CN2450789Y - 铅酸电池维护装置 - Google Patents

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本实用新型有关于一种铅酸电池维护装置。其主要连设于铅酸电池的正、负极,利用铅酸电池输出的电压经过变频变压后储存于一被动组件中,并于适当时机将储存能量以瞬间高压方式对铅酸电池回充,以加速催化铅酸电池正、负极上累积的硫酸铅还原,避免电池因硫化物累积而造成损坏,并有效延长铅酸电池使用寿命。

Description

铅酸电池维护装置
本实用新型有关于一种铅酸电池维护装置，尤指一种通过持续性微弱的急充放电过程以加速正、负极上所累积硫酸铅还原，而避免自我放电现象产生的铅酸电池硫化物催化装置。
大部分汽车所使用的电源是由铅酸电池供应。有关铅酸电池的充放电原理，请参阅图3所示。其主要是于硫酸溶液(H2SO4)中同时放入由过氧化铅(PbO2)构成的正极电极板及铅(Pb)构成的负极电极板。放电时，负极电极板上的铅原子慢慢溶于硫酸溶液中，每一溶解一个铅原子即产生2个电子，而铅原子溶解后与硫酸溶液中的硫酸根离子结合形成硫酸铅，并沉积于正极上。正极电极板上的过氧化铅则与硫酸中的氢离子和部分硫酸根离子结合形成硫酸铅，并沉积于负极上。供电就是通过上述的电解反应进行。上述放电过程的化学方程式如下：
等到进行充电时，则以前述化学反应的相反方向进行。正极电极板上沉积的硫酸铅还原为铅，负极电极板上沉积的硫酸铅则还原为过氧化铅，其化学方程式如下：
与放电过程不同处在于，充电过程中，铅酸电池内的水分子将会变成氢气与氧气而释出。由于铅酸电池外壳密闭性不佳，氢气及氧气十分容易释出至电池外，造成水分减少。由于水分减少，造成充电时没有足够的水可与硫酸铅产生反应，因而将造成过量的硫酸铅累积在正、负极电极板无法完全还原。累积在正、负极电极板表面的硫酸铅将减少过氧化铅与铅的表面积，在下次放电时无法达到额定的容量，因此一般铅酸电池每隔一段时间必须加水。
市面上亦有所谓的免加水铅酸电池，其是以特殊设计的极板使其负极上不致产生氢气，其负极的化学方程式如下列：
事实上，免加水铅酸电池虽不致在负极上产生氢气，但与一般加水铅酸电池相同，其正、负极电极板上仍然会残留硫酸铅，其仍将减少过氧化铅与铅的表面积，造成下次放电时无法达到额定容量的问题。
再者，除铅酸电池内部水分的自然挥发而造成正、负极电极板表面残留硫酸铅外，当铅酸电池长期闲置时，其正、负极电极板仍将逐渐和硫酸电解溶液产生化学反应，而形成稳定的硫酸铅，此即所谓的自我放电(self-discharge)现象。
由上述可知，既有铅酸电池无论在正常使用状态下或长期闲置，均将出现正、负极电极板残留硫酸铅的现象，而缩短铅酸电池的使用寿命。且此一状况并非单纯加水即能获得解决，因而不仅将造成消费者的负担，且由于废弃的铅酸电池具有污染性，而同时带来环保问题。由此可见，有关铅酸电池的性能维护与使用寿命延长，均有待进一步研究检讨，并谋求解决之道。
本实用新型主要目的在于提供一种利用持续性微弱的急充放电过程使正、负极上所累积硫酸铅加速还原，而可有效避免硫酸铜残留造成电池损坏的铅酸电池硫化物催化装置。
本实用新型的技术方案在于提供一种铅酸电池维护装置，其包括有一与铅酸电池正、负极连接的切换电路；一连接于切换电路输出端的倍压整流单元；一控制切换电路动作并由铅酸电池供应工作电源的微处理器；其特征在于：倍压整流单元由一整流器与被动组件构成的能量储存组件组成；
微处理器控制切换电路以适当频率由电池电源经整流器对能量储存组件进行充电，而在充电饱和后，能量储存组件将以瞬间高压方式对电池回充，以令其极板上的硫酸铅加速还原。
如上所述的铅酸电池维护装置，其特征在于：切换电路由多组交替导通的电子开关所组成。
如上所述的铅酸电池维护装置，其特征在于：能量储存组件由若干电容组成的倍压电路构成。
如上所述的铅酸电池维护装置，其特征在于：切换电路与微处理器通过一过电流保护装置与铅酸电池连接，其中微处理器电源端通过一稳压器连接于过电流保护装置的输出端。
如上所述的铅酸电池维护装置，其特征在于：微处理器分别连接有一内存及一指示灯，其中内存是供储存不同频率组合的相关资料，指示灯则供显示工作状态。
如上所述的铅酸电池维护装置，其特征在于：电子开关由晶体管构成。
如上所述的铅酸电池维护装置，其特征在于：电子开关由场效晶体管构成。
如上所述的铅酸电池维护装置，其特征在于：微处理器输入端连接有一比较电路，比较电路的输入端连接铅酸电池的正极端，以侦测铅酸电池的输出电压状况，以提供微处理器一参考信号，而决定维护装置是否工作。
由上述说明可看出本实用新型至少具备下列优点：
1．延长铅酸电池使用寿命及资源再生：经利用本实用新型对铅酸电池作持续性的微弱充放电动作，可延长铅酸电池工作寿命2～3倍，且令铅酸电池的额定容量始终维持如新品一般；除此以外，本实用新型尚可运用于已硫化的废电池再生，其利用本实用新型将废弃的铅酸电池作持续性充放电动作，可将其还原为可用的电池。
2．极具环保观念：由于本实用新型可延长铅酸电池使用寿命，并可使废弃电池再生，由此减少废弃铅酸电池对于生态环境的破坏。
3．不具破坏性且工作效率高：本实用新型的铅酸电池维护装置为一非破坏性、无须外加电源装置，且工作效率高，对于消费者而言，兼顾实用与经济效益。
以下结合附图进一步说明本实用新型的技术特征及目的。
图1是本实用新型的系统方块图。
图2是本实用新型进一步的电路图。
图3是铅酸电池的构造原理示意图。
有关本实用新型的构造部分，首先请参阅图1所示。其主要于铅酸电池200的正、负极上连接一维护装置100，该维护装置100包括有：
一与铅酸电池200正、负极连接的切换电路10，一连接于切换电路10输出端的倍压整流单元20，以及，一控制切换电路10的切换动作并由铅酸电池200供应工作电源的微处理器40。其中：
切换电路10通过一过电流保护装置50与铅酸电池200连接。微处理器40电源端也通过一稳压器41连接于过电流保护装置50的输出端，以用于过电压保护。
切换电路10通过微处理器40的控制，令铅酸电池200放出的电压经由倍压整流单元20作整流处理后并进行充电。
倍压整流单元20由一整流器21及一能量储存组件22组成，其中整流器21与切换电路10连接，能量储存组件22则连接至铅酸电池200上。因此，当能量储存组件22充电饱和后，将以瞬间高压方式对铅酸电池200进行回充，由于是以瞬间高压回充，故可加速正、负极电极板上沉积的硫酸铅还原。
微处理器40用以控制切换电路10以适当的频率由铅酸电池200放电经倍压整流单元20的整流器21对能量储存组件22充电。其频率与还原速度的关系为：频率高时，还原速度快，然而可能对周边电器产品产生干扰；反之，频率低时，还原速度慢，然而造成干扰的可能性亦相对较低。
微处理器40分别连接有一内存42及一指示灯43，其中内存42供储存前述不同频率组合的相关资料，指示灯43则用以显示工作状态。
再者，微处理器40输入端设有一比较电路44，比较电路44的输入端连接铅酸电池200的正极端，以侦测铅酸电池200的输出电压状况，提供微处理器40一参考信号，以判断维护装置是否工作。
由上述说明可看出本实用新型的基本架构，至于本实用新型进一步详细电路请参阅图2所示：
切换电路10由多组交替导通的电子开关11～14组成，电子开关11～14可由晶体管或场效晶体管构成。本实施例中，电子开关11～14由场效晶体管构成。其导通时机则由微处理器40所控制，其两组电子开关11、13与另组电子开关12、14作交替导通，以便通过倍压整流单元20的整流器21整流后交替地对能量储存组件22充电。
前述整流器21由一桥式整流器构成。能量储存组件22由两组电容C1、C2组成，而与整流器21组成一双倍压整流电路构成。当微处理器40交替控制两组电子开关11、13或另两组电子开关12、14导通时，分别对两电容C1、C2进行充电，等两电容C1、C2饱和时，即以瞬间高压方式对铅酸电池200回充。
由上述可知，本实用新型先令铅酸电池10放电，而通过维护装置100内部的切换电路10对倍压整流单元20中的能量储存组件22充电，等到充电饱和后，以瞬间高压方式对铅酸电池200回充，并可加速正、负极电极板上沉积的硫酸铅还原。
经完成回充与加速还原后，铅酸电池200将再度放电而对维护装置100内部的能量储存组件22进行充电，而于饱和后再行回充，如此周而复始作持续性的循环工作，即可使铅酸电池200保持在最佳的充电状态。具体而言，本实用新型是通过催化硫化物还原的方式协助硫酸铅还原为过氧化铅及硫酸，以有效防止残留硫酸铅造成电池的损坏。

Claims (8)

1．一种铅酸电池维护装置，其特征在于包括有：一与铅酸电池正、负极连接的切换电路；一连接于切换电路输出端的倍压整流单元；一控制切换电路动作并由铅酸电池供应工作电源的微处理器；其中：该倍压整流单元是由一整流器和被动组件构成的能量储存组件组成。
2．根据权利要求1所述的铅酸电池维护装置，其特征在于：该切换电路是由多组交替导通的电子开关所组成。
3．根据权利要求1所述的铅酸电池维护装置，其特征在于：该能量储存组件由多个电容组成的倍压电路构成。
4．根据权利要求1所述的铅酸电池维护装置，其特征在于：该切换电路与微处理器通过一过电流保护装置与铅酸电池连接，其中微处理器电源端通过一稳压器连接于过电流保护装置的输出端。
5．根据权利要求1所述的铅酸电池维护装置，其特征在于：微处理器分别连接有一内存及一指示灯。
6．根据权利要求2所述的铅酸电池维护装置，其特征在于：电子开关由晶体管构成。
7．根据权利要求2所述的铅酸电池维护装置，其特征在于：电子开关由场效晶体管构成。
8．根据权利要求1或5所述的铅酸电池维护装置，其特征在于：微处理器输入端连接有一比较电路，比较电路的输入端连接铅酸电池的正极端。
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