Устройство для контроля напряжения химического источника тока

 

» 554582

Союз Советских

"оциалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву—

Заявлено 1 2.01.76 (21) 231 2820 07 (51) М. Кл Н 01М 10, 48 с присоединением заявки хе

ГооудеpcTBBHHblA комитет

Совета Мнннотров СССР оо далем изобретеннй н открытий (23) Г(риоритeт—

Опубликовано 15.04.77. Бюллетень . А 14

Дата опубликования описания 13.077? (53) УДК 621.355.1 (088.8) (721 Авторы изобретения

М. C. Белецкий, А. М. Люхунтю и А. И, Засухин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯ)КЕНИЯ

ХИМИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в различных энергоустановках, где имеются электрические источники тока и требуется контролировать напряжение источников по отношению к заданным значениям, например в установках на базе топливных элементов или аккумуляторных батарей.

Известны устройства для контроля напряжения электрохимических источников тока, построенные по методу обегающего контроля и содержащие коммутатор, коммутирующие ключи, генератор тактовых импульсов, задатчик опорного напряжения и блок срагнения (1). Однако такие устройства имеют большие габариты и вес и недостаточно надежны в работе.

Известны также устройства для контроля напряжения электрохимических источников тока, выполненные без коммутации контролируемых элементов и содержащие схемы сравнения, генератор импульсов опроса, формирователь строб-импульсов и пороговые устройства (2). Недостатками этих устройств являются сложность схемы, наличие реактивных элементов в виде многообмоточного трансформатора, необходимость использования отдельного источника питания, низкая надежность.

Кроме того, известно устройство для контроля напряжения химического источника тока, содержашее чувствительные элементы в виде транзисторов прямой и обратной проводимостей, которые разделены на группы, составленные из транзисторов одного типа проводимости и подключенные в одными цепями к участкам химического источника тока, состоящим из т элементарных источников тока, в чередующейся последовательности, диодные схемы выделения наибольшего напряжения групп чувствительных элементов, управляющие выходными транзисторами, в цепи коллекторов которых включены сигнальные:.ампы (3). Недостатком этого устройства является то, что текущие значения напряжений источников тока сравниваются с постоянно заданными значениями, определяемыми величиной сопротивления во входном контуре чувствительного элемента, а так как при работе электрохимнческой батареи в широком диапазоне токовых нагрузок напряжение источников тока изменяется в соответствии с их вольтамперными характеристиками, имеющими падающий характер, возможно запаздывание определения момента времени, когда в камере источника тока начинают развиваться отрицательные необратимые прецессы, приводящие к выходу из строя батареи, если система контроля настроена на сравнение текущих значеЗо ний напряжений источников тока со значенн554582

10

ЗО

55

3 ем, соответствующим наибольшему току нагрузки батареи, и наоборот, к ложному контролю, если система настроена на значение установки, соответствующей наименьшему току нагрузки батареи.

Целью изобретения является повышение точности контроля источника при работе последнего в широком диапазоне токовых нагрузок. Это достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено операционными усилителями, инвертирующие входы которых подключены к де,ителям напряжения на резисторах, питаемых от контролируемых участков химического источника тока, неинвертирующие входы соединены с выходами диодных схем выделения наибольшего напряжения групп чувствительных элементов, а выходы операционных усилителей связаны со входами выходных транзисторов.

На чертеже дана принципиальная схема описываемого устройства.

Устройство содержит источники тока 1, чувствительные элементы 2 в виде полевых транзисторов прямой и обратной проводимостей, токоограничивающие резисторы 3, создающие с сопротивлением исток — сток полевых транзисторов делитель напряжения, диодные схемы 4 выделения наибольшего напряжения по группам чувствительных элементов на резисторах 5, инвертирующие каскады на транзисторах 6, резисторах 7 и диодах 8, позволяющие сравнивать между собой напряжения, создаваемые на резисторах 5, входящих в соседние группы чувствительных элементов, составленные из транзисторов разного типа проводимости, операционные усилители 9 с инвертирующими 10 и неинвертирующими 11 входами и выходами 12, делители напряжения на резисторах 13 и 14, создающие на инвертирующих входах 10 усилителей

9 напряжение, пропорциональное разности среднеарифметических значений напряжений источников тока, входящих в контролируемые участки электрохимической батареи, и допустимого отклонения от них, выходные каскады на транзисторах 15, стабилитронах 16 и резисторах 17, сигнальные лампы 18, стабилизаторы напряжения для питания операционных усилителей на резисторах 19 и стабилитронах 20, нагрузку 21.

Устройство работает следующим образом.

При подсоединении устройства к эг;ектрохимической батарее на входы полевых транзисторов 2 поступает напряжение отдельных источников тока 1 в непроводящей полярности. Полевые транзисторы находятся в состоянии средней проводимости, и через них протекает ток по цепи, составленной переходными сопротивлениями исток — сток, резисторами 3 и 5 и диодами 4. Напряжение, создаваемое на резисторах 5, входягцих в группы чувстительных элементов из транзисторов обратной проводимости, поступает на входы ннвертирующих каскадов, на транзисторах 6 и резисторах 7 образуется напряжение, равное по величине входному, но в полярности, позволяющей сравнивать его El pEE помощи диода 8 с напряжениями, создаваемыми на резисторах 5, входящих в группы чувствительных элементов из Eþëåâûõ транзисторов прямой проводимости. Напряжение с указанных резисторов 5 поступает на неинвертирующие входы 11 операционных усилителей 9.

На инвертирующие входы 10 усилителей 9 поступает падение напряжения с резисторов 14, пропорциональное разности среднеарифметических значений напряжений источников тока, входящих в состав контролируемых участков электр охи мической батареи, и допустимых отклонений от них. Сигналы с выходов 12 усилителей 9 через формирующие цепи на стабилитронах 16 и резисторах 17 поступают на входы выходных транзисторов 15, в коллекторные цепи которых включены сигнальные лампы 18. При снижении напряжения какоголибо источника тока соответствующий полевой транзистор приоткрывается и ток в цепи исток — сток возрастает, что приводит к увеличению падения напряжения на резисторе 5 и запиранию всех предыдущих и последующих в данной группе чувствительных элементов, диодов 4. Таким образом, на резисторах 5 выделяется наибольшее напряжение, соответствующее источникам тока участков батареи с наименьшим напряжением, которые сравниваются между собой у каждых соседних групп чувствительных элементов, составленных из транзисторов разной проводимости, и наибольшее напряжение поступает на входы 11 усилителей 9. При превышении указанным напряжением значения, поступающего на вход 10 усилителя 9, на входе последнего появляется сигнал, открывающий транзистор 15 и зажигающий лампу 18, что сигнализирует о недопустимом снижении напряжения какого-либо источника тока в соответствующем участке электрохимической батареи.

Применение в устройстве в качестве чувствительных элементов полевых транзисторов, работающих в режиме отсутствия входных токов, повышает его термостабильность вследствие того, что входные и выходные параметры полевых транзисторов в меньшей мере зависят от температуры в сравнении с используемыми в прототипе в качестве чувствительных элементов биполярными транзисторами, и уменьшает потребление энергии устройством на собственные нужды. Введение в состав устройства операционных усилителей позволяет повысить точность контроля напряжения.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет значитсльно повысить надежность эксплуатации электрохимических батарей за счет своевременного оперативного вмешательства в работу батареи при возникновении крайнего режима работы какого-либо источника тока батареи по напряжению.

-Формула изобретения

Составитель И. г1айдина

Текред A. Камышникова

Редактор А. Пейсоченко

Корректор H. Лук

Заказ 3711 Изд. ¹ 353 Тираж 992 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

МОТ, Загорокий Филиал

Устройство для контроля напряжения химического источника тока, содержащее чувст.:вительные элементы в виде транзисторов прямой и обратной проводимостей, которые разделены на группы, составленные из транзисторов одного типа проводимости и подключенные входными цепями к участкам химического источника тока, состоящим из m элементарных источников тока, в чередующейся последовательности, диодные схемы выделения наибольшего напряжения групп чувствительных элементов, управляющие выходными транзисторами, в цепи коллекторов которых включены сигнальные лампы, о т л и ч а ю щ е:е ся тем, что, с целью повышения точности

: контроля источника при работе в широком

6 диапазоне токовых нагрузок, оно снабжено операционными усилителями, инвертирующие входы которых подключены к делителям напряжения на резисторах, питаемых от контролируемых участков химического источника тока, неинвертирующие входы соединены с выходами диодных схем выделения наибольшего напряжения групп чувствительных элементов, а выходы операционных усилителей

1ð связаны со входами выходных транзисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство ¹ 319977, М.

Кл. Н OIM 10/48, 1971.

2. Авторское свидетельство Л 368680, M.

K;..- Н 01М 10/48, 1973.

3. Патент США № 3500372, кл. 340 — 249, 1970 (прототип) .