Устройство для контроля изоляции аккумуляторной батареи электрического транспорта

 

Использование: контроль сопротивления изоляции и поиска места повреждения изоляции многоэлементных аккумуляторных батарей электрического транспорта. Сущность изобретения: устройство содержит два узла выдержки времени и два исполнительных реле. Через контакты этих реле осуществляется коммутация режимов работы устройства, транзисторный ключ фиксирует состояние изоляции аккумуляторной батареи. Параллельно этому ключу включено индикаторное реле, через контакты которого получают питание два светодиода в зависимости от состояния транзисторного ключа. 1 ил.

Изобретение относится к контролю электрооборудования транспортных средств, в частности к устройствам для контроля сопротивления изоляции и поиска места повреждения изоляции многоэлементных аккумуляторных батарей электрического транспорта.

Известно устройство (1) для контроля изоляции аккумуляторной батареи электрического транспорта, содержащее стабилитроны для питания элементов устройства, токоограничивающие резисторы, транзисторные ключи и светодиоды для поиска и индикации дефекта аккумуляторной батареи, конденсаторы памяти, переменный резистор с калиброванными позициями движка, многоконтактный позиционный переключатель режимов работы. Недостатки устройства (1) заключаются в низкой надежности и эффективности, так как при ручном управлении не фиксируется время переключения позиций, в результате в ряде случаев не обеспечивается полный заряд конденсаторов памяти.

Целью предлагаемого устройства является повышение надежности и эффективности.

Указанная цель достигается тем, что устройство для контроля изоляции аккумуляторной батареи электрического транспорта, содержащее подключенные параллельно аккумуляторной батарее цепь первого стабилитрона с первым токоограничивающим резистором, цепь второго и третьего стабилитронов, соединенных между собой через второй токоограничивающий резистор, первый и второй транзисторные ключи n-p-n и p-n-p проводимости, подключенные соответственно через первый и второй светодиоды параллельно второму и третьему стабилитронам, третий и четвертый транзисторные ключи p-n-p и n-p-n проводимости, базовые выводы которых соединены с "земляной" шиной транспортного средства, коллекторные выводы - с базовыми выводами соответственно первого и второго транзисторного ключей, эмиттерные выводы - с движком переменного резистора с калиброванными позициями, который подключен параллельно аккумуляторной батарее, пятый транзисторный ключ p-n-p проводимости, в котором параллельно с транзистором соединены через диод индикаторное реле и четвертый стабилитрон, а индикаторное реле через свой нормально разомкнутый контакт подключено к аккумуляторной батареи, третий и четвертый светодиоды, два конденсатора памяти, высокоомный резистор, снабжено двумя транзисторными узлами выдержки времени, двумя исполнительными реле, пусковой кнопкой с возвратом, при этом эмиттерные выводы транзисторных узлов выдержки времени соединены с катодом первого стабилитрона, коллекторные выводы - соответственно, с первым и вторым исполнительными реле, базовые выводы - с положительным полюсом аккумуляторной батареи у первого узла через пусковую кнопку, а у второго узла через первый контакт первого исполнительного реле, левая обкладка первого конденсатора памяти соединена через замыкающую блокировку второго контакта первого исполнительного реле с отрицательным полюсом аккумуляторной батареи и через размыкающую блокировку того же второго контакта первого исполнительного реле и замыкающий первый контакт второго реле с эмиттерным выводом пятого транзисторного ключа, правая обкладка первого конденсатора памяти соединена через размыкающий второй контакт второго реле и замыкающую блокировку третьего контакта первого реле с "земляной" шиной транспортного средства, а через размыкающую блокировку третьего контакта первого реле с левой обкладкой второго конденсатора памяти, правая обкладка первого конденсатора памяти соединена через высокоомный резистор с отрицательным полюсом батареи через замыкающую блокировку четвертого контакта первого реле и с положительным полюсом батареи через размыкающую блокировку третьего контакта второго реле, правая обкладка второго конденсатора памяти соединена через размыкающую блокировку четвертого контакта второго реле с положительным полюсом аккумуляторной батареи, и через замыкающую блокировку этого контакта и резистор с базовым выводом пятого транзисторного ключа, эмиттерный вывод которого подключен через токоограничивающие резисторы с анодами параллельно соединенных третьего и четвертого светодиодов и через замыкающую блокировку третьего контакта второго реле - с положительным полюсом батареи, катоды третьего и четвертого светодиодов соединены соответственно с замыкающей и размыкающей блокировки второго контакта индикаторного реле, а общая клемма этого контакта соединена с размыкающей блокировкой четвертого контакта первого реле.

Схема устройства показана на чертеже.

Аккумуляторная батарея 1 состоит из элементов 1.1-1. Х-1. N. Сопротивление изоляции элемента 1. Х в батарее, имеющего утечку тока на "землю" условно обозначено резистором 2. Питание на устройство подается через тумблер 2 "Включено" и диод 4. Стабилитрон 5 и добавочный резистор 6, включенные последовательно между отрицательным полюсом батареи 1 и катодом диода 4, образуют источник питания для транзисторных узлов выдержки времени 7 и 8. Узлы 7 и 8 содержат транзисторы 7.1, 7.2 и 8.1, 8.2 конденсаторы 7.3 и 8.3. Конденсаторы 7.3 и 8.3 совместно с базовыми резисторами 7.4 и 8.4 определяют выдержку времени на переключение узлов 7 и 8. В коллекторные цепи транзисторов 7,2 и 8.2 включены исполнительные реле 9 и 10. Базовый вывод транзистора 7.1 подключен через токоограничивающий резистор 11 и кнопку 12 "Пуск" к катоду диода 4, к нему же подключен базовый вывод транзистора 8.1 через токоограничивающий резистор 13 и размыкающий первый контакт 9.1 исполнительного реле 9. Конденсаторы памяти 14 и 15 включены последовательно между собой через замыкающий контакт 9.3 исполнительного реле 9. Высокоомный резистор 16 соединен с одной стороны, с конденсатором 14, а с другой - с контактами 9.4 и 10.3 исполнительных реле 9 и 10. Светододиоды 17 и 18 с надписями "Годен" и "Не годен", соответственно, соединены анодами с добавочным резистором 19. Резистор 20 подключен к транзисторному ключу 21, который содержит транзистор 21.1 p-n-p проводимости, резисторы 21.2, 21.3, 21.4 и диод 21.5. К выходу ключа 21 подсоединено индикаторное реле 22 и стабилитрон 23. Стабилитрон 23 обеспечивает стабилизацию напряжения питания реле 22 при замыкании контакта 22.1 этого реле. Между отрицательным полюсом батареи 1 и катодом диода 4 через размыкающий контакт 22.2 реле 22 включены стабилитроны 24, 25 и добавочный резистор 26 между ними. К стабилитронам через светодиоды 27, 28 с надписями "Поиск" подключены транзисторный ключ 29 n-p-n проводимости и транзисторный ключ 30 p-n-n проводимости. Транзисторный ключ 31 p-n-p проводимости и транзисторный ключ 32 n-p-n проводимости включены между базами ключей 20, 30, соответственно, и движком 33 переменного резистора 34, который имеет калиброванные позиции 34.1. . . 34. N движка. Число их равно числу N-элементов аккумуляторной батареи 1.

Работает устройство следующим образом.

При включении тумблера 3 подается питание на стабилитрон 5 и резистор 6, от которых напряжение Е₃ поступает на транзисторные узлы выдержки времени 7 и 8. При этом транзисторы 7.1 и 8.1 открыты, транзисторы 7.2 и 8.2 в этих узлах закрыты, в результате чего исполнительные реле 9 и 10 обесточены. К элементам батареи 1. Х-1. N по цепи утечки тока (через резистор 2) подключаются высокоомный резистор 16 через замыкающие контакты 10.2 и 10.3 исполнительного реле 10 и конденсатор памяти 15 через замыкающие контакты 9.3 и 10.4 исполнительных реле 9 и 10. Уровень напряжения на конденсаторе 15 будет равен U₁= где Е₂ - напряжение на элементах 1. Х-1. N батареи 1; R₂, R₁₆ - сопротивление резисторов 2 и 16.

После этого нажимается кнопка 12 "Пуск", база транзистора 7.1 в узле 7 через резистор 11 подключается к положительному полюсу батареи и транзистор 7.1 закрывается. При этом конденсатор 7.3 заряжается до напряжения Е батареи 1, а транзистор 7.2 открывается и включает реле 9. Через контакт 9.1 этого реле и резистор 13 к положительному полюсу батареи подключается база транзистора 8.1 в узле 8. Соответственно, транзистор 8.1 выключается, а транзистор 8.2 и реле 10 включаются, конденсатор 8.3 заряжается до уровня напряжения Е батареи. Кнопка 12 "Пуск" выполнена с возвратом и после отжатия контакт ее размыкается. При этом положительный потенциал аккумуляторной батареи отключается от базы транзистора 7.1, но он находится в закрытом состоянии на время разряда конденсатора 7.3 через резистор 7.4. Длительность этого разряда соответствует выдержке времени, создаваемой узлом 7 на переключение реле 9. При возбужденном состоянии реле 9 через его контакты 9.3 и 9.4 к элементам 1.1-1. Х батареи 1 подключается по цепи утечки тока (через резистор 2) высокоомный резистор 16, а через контакт 9.2 - конденсатор памяти 14, который заряжается до уровня напряжения U₂= где Е₁ - напряжение на элементах 1.1-1. Х батареи 1. Через заданное время выдержки в узле 7 транзистор 7.1 включается, а транзистор 7.2 - выключается, что приводит к выключению реле 9. Так как реле 10 находится в возбужденном состоянии, то последовательно соединенные конденсаторы 14 и 15 подключаются через контакты 10.1 и 10.4 реле 10 к переходу эмиттер - базы транзисторного ключа 21, получающего питание через контакт 10.3 реле 10. Сумма напряжений на конденсаторах 1? 4 и 15 равна U₁+U₂= Сопротивление высокоомного резистора 16 выбирается равным допустимому сопротивлению Rдоп изоляции аккумуляторной батареи.

Учитывая, что Е = Е₁ + Е₂ получим U₁+U₂= Сумма напряжения на конденсаторах памяти действует на транзисторный ключ 21 в запирающем направлении. Потенциал его эмиттера выбран с помощью резисторов 20 и 21.2 равным 0,5 Е. Поэтому, если U₁ + U₂ < 0,5 Е, то транзистор 21.1 открыт, а если U₁ + U₂ > 0,5 Е, то транзистор 21.1 закрыт. Сумма напряжений U₁ + U₂ будет меньше уровня 0,5 Е, если сопротивление R₂ изоляции элемента 1. Х больше допустимого значения R_доп, а если R₂<R, то U₁ + U₂ > 0,5 Е. Таким образом, если сопротивление изоляции элементов аккумуляторной батареи выше допустимого, то транзистор 21.1 включается и шунтирует индикаторное реле 22. Тогда катод светодиода 17 через замыкающие контакты 22.3 реле 22 и 9.4 реле 9 подключается к отрицательному полюсу батареи 1, т. е. включается светодиод с надписью "Годен". Если же сопротивление изоляции элемента аккумуляторной батареи ниже допустимого значения, то транзистор 21.1 выключен, а реле 22 получает питание через резистор 21.2 ключа 21 и встает нас самоблокировку через свой контакт 22.1. Тогда включается светодиод 18 с надписью "Не годен". При включении реле 22 его контактом 22.2 подключается к аккумуляторной батарее узел поиска дефектного элемента в батарее, состоящий из транзисторных ключей 29, 30, 31, 32 и переменного резистора 34. Питание транзисторных ключей осуществляется от стабилитронов 24 и 25. Потенциалы эмиттеров ключей 31 и 32 определяются потенциалом движка 33 резистора 34, а базы их подключены к "земляной" шине транспортного средства и через нее по цепи утечки тока (через резистор 2) к дефектному элементу 1. Х батареи 1. Если потенциал движка 33 выше потенциала Е₁ на элементе 1. Х, который передается через цепь утечки тока (т. е через резистор 2) на базу ключа 31 p-n-p проводимости, то ключ включается. Соответственно, включается транзисторный ключ 29 n-p-n проводимости и светодиод 27. Если потенциал движка 33 ниже потенциала Е₁, то включается транзисторный ключ 32 n-p-n проводимости и, соответственно, транзисторный ключ 30 p-n-p проводимости и светодиод 28. Для поиска элемента 1. Х движок 33 переменного резистора 34 должен быть передвинут (вправо или влево) таким образом, чтобы светодиоды 27 и 28 были выключены. Это состояние будет в том случае, если потенциалы эмиттерных и базовых выводов ключей 31, 32 равны между собой, т. е. когда потенциал движка 33 будет равен потенциалу Е1 на элементе 1. Х батареи 1.

Полное падение напряжения на резисторе 34 равно напряжению Е батареи 1. Зная общее число N элементов в батарее, можно каждое положение движка 33, соответствующее падению напряжения U_к = = кЕ/N, обозначить как номер К-го элемента батареи. В этом случае в момент выключения светодиодов 27 и 28 положение движка 33 будет указывать номер дефектного элемента в батарее. Узлы выдержки времени 7 и 8 приходят в исходное состояние после разряда конденсаторов 7.3 и 8.3 через резисторы 7.4 и 8.4, и готовы для дальнейшей работы в описанном выше порядке.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает автоматическую коммутацию режимов, что повышает надежность и эффективность устройства. (56) Авторское свидетельство СССР N 1702460, кл. В 60 L 3/00, 1989.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗОЛЯЦИИ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТРАНСПОРТА, содержащее подключенные параллельно аккумуляторной батарее цепь первого стабилитрона с первым токоограничивающим резистором, цепь второго и третьего стабилитронов, соединенных между собой через второй токоограничивающий резистор, первый и второй транзисторные ключи n - p - n-проводимости, подключенные соответственно через первый и второй светодиоды параллельно второму и третьему стабилитронам, третий и четвертый транзисторные ключи p - n - p- и n - p - n-проводимости, базовые выводы которых соединены с "земляной" шиной транспортного средства, коллекторные выводы - с базовыми выводами соответственно первого и второго транзисторных ключей, эмиттерные выводы - с движком переменного резистора с калиброванными позициями, который подключен параллельно аккумуляторной батарее, пятый транзисторный ключ p - n - p-проводимости, в котором параллельно с транзистором соединены через диод индикаторное реле и четвертый стабилитрон, а индикаторное реле через свой замыкающий контакт подключено к аккумуляторной батарее, третий и четвертый светодиоды, два конденсатора памяти, высокоомный резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности, оно снабжено двумя транзисторными узлами выдержки времени, двумя исполнительными реле, пусковой кнопкой с возвратом, при этом эмиттерные выводы транзисторных узлов выдержки времени соединены с катодом первого стабилитрона, коллекторные выводы - соответственно с первым и вторым исполнительными реле, базовые выводы - с положительным полюсом аккумуляторной батареи у первого узла через пусковую кнопку, а у второго узла - через первый замыкающий контакт первого исполнительного реле, левая обкладка первого конденсатора памяти соединена через замыкающую блокировку второго контакта первого исполнительного реле - с отрицательным полюсом аккумуляторной батареи и через размыкающую блокировку того же второго контакта первого исполнительного реле и замыкающий первый контакт второго реле - с эмиттерным выводом пятого транзисторного ключа, правая обкладка первого конденсатора памяти соединена через размыкающий второй контакт второго реле и замыкающую блокировку третьего контакта первого реле с "земляной" шиной транспортного средства, а через размыкающую блокировку третьего контакта первого реле - с левой обкладкой второго конденсатора памяти, правая обкладка первого конденсатора памяти соединена через высокоомный резистор с отрицательным полюсом батареи через замыкающую блокировку четвертого контакта первого реле и с положительным полюсом батареи через размыкающую блокировку третьего контакта второго реле, правая обкладка второго конденсатора памяти соединена через размыкающую блокировку четвертого контакта второго реле с положительным полюсом аккумуляторной батареи и через замыкающую блокировку этого контакта и резистор с базовым выводом пятого транзисторного ключа, эмиттерный вывод которого подключен через токоограничивающие резисторы с анодами параллельно соединенных третьего и четвертого светодиодов и через замыкающую блокировку третьего контакта второго реле - с положительным полюсом батареи, катоды третьего и четвертого светодиодов соединены соответственно с замыкающей и размыкающей блокировкой второго контакта индикаторного реле, а общая клемма этого контакта соединена с размыкающей блокировкой четвертого контакта первого исполнительного реле.

РИСУНКИ

Рисунок 1