УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ТОКА САМОРАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРА Российский патент 1994 года по МПК H02J7/10 H01M10/48 

Изобретение относится к электротехнике/ к устройствам-стабилизаторам напряжения параметрического типа/ и может быть использовано для питания стабильным напряжением различной аппаратуры/ в частности для содержания аккумуляторов в постоянно заряженном состоянии.

Известен способ заряда при постоянном напряжении/ например/ путем компенсации тока саморазряда аккумулятора при перерывах в его работе/ при длительном хранении/ при сезонной эксплуатации транспортных средств/ машин в сельском хозяйстве/ в армии и других случаях.

Известно зарядное устройство/ осуществляющее заряд аккумуляторов при постоянном зарядном напряжении [2].

Недостатками являются сложность и высокая стоимость устройства.

Известен способ определения внутренних утечек аккумулятора [3].

Недостатками являются косвенное и малодостоверное определение тока саморазряда аккумулятора.

Известно устройство/ выбранное в качестве прототипа/ состоящее из входных клемм для подключения к источнику переменного тока/ к которым подключена диагональ переменного тока выпрямительного моста через балластный конденсатора/ а диагональ моста выпрямленного тока подключена к выходным клеммам для подключения аккумулятора/ при этом два плеча выпрямительного моста состоят из стабилитронов/ а два плеча - из диодов [4].

В технических решениях прототипа положительными являются: простота устройства/ выделяемая на балластном конденсаторе энергия/ не переходит в тепловую/ выходное напряжение стабильно/ что защищает аккумулятор от перезаряда.

Прототип имеет следующие недостатки: неизолированность аккумулятора от сети/ что небезопасно/ низкий КПД/ равный 6% (остальные 94% энергии выделяются на балластном конденсаторе)/ большие габариты конденсатора/ наличие двух стабилитронов.

Цель изобретения - увеличение срока службы аккумулятора/ повышение КПД устройства и измерение тока саморазряда аккумулятора.

Результатом достижения целей при применении устройства являются следующие положительные эффекты: постоянное содержание и эксплуатация полностью заряженного аккумулятора повышают его КПД и долговечность/ исключают применение сильноточных зарядных устройств/ изнашивающих аккумулятор; повышение КПД устройства снижает потребление энергии из сети/ снижает затраты материалов на изготовление/ а преимущественное назначение устройства для компенсации тока саморазряда значительно уменьшает габариты/ вес/ материалоемкость и стоимость; измерение тока саморазряда дает информацию о внутреннем электрохимическом состоянии аккумулятора и позволяет своевременно проводить профилактические работы; автоматизация ухода за аккумулятором позволяет содержать его в постоянно заряженном состоянии независимо от навыков и знаний и без затрат времени.

Повышение КПД устройства достигается тем/ что исключается балластная нагрузка из цепи стабилитрона параметрического стабилизатора/ стабилитрон шунтирует вторичную обмотку понижающего трансформатора через выпрямительный элемент/ а балластный конденсатор включен последовательно с первичной обмоткой трансформатора/ при этом первичная цепь не имеет условий для феррорезонанса/ где протекает ток/ меньший тока вторичной цепи.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Схема состоит из двух функциональных узлов: I - устройство для компенсации тока саморазряда аккумулятора; II- устройство для измерения тока саморазряда аккумуляторов.

Устройство для компенсации тока саморазряда аккумулятора содержит понижающий трансформатор/ имеющий первичную 1 и вторичную 2 обмотки/ конденсатор 3/ включенный последовательно с первичной обмоткой/ стабилитрон 4/ шунтирующий вторичную обмотку через выпрямительный элемент 5.

Устройство работает следующим образом.

Первичная цепь устройства/ подключаемая к сети переменного тока/ состоит из первичной обмотки 1 трансформатора и последовательно соединенного с ней конденсатора 3/ выполняющего функции балластного/ реактивного сопротивления для стабилитрона 4/ включенного параллельно вторичной обмотке 2 трансформатора через выпрямительный элемент 5. Ток стабилитрона ограничивается и определяется величиной емкости конденсатора и коэффициентом трансформации трансформатора и должен быть равным сумме токов подразряда и саморазряда аккумулятора. Аккумулятор/ подключенный параллельно стабилитрону/ при недозаряженности его/ потребляет ток подзаряда и ток компенсации. По мере подзаряда напряжение аккумулятора возрастает/ ток подзаряда уменьшается/ напряжение аккумулятора сравнивается с напряжением стабилизации стабилитрона/ ток/ потребляемый от устройства/ становится равным току саморазряда аккумулятора. Подзаряд и компенсация тока саморазряда происходит при постоянном стабильном напряжении.

Устройство может быть рассчитанным для компенсации тока саморазярда нескольких/ одновременно подключенных/ аккумуляторов и снабженным дополнительными клеммами и разделительными диодами 6 по числу клемм/ включенными в прямом направлении в зарядные цепи аккумуляторов.

Устройство для измерения тока саморазряда состоит из разделительных диодов 6/ включенных (в прямом направлении в зарядные цепи) между выходными клеммами и переключающими контактами кнопочных переключателей 7/ а размыкающие контакты кнопочных переключателей соединены с клеммой миллиамперметра 8/ подключенной к стабилитрону/ замыкающие контакты соединены с второй клеммой миллиамперметра. Измерение тока саморазряда у подключенных к устройству аккумуляторов производится нажатием кнопки/ соответствующей измеряемому аккумулятору/ и определяется по показанию миллиамперметра. Измерение тока саморазряда для устройства выполненного по схеме узла I может производиться отдельным миллиамперметром.

Величина тока саморазряда нового аккумулятора регламентируется ГОСТом 959.0-84.

При бездействии аккумуляторной батареи происходит ее естественный саморазряд/ который согласно ГОСТ 959.0-84/ при температуре хранения батареи 20 ±5^°С за 28 сут. не должен превышать 20% ее номинальной емкости (новой батареи). Исходя из этого величина тока саморазряда для нового аккумулятора определяется по формуле
I = 0,3Q/ где I - сила тока саморазряда/ мА;
Q - номинальная емкость аккумулятора/ Ач.

Устройство рассчитано на работу в режиме непрерывной эксплуатации в течение длительного времени без присмотра/ электропожаробезопасно/ защищено от перегрузок и коротких замыканий.

Использование: для содержания аккумуляторов в заряженном состоянии путем компенсации его тока саморазряда при перерывах в его работе, при длительном хранении и при сезонной эксплуатации. Сущность изобретения: конденсатор, соединенный последовательно с первичной обмоткой понижающего трансформатора, выполняет функцию балластного, реактивного сопротивления для стабилитрона, включенного параллельно вторичной обмотке трансформатора через выпрямительный элемент. Аккумулятор, включенный параллельно стабилитрону, потребляет ток подзаряда и ток компенсации саморазряда. При полном заряде аккумулятор потребляет ток саморазряда. Устройство может осуществлять компенсацию тока саморазряда одновременно нескольких аккумуляторов, а также определять величину этого тока. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ТОКА САМОРАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРА, состоящее из входных клемм для подключения к источнику переменного тока, балластного конденсатора, выпрямительного элемента, выходных клемм для подключения аккумулятора и стабилитрона, отличающееся тем, что, с целью увеличения срока службы аккумулятора и повышения КПД, устройство снабжено понижающим трансформатором, первичная обмотка которого подключена к входным клеммам через конденсатор, а стабилитрон шунтирует вторичную обмотку через выпрямительный элемент. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено дополнительными выходными клеммами и разделительными диодами, включенными последовательно с этими клеммами в зарядном направлении. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что, с целью измерения тока саморазряда каждого аккумулятора, оно снабжено миллиамперметром и кнопочными переключателями по числу выходных клемм, причем неподвижный контакт каждого кнопочного переключателя подключен через разделительный диод к выходным клеммам, его размыкающий контакт соединен с одной клеммой миллиамперметра, подключенной к стабилитрону, а замыкающий контакт переключателя соединен с второй клеммой миллиамперметра.