专利名称：半桥触发全波负脉冲组合脉冲充电修复机的制作方法
技术领域：
本发明是关于蓄电池充电设备，尤其是关于使用由正、负脉冲构成的组合脉冲，对大容量的废旧铅蓄电池进行充电修复的设备。
背景技术：
铅蓄电池尤其是阀控密封铅蓄电池作为后备电源以基站形式广泛用于通讯、电力、铁路、交通、航运等各个经济领域中。长期以来这些基站废弃的大量铅蓄电池的处置成为一个社会难题，由于随意丢弃，对环境产生巨大的污染，直接危害人类自身。本申请的发明人基于对负脉冲技术的研究，曾于2004年12月2日申请的ZL200410089028.3《废旧电池大功率修复机》发明专利提出了用正、负脉冲按设定的充电时间占空比对废旧铅蓄电池进行修复性充电的方法来使已报废的电池再生的技术。经发明人几年的实践，该方法在修复废旧铅蓄电池方面取得不少成效，使众多废旧铅蓄电池无需拆卸修理就获得再生，且无污染。但发明人尚感有诸多不足之处，其中之一为修复时电能的利用率较低，约为10％～15％左右。如何充分发挥组合脉冲中负脉冲在充电修复过程中的有益作用，来提高充电电能的利用率成为极需探索的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半桥触发全波负脉冲组合脉冲充电修复机，解决目前组合脉冲充电修复废旧铅蓄电池时电能利用率低的技术问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案是一种半桥触发全波负脉冲组合脉冲充电修复机，包含变压器、正脉冲充电电路、负脉冲充电电路、脉冲触发电路、放电开关电路和放电电路，其特征在于该负脉冲充电电路是由电容C1和电容C2、电阻R1至电阻R6、可变电阻RW1和可变电阻RW2、二极管D3和二极管D4、单向触发二极管2CD、可控硅3CT1和可控硅3CT2组成的半桥触发全波负脉冲电路，其中电容C1、电阻R1和可变电阻RW1串接在变压器次级线圈L2两端，电容C2、电阻R3和可变电阻RW2串接在次线线圈L3两端，二极管D3和二极管D4的阳极分别连接在电阻R1和电容C1、电阻R3和电容C2之间，它们的阴极分别通过电阻R2和电阻R4共同经单向触发二极管2CD连接于可控硅3CT1的控制极，与可控硅3CT2串接的可控硅3CT1阴极与次级线圈L2一端相连，电阻R5和电阻R6串接在可控硅3CT2的阳极。
其特征在于设置有负脉冲增幅开关电路和负脉冲增幅电路，该负脉冲增幅开关电路中三极管BG1的集电极通过并联的继电器J2、电容C10和二极管D5与电源电路连接，其基极通过串联的电阻R15和稳压二极管DW1连接在可变电阻RW3的可变端，其发射极与充电负极相连，可变电阻RW3一固定端通过电阻R16接充电负极，另一固定端通过电阻R17与充电正极相连；该负脉冲增幅电路串接的电容C14、继电器J2的一对常开触点J2-1和电容C15与负脉冲充电电路中串接的电阻R5和电阻R6形成并联连接。
其特征在于设置有由电阻R25至电阻R27、电容C17、可变电阻RW5、二极管D11、稳压二极管DW3、三极管BG3、继电器J4组成的电流变化电路；其中三极管BG3的集电极通过并联的继电器J4、电容C17和二极管D11后和电源电路连接，其基极通过串联的电阻R25和稳压二极管DW3连接在可变电阻RW5的可变端；可变电阻RW5的一固定端通过电阻R27经脉冲电压滤波电路与充电正极相连，其另一固定端通过电阻R26分别与三极管BG3发射极和充电负极相连，继电器J4的一对常开触点J4-1连接在负脉冲充电电路中电阻R6两端。
其特征在于设置有由电阻R21和电容C16组成的间歇电路，该电阻R21一端与脉冲触发电路中555型集成块I第3脚相连，该电容C16的一端与充电负极相连，电阻R21和电容C16的另一端共同与脉冲触发电路中555型集成块II第4、8脚以及555型集成块III第1脚相连。
其特征在于设置有由二极管D7、电阻R19和电容C11组成的脉冲电压滤波电路，其中二极管D7阳极与充电正极相连，其阴极通过依次串联的电阻R19和电容C11与充电负极相连，该负脉冲增幅开关电路的电阻R17一端和该放电开关电路的电阻R24一端共同连接在电阻R19和电容C11之间。
本发明的有益效果是1、能有效地消除充电后期，气泡的生成和逸出，防止电池失水造成的损坏。
2、有效地防止大电流充电修复时，极板上的材料崩落。
3、修复时电能的利用率由原先的10％～15％提高至30％～40％左右，节省电能消耗。
4、修复率在96％以上。
图1是本发明的电路图。
图2是本发明的电源电路图。
具体实施例方式请参阅附图1所示，本发明包含正、负组合脉冲充电设备通用的电源电路11、变压器B1、高频变压器B2和高频变压器B3、正脉冲充电电路1、脉冲触发电路9、放电电路4和放电开关电路6。该正脉冲充电电路1由二极管D1和二极管D2、可控硅3CT3、和电阻R20组成，其中二极管D1和二极管D2的阳极分别与变压器B1串联的次级线圈L2和次级线圈L3的一端相连，它们的阴极共同连接在可控硅3CT3的阳极上；可控硅3CT3的阴极经串接的电阻R20与充电正极A相连。
本发明的负脉冲充电电路2与现有技术不同是由电容C1和电容C2、电阻R1至电阻R6、可变电阻RW1和可变电阻RW2、二极管D3和二极管D4、单向触发二极管2CD、可控硅3CT1和可控硅3CT2组成的半桥触发全波负脉冲电路，其中电容C1、电阻R1和可变电阻RW1依次串接在次级线圈L2的两端，电容C2、电阻R3和可变电阻RW2依次串接在次级线L3两端，二极管D3阳极连接在电容C1和电阻R1间，二极管D4阳极连接在电容C2和电阻R3间，二极管D3和二极管D4的阴极分别经电阻R2和电阻R4共同与单向触发二极管2CD连接后与可控硅3CT1控制极相连，次级线圈L2一端与可控硅3CT1的阴极相连，可控硅3CT1的阳极与可控硅3CT2的阴极相连，可控硅3CT2的阳极经串联的电阻R5和电阻R6与充电正极A相连。因此该负脉冲充电电路2工作时是以整流后的全波形式的负脉冲工作，为现有技术的2倍，充分发挥了负脉冲在充电过程中的良好作用，提高了充电电流利用率。
该脉冲触发电路9为一常规的无稳态振荡器，它由555型集成块I至555型集成块III、电阻R7至电阻R14、电容C4至电容C8组成；其中555型集成块I的第1和第2脚间串接电容C4，第2脚和第7脚间串接电阻R8，第7、8脚间串接电阻R7，第3脚分别与555型集成块II第4和8脚以及555型集成块III第1脚相连；555型集成块II的第1、2脚间串接电容C5，第2、7脚间串接电阻R9，第7、8脚间串接电阻R10，第3、1脚间并联着电容C6和电阻R11；555型集成块III第1、2脚间串接电容C7，第2、7脚间串接电阻R13，第7、8脚间串接电阻R12，第3、1脚间并联着电容C8和电阻R14。脉冲触发电路9中555型集成块I和555集成块III的第8、4脚共同与电源电路11相连。高频变压器B2和高频变压器B3作为沟通脉冲触发电路9和正、负脉冲充电电路1、2的桥梁，其中高频变压器B2的初级线圈L6一端与555型集成块II第1脚相连，另一端则通过并联的电容C6和电阻R11与555集成块II第3脚相连，其次级线圈L7则串接在正脉冲充电电路1中可控硅3CT3的控制极和阴级间；高频变压器B3的初级线圈L8一端与555型集成块III第1脚相连，另一端通过并联的电容C8和电阻R14与555型集成块III第3脚相连，其次级线圈L9则串接在负脉冲充电电路2中可控硅3CT2的控制极与阴极间。
为使组合脉冲中正、负脉冲充电电流之间有一间隔时间，以利于电池极板吸收转化为化学能，本发明在脉冲触发电路9的555型集成块I、II、III之间设置由电阻R21和电容C16组成的间歇电路10，该电阻R21一端与555型集成块I第3脚相连，电容C16一端与充电负极B相连，电阻R21与电容C16的另一端共同与555型集成块II第4、8脚以及555型集成块III第1脚相连。
本发明设置有负脉冲增幅电路3和负脉冲增幅开关电路8。该负脉冲增幅开关电路8由电阻R15至电阻R17、电容C10、可变电阻RW3、二极管D5、稳压二极管DW1、三极管BG1、继电器J2组成；其中三极管BG1的集电极通过并联的继电器J2、电容C10和二极管D5后和电源电路11连接，其基极通过串联的电阻R15和稳压二极管DW1连接在可变电阻RW3的可变端；可变电阻RW3的一固定端通过电阻R17经脉冲电压滤波电路5与充电正极A相连，其另一固定端通过电阻R16分别与三极管BG1发射极和充电负极B相连。负脉冲增幅电路3依次串接的电容C14、继电器J2的一对常开触点J2-1和电容C15与负脉冲充电电路2中串接的电阻R5和电阻R6形成并联连接。
本发明设置有由电阻R25至电阻R27、电容C17、可变电阻RW5、二极管D11、稳压二极管DW3、三极管BG3、继电器J4组成的电流变化电路7；其中三极管BG3的集电极通过并联的继电器J4、电容C17和二极管D11后和电源电路11连接，其基极通过串联的电阻R25和稳压二极管DW3连接在可变电阻RW5的可变端；可变电阻RW5的一固定端通过电阻R27经脉冲电压滤波电路5与充电正极A相连，其另一固定端通过电阻R26分别与三极管BG3发射极和充电负极B相连。继电器J4的一对常开触点J4-1连接在负脉冲充电电路2中电阻R6两端。
该放电开关电路6由电阻R22至电阻R24、电容C12和电容C13、可变电阻RW4、稳压二极管DW2、二极管D6、三极管BG2和继电器J3组成。三极管BG2的集电极通过并联的继电器J3、电容C13和二极管D6与电源电路11连接，其基极通过串联的电阻R22和稳压二极管DW2连接在可变电阻RW4的可变端，其发射极除通过电容C12连接在电阻R22和稳压二极管DW2之间外还与充电负极B相连。可变电阻RW4一固定端通过电阻R23接充电负极B，另一固定端通过电阻R24经脉冲电压滤波电路5与充电正极A相连。继电器J3的双向触点中的动臂J3-a与充电正极A相连，其常闭触点J3-b与正、负脉冲充电电路1、2的共同输出点P相连，其常开触点J3-c与放电电路4相连。该放电电路4由电阻R18和二极管D8组成，其中电阻R18一端与充电负极B相连，另一端分别与二极管D8阳极和放电开关电路6中继电器J3的双向触点中的常开触点J3-c连接，二极管D8的阴极则通过放电开关电路6中继电器J3的一对常开触点J3-1与负脉冲充电电路2的电阻R6相连。
本发明还设置有由二极管D7、电阻R19和电容C11组成的脉冲电压滤波电路5，其中二极管D7阳极与充电正极A相连，其阴极通过依次串联的电阻R19和电容C11与充电负极B相连。负脉冲增幅开关电路8的电阻R17一端和放电开关电路6的电阻R24一端共同连结在该脉冲电压滤波电路5的电阻R19和电容C11之间。
供应脉冲触发电路9、电流变化电路7、负脉冲增幅开关电路8和放电开关电路6直流电的电源电路11为一般技术的常用电路，它如图2所示由二极管D9和二极管D10、电容C9和电容C3，LM7812型集成块的稳压器WD组成，其中二极管D9和二极管D10的阳极分别与变压器B1的次级线圈L4一端、次级线圈L5一端连接，它们的阴极共同与稳压器WD的正极输入vi相连，由正极输出vo对各用电电路输送直流电，电容C9和电容C3的一端共同并联在次线线圈L4和次级线圈L5相连的负极引出端，电容C9的另一端与稳压器的正极输出vo相连，电容C3的另一端分别与二极管D9和二极管D10的阴极相连。
在关机和市电突然断电时，待修复或修复中的大容量铅蓄电池会通过负脉冲充电电路2大量放电，而损环设备，为此可设置由电源电路11供电的继电器J1以防止这种危害，该继电器J1的一对常开触点J1-1串接在负脉冲充电电路2中，该常开触点J1-1串接在可控硅3CT1阴极前方的电路上，但也可串接在可控硅3CT1与可控硅3CT2之间、或者可控硅3CT2与电阻R5之间，或者电阻R5与电阻R6之间，或者任何可切断负脉冲通路的任何处。
由于该设备各元器件工作在大电流条件下，容易发热，尤其是放电电路4，为纯电阻放电，为散热需要，本设备还设置有由电源电路11供电的风扇(图中未表示)。
按上述的本发明在接通开关SW后，变压器B1的初级线圈L1将220伏的交流市电经次级线圈L4和次级线圈L5通过电源电路11产生低压直流电供继电器J1，风扇、脉冲触发电路9、电流变化电路7、负脉冲增幅开关电路8、放电开关电路6用电，而次级线圈L2和次级线圈L3则将降压后的交流电经正脉冲充电电路1和负脉冲充电电路2向置放在充电正极A和充电负极B之间的待修复的大容量废旧铅蓄电池E进行全波负脉冲的组合脉冲充电。当充电起始，待修复的大容量废旧铅蓄电池E两端的在线端电压低，不足以导通负脉冲增幅开关电路8的三极管BG1、电流变化电路7的三极管BG3和放电开关电路6的三极管BG2，故继电器J2、J3和J4不能从电源电路11获得电流。此时继电器J2的一对常开触点J2-1不能闭合，负脉冲增幅电路3不能导通。继电器J3的一对常开触点J3-1不能闭合，其双向触点中动臂J3-a与常闭触点J3-b闭合，开放正、负脉冲充电电路1、2至充电正极A的通路。因此，脉冲触发电路9以设定的振荡频率进行，并按常规的正、负脉冲充电时间的占空比，将触发信号通过耦合的高频变压器B2和高频变压器B3轮流输至正、负脉冲充电电路1、2中可控硅3CT3和可控硅3CT2，使它们按常规的时间占空比轮流导通可控硅3CT3和可控硅3CT2，与此同时继电器J3的常闭触点J3-b闭合，以设定时间占空比的组合脉冲得以向待修复的大容量废旧铅蓄电池E充电。由于负脉冲电电路2是一个半桥触发全波负脉冲电路，流经串联的次级线圈L2和次级线圈L3的交流电交替经电容1、电阻R1、可变电阻RW1、二极管D3和电阻R2以及经电容C2、电阻R3、可变电阻RW2、二极管D4和电阻R4作用在单向触发二极管2CD上，使可控硅3CT1在交流的全程中导通，比现有的负脉冲充电电路的负脉冲增加一倍，增加了负脉冲在充电过程中弥补氧循环所消耗的电能损失功能，避免了热量的产生和失水，提高了充电电能利用率。随着充电时间的延伸，废旧铅蓄电池E电量增加，因其内阻大，当充电至65％至75％时，以12伏的铅蓄电池为例，其在线端电压约升至14.5至14.7伏左右，此端电压经脉冲电压滤波电路5滤波后作用在负脉冲增幅开关电路7三极管BG1的基极上，并导通该三极管BG1，使继电器J2从电源电路11获电，继电器J2的一对常开触点J2-1闭合，负脉冲增幅电路3开通，大容量的电解电容C14和电解电容C15放电，使负脉冲的幅度增加，加强了负脉冲对消除充电过程中的电阻性极化反应、浓差性极化反应和电极性极化反应的作用。有效地降低充电电能的损耗，提高了充电效率。此外，由于在脉冲触发电路9中设置有间歇电路10，使其输出的正、负脉冲触发信号之间存在一个停顿的时歇时间，从而使正、负脉冲充电电路1、2的正、负脉冲充电电流之间同样也存在间歇时间，这样更符合最大充电接受律的条件，进一步提高充电电流利用率。待废旧铅蓄电池E充入的电量不断增加约至80％至90％时，12伏的铅蓄电池在线端电压继续上升至15.6至15.8伏左右，电流变化电路7的二极管BG3导通，继电器J4获电，其并联在负脉冲充电电路2中的电阻R6两端的一对常开触点J4-1吸合，使电阻R6短路，加大流经该电路的负脉冲电流，以适应此时电化学反应对负脉冲电流的需求。当12伏的铅蓄电池在线端电压升至16.5～16.7伏左右，放电开关电路6的三极管BG2导通，继电器J3也获电，其一对常开触点J3-1吸合，其双向触点中的动臂J3-a从常闭触点J3-b上跳开而与常开触点J3-c吸合，此时待修复的大容量废旧铅蓄电池E经由放电电路4的电阻R18进行纯电阻放电，而负脉冲充电电路2在放电电路4的二极管D8的单向控制下仍在进行反向充电，既保护了电池的负极板，又加快了放电速度。待放电完毕，12伏的待修复的大容量废旧铅蓄电池在线端电压已骤降至10伏以下，三极管BG1、三极管BG3和三极管BG2进入截止状态，继电器J2、继电器J4和继电器J3失电，它们的常开触点J2-1、常开触点J3-1和常开触点J4-1跳开，动臂J3-a从常开触点J3-c跳开而与常闭触点J3-b闭合，又恢复充电初始状态，以常规时间占空比的组合脉冲再次充电。如此反复循环上述过程若干次，电池经修复其内阻逐渐减小，当待修复的大容量废旧铅蓄电池E的在线端电压在到达其标称电压后的某一数值(以12伏铅蓄电池为例，大多数电池修复后该数值约在12伏至14.5伏之间，最大不超过16.5伏)后不再继续上升，并稳定地维持在该电压下时，修复即告完成。
权利要求
1.一种半桥触发全波负脉冲组合脉冲充电修复机，包含变压器、正脉冲充电电路、负脉冲充电电路、脉冲触发电路、放电开关电路和放电电路，其特征在于该负脉冲充电电路是由电容C1和电容C2、电阻R1至电阻R6、可变电阻RW1和可变电阻RW2、二极管D3和二极管D4、单向触发二极管2CD、可控硅3CT1和可控硅3CT2组成的半桥触发全波负脉冲电路，其中电容C1、电阻R1和可变电阻RW1串接在变压器次级线圈L2两端，电容C2、电阻R3和可变电阻RW2串接在线圈L3两端，二极管D3和二极管D4的阳极分别连接在电阻R1和电容C1、电阻R3和电容C2之间，它们的阴极分别经电阻R2和电阻R4共同经单向触发二极管2CD连接于可控硅3CT1的控制极，与可控硅3CT2串接的可控硅3CT1阴极与次级线圈L2一端相连，电阻R5和电阻R6串接在可控硅3CT2的阳极。
2.根据权利要求1所述的半桥触发全波负脉冲组合脉冲充电修复机，其特征在于设置有负脉冲增幅开关电路和负脉冲增幅电路，该负脉冲增幅开关电路中三极管BG1的集电极通过并联的继电器J2、电容C10和二极管D5与电源电路连接，其基极通过串联的电阻R15和稳压二极管DW1连接在可变电阻RW3的可变端，其发射极与充电负极相连，可变电阻RW3一固定端通过电阻R16接充电负极，另一固定端通过电阻R17与充电正极相连；该负脉冲增幅电路串接的电容C14、继电器J2的一对常开触点J2-1和电容C15与负脉冲充电电路中串接的电阻R5和电阻R6形成并联连接。
3.根据权利要求1所述的半桥触发全波负脉冲组合脉冲充电修复机，其特征在于设置有由电阻R25至电阻R27、电容C17、可变电阻RW5、二极管D11、稳压二极管DW3、三极管BG3、继电器J4组成的电流变化电路；其中三极管BG3的集电极通过并联的继电器J4、电容C17和二极管D11后和电源电路连接，其基极通过串联的电阻R25和稳压二极管DW3连接在可变电阻RW5的可变端；可变电阻RW5的一固定端通过电阻R27经脉冲电压滤波电路与充电正极相连，其另一固定端通过电阻R26分别与三极管BG3发射极和充电负极相连，继电器J4的一对常开触点J4-1连接在负脉冲充电电路中电阻R6两端。
4.根据权利要求2所述的半桥触发全波负脉冲组合脉冲充电修复机，其特征在于设置有由电阻R25至电阻R27、电容C17、可变电阻RW5、二极管D11、稳压二极管DW3、三极管BG3、继电器J4组成的电流变化电路；其中三极管BG3的集电极通过并联的继电器J4、电容C17和二极管D11后和电源电路连接，其基极通过串联的电阻R25和稳压二极管DW3连接在可变电阻RW5的可变端；可变电阻RW5的一固定端通过电阻R27经脉冲电压滤波电路与充电正极相连，其另一固定端通过电阻R26分别与三极管BG3发射极和充电负极相连，继电器J4的一对常开触点J4-1连接在负脉冲充电电路中电阻R6两端。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的半桥触发全波负脉冲组合脉冲充电修复机，其特征在于设置有由电阻R21和电容C16组成的间歇电路，该电阻R21一端与脉冲触发电路中555型集成块I第3脚相连，该电容C16的一端与充电负极相连，电阻R21和电容C16的另一端共同与脉冲触发电路中555型集成块II第4、8脚以及555型集成块III第1脚相连。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的半桥触发全波负脉冲组合脉冲充电修复机，其特征在于设置有由二极管D7、电阻R19和电容C11组成的脉冲电压滤波电路，其中二极管D7阳极与充电正极相连，其阴极通过依次串联的电阻R19和电容C11与充电负极相连，该负脉冲增幅开关电路的电阻R17一端和该放电开关电路的电阻R24一端共同连接在电阻R19和电容C11之间。
7.根据权利要求5所述的半桥触发全波负脉冲组合脉冲充电修复机，其特征在于设置有由二极管D7、电阻R19和电容C11组成的脉冲电压滤波电路，其中二极管D7阳极与充电正极相连，其阴极通过依次串联的电阻R19和电容C11与充电负极相连，该负脉冲增幅开关电路的电阻R17一端和该放电开关电路的电阻R24一端共同连接在电阻R19和电容C11之间。
全文摘要
本发明为充电设备。一种半桥触发全波负脉冲组合脉冲充电修复机，其负脉冲充电电路的电容C1、电阻R1和可变电阻RW1串接在变压器次级线圈L2两端，电容C2、电阻R3和可变电阻RW2串接在次级线圈L3两端，二极管D3和二极管D4的阳极分另连接在电阻R1和电容C1、电阻R3和电容C2之间，它们的阴极分别通过电阻R2和电阻R4共同经单向触发二极管2CD连接于可控硅3CT1的控制极，与可控硅3CT2串接的可控硅3CT1阴极与次级线圈L2一端相连，电阻R5和电阻R6串接在可控硅3CT2的阳极。本发明解决用组合脉冲充电修复废旧铅蓄电池的电能利用率低的技术问题。
文档编号H03K5/00GK1881737SQ20061008490
公开日2006年12月20日 申请日期2006年5月12日 优先权日2006年5月12日
发明者苏永贵 申请人:刘庆丰