Способ заряда аккумулятора (варианты)
Владельцы патента RU 2392699:
Государственное образовательное учреждение высшего пофессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева (RU)
Изобретения относятся к технике заряда аккумуляторных батарей и могут быть использованы для поддержания различных аккумуляторных батарей в заряженном состоянии в радиоэлектронных устройствах, источниках питания устройств автоматики, а также в автомобильной технике. Технический результат - обеспечение контроля заряда аккумулятора, позволяющее осуществить полный заряд аккумулятора в автоматическом режиме, не останавливая процесс заряда, и исключить его перезаряд. В первом варианте способа заряда аккумулятора, включающем заряд аккумулятора, контроль заряженности аккумулятора, прерывание процесса заряда выключателем зарядного тока после окончания процесса заряда аккумулятора, контроль заряженности аккумулятора осуществляют во время его заряда путем ввода через боковые поверхности аккумулятора вдоль его пластин с одной стороны и приема с другой ультразвуковых зондирующих импульсов, прошедших через электролит, производят контроль принятых ультразвуковых зондирующих импульсов на приемном пьезоэлектрическом элементе и при достижении количества пропущенных зондирующих импульсов не менее 20 прекращают процесс заряда аккумулятора. Во втором варианте способа заряда аккумулятора при достижении количества пропущенных зондирующих импульсов не менее 20 прекращают процесс заряда аккумулятора, а через заданный интервал времени, составляющий не менее 30 минут, процесс заряда возобновляют. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретения относятся к технике заряда аккумуляторных батарей и могут быть использованы для поддержания различных аккумуляторных батарей в заряженном состоянии в радиоэлектронных устройствах, источниках питания устройств автоматики, а также в автомобильной технике.
Известен способ заряда аккумуляторной батареи, когда в качестве контролируемого параметра используют максимальное избыточное давление, образующееся в результате выделения газа при заряде аккумулятора, составляющее 94÷100 мм водного столба. Патент РФ RU 2046493 C1, H02J 7/04, 1995.10.20.
Недостатком данного способа является то, что регулирование процесса заряда основывается на оценке избыточного давления газа внутри аккумулятора, которое зависит от конструкции аккумулятора и точности изготовления его элементов, что требует индивидуальной настройки параметров для каждого конкретного аккумулятора.
Известен способ заряда аккумулятора, который предусматривает импульсное регулирование зарядного тока, регулирование и задание на определенном уровне напряжения источника, обеспечивающего заряд, измерение зарядного тока и напряжения батареи, контроль мгновенного значения потребляемого тока и обеспечение непрерывного характера этого тока. Известными операциями являются регулирование тока, измерение зарядного тока и напряжения батареи. Патент РФ RU 94021746 А1, H02J 7/10, 1996.02.10.
Недостатком данного способа является управление зарядом по напряжению батареи, что в условиях начальной плотности электролита аккумулятора не позволяет однозначно решить проблему оптимального заряда аккумулятора.
Наиболее близким к предложенным является способ заряда аккумуляторной батареи, включающий заряд стабилизированным постоянным током, прерывание выключателем зарядного тока, контроль степени заряженности и, в случае ее недостаточности, повторную подачу выключателем зарядного тока. При контроле степени заряженности измеряют напряжение релаксации на выводах выключателя непосредственно после его выключения и оценивают, по крайней мере, один из параметров напряжения релаксации. Патент РФ RU 2183887 С2, Н02J 7/00, 2002.06.20.
Недостатком данного способа является то, что контроль степени заряженности аккумулятора производится непосредственно после прерывания процесса заряда, т.е. для контроля степени заряженности аккумулятора процесс заряда необходимо приостанавливать.
Задачей изобретений является обеспечение контроля заряда аккумулятора, позволяющего осуществить полный заряд аккумулятора в автоматическом режиме, не останавливая процесс заряда, и исключить его перезаряд.
Поставленная задача в первом варианте предлагаемого способа заряда аккумулятора, включающем заряд аккумулятора, контроль заряженности аккумулятора, прерывание процесса заряда выключателем зарядного тока после окончания процесса заряда аккумулятора, решается тем, что контроль заряженности аккумулятора осуществляют во время его заряда путем ввода через боковые поверхности аккумулятора вдоль его пластин с одной стороны и приема с другой ультразвуковых зондирующих импульсов, прошедших через электролит, производят контроль принятых ультразвуковых зондирующих импульсов на приемном пьезоэлектрическом элементе и при достижении количества пропущенных зондирующих импульсов не менее 20 прекращают процесс заряда аккумулятора.
Поставленная задача во втором варианте предлагаемого способа заряда аккумулятора, включающем заряд аккумулятора, контроль заряженности аккумулятора, прерывание процесса заряда выключателем зарядного тока после окончания процесса заряда аккумулятора, возобновление процесса заряда аккумулятора через заданный интервал времени, решается тем, что контроль заряженности аккумулятора осуществляют во время его заряда путем ввода через боковые поверхности аккумулятора вдоль его пластин с одной стороны и приема с другой ультразвуковых зондирующих импульсов, прошедших через электролит, производят контроль принятых ультразвуковых зондирующих импульсов на приемном пьезоэлектрическом элементе и при достижении количества пропущенных зондирующих импульсов не менее 20 прекращают процесс заряда аккумулятора, через заданный интервал времени, составляющий не менее 30 минут, процесс заряда возобновляют.
На фиг.1 показана функциональная схема автоматического устройства на основе микроконтроллера с подключенным к нему аккумулятором, при помощи которого осуществляют способ заряда аккумулятора для первого и второго вариантов.
На фиг.2 показана блок-схема алгоритма работы микроконтроллера в автоматическом устройстве заряда аккумулятора для первого варианта способа заряда аккумулятора.
На фиг.3 показана блок-схема алгоритма работы микроконтроллера в автоматическом устройстве заряда аккумулятора для второго варианта способа заряда аккумулятора.
Автоматическое устройство заряда аккумулятора с подсоединенным к нему аккумулятором 1 через ключ 2, подключенный к зарядному устройству 3, содержит микроконтроллер 4, соединенный с ключом 2 и связанный с генератором 5, который, в свою очередь, подключен к передающему пьезоэлектрическому преобразователю 6. Автоматическое устройство заряда аккумулятора имеет также приемный пьезоэлектрический преобразователь 7, связанный с усилителем 8, выход которого в свою очередь соединен со входом микроконтроллера 4.
Все перечисленные выше блоки могут быть выполнены по известным, опубликованным в литературе схемам и имеют не приведенные на фиг.1 источники электропитания.
Рассмотрим осуществление первого и второго вариантов способа заряда аккумулятора и работу устройства для их реализации.
В первом варианте предлагаемого способа заряда аккумулятора после включения устройство переходит в режим заряда. В процессе заряда аккумулятора 1, когда ключ 2, осуществляющий прерывание зарядного тока и управляемый микроконтроллером 4, включен, стабилизированный постоянный ток протекает от зарядного устройства 3 к аккумулятору 1, при этом аккумулятор 1 заряжается. Микроконтроллер 4, осуществляющий выработку управляющего сигнала для ключа 2 и генератора 5 на основе анализа сигнала, полученного от усилителя 8, подает сигнал генератору 5. После того, как микроконтроллер 4 послал управляющий сигнал генератору 5, в микроконтроллере 4 увеличивается на единицу значение пропущенных зондирующих импульсов, и выжидается пауза. Генератор 5, в свою очередь, посылает зондирующий импульс на передающий пьезоэлектрический преобразователь 6, преобразующий электрический сигнал, полученный от генератора 5 в акустический сигнал ультразвуковой частоты. Ультразвуковой сигнал с передающего пьезоэлектрического преобразователя 6 проходит через аккумулятор 1 и принимается с помощью приемного пьезоэлектрического преобразователя 7, преобразующего акустический сигнал ультразвуковой частоты в электрический сигнал. Так как амплитуда сигнала на выходе приемного пьезоэлектрического преобразователя 7 мала, сигнал усиливается с помощью усилителя 8. Усиленный сигнал подается на микроконтроллер 4. Если зондирующий импульс от генератора 5 достигает приемного пьезоэлектрического преобразователя 7, то в микроконтроллере 4 значению пропущенных импульсов присваивается «0», и счет начинается снова. Если зондирующий импульс от генератора 5 не достиг приемного пьезоэлектрического преобразователя 7, то значение пропущенных импульсов увеличивается на «1». Таким образом, при прохождении сигнала через электролит значение счетчика изменяется следующим образом: 0-1-0-1-0-1… При наличии пузырьков и, следовательно, отражении зондирующих импульсов значение пропущенных импульсов изменяется следующим образом: 0-1-2-3… Если значение пропущенных зондирующих импульсов достигает 20, микроконтроллер 4 отключает ключ 2, процесс заряда аккумулятора прекращается.
Таким образом, первый вариант способа заряда аккумулятора позволяет осуществить полный однократный заряд аккумулятора и исключить его перезаряд. Тем самым обеспечивается оптимизация режима заряда аккумулятора, при этом на заряд может быть поставлен аккумулятор с любой степенью заряженности.
Выбор количества пропущенных зондирующих импульсов производился экспериментально. При значении пропущенных зондирующих импульсов не менее 20 обеспечивается полный заряд аккумулятора и исключается его перезаряд. При значении пропущенных зондирующих импульсов менее 20 полная заряженность аккумулятора не будет достигнута.
Второй вариант способа заряда аккумулятора предназначен для поддержания аккумулятора в заряженном состоянии в автоматическом режиме.
Второй вариант способа заряда аккумулятора отличается от первого тем, что после прекращения процесса заряда аккумулятора выдерживается пауза не менее 30 минут, и процесс заряда возобновляется.
Выбор значения интервала времени, в течение которого выдерживается пауза, обусловлен тем, что менее чем за 30 минут заряженный аккумулятор не сможет полностью разрядиться.
Таким образом, второй вариант способа заряда аккумулятора позволяет осуществить полный заряд аккумулятора, исключить его перезаряд, а также поддерживать аккумулятор в постоянно заряженном состоянии в автоматическом режиме.
Питание составных узлов схемы от дополнительных источников исключает паразитное влияние на слаботочные цепи контроля и управления процессом заряда импульсных бросков напряжения в силовых цепях заряда аккумулятора.
Схема представляет собой гибкую, наращиваемую, перестраиваемую структуру и обеспечивает:
- включение режима заряда стабилизированным током как одного аккумулятора, так и аккумуляторной батареи;
- прекращение заряда зарядившихся аккумуляторов.
Таким образом, предложенные варианты способа заряда аккумулятора обеспечивают контроль заряда аккумулятора, позволяют осуществить полный заряд аккумулятора в автоматическом режиме, не останавливая процесс заряда, и исключить его перезаряд.
1. Способ заряда аккумулятора, включающий заряд аккумулятора, контроль заряженности аккумулятора, прерывание процесса заряда выключателем зарядного тока после окончания процесса заряда аккумулятора, отличающийся тем, что контроль заряженности аккумулятора осуществляют во время его заряда путем ввода через боковые поверхности аккумулятора вдоль его пластин с одной стороны и приема с другой ультразвуковых зондирующих импульсов, прошедших через электролит, производят контроль принятых ультразвуковых зондирующих импульсов на приемном пьезоэлектрическом элементе, и при достижении количества пропущенных зондирующих импульсов не менее 20 прекращают процесс заряда аккумулятора.
2. Способ заряда аккумулятора, включающий заряд аккумулятора, контроль заряженности аккумулятора, прерывание процесса заряда выключателем зарядного тока после окончания процесса заряда аккумулятора, возобновление процесса заряда аккумулятора через заданный интервал времени, отличающийся тем, что контроль заряженности аккумулятора осуществляют во время его заряда путем ввода через боковые поверхности аккумулятора вдоль его пластин с одной стороны и приема с другой ультразвуковых зондирующих импульсов, прошедших через электролит, производят контроль принятых ультразвуковых зондирующих импульсов на приемном пьезоэлектрическом элементе, и при достижении количества пропущенных зондирующих импульсов не менее 20 прекращают процесс заряда аккумулятора, через заданный интервал времени, составляющий не менее 30 мин, процесс заряда возобновляют.
