Автоматическое подзарядное устройство

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве подзарядного устройства стартерных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, находящихся на длительном хранении в заряженном состоянии Цель изобретения - расширение эксплуатационных свойств. Устройство обеспечивает одновременный заряд нескольких групп аккумуляторных батарей с их последовательным соединением в каждой группе пульсирующим током двухили однополупериодного выпрямления или асимметричным током„ Устройство питается от однофазной сети через нагрузку переменного тока и полууправляемый мостовой выпрямитель . Блок программного управления обеспечивает ступенчатое регулирование зарядного тока на основе данных контроля заряженности аккумуляторных батарей. Последний реализован посредством цепей контроля напряжения на зажимах аккумуляторных батарей, выполненных из последовательно соединенных стабилитрона, резистора и светодиода, который оптически связан с оптоприемником блока программного управления. 1 ил. г (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИК соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК (ц) Н 02 J 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4 7 07660/07 (22) 19.06.89 (46) 15.01.92. Бюл. t" 2 (75) Н.И„ Сысоев (53) 621.355.163(088„8) (56) Патент Англии !" 2086060, кл. О 01 Г 31/36, 1980,, Авторское свидетельство СССР

Р 1078505, кл. H 01 М 10/48, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р" 1534694, кл. H 02 М 7/12, 1987. (54) АВТОМАТИЧЕСКОЕ ПОЧЗАРЯДНОЕ

УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве подзарядного устройства стартерных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, находящихся на длительном хранении в заряженном состоянии. Цель изобретения — расширение эксплуатационных свойств. УстИзобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в качестве подэарядного устройства стартерных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, находящихся на длительном хранении в заряженном состоянии.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных свойств„

На чертеже приведена схема автоматического подзарядного устройства.

Автоматическое подзарядное устройство содержит входные выводы 1 и 2 для подключения к сети переменного тока, последовательно мсжру которыми

„.SU„„) 705954 А 1

2 ройство обеспечивает одновременный заряд нескольких групп аккумуляторных батарей с их последовательным соединением в каждой группе пульсирующим током двух- или однополупериодного выпрямления или асимметричным током.

Устройство питается от однофазной сети через нагрузку переменного тока и полууправляемый мостовой выпрямитель. Блок программного управления обеспечивает ступенчатое регулирование зарядного тока на основе данных контроля заряженности аккумуляторных батарей. Последний реализован посредством цепей контроля напряжения на зажимах аккумуляторных батарей, выполненных из последовательно сое- диненных стабилитрона, резистора и светодиода, который оптически связан с оптоприемником блока программного управления. 1 ил. через два последовательно-встречно включенных диода 3 и 4, соединенных между собой анодами и образующих отрицательный выходной вК,од 5 устройства, включена нагрузка 6 переменного тока, и две группы по три в каждой ключей 7-9 и 10-12 с односторонней проворимостью и односторонней блокировкой (которые могут быть выпол нены на тринисторах)„ Первые (входные) выводы 13-15 первой группы ключей 7-9 соединены с общей точкой соединения катода диода 3 и входного вывора 1, а входные выводы 16-18 второй группы ключей !0-12 согди « чь с общей

17059 точкой соединения катода диода 4 и нагрузки 6 переменного тока. Выходные

I выводы 19-21 каждого иэ ключей 7-9 первой группы соединены соответс-,вен5 но каждый с одним иэ выходных выводов

22-24 ключей 10-12 второй группы, и эти точки соединения, являющиеся тремя положительными выводами 25-27 устройства, служат для подключения соот- 10 ветствующих трех групп аккумуляторных батарей (ЛБ) 28-30, каждая из которых также содержит в своем составе несколько АБ. Параллельно каждой иэ AS

281 - 28п s 291-29н ° 30, -30п подсоеди нен один иэ ограничителей 31 -31п на стабилитронах, каждый иэ которых состоит иэ лампы накаливания и стабилитронов, открывающихся при достижении соответствующей АБ уровня 100ь заряженности, и одна из нескольких оптронно-стабилитронных схем 32„-32п контроля, каждая из которых состоит из ограничительного резистора, светодиода и стабилитрона, открывающегося при достижении соответствующей АБ уровня 85-953 заряженности номинальной емкости. Оптодатчик (светодиод) каждой оптронно-стабилитронной схемы контроля каждой группы АБ установлен 30 с возможностью одновременного взаимодействия с одним соответствующим оптоприемником одной иэ трех логических схем И-НЕ 33-35 на оптоприемниках и с одним оптоприемником одной из трех логических схем ИЛИ-НЕ 36-38 на опто35 приемниках, Выход первой схемы ИЛИ-НЕ

36 на оптоприемниках соединен с управляющим входом 39 первого ключа 7 первой группы, через последователь40 но соединенные схему НЕ 40 и первый вход 41 схемы И 42 - с управляющим входом 43 второго ключа 8 первой группы, а через последовательно соединенные первый вход 44 первой схемы 45

И-НЕ 45, вторую схему И 47, ее первый вход 46 - с управляющим входом 48 третьего ключа 9 первой группы. Выход второй схемы ИЛИ-HE 37 на оптоприемниках связан через второй вход 49 первой схемы И 42 с управляющим вхо50 дом 43 второго ключа 8 первой группы, а через последовательно соединенные второй вход 50 первой схемы И-НЕ 45 первый вход 46 второй схемы и И 4755 с управляющим входом 48 третьего ключа 9 первой группы. Выход третьей схемы ИЛИ-НЕ 38 на оптоприемниках связан через второй вход 51 второй

54

4 схемы И 47 с управляющим входом 48 третьего ключа 9 первой группы.

Выход первой схемы И-HE 33 на оптоприемниках связан через первое реле

52 времени с одним входом 53, а напрямую с другим входом 54 первой схемы ИЛИ 55, выход 56 которой соединен с управляющим входом первого ключа 10 второй группы, через последовательно соединенные вторую схему НЕ 57, третью схему И 59 (ее первый вход

58) - с управляющим входом 60 второго ключа 11 второй группы, а через последовательно соединенные первый вход

61 второй схемы И-HE 62, первый вход

63 четвертой схемы И 64 - с управляющим входом 65 третьего ключа 12 второй группы. Выход второй схемы И-НЕ

34 на оптоприемниках связан через второе реле 66 времени с одним входом 67, а на прямую с другим входом 68 схемы

ИЛИ 69, выход 70 которой через третью схему 59 (ее второй вход 71) связан с управляющим входом 60 вторэго ключа 11 второй группы, à через последовательно соединенные вторую схему

И-НЕ 62 (ее второй вход 72) и четвертую схему И 64 (ее первый вход 63) с управляющим входом 65 третьего ключа 12 второй группы. Выход третьей схемы И-.НЕ 35 на оптоприемниках связан через третье реле 73 времени с одним входом 74, а напрямую с другим входом 75 третьей схемы ИЛИ 76, выход

77 которой через четвертую схему И

64 (ее второй вход 78) связан с управляющим входом 65 третьего ключа 12 второй группы.

Принцип работы устройства основан на том, что если АБ сгруппировать по отдельным группам так, чтобы в каждой группе находилось по несколько последовательно соединенных АБ, то тогда при использовании трех разновидностей зарядного тока (асимметричного, при котором используется один полупериод за каждый период сети, обычного - двухполупериодного зарядного тока и однополупериодного - без разрядных импульсов тока) и возможности получения этого заряда от генератора тока с использованием одно@аз,ной сети переменного тока (т,е, сеть подключается к зарядным цепям в простейшем случае через лампу 6 накали-, вания) можно создать подзарядное устройство, в котором несколько групп

АБ с различными суммарными ЭЛС и но1705954 минальными емкостями, соединенных параллельно между собой и совершенно независимых друг от друга, будут заряжаться различными видами зарядного тока как в каждой группе, так и в каждой из групп в отдельности. Подзаряд АБ осуществляется малыми токами (не более 1Л), поэтому цепи, управляющие программным блоком устройства (оптронно-стабилитронные схемы 32<-32„ контроля заряженности АБ и ограничители 31,-31„ (на стабилитронах)), создающие режим асимметричного тока с большей степенью асимметрии, при которой энергия, полученная АБ при заряде в один полупериод, равна энергии, отданной последней в другой полупериод, могут быть выполнены на простейших схемах стабилизации.

Устройство обеспечивает несколько режимов работы в зависимости от состояния АБ в каждой группе ЛБ (устройство рассматривается на три группы

АБ, но принципиально оно может быть 25 выполнено на большее число групп ЛБ)„

Первый режим возможен в том случае, когда все АБ трех групп 28, 29 и 30 заряжены ниже уровня 85-954 их номинальных емкостей. В этом Режиме 30 оптодатчики (светодиоды) всех оптронно-стабилитронных схем 32<- 32л контроля не горят. На выходах как трех схем ИЛИ-НЕ 36-38, так и трех( схем И-НЕ 33-35 на оптоприемниках

5 наблюдаются высокие потенциалы ("1"), вследствие чего открыт первый ключ 7 первой группы и первый ключ 10 второй группы через схему ИЛИ 55. Все остальные ключи 8, 9 и 11, 12 обеих групп 4р закрыты, так как с помощью остальных логических схем 57, 59, 40, 42, 62, 64, 45 и 47 на их управляющих входах

60, 43, 65 и 48 обеспечиваются нулевые потенциалы (О ). В этом режиме 45 через первую группу АБ 28)-28и течет зарядный ток обоих полупериодов сети, величина которого, я основном, определяется сопротивлением нагрузки 6 переменного тока (предпочтительно в 50 качестве этой нагрузки использовать лампы накаливания, обладающие токостабилизирующим действием)., Второй режим работы возникает тогда, когда в первой группе ЛЕ 28<-28 эарядится до уровня 83-95" номинальной емкости хотя бы одна из батарей.

Вследствие этого посредс.твом одной оптронно-стабилитронной схем 32 я контроля первои грчппы 28 ЛБ на выходе схемы ИЛИ-НЕ 36 на оптпприемниках обеспечивается низкий потенциал, закрывающий первый ключ 7 первои группы и создающий условия посредством логических схем 40 и 45 для протекания зарядного тока одного полупериода через второй 8 или третий 9 ключ этой первой группы, запитываемый от одного и того же полупериода сети, Логика схемы устроена так, что в этот полупериод зарядный ток при незаряженных всех АБ второй 29 и третьей 30 групп будет протекать в первую очередь через вторую группу АБ 29, так как посредством схемы ИЛИ-НЕ 37 и схемы И 42 на управляющем входе 43 второго ключа 8 первой группы обеспечивается высокий открывающий потенциал. Ключ 9 этой группы будет закрыт высоким потенциалом, снимаемым со схемы ИЛИ-НЕ 37, который подается на второй вход 50 схемы И-НЕ 45. В этом режиме в один полупериод ток будет по-прежнему ïðîтекать через ключ 10 второй группы, обеспечивая дозаряд остальных батарей первой группы до уровня 1001 заряженности, а в другой полупериод сети через ключ 8 ток будет заряжать группу 29 АБ до тех пор, пока хотя бы одна из батарей этой группы не зарядится до уровня 85-954 заряженности.

АБ этих групп могут иметь разную суммарную ЭДГ и номинальные емкости,. так как они заряжаются в разные полупериоды сети с полностью исключенным взаимным влиянием.

Третий режим работы реализуется тогда, когда АБ первой группы 28 достигают как 85-953, так и 100ь уровня заряженности. Это обеспечивается тем, что когда отдельные батареи этой группы достигают уровня 85-95 заряженности, через них во втором режиме по-прежнему протекает зарядный ток, обеспечивающий их дозаряд до 1004 уровня. При этом, если на отдельных батареях этой группы уровень 100ã. заряженности обеспечивается раньше, чем зарядится последняя РГ этой группы до уровня 85-954, при достижении ими уровня 1004 заряженности открываются соответствующие им схемы 31 -31> ограничителей на стабилитронах, исключающие перезаряд этих батарей и обеспечивающие протекание через них

Разрядных импульсов асимметричного тока, способствующего лосс нпллс нию

1705954

15

20 начинается третий режим реботы устрой-25 группы 29 до уровня 85-95ь эаряженнос-ЗО

55

AS„ Для доэаряда последней батареи этой группы 28 (как и во всех других группах) от уровня 85-95ь до уровня

100 заряженности предусмотрено первое (соответственно в других группах

АБ второе и третье) реле 52 времени, которое обеспечивает необходимую регулируемую по времеНи задержку открытого состояния первого ключа 10 второй группы с момента, когда выход схемы И-НЕ 33 на оптоприемниках перейдет с высокого на низкий потенциал, т.е. на выходе 56 схемы ИЛИ 55 низкий потенциал, свидетельствующий о 1003 уровне1 заряженности всех АБ первой группы 28, появляется через некоторое регулируемое время, необходимое для дозаряда последней батареи этой группы от уровня 85-95ь до 100 уровня заряженности. После того, как на выходе 53 первого реле 52 времени (соответственно и на выходе первой схемы

ИЛИ 55) появится низкий потенциал, ства. Если в этом режиме, ток, протекающий через второй ключ 8 первой группы, к этому времени не обеспечил дозаряд хотя бы одной батареи второй ти, через эту группу 29 АБ также вначале протекает зарядный ток обоих полупериодов сети до момента (как и в первой rpynne 28 ИБ), пЬка не зарядится до уровня 85-953 заряженности хотя бы одна батарея этой группы.

Ключи 9 и 12 третьей группы 30 также закрыты, так как на входах схем, определяющих их режим (на входе 72 схемы И-НЕ 62 и на входе 50 схемы И-НЕ

45), высокий потенциал. 8 этом режи ме первая группа 28 ЛБ отключена от источника сети по причине своей заряженности, а третья группа 30 АБ отключена по причине того, что зарядный ток в этом режиме от обоих полупериодов использует полностью вторая группа 29 АБ.

Промежуточные режимы работы устройства видны иэ логики изображенной на чертеже схемы, т.е. если зарядится хотя бы одна ЛБ второй группы 29 до уровня 85-95ь заряженности, то через нее будет протекать ток одного попупериода через второй ключ 11 второй группы, а ток другого лолупериода сможет протекать через третью группу

30 AS (через третий ключ 9 первой группы, если не будет закрыта вторая

50 схема И 47 по своему второму вхогу Sl, потенциал на котором определяется состоянием третьей группы 30 АБ). После того, как зарядятся все АБ второй группы 29 до уровня 100ь заряженности, появится возможность протекания тока обоих полупериодов источника сети через третью группу 30 АБ, в которой процессы дозаряда будут протекать так

we, как и в группах 28 и 29. 8 конце цикла заряда всех групп батарей, когда полностью зарядятся до уровня 1003 заряженности их номинальных емкостей все AS всех групп (и не снизится хотя бы на одной батарее любой группы

АБ уровень заряженности ниже 85-953), источник сети отключится от последних посредством закрытия всех ключей первой (7-9) и второй (10-12) групп.

Описанные режимы реализуются в любой последовательности (в зависимости от состояния всех АБ), но в программном блоке устройства заложен жесткий алгоритм работы, обеспечивающий преобладание в последовательности заряда независимо от состояния других групп

AS первой группы 28 перед второй 29 и третьей 30 группами, второй 29 группы перед третьей 30, которая в цикле заряда подзаряжается последней.

Использование предлагаемого устройства позволяет поддерживать в режиме длительного хранения при непрерывном процессе подэаряда большое число АБ с различными ЭДС и номинальными емкостями от одного подэарядного устройства.

Формула изобретения

Лвтоматическое подэарядное устройство, содержащее входные выводы для подключения источника переменного тока, последовательно между которыми через два последовательно-встречно включенных диода, соединенных между собой анодами, к которым подключен отрицательный выходной вывод устройства, включена нагрузка переменного тока, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных свойств, в него введены две группы ключей, в каждой иэ которых по три ключа, входные выводы первой группы ключей подключены к точке соединения катода первого диода и входного вывода для подключения источника переменного тока, я входные яыя ль

1705954 второй группы ключей соединены с общей точкой соединения катода второго диода и нагрузки переменного тока, выходные выводы каждого иэ ключей первой группы соединены соответственно каждый с одним иэ выходных выводов ключей второй группы, и эти точки соединения выходных выводов ключей первой и второй групп связаны каждая через одну из трех групп аккумуляторных батарей с отрицательным выводом выхода устройства, к клеммам для подключения каждой аккумуляторной батареи, соединенных последовательно в группах, подключены стабилитронные ограничители и оптронно-стабилитронная схема контроля заряженности батарей, причем оптодатчик последней выполнен с воэможностью взаимодействия одновременно с одним оптоприемником одной из трех схем И-HE и с орним оптоприемником одной из трех схем

ИЛИ-НЕ, выход первой схемы ИЛИ-НЕ соединен с управляющим входом первого ключа первой группы, через последовательно соединенные первую схему НЕ и первую схему И, ее первый вход связан с управляющим входом второго ключа первой группы, а через последователЬно соединенные первую схему

И"НЕ, ее первый вход, вторую. схему И, ее первый вход, - с управляющим входом третьего ключа первой группы, выход второй схемы ИЛИ-НЕ на оптоприемниках связан через первую схему

И и ее второй вход, - с управляющим входом второго ключа первой группы, а через последовательно соединенные первую схему И-НЕ, ее второй вход, вторую схему И, ее первый вход - с

5 l0

40 управляющим входом третьего ключа первой группы, выход третьей схемы

ИЛИ-НЕ на оптоприемниках связан ерез вторую схему И, ее второй вход, - с управляющим входом третьего ключа первой группы, выход первой схемы И-НЕ на оптоприемниках связан через реле времени с одним входом, а непосредственно - с другим входом первой схемы

ИЛИ, выход которой непосредственно соединен с управляющим входом первого ключа второй гру ы, через последовательно соединенные вторую схему

НЕ и третью схему И, ее первый входс управляющим входом второго ключа второй группы, а через последовательно соединенные вторую схему И-НЕ, ее первый вход, четвертую схему И, ее первый вход - с управляющим входом третьего ключа второй группы, выход второй схемы И-НЕ на оптоприемниках связан через второе реле времени с одним входом, а непосредственно - с другим входом второй схемы ИЛИ, выход которой через третью схему И и ее второй вход связан с управляющим входом второго ключа второй группы, а через последовательно соединенные вторую схему 1!-НЕ, ее второй вход и четвертую схему И., ее первый вход - с управляющим входом третьего ключа второй группы, выход третьей схемы И-НЕ на оптоприемниках связан через третье реле времени с одним входом, а непосредственно - с другим входом третьей схемы ИЛИ, выход которой через четвертую схему И и ее второй вход связан с управляющим входом третьего ключа второй группы.

1705954

Составитель В. Оглоблев

ТехРед П. (зднйнык КоРРектоР И. СзмбоРс ка Я

Редактор А. Лежнина

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгу род, i. а(-,1(1ия., Заказ 200 Тираж Подписное

ВНИИ!((1 Государственного комитета по изобретениям и открытиям гери K(TI (;(.(.(1 (3035, ((осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/