能恢复镉镍电池功能的充电器

🏠 首页 《无线电》杂志 1992年 🔗 第12期 🔗 第31页 分类:收音与录音 🔗 赵雷鸣 🔗

本充电器是一种可对旧充电电池进行修复的多功能充电器。它不仅能够对一般镉镍充电池进行快速大电流充电,还可以对没有受到过严重物理性、机械性损伤和电解液干枯而使用普通充电器无法充电的旧电池、废弃电池进行修复,并能较好地恢复其容量,从而延长电池的使用寿命。

本充电器主要由脉冲控制及电能分配等几个部分组成,方框图如图1所示。

图1
图1 🔍原图 (1103×562)

通常,镉镍电池在充满后如果继续充电(无论是大电流或是小电流)都会使电解电液中的水份电解产生氢气和氧气,这些气体不仅增高电池的内部压力,而且氧气穿过隔板扩散到明极与镉发生反应生成氧化镉,使得电池的有效电极面积减小,内阻增高,容量下降,在充放电时电能、化学能之间的能量转换效率降低。长期累积则使得电池失效。

因此,良好质量的充电设备应有以下功能:

1.在任何情况下都须有安全、可靠的自动控制系统,以避免过充造成电池永久性的损伤。

2.能够克服电池的极化现象,以提高充电效率,达到快充的目的和延长其寿命。

本充电器的原理见图2。

图2
图2 🔍原图 (1611×1021)

本充电器采用交流正、反向脉冲调制式充电的方法对电地进行高速的电能“灌装”。

脉冲控制部分由振荡器、比较器、开关电路、锁定部分和脉冲分配部分构成。

来自振荡器的脉冲通过由CD4017比较/分配器来控制正向和反向充电、间隙停充、取样时序各部分所占的脉冲宽度。分配器输出的长脉冲用来控制正向充电开关管;反向充电、间隙停充及取样由短脉冲来控制。充放电开关管使用大功率、大电流的晶体三极管或达林顿管。经过处理的控制信号提供给开关管恒定的基极电流,这样可以使开关管输出恒定的电流对充电电池进行充电。须指出的是镉镍电池不适合用恒压充电方式。

开关的锁定控制采用或非门R—S触发器来完成。当比较器在输出“充满”信号后可以使充放电开关永久性锁定在关闭状态,除非进行人工解除。这样,便可以在无人监管时放心地使用本充电器而不必担心过充损伤电池。

精密的稳压器件TL431在进行分压后给比较器提供一个相当恒定的电压基准。

对脉冲控制信号的处理是对CD4017输出的信号进行稳压控制。如果条件许可还可以使用恒流元件对开关管进行恒流控制,那将使电路更简洁、高效。

由于在正反向充放电时电池的电压实际上并不反映其真实情况,因为电源的影响会产生一定偏离,所以比较器的取样信号来自停充的间隙。另外,本电路所设的其它间隙,是专用来让电池可进行复杂电化学反应,克服电池内部极化现象的。

需要说明的是,本充电器具有的温控功能是专为环境温度变化较大的地区来设计的。通常,在环境温度较低时,充电的效率较高。反之,效率就较低。这样需要适当调整基准电压以适应这种变化。有兴趣者还可以使用温敏元件来进行无级调整,参见图3。

图3
图3 🔍原图 (985×608)

组装本充电器进行调试除基准电压要求较高外(可借助图3来确定具体数值),其余要求不必过高。

最后的忠告:因电池内部高压、高温、气体溢出所造成的电解液干枯是目前无法复活的,因此应绝对避免过充、高温。(赵雷鸣)