專利名稱：鎳鎘電池模擬放電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種用于在鎳鎘電池充電作業(yè)中的輔助設(shè)備。特別適用于在充電前的電池預(yù)處理過程。
目前，隨著社會(huì)的發(fā)展，包括社會(huì)活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、政治活動(dòng)、軍事活動(dòng)都廣泛應(yīng)用可移動(dòng)式通訊器材，以適應(yīng)快節(jié)奏高效率的需要。這類移動(dòng)通訊器材多采用小體積、大容量的鎳鎘電池做電源。鎳鎘電池體積小，可反復(fù)多次充電，但其價(jià)格昂貴，特別是在充電作業(yè)過程中操作規(guī)程十分嚴(yán)格，稍有不慎即可能導(dǎo)致電池的損壞，或者充電不足影響工作的正常進(jìn)行。一般來說，根據(jù)鎳鎘電池的特性在充電前要求放電到某一額定電壓范圍，才能保證充電質(zhì)量和電池的使用壽命。然而，目前只有少數(shù)型號(hào)的高檔電池內(nèi)部設(shè)置有記憶性功能，即達(dá)不到額定壓降數(shù)值無法充電。多數(shù)電池并不具備這個(gè)條件，因而應(yīng)用時(shí)也無從知道充電時(shí)是否達(dá)到起充電壓值。這樣勢必造成眾多的違反常規(guī)充電。目前現(xiàn)有鎳鎘電池使用過程中沒有專用的放電裝置，電池放電只能由電臺(tái)的功率自然消耗，由于這種自然消耗沒有量化控制所以電池充電前的下限電壓即十分不固定。每次充電都是在即時(shí)下限電壓值起充。如果下限電壓接近額定值則活性范圍大，充電容量也大，且電池不易受損，而起充電壓值高的活性范圍小，則充電容量也小。特別是外出執(zhí)行任務(wù)前，明知電池未達(dá)到起充值也無法放電，只好高壓起充以防止中途電量耗盡，影響工作。而這往往達(dá)不到預(yù)想的效果，又有損于電池壽命。
本裝置的發(fā)明目的即是提供一種鎳鎘電池的模擬放電裝置，它可以模擬電臺(tái)“收”“發(fā)”狀態(tài)的實(shí)際工作電流，按標(biāo)準(zhǔn)工作要求自動(dòng)完成放電過程，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)起充電壓的設(shè)置以保證規(guī)范化充電后電池容量和一致性，保護(hù)電池不受損壞。
為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的發(fā)明目的，本裝置采取以下的設(shè)計(jì)構(gòu)思首先本裝置直接利用放電電池做為電源，因而在本裝的結(jié)構(gòu)中有一個(gè)專用放電電池座1，插上放電電池，本裝置即可開始工作。其次，本裝置中設(shè)計(jì)有一個(gè)放電狀態(tài)監(jiān)控器2，由監(jiān)控器負(fù)責(zé)進(jìn)入放電狀態(tài)后自動(dòng)檢測電池的電壓值，當(dāng)達(dá)到充電起始值后，即隨時(shí)切斷電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換。本裝置中還設(shè)計(jì)有模擬負(fù)載3，實(shí)現(xiàn)模擬“發(fā)”狀態(tài)工作和“收”狀態(tài)工作過程。為使“收”“發(fā)”狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換符合電池放電電流的允許規(guī)律。本裝置中設(shè)計(jì)有模擬負(fù)載開關(guān)電路4，借助它實(shí)現(xiàn)“收”“發(fā)”工作狀態(tài)的負(fù)載自動(dòng)切換從而真正模擬電臺(tái)的實(shí)際工作過程，合理實(shí)現(xiàn)最理想快速的放電作業(yè)。本裝置還包括有一個(gè)放電狀態(tài)選擇開關(guān)5，借助開關(guān)實(shí)現(xiàn)普通放電(額定電流)或模擬(即收／發(fā)轉(zhuǎn)換放電流)放電方式。
為使整個(gè)過程便于觀摩，本裝置中設(shè)顯示器6，以顯示放電方式及放電狀態(tài)。
插入放電電池后，借助模擬負(fù)載組成放電回路，即開始放電過程。如果選用模擬放電方式，則放電過程即可按照一定的規(guī)律模擬“收”“發(fā)”工作電流自動(dòng)切換放電。當(dāng)電池電壓下降到預(yù)定起充電電壓，放電狀態(tài)監(jiān)控器自動(dòng)切換電路，停止放電作業(yè)，同時(shí)通過顯示器提醒放電作業(yè)完畢可以進(jìn)行充電作業(yè)。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的發(fā)明目的是如何實(shí)現(xiàn)的。


圖1為本裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邏輯圖。
圖2為給出的一個(gè)實(shí)施例的電原理圖。
圖3為專用電池座與本裝置的外觀設(shè)計(jì)圖。
其中1為專用電池座，2為放電狀態(tài)監(jiān)控器，3為模擬負(fù)載，4為模擬負(fù)載開關(guān)電路，5為放電狀態(tài)選擇開關(guān)，6為顯示器，7為本裝置機(jī)殼，A、B為觸模開關(guān)，10為啟動(dòng)放電開關(guān)，11、12為顯示器指示燈罩，13、14為接觸式電池電極。
從附圖中可看出本裝置的工作沒有設(shè)置獨(dú)立電源?？糠烹婋姵刈鰹殡娫?，因而，本裝置的電池座可能有若干個(gè)型號(hào)，以適應(yīng)不同類型的電池。如果做成專用電池模擬放電裝置則盒體與機(jī)箱可做成一體化，如圖3所示，也可分離成單成一體，因地選用。在電池插座中設(shè)有兩上接觸電極13、14，其和電池的輸出電極相接觸。
本裝置結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)有一個(gè)放電狀態(tài)監(jiān)控器2，它包括基準(zhǔn)電壓源、比較放大器和切換執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成。基準(zhǔn)電壓和鎳鎘電池電壓的信號(hào)同時(shí)送入比較器，放大器的輸出信號(hào)接至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的觸發(fā)端，當(dāng)比較器的輸入端電池信號(hào)電壓小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較器高電平信號(hào)使三極管T4截止，J釋放，J1－1復(fù)位從而切斷電源自動(dòng)終止放電作業(yè)，其中基準(zhǔn)電壓源由一個(gè)三端穩(wěn)壓集成塊IC4、二極管D4組成，接在本裝置的電源線上穩(wěn)壓后輸出做為標(biāo)準(zhǔn)起充電壓信號(hào)送至比較放大器的一個(gè)輸入端。比較放大器可用LM339一類的片子組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一個(gè)由三極管T3組成的開關(guān)電路，由繼電器J做為開關(guān)電路負(fù)載，J的一組常開觸點(diǎn)J1－1與電鈴式啟動(dòng)開關(guān)10并聯(lián)，當(dāng)按下開關(guān)時(shí)后模擬裝置開始工作，此時(shí)J吸合由J1－1實(shí)現(xiàn)閉鎖。當(dāng)放電后電池電壓下降到與基準(zhǔn)電壓相同時(shí)，放大器輸出信號(hào)使T3截止，J釋放J1－1跳開，從而中止放電過程。
本裝置中放電過程中應(yīng)用兩個(gè)電阻(R9、R10)做為模擬負(fù)載3、R10為“收”狀態(tài)負(fù)載，R10與R9并聯(lián)后做為“發(fā)”狀態(tài)負(fù)載，為能實(shí)現(xiàn)“收”與“發(fā)狀態(tài)的自動(dòng)模擬轉(zhuǎn)換，電阻R9是通過模擬負(fù)載的開關(guān)電路4與R10并聯(lián)的。也就是說當(dāng)開關(guān)電路4是處于并狀態(tài)時(shí)R9、R10實(shí)現(xiàn)并聯(lián)，即對(duì)應(yīng)“發(fā)”狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)電路4處于“斷”狀態(tài)，由R10對(duì)應(yīng)“收”狀態(tài)。
為實(shí)現(xiàn)模擬“收”與“發(fā)”狀態(tài)的自動(dòng)切換，模擬負(fù)載開關(guān)電路4中包括一個(gè)可控開關(guān)管T2，(圖2中即舉出了采用vmosTCEA30的實(shí)施例)和三極管T1組成的觸發(fā)電路，時(shí)基電路(圖2中給出的是用NE555搭接的時(shí)基電路實(shí)施例)。由時(shí)基電路發(fā)出的脈沖信號(hào)加至三極管T1的基極。有規(guī)律地觸發(fā)vmos管的導(dǎo)通與截止，從而實(shí)現(xiàn)了模擬電臺(tái)工作狀態(tài)下的自動(dòng)放電過程。
本裝置還設(shè)計(jì)有一個(gè)放電狀態(tài)選擇開關(guān)電路5，其目的在于有時(shí)需要在模擬狀態(tài)下放電，有時(shí)需要在普通“收”狀態(tài)下緩慢放電。這部分電路的設(shè)計(jì)給予本裝置工作狀態(tài)下的選擇。本裝置的放電狀態(tài)選擇開關(guān)電路由兩個(gè)觸模開關(guān)(A、B)和一個(gè)由NE555組成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路組成。其輸出信號(hào)接至模擬負(fù)載開關(guān)電路4中的時(shí)基電路上以控制時(shí)基電路的工作狀態(tài)是“工作”還是“截止”。從圖2中可以看出觸摸電極B時(shí)vmos管處于截止?fàn)顟B(tài)，整個(gè)裝置處于普通放電狀態(tài)，當(dāng)觸摸電極A后，vmos管T2處于間歇導(dǎo)通狀態(tài)。整個(gè)裝置進(jìn)入模擬放電狀態(tài)。
為了便于使用過程中進(jìn)行觀察，本裝置還設(shè)計(jì)有狀態(tài)顯示器6、具體設(shè)計(jì)可采用兩個(gè)發(fā)光二極管(LED1、LED2)分別顯示普通放電狀態(tài)或模擬放電結(jié)束。
從以上述敘可以看出，充電鎳鎘電池首先應(yīng)置入電池插座1上。然后可根據(jù)其具體情況觸摸電極A(或B)使裝置設(shè)定模擬放電狀態(tài)，然后按下開關(guān)10，如果此時(shí)電池的電壓末下降到額定的電壓值，此時(shí)本裝置立即進(jìn)入模擬放電狀態(tài)，其“收”與“發(fā)”狀態(tài)自動(dòng)切換，(參考切換時(shí)間比例為81)其切換時(shí)間主要靠調(diào)整時(shí)基電路的頻率(參考值為0.01－0.03Hz)，各狀態(tài)所占的時(shí)間靠占空比的設(shè)定，當(dāng)放電達(dá)到予置起充電壓后，由IC3輸出低電平三極管T3截止，J釋放J1－1復(fù)位電源被切斷，整個(gè)模擬放電過程即結(jié)束，可見本設(shè)計(jì)可以完滿實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的發(fā)明目的。
本實(shí)用新型做為一個(gè)專用設(shè)備可以非常方便地應(yīng)用，特別是使起充電壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)可以大大增加鎳鎘電池充電質(zhì)量和保護(hù)電池的有效使用及壽命延長，利用本實(shí)用新型構(gòu)思制成的模擬放電裝置可以通過調(diào)整適應(yīng)各類型的鎳鎘電池，而且，其放電過程，既合理用放電的理論曲線又可節(jié)省時(shí)間，對(duì)于應(yīng)用移動(dòng)通訊器材的單位來說實(shí)為一個(gè)有價(jià)值新型設(shè)備，有推廣應(yīng)用的價(jià)值。
權(quán)利要求1.一種鎳鎘電池模擬放電裝置，其特征在于該裝置由放電電池座1、放電狀態(tài)監(jiān)控器2、放電狀態(tài)選擇開關(guān)4、模擬負(fù)載3、模擬負(fù)載開關(guān)電路5和顯示器6組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的模擬放電裝置，其特征在于放電電池座1為一代凹槽的盒體，凹槽內(nèi)設(shè)置有接觸電極13、14，凹槽的幾何尺寸與對(duì)應(yīng)的鎳鎘電池相適配，可單成一體，也可與本裝置的機(jī)箱7做成一體化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的模擬放電裝置，其特征在于放電狀態(tài)監(jiān)控器2包括一個(gè)基準(zhǔn)電壓源，比較放大器和切換執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成，基準(zhǔn)電壓和鎳鎘電池電壓信號(hào)同時(shí)送入比較放大器，其放大信號(hào)接至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的觸發(fā)端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模擬放電裝置，其特征在于基準(zhǔn)電壓源由一個(gè)三端穩(wěn)壓塊IC4和二極管D3組成比較放大器可采用LM339片子，執(zhí)行機(jī)構(gòu)由三極管T3組成的開關(guān)電路及做為電路負(fù)載的繼電器J組成，J的一組常開觸點(diǎn)J1－1與電鈴式啟動(dòng)開關(guān)10相并聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所說的模擬放電裝置，其特征在于所說的模擬負(fù)載3是兩只電阻(R9、R10)，“收”狀態(tài)模擬負(fù)載R10直接跨接在放電電池兩端，電阻R9通過模擬負(fù)載開關(guān)電路4與R10并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所說的模擬放電裝置，其特征在于模擬負(fù)載開關(guān)電路4包括一個(gè)可控開關(guān)管T2(具體可采用vmos管TCEA30A)，三管T1組成觸發(fā)電路，時(shí)基電路(具體采用NE555搭接)，時(shí)基電路的脈沖信號(hào)加在三極管T1的基極，觸發(fā)電路的輸出加在vmos管的控制極G上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬放電裝置，其特征在于放電狀態(tài)選擇開關(guān)電路5，由兩個(gè)觸模式開關(guān)(A、B)和一個(gè)NE555組成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)輸出電路組成，其輸出信號(hào)接至?xí)r基電路控制時(shí)基電路的工作狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬放電裝置，其特征在于顯示器6包括兩個(gè)發(fā)光二極管LED1、LED2，分別指示模擬裝置的放電方式和工作進(jìn)程。
專利摘要本實(shí)用新型涉及到一種對(duì)鎳鎘電池充電前的預(yù)處理裝置，以保證電池充電前能達(dá)到起充電壓。該裝置以放電電池為電源，包括有電池座、模擬放電監(jiān)控器、模擬負(fù)載、模擬狀態(tài)控制電路、狀態(tài)選擇電路和顯示器組成，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)模擬的收發(fā)狀態(tài)進(jìn)行放電作業(yè)。同時(shí)又可自動(dòng)監(jiān)測電池放電過程和切斷電源，從而保證了鎳鎘電池充電前的一致性和標(biāo)準(zhǔn)化，有利于保持電池活性，充電質(zhì)量和壽命。
文檔編號(hào)H01M10/44GK2074057SQ9021701
公開日1991年3月27日 申請(qǐng)日期1990年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月27日
發(fā)明者魏中, 徐超英, 魏立君 申請(qǐng)人:河北省公安廳科學(xué)技術(shù)研究所