专利名称：太阳能供电的带隔离电路的电子防锈系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子防锈系统，尤其是涉及一种太阳能供电的带隔离电路的汽车 车身金属电子防锈系统。
背景技术：
随着中国经济的迅速发展，人民生活条件的改善，汽车进入平常百姓家的步伐已 经越来越快。目前我国的汽车保有量正快速增加，汽车的使用寿命也越来越长。同时，在国 家节能减排政策的鼓励下，汽车行业也向着节能化的方向发展，微型车和经济型车成为各 汽车厂商的发展重点。这意味着汽车的整体重量也变得愈加轻量化，这就要求汽车车身必 须更加轻薄。然而由金属部件构成的汽车车身在氧化环境下极易被氧化腐蚀。由于汽车车 身的金属被腐蚀，造成汽车外观的破坏，更严重的是，汽车车身被腐蚀后，轻量化的汽车车 身的安全性能变得更加重要。因此，汽车车身的防锈性能已经成为汽车设计、制造和保养各 个环节的一个重要课题。目前汽车车身所采用的防锈蚀方法主要为涂料防锈法和电子式防锈法。涂料防锈法采用保护膜(或涂层)将金属基体与外界物理隔离，从而避免金属与 周围环境的作用。其通过在镀锌钢板的表面上涂覆含有镁(Mg)磷酸锌系保护膜，再在该磷 酸锌系保护膜的表面上涂覆含有与有机物反应的官能团的硅氧烷树脂保护膜，从而在构成 汽车车身的金属部件的表面上形成保护膜的方式来对车身金属进行防锈。涂料防锈法虽然 能够在一定程度上保护车身金属，但是保护膜本身存在缺陷，有针孔的存在；并且当汽车行 驶过程中由于道路上的沙砾或石子撞击车身造成保护膜被破坏或脱落时，车身金属将直接 暴露在空气中而造成其被氧化腐蚀。电子式防锈法主要采用牺牲阳极的阴极保护技术。其通过采用一种电位比所要保 护的金属还要负的金属或合金与被保护的金属电性连接在一起，依靠电位比较负的金属不 断腐蚀溶解所产生的电流来保护其他金属。现有技术中牺牲阳极的阴极保护技术存在驱动 电位低，保护电流调节范围窄，保护范围小的缺点，同时，对于有电源总开关的车辆在开关 关闭时，此时防锈系统也将因得不到工作电压而随同关闭；此刻若直接将防锈系统连接到 车载蓄电池上，又将会使车身在关闭车内电源总开关后重新与电瓶负极相连，使车内电源 总开关失去应有的关断作用。与此同时，在车辆长时间停放时，电子防锈系统将持续消耗车载蓄电池电量，从而 影响车辆的正常启动。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术存在的不足，提供一种太阳能供电的带隔离供电电 路的电子防锈系统，从而实现对汽车车身金属起保护作用，使牺牲阳极极板代替车身腐蚀， 达到汽车车身减缓生锈的目的。并且提供太阳能极板，其除了可以为电子防锈系统供电以 夕卜，还可为车载蓄电池充电，因此即使车辆长时间停放，也可防止蓄电池的电量过度消耗而导致车辆无法正常启动。本发明由太阳能极板、控制模块、电路连接线和牺牲阳极极板构成，控制模块由汽 车蓄电池供电，并输出45V正电位到安装在车身各处的牺牲阳极极板上。因为牺牲阳极极 板相对于车身处于正电位，并有电流通过牺牲阳极极板传导到车身，从而打破车身金属产 生的腐蚀进程，同时吸引引起车身腐蚀的负电荷到牺牲阳极极板上，使活跃的牺牲阳极极 板代替车身产生氧化，进而使汽车车身得到保护。作为车用的 供电电源，为了不影响车辆的整体外观，将汽车前后牌照架做成太阳 能极板，其与车载蓄电池配合使用，为电子防锈系统提供电能。白天由太阳能牌照板产生的 电流经过升压系统后，为车载蓄电池充电。同时一部分电量提供电子防锈系统使用。对于安装在车身上的牺牲阳极极板，通常小型车辆安装4块、大型车辆安装6块。 该牺牲阳极极板作为牺牲阳极，通过控制模块输出的45V正电压的方式，将引起车身生锈 的电子吸引到电位高的牺牲阳极极板上，使牺牲阳极极板代替车身腐蚀。车身和牺牲阳极 极板之间采用半导体胶带进行连接，该半导体胶带可采用业界通用的材料。采用半导体胶 带进行连接的目的是使控制模块输出的45V电压能够保持在牺牲阳极极板上，并有效控制 牺牲阳极极板上的电流量。控制模块采用带隔离电路的控制系统。该控制模块利用汽车蓄电池进行供电。控制 模块由车载蓄电池过放保护电路、稳压电路、隔离供电电路、升压电路、重载提供电路以及故障 判断电路等组成。此外，控制模块还包括负反馈电路，该负反馈电路可补偿过高的高压幅值。控制模块中的过压保护电路在车载蓄电池电压降低时自动停止控制模块的工作， 以此保护车载蓄电池不至于因过放电而损坏。稳压电路采用稳压二极管，其为控制模块提 供稳定的直流电压。升压电路由脉冲振荡电路产生振荡脉冲，该振荡脉冲驱动复合三极 管，并通过耦合电容来产生直流高压。重载提供电路可提高系统的负载能力。故障判断电 路包括指示信号系统，该指示信号系统包括错误信号灯(fault)、检测信号灯(INSPECT)、 电源电压低压报警灯(BATTERY)以及电源灯。对于现有的汽车车身防锈系统来说，电源总 开关串联在车载蓄电池负极，如此，当汽车停止工作关闭车内电源总开关后，车身亦将得不 到-24V电压，此时防锈系统也将因得不到工作电压而随同关闭；此刻若直接将防锈系统连 接到车载蓄电池的-24V上，又将会使车身在关闭车内电源总开关后重新与电瓶负极相连， 使车内电源总开关失去应有的关断作用。因此本发明在控制模块中加入隔离供电电路，防 锈系统的工作电压直接取自车载蓄电池正、负端，无论车内电源总开关状态如何，防锈系统 的保护接地端(接车身)都将与汽车的电路系统相隔离，相互不再发生上述影响。该隔离 供电电路采用直流_直流变换器(DC-DC)。通过本发明的带隔离供电电路电路的电子防锈系统，利用牺牲阳极来保护汽车车 身，使车身减缓生锈。并且由于本发明的电子防锈系统具有隔离供电电路，因此可以解决汽 车总电源开关关闭时系统的工作问题。再者，本发明的电子防锈系统具有过放保护电路，从 而能够在车载蓄电池电压过低时切断系统电路来保护车载蓄电池，因此汽车在长时间停放 时不会将车载蓄电池的电路过度消耗。
图1是本发明的太阳能供电的带隔离供电电路的电子防锈系统的原理框图。
图2是本发明的太阳能供电的带隔离供电电路的电子防锈系统中做成牌照架的 太阳能极板。图3是本发明的太阳能供电的带隔离供电电路的电子防锈系统的控制模块的电 路原理图。
具体实施例方式参见图1，太阳能极板的第一输出端连接车载蓄电池，白天时为车载蓄电池充电。 太阳能加班的第二输出端连接过放保护电路，为电子防锈系统提供电源。夜晚时，太阳能极 板停止工作，车载蓄电池的输出端作为电子防锈系统的供电电源连接上述过放保护电路。 供电电源由稳压电路输出稳定的直流电压后提供给隔离供电电路。隔离供电电路提供的工 作电压经过升压电路后输出直流高压。此直流高压输出到车身上连接的牺牲阳极极板。从 而使牺牲阳极极板相对于车身处于正电位，并有电流通过牺牲阳极极板传导到车身，打破 车身金属产生的腐蚀进程，同时吸引引起车身腐蚀的负电荷到牺牲阳极极板上，使活跃的 牺牲阳极极板代替车身产生氧化，进而使汽车车身得到保护。此外，控制模块中还接入重载 提供电路来提高其负载能力。在控制模块中，另外还接入有故障判断电路，通过故障判断电 路内的信号指示系统，可以为用户指示系统的工作状态。
图2为本发明中的太阳能极板。太阳能极板做成汽车牌照的形状。中间部分用于 安装汽车牌照，四周边框为太阳能电池极板。图中每一个小方块即为一个太阳能电池极板， 其用于将太阳光转换为电能。用作太阳能电池板的材料可为单晶硅太阳能电池板、多晶硅 太阳能电池板、非晶硅太阳能电池板或薄膜太阳能电池板。参见图3，太阳能供电的带隔离电路的电子防锈系统采用太阳能极板或车载蓄电 池进行供电，供电电压为24V。该电子防锈系统具有用作为升压电路的脉冲振荡电路，该脉 冲振荡电路由LM358N双运放放大器、电阻R4、电容Cl组成，振荡频率由R4和Cl决定，在本 发明中，振荡频率为50KHz。振荡脉冲通过电阻R5来驱动复合三极管T2，该振荡脉冲控制 三极管T2的开启和关闭，这样，在T2关闭时，电感Ll两端由于高压反电势的作用，通过二 极管D2对电容C2进行充电，从而得到一个稳定的直流高电压。二极管D1、电阻R7、R6和 三极管Tl组成负反馈电路，其限制直流高电压的幅值。电容C2两端的直流高电压值由二 极管Dl的稳压击穿值来决定。调整电阻R6和R7可以微调输出电压。电容C2两端的直流 高电压经过二极管D3后分别通过电阻R8、光耦Bi、二极管D4连接至输出_1端，经过电阻 R9、光耦B2、二极管D7连接至输出_2端。输出-1端和输出_2端的输出电压范围在0-+47V 之间，本发明采用的是输出电压为45V的情形。当输出电压短路时，二极管D5(D8)导通，光耦Bl (B2)内部的发光管由于电压过低 而截止，此时光耦Bl (B2)被关断而停止输出。当输出端并联的负载增加时，输出端电压将 会降低。此时为了提高控制模块的带负荷能力，通过由电阻Rll和二极管D6或电阻R13和 二极管D9所构成的重载提供电路，当输出端电压降低至低于图3中B点的工作电压0. 6V 后，B点的电压通过电阻Rll和二极管D6作用于输出-1端，通过电阻R13和二极管D9作 用于输出_2端，从而增大输出端的带负荷能力。参见图3，控制模块的稳压电路由三极管T6、电阻R23以及稳压二极管D17构成， 它们共同为隔离供电电路提供稳定的输入电压。
控制模块还具有故障判断电路，其包括指示信号系统，该指示信号系统由错误信 号灯(fault)、检测信号灯(INSPECT)、电源电压低压报警灯(BATTERY)以及电源灯组成。 参见图3，当任一输出端的输出电压大于5. 4V时，三极管T4将一直导通以驱动电源灯LED3 闪烁发光；当两个输出端电压同时低于5. 4V时，三极管T4被截止，从而电源灯LED3停止闪 烁发光，此时三极管T3同样被截止，Fault灯LED2被导通发光，以此指示错误信号；当任一 输出端低于19V以下时，二极管DlO (Dl2)导通，检测信号灯INSPECTLED1逐渐被点亮。当A 点的电源输入电压低于23V时，过放保护电路中的三极管T5被截止，此时隔离电路中的输 入端②由于与之连接的三极管T5被截止而无电压输入，因此其输出端④的输出电压几乎 为0，从而整个控制模块电路不工作。此时电源电压低压报警灯(BATTERY) LED4被点亮，从 而提示蓄电池电压过低。图3中的电容C3和C4分别对隔离电路输出的电压信号以及蓄电池电源输出的电 压信号进行滤波。当控制模块电路的电源输入端由于不慎反接时，二极管D16为控制模块 提供保护，从而防止损坏电路。此外，控制模块输入端还并联有压敏电阻S10，该压敏电阻 SlO的作用是防止输入电压过高而损坏控制模块电路。
参见图3，在本发明所述的太阳能供电的带隔离电路的电子防锈系统中，控制模 块电路所采用的所有三极管的耐压均大于60V。此外，对于控制模块电路的A点工作电压 和B点工作电压，为了保证电路的正常工作，A点工作电压于B点工作电压的电压差不大于 0. 8V，也就是说，A点的工作电压为输入电压24V，那么B点的工作电压即为23. 2V。参见图3，隔离供电电路由型号为B2415S-1W的直流-直流(DC-DC)电源模块构 成，其输入电压为直流24V，输入空载电流为7mA，输入满载电流为55mA，输出电压为15V，输 出电流为7-67mA，满载效率为78%。通过隔离供电电路，防锈系统的工作电压直接取自车 载蓄电池正、负端，因此无论车内电源总开关状态如何，防锈系统的保护接地端(接车身) 都将与汽车的电路系统相隔离。本发明所述的太阳能供电的带隔离电路的电子防锈系统的输出端电连接至牺牲 阳极极板，牺牲阳极极板的材料可采用金属材料，例如铝、锌、镁或它们的合金。牺牲阳极极 板和车身之间由半导体导电胶带连接，半导体导电胶带可采用本领域公知的材料，半导体 导电胶带由于使用温度范围宽，能够保持稳定的电导率，并且能够在高电场下产生均勻电 场、减小电场应力。因此通过采用半导体导电胶带连接牺牲阳极极板和车身，使控制模块电 路输出的45V电压能够稳定的保持在牺牲阳极极板上，并有效控制电流量。控制模块电路 施加电动势至牺牲阳极极板，从而牺牲阳极极板材料不断消耗，释放出的电流供给车身并 使车身阴极计划，如此引起车身腐蚀的负电荷被吸引到牺牲阳极极板上，使活跃的牺牲阳 极极板代替车身产生氧化，进而保护汽车车身。本发明所公开的太阳能供电的带隔离电路的电子防锈系统由于具有用作汽车牌 照架的太阳能电池板，因此既可以为车载蓄电池充电，也可以为电子防锈系统提供工作电 压。并且由于电子防锈系统具有过放保护电路，因此当电源电压过低时能够切断系统电源， 从而保护车载蓄电池。并且通过隔离供电电路，从而解决了电源总开关的车辆在开关关闭 时的系统工作问题，而且还可使系统与车辆其他用电器互不影响。以上所述仅仅只是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明原理的前提下，还可作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
权利要求
一种太阳能供电的隔离供电电路的电子防锈系统，其特征在于所述系统具有太阳能电池板、控制电路模块和保护极板；所述太阳能电池板与所述控制电路模块连接并为其提供工作电压，所述太阳能电池板还与车载蓄电池连接并为其提供充电电压；所述控制电路模块由车载蓄电池过放保护电路、稳压电路、隔离供电电路、升压电路、重载提供电路以及故障判断电路组成，所述保护极板为牺牲阳极极板；所述控制电路模块具有第一输出端和第二输出端；所述第一输出端和所述第二输出端与所述牺牲阳极极板通过半导体导电胶带电连接；所述第一输出端和所述第二输出端的输出电压范围是0-+47V。
2.根据权利要求1所述的太阳能供电的隔离供电电路的电子防锈系统，其特征在于 所述太阳能电池板的的形状为中间镂空的矩形，其边框由多个小型太阳能电池组成；所述太阳能电池板中间镂空的部分用于安装汽车牌照；所述多个小型太阳能电池为单晶硅太阳能电池板、多晶硅太阳能电池板或非晶硅太阳 能电池板。
3.根据权利要求1所述的太阳能供电的隔离供电电路的电子防锈系统，其特征在于 所述车载蓄电池过放保护电路在车载蓄电池输出电压降低IV后，切断所述控制模块电路的电源；所述稳压电路由三极管、电阻和稳压二极管组成；所述升压电路为脉冲振荡 电路，振荡频率为50kHz ；所述重载提供电路由电阻和二极管构成，其可以提高所述电子防 锈系统的负载能力。
4.根据权利要求1所述的太阳能供电的隔离供电电路的电子防锈系统，其特征在于 所述隔离供电电路为直流-直流(DC-DC)电源模块，该直流-直流(DC-DC)电源模块的的输入电压范围是21. 6VDC-26. 4VDC，输出电压为15VDC，输入电流范围是7_55mA，输出 电流范围是7-67mA，效率为78%。
5.根据权利要求1所述的太阳能供电的隔离供电电路的电子防锈系统，其特征在于 所述故障判断电路包括错误信号灯(fault)、检测信号灯(INSPECT)、电源电压低压报警灯(BATTERY)以及电源灯；所述错误信号灯(fault)、检测信号灯(INSPECT)、电源电压低 压报警灯(BATTERY)以及电源灯全部为发光二极管(LED)；当任一输出端的输出电压大于 5. 4V时，电源灯闪烁发光；当两个输出端电压同时低于5. 4V时，电源灯停止闪烁发光，而错 误信号灯(fault)导通发光；当任一输出端低于19V以下时，检测信号灯(INSPECT)被点 亮；当车载蓄电池电源电压低于23V时，电源电压低压报警灯(BATTERY)被点亮。
6.根据权利要求1所述的太阳能供电的隔离供电电路的电子防锈系统，其特征在于 其中所述牺牲阳极极板的材料为金属材料，例如铝、锌、镁或它们的合金。
全文摘要
本发明的太阳能供电的带隔离供电电路的电子防锈系统，利用牺牲阳极来保护汽车车身，使车身减缓生锈。并且由于本发明的电子防锈系统具有隔离供电电路，因此可以解决汽车总电源开关关闭时系统的工作问题。再者，本发明的电子防锈系统具有用作汽车牌照架的太阳能电池板，可为车载蓄电池充电，也可为电子防锈系统供电。并且由于电子防锈系统具有过放保护电路，从而能够在车载蓄电池电压过低时切断系统电路来保护车载蓄电池，因此汽车在长时间停放时不会将车载蓄电池的电路过度消耗。
文档编号H02J7/00GK101882893SQ201010208130
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者王勇 申请人:王勇