Устройство для заряда аккумуляторной батареи

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2 (19) (11) (51) 4 Н 02 1 7/10

1 ВлЕрж"Фн э

11 О

%Ж,; 3м:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61} 1149350 (21) 4099899/24-07 (22) 14,08,86 (46) 15.02.88. Бюл. ¹ 6 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический:институт силовых полупроводниковых устройств . (72) А.А.Крисан, Ю.Н.Швец, В.Л.Товбин и Ю.П.Терехов (53) 621,355.163 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1149350, кл. Н 02 J 7/10, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯ. ТОРНОЙ БАТАРЕИ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть предназначено для заряда и подзаряда аккумуляторных батарей (АБ) в процессе их эксплуатации. Цель изобретения— повьппение точности, оптимизация величины тока заряда и обеспечение режима десульфатации. Устройство для заряда аккумуляторной батареи содержит трансформатор 1, выходом соединенный с мостовым выпрямителем 2, выход ко,торого через тиристор 3, шунтированный через кнопку 4 резистором 5, и через датчик тока - резистор 6 подклю-. чен к выходу устройства и к зажимам аккумуляторной батареи, в результате чего образуется низковольтная силовая зарядная цепь аккумуляторной батареи.

Остальные элементы схемы образуют контрольно-управляющий блок. Тиристор

3 управляется генератором 8, питание которого осуществляется от стабилитрона 9, образующего с последовательно включенным резистором 10 одно плечо моста, подключенного к выходу устройства. Другое плечо моста, подключенное к выходу устройства, образовано последовательно включенными стабилитроном 11 с введенным диодом и переменным резистором (потенциометром)

12, средняя точка которого подключена к входу транзисторного аналога тиристора, а через диод 13 подключена к входу управляемого генератора 8, а вход генератора через резистор задания тока заряда 14 подключен к выходу транзисторного аналога тиристора,а через развязывающий диод 17 выход, 1374335 транзисторного аналога тиристора подключен к входу электронного ключа I8 включенного на минусовой вывод питания управляемого генератора. Средняя точка другого плеча моста, катод стабилитрона ll и вывод резистора 12, через развязывающий диод 20 подключена к выходу интегрирующей RC-цепи, Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, может быть использовано для заряда и подзаряда аккумуляторных батарей в процессе их эксплуатации и является усовершенствованием изобретения по авт.св.

У 1149350.

Цель изобретения . — повышение точ10 ности и оптимизация величины тока заряда при обеспечении режима десульфатации.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для заряда акку- 15 муляторной батареи.

Согласование ЭДС сети и аккумулятора осуществляется трансформатором 1.

Выход трансформатора 1 соединен с мостовым выпрямителем 2, который через тиристор 3, шунтированный через кнопку 4 резистором 5, и через датчйк тока — резистор 6 подключен к выходу устройства и к зажимам аккумуляторной батареи, в результате чего об- 2 разуется низковольтная силовая зарядная цепь аккумуляторной батареи. Остальные элементы схемы образуют контрольно-управляющий блок. Управляющий переход тиристора 3 через гасящий резистор 7 подключен к выходу управ-. ляемого генератора 8, питание которого осуществляется от стабилитрона 9, образующего с последовательно включенным резистором 10 одно плечо моста, подключенного к выходу устройства.35

Другое плечо моста, подключенное к выходу устройства, образовано последовательно включенными стабилитроном

ll с введенным диодом и переменным резистором 12, средняя точка которого

40 связанной с выходом ключа 18.. Параллельно потенциометру 12 включен фильтрующий конденсатор 24, Устройст1 во обеспечивает более точную информацию заряженности АБ по величине

ЭДС, ускоряет процесс заряда и позволяет устранить. сульфатацию пластин, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. подключена к входу транзисторного аналога тиристора и через диод 13 к входу управляемого генератора 8, а.вход генератора связан с резистором 14 задания тока заряда. B плечо моста, подключенного к выходу устройства, введен диод 15. Вход генератора через резистор 14 подключен к выходу транзисторного аналога тиристора 16, а через развязывающий диод 17 выход транзисторного аналога тиристора подключен к входу электронного ключа— базе транзистора 18, которая через резистор 19 подключена к минусовому выводу питания управляемого генератора. Катод стабилитрона ll и вывод резистора 12 через развязывающий диод 20 подключены к выходу интегрирующей RC-цепи, состоящей из резистора

21, подключенного к минусовому выводу выпрямителя, и конденсатора 22, подключенного к плюсовому выводу выхода устройства. Кроме того, выход RC-цепи через разрядный резистор 23 подключен к выходу ключа - колектору

1 транзистора 18. Параллельно потенциометру 12 включен фильтрующий конденсатор 24.

Устройство работает следующим образом.

При подключении аккумуляторной батареи, подлежащей зарядке с остаточ- . ным напряжением больше половины номинального, что имеет место в большинстве случаев, через резистор 10 от батареи запитывается управляемый генератор 8, который самовозбуждается и выдает узкие импульсы управления на тиристор 3 с частотой, заданной величиной резистора 14, которая выше

1374335 периодических пульсаций выпрямленного напряжения сети, составляющих 100 Гц.

При подключении устройства к сети появляется напряжение на выходе выпря5 мительиого моста 2, под действием которого при включенном тиристоре протекает ток аккумуляторной батареи.

Так как частота генератора не синхронизирована с частотой сети, появление тока заряда в результате несинхронного включения вызывает падение напряжения на датчике тока — резисторе 6, в результате чего снижается частота генератора до синхронного 15 значения 100 Гц, а ток в зависимости от моментов включения изменяется от начального, определяемого начальными углами включения, до заданного резистором 10. После переходного процесса, 20 составляющего 3-4 импульса тока (30-40 мс), ток заряда достигает установившегося значения. Одновременно с появлением напряжения на выходе выпрямительного моста 2 через резистор 25

21 начинается заряд конденсатора 22

RC-цепи. При этом напряжение, снимаемое с движка потенциометра 12 другого плеча моста, ниже напряжения на стабилитроне 9, так как напряжение акку- 30 муляторной батареи не номинально.

Транзистор 26 открыт, так как потенциал базы более положительный, чем потенциал эмиттера. При этом открыт и транзистор 25. Резистор 14 за- 3, дания величины тока заряда через открытую цепь коллектор — эмиттер транзистора 25 подключен к плюсовому выводу выхода устройства, что обеспечивает режим задания тока. Электрон- 40 ный ключ — транзистор 18 при этом закрыт, так как ток управления, протекающий через резистор 19, шунтируется мимо цепи базы через диод 17 и открытую цепь коллектор — эмиттер 45 транзистора 25. При этом обеспечивается режим заряда конденсатора 22 интегрирующей RC-цепи. По истечении времени, определяемого постоянной времени заряда T=RC и величиной поро50

ra, определяемого положением движка потенциометра 12, напряжение на конденсаторе 22 превышает напряжение на потенциометре 12, диод 20 открывает. ся и напряжение на потенциометре 12 продолжает повышаться от тока, протекающего через диод 20, Ток в цепи стабилитрона 11 и диода 15 снижается до нуля. Диод 15 закрывается. При падении напряжения на нижней части потенциометра 12 больше напряжения стабилизации стабилитрона

9 транзистор 26 закрывается, что вызывает закрывание транзистора 25.

Цепь, шунтирующая нижнюю часть потенциометра 12 через резистор 27, размыкается, что снижает порог включения схемы на основе транзисторного аналога тиристора и потенциометра 12.

Для упрощения рассмотрения работы устройства следует отметить, что схема транзисторного аналога тиристора 16 вместе с потенциометром 12 образует схему, эквивалентную несимметричному триггеру с петлей гистерезиса с инверсией. При повышении напряжения на входе транзисторы триггера закрываются. При этом порог срабатывания снижается. При снижении напряжения на входе транзисторы открываются и порог срабатывания повышается.

После выключения аналога тиристора

16 (оба тиристора не проводят} зарядный ток устройства снижается до нуля, так как цепь задания тока через резистор 14 разрывается, транзистор 25 не проводит ток, а следовательно, ток управления генератора соответственно равен О. Это тормозит работу генератора импульсов, вызывает снижение тока заряда до нуля. Одновременно открывается ключ 18, так как весь ток управления протекает через резистор 19, цепь база — эмиттер транзистора 18, диод смещения. Открытый транзистор 1.8 разряжает конденсатор 22 интегрирующей RC-цепи по цепи: ограничивающей ток резистор 23, коллектор — эмиттер транзистора 18, диод смещения. Постоянная разряда интегрирующего конденсатора 22 на одиндва порядка меньше постоянной времени заряда.

С момента разряда. конденсатора

22 начинает разряжаться конденсатор

24 через потенциометр 12 до напряжения, определяемого напряжением на аккумуляторной батарее.

После заряда, определяемого установленной величиной тока и временем его протекания, автоматически снижается зарядный ток до нуля и по ЭДС аккумуляторной батареи определяется степень saряженности батареи. Если ЭДС не номинальная, нижний порог срабатывания схемы вышее, чем падение напряжения

)374335 на нижней части потенциометра 12, схема не удерживается в состоянии контроля ЭДС, как только падение напряжения на нижней части потенциомет5 ра становится ниже напряжения стабилизации стабилитрона 9, открывается транзистор 26 и схема переходит в исходное состояние. Цикл заряда и ".. контроля аккумулятора повторяется. ,Время цикла заряд — контроль может быть выбрано в широких пределах от единиц секунд до десятков минут и даже часов при соответствующей RCцепи. По мере заряда батареи возрастает ее ЭДС и по мере приближения к номинальной паузы контроля ЭДС удлиняются, что в какой-то мере служит индикатором степени заряженности . батареи и приводит к снижению сред- 2р него тока зарядки в цикле зарядки.

При полностью заряженной батарее. длительность цикла определяется величиной, необходимой для компенсации тока разряда или утечки, по чему мож-25 но судить о годности аккумулятора для эксплуатации.

Для обеспечения работы схемы на различные нагрузки введен резистор

28. Через резистор 28 и включенную 3р кнопку 4 запитывается контрольноуправляющий блок, в результате чего обеспечивается проверка функционирования устройства в режиме стабилизации тока на различные нагрузки, в том числе и активную. Введение резистора

28 дает возможность проверять работоспособность и расширяет функциональные возможности устройства.

Устройство позволяет повысить точ-4р ность зарядки, т.е. более точной информацией о заряженности является величина ЭДС, чем напряжение аккумуля— тора, исключить режимы недозаряда и перезаряда, что упрощает контроль и 45 обслуживание устройства. Установленный ток заряда поддерживается постоянным в процессе всего заряда, что сокращает время заряда. Введение бестоковой паузы в процессе зарядки благо 50 приятно сказывается на процессе зарядки. При подключении параллельно аккумулятору нагрузки реализуется режим заряд — разряд, позволяющий установить сульфатизацию пластин, 55 что увеличивает срок службы аккумуляторов.

BHIGUIH Заказ 612/51 Ти

Произв.-полигр. пр-тие, r.

Формула изобретения

1. Устройство для заряда аккумуляторной батареи по авт.св. Ф- 1149350, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оптимизации величины тока заряда и обеспечения режима десульфатации, в контрольно-управляющий блок введены интегрирующая RC-цепь, ключ на транзисторе, диоды, транзисторный аналог тиристора с коллекторно-базовыми связями через резисторы, подключенный эмиттером и " р — и-транзистора к минусовому выводу питания управляемого генератора и выводу третьего резистора, а базойк среднему выводу первого регулируемого резистора,.при этом цепь коллектор- эмиттер р — и - р-транзистора аналога тиристора включена последовательно с вторым регулируемым резистором и подключена эмиттером к плюсовому выводу выхода устройства, а коллектором — к второму регулируемому резистору и аноду первого развязывающего диода, катод которого подключен к второму выводу третьего резистора и базе транзисторного ключа, коллектор которого через разрядный резистор подключен к выходу интегрирующей

RC-цепи, подключенной резистором к минусовому выводу выхода выпрямителя, а конденсатором — к плюсовому выводу выхода устройства, эмиттеру р — и р-транзистора аналога тиристора и выводу второго конденсатора, второй вывод которого подключен к аноду второго развязывающего диода, катод которого подключен к выходу RC-цепи, в анодную цепь стабилитрона первого плеча моста введен дополнительный диод, подключенный катодом к минусовому выводу выхода устройства, а анодом — к аноду стабилитрона, катод которого подключен к аноду второго развязывающего диода.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, точка соединения ключа и ограничивающего резистора соединена с минусовым выводом питания управляющего генератора через дополнительный резистор. раж 649 Подписное

Ужгород, ул. Проектная, 4