种蓄电池维护装置，所述蓄电池维护装置包括：

谐波能量发生模块，用于产生原生态谐波脉冲；

均衡谐波共振模块，包括多个谐波共振电路，所述多个谐波共振电路均与所述谐波能量发生模块连接，并与所述多个电池组一一对应连接，所述谐波共振电路用于根据所述原生态谐波脉冲，生成与硫酸结晶体共振的均衡谐波脉冲，并将所述均衡谐波脉冲发送给所述电池组，对所述电池组进行维护；

控制模块，与所述均衡谐波共振模块连接，用于根据预设工作模式和/或预设时序，控制所述多个谐波共振电路依次进行工作。

可选的，所述蓄电池维护装置还包括：

脉冲电压抑制模块，与所述蓄电池连接，用于监测所述蓄电池的总电压值，并输出所述总电压值；

所述控制模块，与所述脉冲电压抑制模块连接，还用于在所述总电压值大于或者等于第一预设电压值时，控制所述脉冲电压抑制模块对所述蓄电池进行微放电，以及在微放电过程中，当所述总电压值小于或者等于第二预设电压值时，控制所述脉冲电压抑制模块停止对所述电池组进行微放电，其中，所述第一预设电压值和所述第二预设电压值均大于所述蓄电池的额定总电压值，且所述第一预设电压值大于所述第二预设电压值。

可选的，所述蓄电池维护装置与外部电源连接，所述蓄电池维护装置还包括：

供电保护模块，分别与所述脉冲电压抑制模块和所述控制模块连接，用于给所述脉冲电压抑制模块供电，以及提供电压超限异常保护。

可选的，所述供电保护模块包括开关电源单元、电压采样单元以及微控制单元；

所述开关电源单元，分别与所述外部电源和所述脉冲电压抑制模块连接，用于将所述外部电源发送的交流电转换为直流电，并给所述脉冲电压抑制模块供电；

所述电压采样单元，与所述外部电源连接，用于对所述交流电进行采样；

所述微控制单元，与所述电压采样单元连接，用于判断所述交流电是否存在超限，若存在，则生成超限异常信号，并输出所述超限异常信号；

所述控制模块，与所述微控制单元连接，用于根据所述超限异常信号，控制所述均衡谐波共振模块停止工作。

可选的，所述均衡谐波共振模块还包括：

时钟发生单元，与所述谐波共振电路连接，用于提供基准频率；

脉冲计数单元，与所述谐波共振电路连接，用于提供时序频率；

所述谐波共振电路，还用于基于所述时序频率，将所述基准频率与所述原生态谐波脉冲叠加，生成均衡谐波脉冲。

可选的，所述谐波共振电路包括光电耦合器U11、MOS管U12以及电容C；

所述光电耦合器U11的第一端分别与所述时钟发生单元和所述脉冲计数单元连接，第二端通过电阻R21接地，第三端分别与电阻R23的一端和电阻R24的一端连接，所述电阻R23的另一端与所述MOS管U12的栅极连接，所述电阻R24的另一端和所述MOS管U12的源极接地，所述MOS管U12的漏极与所述电池组的负极连接，所述光电耦合器U11的第四端分别与所述电容C的正极和保险丝F4的一端连接，所述电容C还与所述谐波能量发生模块连接，所述电容C的负极接地，所述保险丝F4的另一端分别与电阻R25的一端和电阻R22的一端连接，所述电阻R25的另一端与发光二极管D11的负极连接，所述发光二极管D11的正极和所述电阻R22的另一端均与所述电池组的正极连接。

可选的，所述谐波共振电路还包括整流桥D，用于对所述原生态谐波脉冲进行整流，生成脉动电流，以基于所述时序频率，将所述基准频率与所述脉动电流叠加，生成均衡谐波脉冲。

可选的，所述蓄电池维护装置还包括：

保护模块，与所述均衡谐波共振模块连接，用于监测所述多个谐波共振电路的工作状态是否异常，输出异常检测信号；

控制模块，与所述保护模块连接，还用于根据所述异常检测信号，控制所述均衡谐波共振模块停止工作。

可选的，所述保护模块包括多个保护单元，所述保护单元分别与所述谐波共振电路和所述控制模块连接；所述保护单元包括：

输出反接保护电路，用于检测所述谐波共振电路与所述电池组是否存在反接，若存在，则对应输出第一异常检测信号；

输出短路保护电路，用于检测所述谐波共振电路与所述电池组是否存在短路，若存在，则对应输出第二异常检测信号；

工作异常保护电路，用于检测所述谐波共振电路是否存在工作异常故障，若存在，则对应输出第三异常检测信号。

可选的，所述输出短路保护电路，还用于：

检测所述谐波共振电路与所述电池组是否存在回路短路，若存在，则输出所述第二异常检测信号；和/或，

检测所述谐波共振电路与所述电池组是否存在输出短路，若存在，则在熔断所述谐波共振电路与所述电池组中连接的保险装置之后，输出所述第二异常检测信号。

本实用新型提供的上述一个或多个技术方案，至少实现了如下技术效果：

本实用新型提出了一种蓄电池维护装置，蓄电池维护装置与包括串联的多个电池组的蓄电池连接，装置包括产生原生态谐波脉冲的谐波能量发生模块，包括多个谐波共振电路的均衡谐波共振模块，多个谐波共振电路均与谐波能量发生模块连接，并与多个电池组一一对应连接，根据原生态谐波脉冲生成与硫酸结晶体共振的均衡谐波脉冲，并将均衡谐波脉冲发送给电池组，对电池组进行维护，装置还包括与均衡谐波共振模块连接的控制模块，根据预设工作模式和/或预设时序控制多个谐波共振电路依次进行工作，具有纹波电压干扰较小、功耗较低的优点，实现了对不同标称容量的蓄电池进行维护的目的。本实用新型通过采用均衡谐振脉冲对蓄电池进行修复，具有高修复率和对蓄电池无损伤的优点；增加了模式切换和时序切换控制的控制模块，软硬件的配合，可以实现多工作模式和多时序控制的综合设计；本实用新型仅用一套蓄电池维护装置便可以管理不同标称容量的蓄电池，在实现对蓄电池进行无损高效率的在线智能维护的基础上，还可以适用绝大部分直流电源管理的应用场景，扩大了蓄电池维护装置的适用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种蓄电池维护装置第一实施例的功能模块示意图；

图2为本实用新型一种蓄电池维护装置第二实施例的功能模块示意图；

图3为本实用新型一种蓄电池维护装置第三实施例中谐波共振电路的部分电路示意图；

图4为本实用新型一种蓄电池维护装置第三实施例中谐波共振电路的另一部分电路示意图；

图5为本实用新型一种蓄电池维护装置第三实施例的功能模块示意图；

图6为本实用新型一种蓄电池维护装置第三实施例的另一功能模块示意图；

图7为本实用新型一种蓄电池维护装置第三实施例的外部结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

传统的通过人工操作或远程控制的智能充放电方式存在维护过程时间长、效率低、直流电源系统安全性低、人力劳动强度以及人力成本增加等问题，已逐渐被淘汰，衍生出了采用强电修复技术、分解修复技术、负脉冲修复技术、高频脉冲修复技术以及正向尖脉冲共振等技术的蓄电池维护产品。

在采用物理方法的直流电源蓄电池在线智能维护技术领域中，还没有出现过一款真正能解决各种直流电源实际应用场景问题的蓄电池智能维护装置。一款真正满足用户需求的装置，除自身工作设计可靠外，必须具备两大设计条件：采用无损高效的脉冲类共振修复技术以及依托实际应用场景的完美智能化在线工作设计。只有同时满足以上两个技术条件的蓄电池智能维护装置，才能真正高效解决蓄电池在绝大多数实际应用场景中产生的弊端。现有采用上述物理方法技术的装置，还没有同时具备以上两大条件的设计，或者因无法掌握无损高效的均衡谐振脉冲修复技术，或者因对直流电源蓄电池的实际应用场景理解不透彻，致使智能化设计不完善，解决弊端效率低。

对现有采用以上技术的蓄电池维护产品进行分析后发现，即便产品采用了智能化设计，仍存在诸多问题，而且因受其采用的蓄电池修复技术效率低下、有损蓄电池、以及场景要求等条件限制，无法真正实现对直流电源蓄电池进行高效的在线智能维护，最终导致蓄电池在场景应用中出现的弊端没有达到根本解决。

此外，不同应用场景中直流电源蓄电池的使用寿命不一样，对蓄电池的维护要求也不一样，针对不同应用场景和不同标称容量的蓄电池，有很多种型号的产品，目前还无法做到用一款产品适用管理不同应用场景或不同标称容量的蓄电池，并且，由于实际应用场景中随时都会出现直流电源的负载增加等蓄电池标称容量变动的情况，会导致原已投产的产品维护蓄电池效率降低，用户将会做出提前报废已投产的产品，并再次购买相应管理容量范围的产品的举措，这不仅造成资源浪费，还增加了用户成本，也降低了智能化维护管理的效率。

鉴于现有技术中蓄电池维护装置适用的维护范围窄，导致维护效率低的技术问题，本实用新型提供了一种蓄电池维护装置，下面结合附图对本实用新型技术实现中应用到的一种蓄电池维护装置的具体实施例和实施方式进行说明。

实施例一

参照图1，提出本实用新型一种蓄电池维护装置的第一实施例。

如图1所示的蓄电池维护装置的结构示意图，所述蓄电池维护装置与蓄电池连接，所述蓄电池包括串联的多个电池组，所述蓄电池维护装置包括：

谐波能量发生模块100，用于产生原生态谐波脉冲。

所述原生态谐波脉冲即谐波能量发生模块100产生的未经处理的谐波脉冲。

如图1所示，谐波能量发生模块100负责提供装置所需的原生态谐波脉冲和能量，由特殊工艺制作而成，是装置的核心，犹如人体心脏，其工作效率的高低直接影响整个装置对蓄电池修复技术的效率指标。

均衡谐波共振模块200，包括多个谐波共振电路，所述多个谐波共振电路均与所述谐波能量发生模块100连接，并与所述多个电池组一一对应连接，所述谐波共振电路用于根据所述原生态谐波脉冲，生成与硫酸结晶体共振的均衡谐波脉冲，并将所述均衡谐波脉冲发送给所述电池组，对所述电池组进行维护。

本实施例采用了高效的均衡谐振脉冲修复技术，其原理为，根据特定频率的脉冲对蓄电池产生的硫酸铅结晶体有破坏作用的原理，通过运用复合谐波脉冲能量冲击硫酸铅粗晶粒，干扰硫酸铅结晶体的存在和生长，把蓄电池硫化的“不可逆”变成“可逆”。

当具备均衡谐振脉冲修复技术的装置工作时，会持续输出具有特定频率、特定幅度的脉冲电流，作用于蓄电池中大小尺寸不等的硫酸铅结晶体，使其特定的脉冲频率与硫酸铅结晶体固有频率产生共振，当能量足够时，硫酸铅结晶体被“击碎”、“分解”并溶解于硫酸电解液，重新参与化学反应。

谐波振荡脉冲修复保养技术分为电压谐波振荡脉冲修复技术和电流谐波振荡脉冲修复技术，电流谐波振荡脉冲修复技术又叫均衡谐振脉冲修复技术，其是通过采用脉动电流与谐波共振原理相结合而设计的综合修复保养技术。

均衡谐波共振模块200是实现对蓄电池进行高效率修复保养的核心模块之一，也是装置实现低功耗和低纹波电压干扰输出的关键模块。

本实施例中，蓄电池维护装置与蓄电池连接，蓄电池由多个电池组组成，多个电池组串联连接，每个电池组由一个或多个电池组成，若由多个电池组成，则多个电池串联为一个电池组。

均衡谐波共振模块200采用多个工作电路设计，由多个谐波共振电路组成，用于在线管理多个串联工作的电池组，每个谐波共振电路均与谐波能量发生模块100连接，每个谐波共振电路还连接一个电池组，每一个谐波共振电路管理一个电池组。

根据电池组串联工作的特点，通过引入电流概念设计技术，再配以高效率的有源谐波共振技术，可以使电池组中串联的各单体电池都能获得均等、足够的谐波共振能量，从而在不损伤电池极板前提下，可使每一节单体电池的修复保养率以及电池组的均衡特性改善率大于95％，使蓄电池的实际使用寿命最大可达到其设计寿命。

控制模块300，与所述均衡谐波共振模块200连接，用于根据预设工作模式和/或预设时序，控制所述多个谐波共振电路依次进行工作。

控制模块是装置实现智能化的大脑，通过收敛、采集、检测均衡谐波共振模块200的输出信号，实现对均衡谐波共振模块200的工作状态的监测，再配置装置的工作参数，实现时序切换，多模式智能工作方式。

现有的许多同类产品输出平均功耗较大的问题长期以来一直困扰用户，不符合当前国家提倡节能减排的政策，本实施例对于在线管理多个串联工作的电池组，均衡谐波共振模块200采用了多个工作电路设计，再引入时序切换模式，可以极大程度降低工作输出能耗，使输出能耗仅在几十瓦，还能降低纹波电压干扰，使纹波小于100mV，从而提升装置的维护效率。

以蓄电池的额定总电压值为110V应用场景为例，如果不采用多个电路，而是采用一个电路管理标称容量为100～500AH的110V＝2V*54蓄电池，2V电池内阻极端状态下为2mΩ，在装置输出脉冲电流5A条件下，实际脉冲单格幅度为V＝R*I＝(2mΩ*54)*5A＝540mV，远高于通讯标准Vmax≤100mV的要求。

而本实施例将管理蓄电池的电路分为多路，每一个电路连接蓄电池中的一个电池组，再引入时序切换模式设计，装置在管理2V*54蓄电池时，某一时刻仅一个电路在工作输出，假设均衡谐波共振模块由9个谐波共振电路组成，则一个谐波共振电路管理的电池组的电压和电池数量是2V*6，此时，同样以2V电池内阻极端状态下为2mΩ来计算，装置输出脉冲电流5A条件下，实际脉冲单格幅度为V＝R*I＝(2mΩ*6)*5A＝60mV，满足通讯标准Vmax≤100mV的要求。

控制模块300根据预设时序控制多个谐波共振电路依次进行工作，具体的，假设5个谐波共振电路顺序编号为1～5，若直接按照编号从小到大，即1，2，3，4，5的顺序或者从大到小的顺序导通电路，可能存在切换最后一个电路和第一个电路不及时，导致整个电路短路的情况，因此，实际实施中，可以根据实际需求设置导通顺序，例如先导通编号为1，3，5的谐波共振电路，然后导通编号为2，4的谐波共振电路，以保证时序切换模式下的电路工作安全。

在不同应用场景中，直流电源蓄电池的使用寿命不一样，对蓄电池的维护要求也不一样，并且在实际应用场景中，随时可能会出现直流电源系统负载变动的情况，例如增加负载，其相应的蓄电池标称容量也会改变，如果原已投产的产品所维护的蓄电池标称容量范围不够宽，会导致原已投产的产品维护效率低。

此外，常规的同类装置在线维护管理蓄电池都是长期处于工作状态，输出功耗大，本装置在采用高修复率且无损修复的均衡谐振脉冲修复技术的基础上，对不同标称容量的蓄电池在不同应用场景的工作特性进行深刻了解后，引入了多工作模式设计，解决了上述问题。

根据大多数应用场景中蓄电池的工作特点，蓄电池在经过一个修复周期后，一般不超过四周，进入低功耗休眠待机模式，此时蓄电池恢复到了最佳工作状态，在之后3-6个月内，蓄电池因出现硫酸盐化结晶导致电池组容量下降的范围还在允许范围内，具体的，根据实际应用场景中电池组工作放电频率情况，设定间隔周期3-6个月的具体时间，以合理设置装置的在线工作时间，从而降低能耗，提升维护效率。

本实施例根据实际应用情况引入多工作模式，多工作模式可设为工作模式一、工作模式二以及工作模式三，具体如下：

工作模式一：管理标称容量范围100AH～500AH的在线投产蓄电池，终端第一次工作周期为3周，之后间隔3-6个月工作一次，工作周期为2周，工作运行间隔和工作周期可根据实际需求调整；

工作模式二：管理标称容量范围500AH～1000AH的在线投产蓄电池，终端第一次工作周期为4周，之后间隔3-6个月工作一次，工作周期为3周，工作运行间隔和工作周期可根据实际需求调整；

工作模式三：管理标称容量范围100AH～1000AH的在线投产蓄电池，终端工作时间为7*24小时，工作周期默认为无限制，时间间隔为0，由人工干预启动和停止，本装置工作模式的设计做到了一款型号产品适用维护管理大多数不同的应用场景，不同标称容量的蓄电池。

本实施例通过采用高修复率以及对蓄电池无损伤的均衡谐振脉冲技术，在不损伤电池极板前提下，修复保养效率最大可达＞95％，可使蓄电池的实际使用寿命最大可达到其设计寿命。此外，增加的时序切换模式，以及配合软件实现多工作模式的综合设计，降低了蓄电池维护装置的输出功耗以及纹波电压干扰，实现对蓄电池进行无损高效率的在线智能维护，实现了用一款型号产品管理的蓄电池标称容量范围更宽，基本上适用管理大部分固定应用场景的直流电源蓄电池，扩大了蓄电池维护装置的维护范围，保障了智能化维护的效率。

实施例二

参照图2，在实施例一的基础上，提出本实用新型一种蓄电池维护装置的第二实施例。

进一步地，如图2所示的蓄电池维护装置的结构示意图，所述蓄电池维护装置还可以包括：

脉冲电压抑制模块400，与所述蓄电池连接，用于监测所述蓄电池的总电压值，并输出所述总电压值。

如图2所示，蓄电池包括多个电池组，脉冲电压抑制模块400分别与第一个电池组的第一节电池正极和最后一个电池组的最后一节电池负极连接，假设蓄电池包括9个电池组，编号为1～9，则脉冲电压抑制模块400分别与编号1电池组的第一节电池正极和编号9电池组的最后一节电池负极连接。

所述控制模块300，与所述脉冲电压抑制模块400连接，还用于在所述总电压值大于或者等于第一预设电压值时，控制所述脉冲电压抑制模块400对所述蓄电池进行微放电，以及在微放电过程中，当所述总电压值小于或者等于第二预设电压值时，控制所述脉冲电压抑制模块停止对所述电池组进行微放电，其中，所述第一预设电压值和所述第二预设电压值均大于所述蓄电池的额定总电压值，且所述第一预设电压值大于所述第二预设电压值。

上述蓄电池维护装置中的脉冲电压抑制模块400，可以解决蓄电池在诸如UPS(Uninterrupted Power System，不间断电源)、EPS(Emergency Power Supply，应急电源)、启动电源、直流屏电源、开关电源以及储能电源等不同直流电源应用场景中，因脉冲共振类技术，包括正向尖脉冲修复技术和现有的均衡谐振脉冲修复技术，长期在线作用于蓄电池时的累计电压过高，导致蓄电池失水最终出现鼓胀而下线报废，以及电源系统蓄电池总电压误报警的问题。

电池失水基本上是充电过程电解水引起的，主要原因是充电的恒压值、恒压转换的浮充电流以及浮充电压不同，因此析气量和充入电量有区别，为了克服浮充阶段的失水，电池的浮充单体电压通常设定为2.25V-4mV。

由于脉冲共振类修复技术长期在线作用于蓄电池时的累计电压过高，当其中的单体电池电压累计到2.35V以后，电池的正极板开始大量析氧，如果氧循环通道没有赌赛，氧气直接到负极板化合为水，析气量过大时，通过电池的排气阀排出。而当其中的单体电池电压累计到2.42V以后，负极板开始析氢，而电池内部没有氢循环通道，析出的氢和氧都要排出。而排出的氧气和氢气无法还原为水，形成排气失水，随着单体电池失水的加剧，电池因出现鼓胀而下线报废的几率也增大，本实施例增加脉冲电压抑制模块400以解决上述问题。

本实施例中，以蓄电池的额定总电压值为110V应用场景为例，第一预设电压值为126.9V＝2.35V*6*9，第二预设电压值为121.5V＝2.25V*6*9。

假设蓄电池分为9个串联的电池组，每一组由6节电压为2V的电池串联而成。脉冲电压抑制模块400连接蓄电池的两端，实时监测蓄电池的总电压值，并将监测的总电压值传输至控制模块300。

控制模块300将总电压值与第一预设电压值126.9V进行比较，若总电压值大于或者等于126.9V，控制模块300控制脉冲电压抑制模块400对蓄电池进行微放电，以降低蓄电池的总电压值，直至总电压值降至121.5V。

在微放电过程中，控制模块300将脉冲电压抑制模块400监测的总电压值与第二预设电压值121.5V进行比较，若总电压值小于或者等于121.5V，控制模块300控制脉冲电压抑制模块400停止对蓄电池进行微放电，以使蓄电池的总电压值保持在一个相对的安全范围，从而避免因电池组累计总电压值长时间超过130.68V＝2.42V*6*9，导致蓄电池失水最终出现鼓胀而下线报废，以及电源系统蓄电池总电压误报警的问题。

针对现有的蓄电池维护装置，在诸如UPS/EPS/启动电源等部分特殊固定应用场景中，均采用了单一的脉冲共振类技术，由于脉冲共振类技术长期在线作用于蓄电池时的累积电压过高，导致蓄电池失水最终出现鼓胀而下线报废，以及电源系统蓄电池总电压误报警的问题。

本实施例通过采用均衡谐振脉冲技术和脉冲电压抑制技术相结合的设计，脉冲电压抑制模块400实时监测蓄电池的总电压值，控制模块根据蓄电池的总电压值大小，控制脉冲电压抑制模块开始/停止对蓄电池进行微放电，以控制蓄电池的总电压值保持在预设范围内，解决了以上单一采用脉冲共振类技术在诸如UPS/EPS/启动电源等部分特殊固定应用场景出现的问题，使本实施例蓄电池维护装置产品适用更多的直流电源应用场景。

实施例三

参照图3-图7，在实施例一或实施例二的基础上，提出本实用新型一种蓄电池维护装置的第三实施例。

本实施例中，蓄电池维护装置可以包括：

谐波能量发生模块100、均衡谐波共振模块200、控制模块300、脉冲电压抑制模块400、供电保护模块500以及保护模块600。均衡谐波共振模块200可以包括多个谐波共振电路。

进一步地，均衡谐波共振模块200还可以包括：

时钟发生单元，与所述谐波共振电路连接，用于提供基准频率；

脉冲计数单元，与所述谐波共振电路连接，用于提供时序频率；

所述谐波共振电路，还用于基于所述时序频率，将所述基准频率与所述原生态谐波脉冲叠加，生成均衡谐波脉冲。

本实施例中，均衡谐波共振模块200还包括脉冲计数单元，脉冲计数单元提供时序频率，使谐波共振电路可以基于时序频率进行工作。

均衡谐波共振模块200还包括时钟发生单元，时钟发生单元提供的基准频率为8.33khz，该基准频率也是与蓄电池硫酸结晶体共振的最佳频率。与基准频率叠加后，均衡谐波脉冲的频率越接近8.33khz，均衡谐波脉冲与蓄电池硫酸结晶体产生共振的效率越高，击碎硫酸结晶体的效率也越高。

具体的，如图3和图4所示，图3中T表示谐波能量发生模块100，T的右边部分电路为一个谐波共振电路的部分电路，图4为一个谐波共振电路的另一部分电路。

谐波共振电路包括光电耦合器U11、MOS管U12以及电容C；其中，光电耦合器U11的第一端分别与时钟发生单元和脉冲计数单元连接，第二端通过电阻R21接地，第三端分别与电阻R23的一端和电阻R24的一端连接，电阻R23的另一端与MOS管U12的栅极连接，电阻R24的另一端和MOS管U12的源极接地，MOS管U12的漏极与电池组的负极连接，光电耦合器U11的第四端分别与电容C的正极和保险丝F4的一端连接，电容C还与谐波能量发生模块连接，电容C的负极接地，保险丝F4的另一端分别与电阻R25的一端和电阻R22的一端连接，电阻R25的另一端与发光二极管D11的负极连接，发光二极管D11的正极和电阻R22的另一端均与电池组的正极连接。

如图3所示，谐波共振电路还包括整流桥D，整流桥D的第一端与谐波能量发生模块T的第三端连接，第二端与谐波能量发生模块T的第四端连接，谐波能量发生模块T的第一端和第二端分别与外部电源连接，整流桥D的第三端分别与电容C的正极和光电耦合器U11的第四端连接，整流桥D的第四端接地。

谐波能量发生模块T产生的原生态谐波脉冲和能量，传输至均衡谐波共振模块200中的高速整流桥D，经过整流后形成脉动电流，脉动电流作用于电容C。

均衡谐波共振模块200中时钟发生单元提供的基准频率8.33khz和脉冲计数单元提供的时序频率通过光电耦合器U11控制MOS管U12的导通或关闭，从而控制电容C进行循环充放电，在电容C处，基于时序频率，脉动电流叠加基准频率后产生均衡谐波脉冲，均衡谐波脉冲作用于电池组，与蓄电池中的硫酸结晶体产生共振，实现对蓄电池进行高效率修复保养。

在一示例中，每一个谐波共振电路管理的电池组的标称额定电压为12V，上述基于时序频率即根据均衡谐波共振模块200中脉冲计数单元提供的时序频率，将基准频率分别传输至每一个谐波共振电路中的光电耦合器U11和MOS管U12，以时序切换模式控制多个谐波共振电路的工作状态，确保在一个时刻只有一个电路工作，让一个电路产生的均衡谐波加注在被维护管理的对应的12V电池组中。

控制模块300是装置实现智能化的大脑，其通过收敛、采集、检测均衡谐波共振模块200的输出信号和供电保护模块500上传的数据，实现对装置工作状态的监测和各种异常的保护，配置装置各种工作参数，实现多模式智能工作方式，通过上位机接口实现对装置实时数据的遥控、遥测。

进一步地，供电保护模块500，分别与谐波能量发生模块100、脉冲电压抑制模块400以及控制模块300连接，用于给谐波能量发生模块和脉冲电压抑制模块400供电，以及提供电压超限异常保护。

本实施例蓄电池维护装置中所有模块的供电安全与保护机制，由供电保护模块500来完成。如图5所示，供电保护模块500给谐波能量发生模块100提供交流电，给脉冲电压抑制模块400提供直流电。

此外，为保证供电保护模块500提供稳定的交流电220V±15％，供电保护模块500还会监测交流电220V±15％是否超限，若超限，则启动超限异常保护，保证装置在稳定、正常的电源下工作。

具体的，如图6所示，供电保护模块500包括开关电源单元510、电压采样单元520以及微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)530。

开关电源单元510，分别与外部电源和脉冲电压抑制模块400连接，用于将外部电源发送的交流电转换为直流电，并给脉冲电压抑制模块400提供直流电。

此外，供电保护模块500还可以包括浪涌保护单元540，用于防止外部电源与蓄电池维护装置之间的连接短路而产生浪涌，对蓄电池维护装置中的器件造成损害。

浪涌保护单元540的输入端与外部电源连接，输出端可以直接与谐波能量发生模块100连接，给谐波能量发生模块100供电。

可选地，开关电源单元510可以设置在浪涌保护单元540与脉冲电压抑制模块400之间，与浪涌保护单元540的输出端连接。

电压采样单元520，与外部电源连接，在供电过程中实时对交流电进行采样，采样的交流电传输至MCU530。可选地，电压采样单元520还可以与浪涌保护单元540的输出端连接。

MCU530，与电压采样单元520连接，用于判断交流电是否存在超限，即判断交流电是否在220V±15％范围内，若存在超限，则生成超限异常信号，并将超限异常信号通过通信电路单元550传输至控制模块300。

供电保护模块500还可以包括通信电路单元550，负责MCU530与控制模块300之间的数据通信。

控制模块300，通过通信电路单元550与MCU530连接，用于根据超限异常信号，控制均衡谐波共振模块200停止工作。

具体的，控制模块300向均衡谐波共振模块200中负责供电的光电耦合开关U11发出终止供电的指令，关闭对均衡谐波共振模块200的供电，从而断开谐波共振电路与电池组之间的回路。

由此，供电保护模块500会实时监测其向其他模块提供的交流电是否超限，当超限时，启动超限保护，控制均衡谐波共振模块200停止工作，以保护装置和蓄电池。

进一步地，为使装置的安全保护机制更强、更完善，本实施例提出保护模块600，根据均衡谐振脉冲修复技术的特性，增加了独特的输出反接保护电路、输出短接保护电路以及工作异常保护电路。

保护模块600，与均衡谐波共振模块200连接，用于监测多个谐波共振电路的工作状态是否异常，输出异常检测信号。

控制模块300，与保护模块600连接，还用于根据异常检测信号，控制均衡谐波共振模块200停止工作。

具体的，保护模块600包括多个保护单元，多个保护单元分别与谐波共振电路和控制模块300连接；所述多个保护单元包括输出反接保护电路、输出短路保护电路以及工作异常保护电路，用于对均衡谐波共振模块200进行交流电输入过欠压保护。

输出反接保护电路，用于检测所述谐波共振电路与所述电池组是否存在反接，若存在，则对应输出第一异常检测信号。

反接即谐波共振电路与电池组接反，例如图1中所示，原本为第一个谐波共振电路的第一端连接电池组的正极，第二端连接电池组的负极，若谐波共振电路的第一端连接电池组的负极，第二端连接电池组的正极，则为反接。

当输出反接保护电路检测到任意一个谐波共振电路的输出接口与电池组出现反接现象时，会向控制模块300上传故障数据，即第一异常检测信号，并由控制模块300向均衡谐波共振模块200中负责供电的光电耦合开关U11发出终止供电的指令，关闭对均衡谐波共振模块200的供电，从而断开谐波共振电路与电池组之间的回路，可以灯光闪烁和声音示警，以确保装置不会出现因长时间与电池组反接，而对装置和蓄电池产生损害，当反接被排除后，蓄电池维护装置恢复正常工作。

输出短路保护电路，用于检测所述谐波共振电路与所述电池组是否存在回路短路，若存在，则输出所述第二异常检测信号；和/或，检测所述谐波共振电路与所述电池组是否存在输出短路，若存在，则在熔断所述谐波共振电路与所述电池组中连接的保险装置之后，输出所述第二异常检测信号。

本实施例中，举例两种短路，一种为谐波共振电路与电池组组成的回路短路，例如回路中的某器件被击穿，一种为谐波共振电路与电池组连接的输出线插头内部短路。

当输出短路保护电路检测到任意一个谐波共振电路与电池组出现回路短路现象时，会向控制模块300上传故障数据，即第二异常检测信号，并由控制模块300向均衡谐波共振模块200中负责供电的光电耦合开关U11发出终止供电的指令，关闭对均衡谐波共振模块200的供电，从而断开谐波共振电路与电池组之间的回路，可以灯光闪烁和声音示警，以确保装置不会出现因长时间与电池组短路，而对装置和蓄电池产生损害，当短路被排除后，蓄电池维护装置恢复正常工作。

当输出短路保护电路检测到任意一个谐波共振电路与电池组出现输出短路现象时，会先熔断谐波共振电路与电池组回路中连接的保险装置，再执行上述故障保护流程。

工作异常保护电路，用于检测所述谐波共振电路是否存在工作异常故障，若存在，则对应输出第三异常检测信号。

工作异常即均衡谐波共振模块200自身工作出现故障，表现为无脉冲频率输出或频率异常。

当工作异常保护电路检测到均衡谐波共振模块200无脉冲频率输出或频率异常时，会向控制模块300上传故障数据，即第三异常检测信号，并由控制模块300向均衡谐波共振模块200中负责供电的光电耦合开关U11发出终止供电的指令，关闭对均衡谐波共振模块200的供电，从而断开谐波共振电路与电池组之间的回路，可以灯光闪烁和声音示警，以确保装置不会出现因自身故障而对装置和蓄电池产生损害，当故障被排除后，蓄电池维护装置恢复正常工作。

此外，如图7所示为本实施例的蓄电池维护装置外部结构示意图，该装置自身工作可靠设计体现在，数字电路“控制模块300”、“均衡谐波共振模块200”以及“谐波能量发生模块100”，按照分散设计的原则布置在图7所示的机体10内，不仅可以避免均衡谐波共振模块200和谐波能量发生模块100影响控制模块300中CPU的正常工作，还有利于相关发热器件的散热，避免发热器件因温度异常造成均衡谐波共振模块200中时钟发生电路频率漂移的问题。图7中，机体10的两侧可以设置散热机构11，在上述各模块工作时进行散热，机体10上还可以设置安装机构12，用于将该智能维护装置安装在各种实际的直流电源应用场景中，与直流电源的蓄电池连接。

在整个装置中，谐波能量发生模块100是最大脉冲电磁干扰来源，为防止谐波能量发生模块100产生的脉冲电磁干扰场景中的其他系统设备，数字电路控制模块300尽量远离谐波能量发生模块100设计安装。具体实施中，如图7所示，一般要求机体10采用金属材质、且为密闭、外导热方式、静音长寿命设计，机体10采用的金属材质以铝材质优先。

通过以上系统化设计，此装置在对蓄电池进行智能化在线维护过程中有效增强了直流电源系统的安全可靠性。

作为一款蓄电池智能维护装置，主要涉及用户最关心的“在线工作安全机制”、“在线智能化管理”以及“在线有效性维护”三大领域。

本实施例采用的技术设计与同类现有物理方法技术相比，供电保护模块500、保护模块600以及装置分散布置在机体中等设计，使得装置具有更完善，更高效的工作输出安全保护机制，保证了装置的在线工作安全。

此外，如图5所示，用户在第三方平台通过通讯网络对蓄电池进行监控，还可通过服务器/网络交换机访问IP对应的蓄电池维护装置，来管理控制蓄电池维护装置，实现装置的智能化在线管理。本装置依据满足绝大多数用户直流电源蓄电池应用场景的技术设计方案，除自身工作设计可靠外，做到了无损高效的脉冲共振修复技术和依托实际应用场景的智能化在线工作设计的并存，智能化在线工作设计更完善、高效解决蓄电池在绝大多数实际应用场景中产生的弊端问题，极大程度上解决了用户在直流电源系统蓄电池的安全运维工作中遇到的实际问题，保障了智能化维护的效率，是一款真正满足用户的蓄电池智能在线维护装置。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种蓄电池维护装置，其特征在于，所述蓄电池维护装置与蓄电池连接，所述蓄电池包括串联的多个电池组，所述蓄电池维护装置包括：

谐波能量发生模块，用于产生原生态谐波脉冲；

均衡谐波共振模块，包括多个谐波共振电路，所述多个谐波共振电路均与所述谐波能量发生模块连接，并与所述多个电池组一一对应连接，所述谐波共振电路用于根据所述原生态谐波脉冲，生成与硫酸结晶体共振的均衡谐波脉冲，并将所述均衡谐波脉冲发送给所述电池组，对所述电池组进行维护；

控制模块，与所述均衡谐波共振模块连接，用于根据预设工作模式和/或预设时序，控制所述多个谐波共振电路依次进行工作。

2.根据权利要求1所述的蓄电池维护装置，其特征在于，所述蓄电池维护装置还包括：

脉冲电压抑制模块，与所述蓄电池连接，用于监测所述蓄电池的总电压值，并输出所述总电压值；

所述控制模块，与所述脉冲电压抑制模块连接，还用于在所述总电压值大于或者等于第一预设电压值时，控制所述脉冲电压抑制模块对所述蓄电池进行微放电，以及在微放电过程中，当所述总电压值小于或者等于第二预设电压值时，控制所述脉冲电压抑制模块停止对所述电池组进行微放电，其中，所述第一预设电压值和所述第二预设电压值均大于所述蓄电池的额定总电压值，且所述第一预设电压值大于所述第二预设电压值。

3.根据权利要求2所述的蓄电池维护装置，其特征在于，所述蓄电池维护装置与外部电源连接，所述蓄电池维护装置还包括：

供电保护模块，分别与所述脉冲电压抑制模块和所述控制模块连接，用于给所述脉冲电压抑制模块供电，以及提供电压超限异常保护。

4.根据权利要求3所述的蓄电池维护装置，其特征在于，所述供电保护模块包括开关电源单元、电压采样单元以及微控制单元；

所述开关电源单元，分别与所述外部电源和所述脉冲电压抑制模块连接，用于将所述外部电源发送的交流电转换为直流电，并给所述脉冲电压抑制模块供电；

所述电压采样单元，与所述外部电源连接，用于对所述交流电进行采样；

所述微控制单元，与所述电压采样单元连接，用于判断所述交流电是否存在超限，若存在，则生成超限异常信号，并输出所述超限异常信号；

所述控制模块，与所述微控制单元连接，用于根据所述超限异常信号，控制所述均衡谐波共振模块停止工作。

5.根据权利要求3所述的蓄电池维护装置，其特征在于，所述均衡谐波共振模块还包括：

时钟发生单元，与所述谐波共振电路连接，用于提供基准频率；

脉冲计数单元，与所述谐波共振电路连接，用于提供时序频率；

所述谐波共振电路，还用于基于所述时序频率，将所述基准频率与所述原生态谐波脉冲叠加，生成均衡谐波脉冲。

6.根据权利要求5所述的蓄电池维护装置，其特征在于，所述谐波共振电路包括光电耦合器U11、MOS管U12以及电容C；

所述光电耦合器U11的第一端分别与所述时钟发生单元和所述脉冲计数单元连接，第二端通过电阻R21接地，第三端分别与电阻R23的一端和电阻R24的一端连接，所述电阻R23的另一端与所述MOS管U12的栅极连接，所述电阻R24的另一端和所述MOS管U12的源极接地，所述MOS管U12的漏极与所述电池组的负极连接，所述光电耦合器U11的第四端分别与所述电容C的正极和保险丝F4的一端连接，所述电容C还与所述谐波能量发生模块连接，所述电容C的负极接地，所述保险丝F4的另一端分别与电阻R25的一端和电阻R22的一端连接，所述电阻R25的另一端与发光二极管D11的负极连接，所述发光二极管D11的正极和所述电阻R22的另一端均与所述电池组的正极连接。

7.根据权利要求6所述的蓄电池维护装置，其特征在于，所述谐波共振电路还包括整流桥D，用于对所述原生态谐波脉冲进行整流，生成脉动电流，以基于所述时序频率，将所述基准频率与所述脉动电流叠加，生成均衡谐波脉冲。

8.根据权利要求1所述的蓄电池维护装置，其特征在于，所述蓄电池维护装置还包括：

保护模块，与所述均衡谐波共振模块连接，用于监测所述多个谐波共振电路的工作状态是否异常，输出异常检测信号；

控制模块，与所述保护模块连接，还用于根据所述异常检测信号，控制所述均衡谐波共振模块停止工作。

Images