Устройство для контроля напряжения аккумуляторной батареи Советский патент 1984 года по МПК H01M10/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в аппаратуре автоматического контроля- ы.гсктричееких ;м));1.метров аккумуляторных батарей (АБ). ||-:иестны устройства для контроля напряжения АБ, например разрядного 1J и 2J , а гакже разрядного и зарядного напряжений АБ 3, в которых используются пороговые датчики минимального и максимального напряжения, выполненные в виде ч- ектромагнитных реле с фиксированным по|)С(П срабатывания или на полупроводников.; ч -элементах. Недостатком известных устройств является невозможность осуществления поаккумуляторного контроля напряжения. Известны также устройства для поаккумуляторного контроля напряжения АБ 4, 5 и 6. Устройства 4 и 6J обеспечивают поаккумуляторный контроль только минимально допустимого разрядного напряжения АБ. Устройство 5 обеспечивает поаккумуляторный контроль только зарядного напряжения АБ. В основу данных устройств положен принцип сравнения напряжения каждого аккумулятора батареи с эталонным напряжением, одновременно подаваемым на элементы сравнения напряжения всех аккумуляторов. По достижении напряжения на каком-либо из аккумуляторов фиксированного значения (порога) элемент сравнения вырабатывает сигнал, поступающий на исполнительный орган. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для контроля напряжения АБ, содержащее выходные клеммы для подключения контролируемых аккумуляторов, трансформатор с вторичными обмотками по числу аккумуляторов в батарее, источник опорного напряжения (ИОН), подключенный через электронный ключ, управляющим входом соединенный с генератором тактовых импульсов (ГТИ), к одному из выводов первичной обмотки упомянутого трансформатора, другой вывод которой связан с блоком регистрации тока (БРТ), выходом подключенным к исполнительному органу, и блок диодов, соединенный с вторичными обмотками трансформатора 7. Известное устройство позволяет контролировать только разрядное напряжение аккумуляторов и не обеспечивает контроль зарядного напряжения, что требует введения дополнительного оборудования для контроля протекания режима заряда АБ, например при циклировании батарей в ходе формировки, вследствие чего возрастают затраты на производство контроля АБ. Кроме того, ряд электрохимических систем АБ не допускает перезаряда, который может привести к сокращению срока службы АБ или полному выводу ее из строя. Это устройство не обеспечивает защиту аккумуляторов от перезаряда. Таким образом, недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности и вследствие этого узкая область использования. Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей путем обеспечения поаккумуляторного контроля напряжения АБ в различных режимах работы. Поставленная цель достигается тем, что устройство контроля напряжения аккумуляторной батареи, содержащее выходные клеммы для подключения контролируемых аккумуляторов, трансформатор с вторичными обмотками по числу аккумуляторов в батарее, ИОН, подключенный через электронный ключ, управляющим входом соединенный с ГТИ, к одному из выводов первичной обмотки трансформатора, другой вывод которой связан с БРТ, выходом подключенным к исполнительному органу, и блок диодов, соединенный с вторичными обмотками трансформатора, снабжено датчиком режима работы батареи (ДРР), допол1:ительным блоком диодов и двухпозиционным коммутатором, ИОН выполнен двухуровневым, причем, выходные клеммы через размыкающие контакты коммутатора связаны с катодами основного блока диодов и через замыкающие контакты с анодами дополнительного блока диодов, включенных встречно-парал- , лельно относительно вторичных обмоток трансформатора, а ДРР батареи, соединен.ный с цепью АБ, выходом связан с управляющим входом двухпозиционного коммутатора и входом установки уровня ИОН. Двухуровневый ИОН может быть выполнен в виде источника эталонного напряжения, подключенного к регулируемому дискретно резистивному делителю напряжения. В качестве электронного ключа может быть использован свмистор. БРТ выполнен в виде датчика минимального уровня тока, включенного в диагональ постоянного тока выпрямленного моста, диагональ переменного тока которого соединена с выводом первичной обмотки трансформатора. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство для контроля напряжения аккумуляторной батареи содержит выходные клеммы 1, трансформатор 2, двухуровневый ИОН 3 с входом установки уровня, электронный ключ 4, ГТИ 5, БРТ 6, усилитель 7, исполнительный орган 8, ДРР 9, двухпозиционный коммутатор 10 и блоки 11 и 12 диодов. Трансформатор содержит первичную обмотку 13 и вторичные обмотки 14. ДРР, включенный в цепь АБ 15, выходом соединен с управляющим входом коммутатора и входом установки уровня напряжения ИОН. Последний выполнен в виде источника 16 эталонного напряжения, выходом подключенного к регулируемому дискретно делителю напряжения на резисторах 17 и 18. Дискретное регулирование выходного напряжения ИОН производится по сигналу управления, поступающему на вход переключателя 19. В качестве электронного ключа, обеспечивающего двустороннюю проводимость, может быть использован симистор. Наиболее простой реализацией БРТ может быть выполнение его в виде датчика 20 минимального уровня тока, входом связанного с диагональю постоянного тока выпрямительного моста 21, диагональ переменного тока которого соединена с выводом первичной обмотки трансформатора. Устройство работает следующим образом. В состоянии, которое соответствует режиму разряда АБ 15, ДРР 9 сигнала не вырабатывает, так ак полярность входного сигнала датчиком 9 не воспринимается. Размыкающие контакты переключателя 19 и коммутатора 10 замкнуты. Выходное напряжение ИОН 3 равно падению напряжения на резисторе 18, что соответствует допустимому разрядному напряжению АБ 15. Опорное напряжение периодически с частотой работы ГТИ 5 подается электронным ключом 4 на первичную обмотку 13 трансформатора 2. Во вторичных обмотках 14 наво дится напряжение, равное минимально допустимому разрядному напряжению, одного аккумулятора АБ 15 при выборе значения коэффициента трансформации по напряжению трансформатора 2, равным обратной величине числа включенных в АБ 15 аккумуляторов. В нормальном режиме работы АБ 15 напряжение на ее аккумуляторах пре-. вышает напряжение на обмотках 14 и диоды блока 11 смещены в обратном направлении. По первичной обмотке 13 в это время протекает только ток намагничивания, на который БРТ 6 не реагирует. При снижении напряжения хотя бы на одном из аккумуляторов АБ 15 до уровня, равного напряжению на вторичных обмотках 14 трансформатора 2 или ниже этого уровня, через соответствующий диод блока 11 начинает протекать ток. По первичной обмотке 13 (от начала к концу) начинает протекать ток заряда, который, складывась с током намагничивания, по величине становится достаточным для срабатывания БРТ 6. БРТ 6 срабатывает. Выходной сигнал датчика 20 минимального уровня тока, усиленный в блоке 7, приводит в действие исполнительный орган 8, который отключает потребители от АБ 15. В режиме заряда АБ 15 под действием сигнала с ДРР 9 производится переключение контактов коммутатора 10, выключающего блок 11 диодов из цепи вторичных обмоток 14 трансформатора 2 и соединяющего с указанными обмотками блок 12 диодов. В ИОН 3 устанавливается уровень опорного напряжения, равный максимальному допустимому зарядному напряжению АБ 15, путем подачи на выход ИОН 3 через замыкающие контакты переключателя 19 падения напряжения на резисторах 17 и 18. В режиме заряда устройство работает аналогично с той лищь разницей, что на вторичных обмотках 14 наводится напряжение, равное максимально допустимому зарядному напряжению одного аккумулятора АБ 15 и при нормальном протекании заряда АБ 15, напряжение на ее аккумуляторах не превышает напряжения на вторичных обмотках 14. Диоды блока 12 закрыты. При достижении напряжения хотя бы на одном из аккумуляторов АБ 15 уровня, равного напряжению на соответствующей вторичной обмотке 14, или в случае превыщения указанного уровня через соответствующий диод блока 12 начинает протекать ток. При этом напряжение, наводимое на вторичной обмотке 14, направлено встречно протекающему по обмотке току и имеет место рекуперация части энергии зарядного источника в цепь первичной обмотки 13. Под действием противо-ЭДС ток в цепи первичной обмотки 13 изменяет направление на противоположное (от конца к началу) и становится достаточным для срабатывания датчика 20, минимального уровня тока, включенного в диагональ постоянного тока выпрямительного моста 21, выходной сигнал которого вызывает срабатывание исполнительного органа 8 и дальнейщий заряд АБ 15 прекращается. Контроль напряжения аккумуляторов АБ при любых возможных значениях зарядного и разрядного токов обеспечивается путем регулировки величин резисторов, включенных в выходной делитель напряжения ИОН 3 Выбор значения порога срабатывания датчика 20 минимального уровня тока производится из условия обеспечения его надежного срабатывания при достижении напряжения хотя бы на одном из аккумуляторов АБ критического значения. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает поаккумуляторный контроль как разрядного, так и зарядного напряжения АБ, что расщиряет его функциональные возможности, а следовательно, и область применения . Кроме того, устройство надежно защищает АБ от перезаряда, благодаря чему обеспечивается достижение установленных сроков службы АБ и надежность питания потребителей.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕЙ, содержащее выходные клеммы для подключения контролируемых аккумуляторов, трансформатор с вторичными обмотками по числу аккумуляторов в батарее, источник опорного напряжения, подключенный через электронный ключ, управляющим входом соединенный с генератором тактовых импульсов, к одному из выводов первичной обмотки трансформатора, другой вывод которой связан с блоком регистрации тока, выходом подключенным к исполнительному органу, и-блок диодов, соединенный с вторичными обмотками трансформатора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения поаккумуляторного контроля напряжения в различных режимах работы, оно снабжено датчиком режима работы батареи, дополнительным блоком диодов и двухпозиционным коммутатором, источник опорного напряжения выполнен двухуровневым, причем выходные клеммы через размыкающие контакты коммутатора связаны с катодами основного блока диодов и через замыкающие контакты с анодами дополнительного блока диодов, включеннь1х встречно-параллельно относительно вторичных обмоток указанного трансформатора, а датчик режима работы батареи, соединенный с цепью аккумуляторной батареи, выходом связан с управляющим входом двухпозиционного коммутатора и входом уста новки уровня источника опорного напря(Л жения. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что двухуровневый источник опорного напряжения выполнен в виде источника эталонного напряжения, подключенного к регулируемому дискретно резистивному делителю напряжения. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электронный ключ выполнен в виде си мистора. ОС СП 4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок регистрации тока выполнен в виде О Oi датчика минимального уровня тока, включенного в диагональ постоянного тока выпрямительного моста, диагональ переменного тока которого соединена с выводом первичной обмотки трансформатора.