Устройство для ускоренной зарядкиаккумуляторной батареи

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и824367 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 030779 (21) 2791613/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2304,81. Бюллетень Nо 15

Дата опубликования описания 23.04.81

Н 02 J 7/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621, 355. .163(088.8) (72) Авторы изобретения

В. К. Гарнов, A. П. Григорьев, В.

Г. И. Рябинин, Л. Г. Левин и Л. и

ДР

I (71) 3a яв и тел ь

Ленинградское пуско-наладочное у

Севзапзлектромонтаж (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСКОРЕННОЙ ЗАРЯДКИ

АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Изобретение относится к ускоренной зарядке аккумуляторных батарей и может быть использовано, например, для .заряда и формовки свинцовых аккумуляторов.

Известно устройство для ускоренного заряда аккумуляторных батарей асимметричным импульсным током, в котором в конце каждого периода прямой проводимости зарядного импульса производится кратковременный разряд батареи аккумуляторов. Устройство содержит инвертор, выпрямитель и разрядную цепь (11.

Известно также устройство для заряда аккумуляторных батарей асимметричным импульсным током, содержащее источник постоянного тока, последовательный импульсно-емкостной 20 резонансный контур, тиристоры и блок управления ими. Применение асимметричных зарядных токов позволяет сократить время заряда аккумулятора (2).

Недостатком таких устройств является низкая эффективность из-эа того, что заряд и разряд происходит с одной и той же частотой, и на разрядные импульсы тратится значительная 30 часть запасенной аккумулятором энергии.

Известно также устройство для зарядки постоянным током, обеспечиваю„ее подачу глубоких разрядных импульсов, кратковременно меняющих полярность электродов на противоположную ("переполюсовка" 5-10Ъ), что способствует более полному снятию диффузиой-. ных ограничений, и тем самым повышению плотности зарядного тока без черезмерного газовыделения и перегрева элекгролита (3).

Устройство включает в себя источ-.. ник постоянного зарядного тока и источник разрядных импульсов, содержащий тиристор и токоограничивающее устройство, выполненное, например, в виде регулируемого резистора или дросселя насыщения.

Однако такое устройство не обеспечивает поддержание оптимальной амплитуды разрядных импульсов в процессе заряда аккумулятора.

Величина амплитуды обратных импульсов должна регулироваться в зависимости от степени заряженности аккумулятора. Так, например, при заряде аккумуляторной батареи 6СТ132 емкос» тью 132 А ч требуется амплитуда раэ82.4367 рядного импульса 2, 4 кА в начале и 3 кА в конце заряда для поддержания переполюсовки 5-10%. Для получения импульсов так8й амплитуды необходим трансформатор мощностью 100 кВА массой 600 кг и мощное токоограничивающее устройство. Применение разрядных импульсов длительностью свыше 1-2 мс ,для мощных автомобильных аккумуляторов сокращает срок их службы из-за разрушения активной массы положительных пластин. B основе механизма раз- 10 .рушения лежат электродинамические усилия, создаваемые импульсами тока. Экспериментально установлено, что при длительности импульсов менее 1-2 мс срок службы аккумулятора не сокраща- 1 ется. Получение коротких (менее 1 мс) импульсов достаточной амплитуды с использованием указанного устройства практически невозможно: с сокращением длительности импульса -(менее

5 мс) резко падает его амплитуда, так как импульс представляет собой нисходящую часть полусинусоиды.

Наиболее близким является устрой-ство для зарядки аккумуляторов, в

25 котором параллельно аккумуляторной батарее, заряжаемой постоянным током повышенной плотности от источника, подключены последовательно соединенные конденсатор и тиристор, Они образуют цепь разрядных импуль- 30 сов. Тиристор снабжен схемой управления. Устройство содержит также регулятор частоты разрядных импульсов, в виде переменного резистора, встроенного в датчик давления, благо-- З5 даря которому частота отпирающих импульсов (н, следовательно, частота разрядных импульсов аккумулятора) возрастает по мере зарядки аккумулятора с ростом давления газов. Это 40 позволяет поддерживать высокую плот. ность зарядного тока и в конце процесса (4).

Основным недостатком этого устройства является регулирование только частоты следования разрядных импульсов в функции давления газов в аккумуляторе. Амплитуда же этих импульсов остается практически неизменной и недостаточной по величине для "переполюсовки" аккумулятора, 50 т.к. в качестве источника разрядных импульсов используется сам аккумулятор. Недостатком схемы является также малая надежность датчика давления. Кроме того, заряжаемый ак-. кумулятор устанавливается в герметичный контейнер, на котором устанавливается. датчик давления, что значительно усложняет эксплуатацию и повышает стоимость устройства. О

Цель изобретения — автоматическое регулирование амплитуды разрядных импульсов в зависимости от степени заряда аккумулятора, сокращение времени заряда эа счет увеличения плот- 65 ности тока, а также упрощение конструкции и эксплуатации устройства, снижение его веса, габаритов и стоимости °

Устройство для ускорения зарядки аккумуляторной батареи, включающее источник постоянного тока, последовательно включенные конденсатор и тиристор в цепи разрядного тока со схемой управления тиристором и регулятором частоты его отпирания, дополнительно содержит узел сравнения, входы которого подключены к конденсатору, схема управления тиристором выполнена в виде нуль-органа, один иэ входов которого подключен к аккумуляторной батарее, другой к выходу узла сравнения, а конденсатор соединен с преобразователем напряжения, в цепь которого включен регулятор частоты отпирания тиристора. Регулятор частоты отпирания может быть выполнен в виде выходного элемента реэисторного оптрона, светодиод которого подключен к аккумулятору.

Преобразователь напряжения может быть выполнен, например, по схеме

Ройера; а узел сравнения — в виде делителя напряжения.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Аккумулятор 1 подключен к зажимам источника 2 постоянного тока, параллельно аккумулятору 1 включены последовательно соединенные конденсатор 3 и тиристор 4, образующие цепь разрядных импульсов, Для управления тиристором 4 служит нуль-орган 5, один из входов которого подключен к аккумулятору 1, другой к выходу узла б сравнения, входы которого подключены к обкладкам конденсатора 3. Сюда же подключена цепь заряда конденсатора

3, содержащая преобразователь 7 напряжения и регулятор частоты отпирания тиристора в виде переменного резистора 8.

Устройство работает следующим образом.

Аккумулятор 1 заряжается постоянным током повышенной плотности от источника 2. Конденсатор 3 заряжается от преобразователя 7 напряжения, напряжение которого в 5-6 раз превышает номинальное напряжение аккумулятора. В момент достижения равенства напряжения на выходе узла б сравнения напряжению аккумулятора 1, срабатывает нуль-орган 5 и выдает импульс на отпирание тиристора 4. Конденсатор 3 разряжается при этом на аккумулятор, создавая импульс тока противоположного направления по отношению к зарядному току. Запирание тиристора происходит после полного окончания разряда конденсатора 3.

По мере заряда аккумулятора -конденсатор заряжается до все более возрастающего напряжения. Частота повто824367 рения разрядных импульсов определяется величиной сопротивления переменного резистора 8 в цепи заряда конденсатора 3 и обычно составляет 1Гц, а длительность импульса находится в пределах 0,05-1 мс. Чем меньше величина этого сопротйвления, тем быстрее напряжение на конденсаторе 3 достигает уровня, при котором отпирается тиристор 4. При этом . автоматически обеспечивается такая 1 амплитуда разрядного импульса, которая необходима для получения задания (5-10%) "переполюсовки " напряжения аккумулятора. Практически эта амплитуда составляла, согласно проведенным испытаниям для аккумуляторов 15 типа 6СТ-.132, от 2,4 кА в начале зарядки до 3 кА в конце зарядки. Благодаря малой длительности разрядного импульса существенно снижена мощность источника импульсов и расход энергии, затрачиваемой на создание разрядных импульсов. При этом практически исключается потеря заряда, полученного аккумулятором, и предупреждается воэможность разрушения пластин аккумулятора. Сопротивление резистора 8 устанавливается в зависимости от типа заряжаемых аккумуляторов и в дальнейшем регулируется автоматически (или по заданной программе) в функции напряжения на аккумуляторе. Резистор 8 может быть выполнен в виде выходного элемента резисторного оптрона, светодиод которого подключен к зажимам аккумулятора. В любом варианте частота и амплитуда 35 разрядных импульсов увеличивается к концу зарядки. Целесообразно близкое расположение конденсатора 3 и тиристора 4 к заряжаемому аккумулятору для уменьшения сопротивления (в ос- 4р новном индуктивного) импульсу разрядного тока. Необходимая величина индуктивности соединительных проводов

9 между аккумулятором 1 и источником 2 постоянного тока, препятствующая прохождению части импульсного тока через источник 2, достигается практически при площади образуемой ими петли около 1 м

Технико-экономические преимущества предлагаемого изобретения состоят в сокращении времени заряда, существенном уменьшении габаритов, массы и стоимости установки. Благодаря автоматическому регулированию амплитуды и частоты разрядных импульсов обес- 55 печивается точное поддержание оптимального технологического режима заряда постоянным током повьааенной плотности, что способствует сокращ нию времени заряда и улучшению качественных показателей заряженных аккумуляторов. Устройство позволяет производить зарядку от маломощной сети и в полевых условиях. Обслуживание его не требует высокой квалификации персонала. Опытная проверка устройства показала, что свинцовые аккумуляторы номинальной емкостью от 55 до 180 А ч получают полный заряд после первого зарядного цикла продолжительностью до 1,5-2 ч, т.е. наряду с сокращением времени собственно заряда исключается цикл формовки аккумулятора.

Формула изобретения

1 Устройство для ускоренной зарядки аккумуляторной батереи,содержащее источник постоянного тока, разрядную цепь, выполненную в виде последовательно соединенных конденсатора и тиристора, схему управления тиристором, регулятор частоты его отпирания и две выходные клеммы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью автоматического регулирования амплитуды разрядных импульсов в зависимости от степени заряда аккумулятора, сокращения времени заряда и упрощения конструкции устройства, в него дополнительно введены узел сравнения, входы которого подключены к конденсатору цепи разряда и преобразователь напряжения, причем схема управления тиристором выполнена в виде нульоргана, один из входов которого подключен к одной Иэ выходных клемм, а другой к выходу узла сравнения, конденсатор соединен с преобразователем напряжения, подключенным к источнику постоянного тока через регулятор частоты отпирания тиристора.

2. Устройство по п.1, о т л и"ч а ю щ е е с я тем, что регулятор частоты отпирания тиристора выполнен в виде выходного элемента резисторного оптрона, светодиод которого подключен к аккумуляторной батарее.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Патент Франции 9 2055619, кл. Н 02 J 7/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 547914, кл. Н 02 J 7/10, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

497660, кл. Н 01 М 10/44, 1975.

4. Патент США 9 3683256, кл. 320-14, 1972.

824367

Составитель И. Найдина

Редактор. М. Ликович Техред А. Бабинец, Корректор И. Швыдкая .Заказ 2140/79 Тираж 675 Подпионое

BHHHGH Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4