Устройство для автоматического заряда аккумуляторной батареи

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

„„748663

Союз Советских

Социалистических

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 24.05.78(2I)2619126/24-07 с прнсоелинением заявки K

Н 02 Х 7/10

Государствоннь и комитет (23 ) П риоритетОпубликовано 15.07,80. Бюллетень № 26 ао делам изобретений и открытий (53) УДК621..355. 163 (088. 8) Дата опубликования описания 15 07 80 (72) Автор изобретения

В.В. Шевченко (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ЗАРЯДА

АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Устройство относится к устройствам заряца и защиты от перезаряда аккумуляторных батарей.

Известно автом а тическое устройство цля заряца и зашиты от перезаряца акку5 муляторной батареи, содержащее источник постоянного тока, последовательно с которым через коллекторно-эмиттерный пе рехоц транзистора и лимитирующую ток лампу накаливания включени аккумулятор-, ная батарея, и систему управления с блокировочными и цеблокирующими устройствами, включающую цва транзистора, цва стабилитрона, конценсатор и несколько резисторов (1).

Известно автоматическое устройство цля заряда и зашиты от перезаряца батареи, соцержащее источник постоянного тока, послецовательно с которым через кол- а лекторно-эмиттерный перехоц транзистора и лимитирующий ток резистор включена аккумуляторная батарея, и систему управпения, включающую транзистор, стабили» трон, диоц, лампу накаливания, конценсатор и несколько резисторов P2).

Известно также автоматическое устройство цля заряца и зашиты от перезаряца аккумуляторной батареи, соцержашее источник постоянного тока, состоящий из трансформатора с выпрямителем, послецовательно с которым через коллекторноэмиттерный перехоц составного транзистора и лимитирующий ток резистор. включена аккумуляторная батарея, и систему управления, включающую стабилитрон и потенциометр (3).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство цля автоматического заряца аккумуляторной батареи, соцержашее источник постоянного тока, например трансформатор с выпрямителем, две выходные клеммы цля поцключения батареи, соединенные с клеммами источника с одной стороны че- . рез резистор, а с цругой с"ороны через составной транзистор, база которого соецинена с коллектором через дополнительный резистор, систему управления, включаю- ; щую транзистор, стабипитрон и делитель напряжения, поцкпюченный к выходным клеммам, и индикатор, напри5 мер светодиод, причем транзистор системы управления включен парапйелЬно упомянутому резистору $4).

Каждое из известных устройств имеет оцин из спедующих недостатков:

- отсутствие нацежной защиты аккумуляторной батареи от повышенного тока заряда в условиях, когда напряжение источника постоянного тока меняется в прецепахд5

+10 от номинапьного значения;

-большое количество времени, например более 15 ч, требующееся дпя приведения аккумупяторйой батареи в состояние полной зарядки, в частности в условиях, когда температура окружающей о среды меняется в пределах + 20 + 10 С: — низкий КПД.

Бель изобретения - повышение качест 25 ва контропя за процессом заряда аккумупяторной батареи и повышение эффективности зарядного устройства.

Дпя этого в предлагаемом устройстве делитель напряжения состоит иэ двух тер- 30 морезисторов, общая точка которых. через стабипчтрон подключена к базе составного транзистора, соединенного с коппэктором транзистора системы управления через индикатор. 35

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - графики зависимости т ока, на пряжения и температуры батареи от времени. 40

Устройство содержит источник постоянного тока, состоящий из трансформатор ра 1„B p HTe 2 и конденсатора 3, ппюсовая шина которого через резистор, а минусовая через составной транзистор 45

5 соединена с соответствующими зажимами батареи 6, Резистор 7 предназначен дпя смещения транзистора 5 в проводащее положение. Транзистор 8 предназначен дпя усиления обратной связи по току, протекающему через резистор 4. Светодиод 9 предназначен дпя визуального контроля состояния аккумуляторной батареи.

Стабилитрон 10 предназначен дпя стабилизации напряжения батареи поспе,дости55 жения ею состояния полной заряженности, а регупируемый терморезистор 11, изготовпенный, например, из медного про,вода, позволяет произвести установку это3 748663 4 го напряжения. Термореэистор 12 прецназначен цпя контроля за температурой аккумуляторной батареи 6 и является эпементом схемы защиты батареи 6 от пс явления в ней черезмерной температуры.

Резистор 13 ограничивает ток базы транзистора 8. Диод 14 защищает аккумупяторную батарею 6 от разряда, Терморезистор 12 имеет положительный температурный коэффициент сопротивпения (ТКР) и размещается в непосредственной близости от аккумуляторной батареи так, что способен воспринимать температуру указанной батареи.

Устройство работает следующим образом.

Работа автоматического устройства цпя заряда аккумуляторной батареи, показанного на фиг. 1, иллюстрируется графиками, показанными на фиг, 2, Кривые на фиг..2 имеют различные масштабы по оси

У и показывают связь напряжения на зажимах десятиэпементной герметичной никель-кадмиевой батареи типа 10 НКГ-1,5, зарядного тока и температуры батареи по мере их изменения относительно времени, показанного на общей оси Х. Испытания проводились в нормальных климатических условиях.

В начальный момент, когда батарея

6, находящаяся в состоянии полной разряженности, поцкпючена к зарядному устройству, наблюдается некоторое возврастание примерно на 1-1,5 В напряжения бабатареи за первые минуты заряца, что показано отрезком 16 кривой напряжения батареи. Одновременно наблюдается пацение тока заряда батареи, как показано на р отрезке 16 кривой тока батареи. Зто явление можно объяснить наличием в эквивалентной схеме аккумуляторной батареи конденсатора с малой емкостью. В дальнейшем напряжение батареи растет, как показано отрезком 17 кривой напряжения, а ток заряца батареи не меняется (см. отрезок 18 кривой тока батареи).

Ток заряда поддерживается постоянным с помощью схемы обратной связи на транзисторе 8. В указанной схеме сравнивается опорное напряжение базово-эмиттерного перехода транзистора 8 с напряжением на резисторе 4. Температура батареи в течение этого времени жтается постоянной. После зарядки батареи 6 в течение соответствующего отрезка времени (обычно 8 ч) ее напряжение повышается до величины (см. отрезок 19), при.которой происходит пробой стабипитрона 10 и он проводит ток. Этот ток течет через резистор

7, стабилитрон 10, термореэистор 11 и резистор 4, обеспечивая напряжение к базе составного транзис ора 5 так, что ток отвоцится от базы указанного транзис- 5 тора. Этот отвеценный ток понижает зарядный ток, как показано отрезком 20.

Напряжение батареи с помощью схемы регулирования напряжения, возникшей в результате пробоя стабилитрона 10, поцдер- 10 живается постоянным, как показано отрезком 21 кривой напряжения батареи, В указанной схеме сравнивается опорное напряжение стабилитрона 10 с напряжением на терморезисторе 12. В атом 35 режиме заряда ток батареи постепенно уменьшается, практически до величины

Go, r ae С - емкость батареи в А/ч. и

По мере уменьшения тока заряца батареи потенциал, смещающий транзистор 8,умень20 шается, транзистор 8 перестает провоцить и светодиод 9 гаснет, Так как к этому моменту батарея практически эаряцилась полностью, то отключение светодиода можно принять как сигнал об окончании зарядки батареи. При необходимости подцерживать аккумуляторную батарею в состоянии полной заряцки ее можно от зарядного устройства не отключать, так как в дальнейшем зарядное устройство продол >О жает контролировать состояние заряжен ности батареи и ее температуру, которая повышается, как показано отрезком 22 кривой температуры батареи. Это вызывает соответствующее понижение напря- 35 жения никель-кадмиевой батареи 6, как показано отрезком 23 кривой напряжения батареи. Но так как температура герморезистора 12 также повышается, а слецовательно, увеличивается его сопротйвле ние; напряжение стабилизации уменьшает ся и таким образом рост тока и соответственно температуры аккумуляторной батареи 6 становится невозможен.

Равновесие достигается приблизительно через 12 ч, когца температура батареи и ее напряжение стабилизируются, как показано, отрезками 24 и 25 соответственно.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить заряцку аккумуляторной батареи в помещении, поцверженном значительным изменениям температуры, благодаря способности схемы контроля, включающей терморезисторы 11 и 12, реагировать только на разностьтемператур батареи 6 и окружающей среды.

Предлагаемое устройство отличается от известных автоматических зарядных устройств, содержащих лимитирующие ток резистор или накальную лампу, тем, что потери мощности на резисторе 4 практически равны нулю, и, следовательно, КПД. предлагаемого устройства несколько выше чем у известных устройств, Формула из обретения

Устройство для автоматического заряда аккумуляторной батареи, содержащее источник постоянного тока, например тпансфопматор с выпрямителем, пве выходные клеммы цля подключения батареи, соединенные с клеммами источника с одной стороны через резистор, а с цругой стсроны через составной транзистор, база кскоторого соединена с коллектором через цополнительный резистор, систему управле ия зарядом, включающую транзистор, стабилитрон и делитель напряжения, подключенный к выходным клеммам, и индикатор, например светодиод, причем транзис тор системы управления включен параллельно упомянутому резистору, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса, целитель напряжения состоит иэ двух терморезисторов, общая точка которых через стабилнтрон поцключена к базе составного транзистора, соединенной с коллектором транзистора системы управления через индикатор..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент США № 3603862, кл. 320-39, 1971.

2. Патент США № 3517295, кл. 320-32, 1970.

3. Патент США № 3281639, кл. 320-43, 1966, 4, Заявка Франции № 2326067, кл. Н 02 У 7/10, 1974.

748663

Х

Яре/ я, а

Составитель И. Найцина

Редактор Е. Яковчик Техрец Ж. Кастелевич Корректор М. Демчик

Заказ 4254/44 Тираж 783 Подписное

ИИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113G35, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проек ная, 4