Устройство для поэлементного доразряда аккумуляторной батареи Советский патент 1984 года по МПК H01M10/42 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания автономных объектов. Известно устройство для поэлемент рого доразряда аккумуляторной батаре из п последовательно соединенных аккумуляторов, содержащее п разрядных резисторов, подключенных через коммутирующие элементы в виде однотактных транзисторных ключей, и генератор переменного напряжения с п выход ными обмотками Л Недостатком этого устройства явля ется значительная длительность цикла доразряда. Известно также устройство для поэлементного доразряда аккумуляторной батареи из п последовательно соединенных аккумуляторов, содерзкащее п дораэрядных ячеек, подключенных к со ответствующим аккумуляторам через Коммутирующие элементы в виде двухтактных транзисторных ключей, управляемых от задающего генератора переменного напряжения с 2 п выходными обмотками, подключенными к базо вым переходам транзисторных ключей, причем каждое плечо транзисторного ключа состоит из нескольких параллельно соединенных транзисторов с плавкими предохранителями в эмиттерных цепях 2j . Недостатком известного устройства является низкая надежность, так как отказ любого коммутирующего транзистора, не сопровождаюиийся коротким замыканием по цепи коллектор - эмиттер, может не привести к возрастанию тока через отказавший транзистор до тока выгорания предохранителя. В это случае отказавший транзистор шунтирует один из аккумуляторов батареи, что приводит к несанкционированному разряду этого аккумулятора, разбалан су батареи и выходу ее из строя. Наличие остаточного напряжения на переходах коллектор - эмиттер транзисторов ключей не позволяет разряжать аккумулятор ниже напряжения (0,) В. Цель изобретения - повьшение надежности работы доразрядного устройства, а также обеспечение полного деразряда аккумуляторов. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для поэлементного доразряда аккумуляторной батареи из п последовательно соединенных аккумуляторов, содержащем п доразрядных ячеек, подключенных к соответствующим выводам для подключения аккумуляторов .через коммутирующие элементы в виде двухтактных транзисторных ключей обратного типа проводимости, базами соединенных с выходными обмотками задающего генератора переменного напряжения с трансформаторным выходом с 2 п вь1ходными обмотками, при этом коллекторы транзисторных ключей подключены соответственно к одному из выводов для подключения аккумуляторов, последовательно с каждым из транзисторов ключей включены дополнительные транзисторы прямого типа проводимости, эмиттерами соединенные с эмиттерами основных транзисторов, а коллекторами - с другими соответствующими выводами для подключения аккумуляторов, причем соответств5пощие выходные обмотки задающего генератора включены между базами основных и дополнительных транзисторов. С целью повьпвения глубины доразряда между эмиттерами основных и дополнительных транзисторов включены дополнительные выходные обмотки задающего генератора, причем изменение напряжения в дополнительных обмотках при отпирающем напряжении в базовых обмотках соответствующих транзисторов совпадает с ЭДС соответствующих аккумуляторов. На фиг. 1 представлена схема устройства поэлементного доразряда аккумуляторной батареи; на фиг. 2 вариант схемы. Доразряжаемая батарея состоит из нескольких аккумуляторов 1-3. Каждая доразрядная ячейка содержит первьй ключ из последовательно соединенных транзисторов 4 и 5, второй ключ на транзисторах 6 и 7, ограничительные резисторы 8 и 9. В каждом ключе применены транзисторы разного типа проводимости, соединенные эмиттерами. Коллекторы транзисторов 4 и 6 объединены и подключены к отрицательной клемме аккумулятора 1, а объединенные коллекторы транзисторов 5 и 7 подключены к положительной клемме аккумулятора 1 отдельным проводником. Выходные обмотки 10 и 11 трансформатора 12 через ограничительные резисторы 8 и 9 включены между базами транзисторов 4,5 и 6,7 соответственно. При этом начало обмотки 10 подключено к базе верхнего транзистора 4, а начало обмотки 11 - к базе нижнего транзистора 7. Первичная обмотка трансформатора 12 подключена к задаю щему генератору 13. На фиг. 2 между эмиттерами транзи торов 4,5 и 6,7 включены соответстве но обмотки 14 и 15 трансформатора 12 причем обмотка 14.началом подключена к транзистору 5, а обмотка 15 - к транзистору 6. Устройство работает cлef yvщям образом. Когда задающий генератор 13 не работает, переходы база - эмиттер транзисторов 4,5 и 6,7 зашунтированы выходными обмотками 1О и 11 соответственно, транзисторы 4-7 заперты. При включении генератора 13 на его выходных обмотках появляется переменное прямоугольное напряжение В первую половину периода к базовым переходам транзисторов одного ключа (например, 4 и 5) прикладывается отпирающее напряжение (соединение базовых переходов транзисторов разно го типа проводимости последовательно позволяет управлять обоими транэисторами от одной обмотки задающего генератора), и эти транзисторы открываются. К базйм транзисторов 6 и 7 другого ключа в этот момент прикладывается запирающее напряжение. Во вторую половину периода отпираются транзисторы 6 и 7 второго ключа, а к базам транзисторов 4 и 5 прикладьгоается запирающее напряжение. ТаКИМ образом, в первый полупериод аккумулятор разряжается через ключ на транзисторах 4 и 5, а во второй через ключ на транзисторах 6 и 7, направление тока не меняется, т.е. несмотря на импульсное управление ключами, разряд аккумулятора происходит непрерьшно. Аналогичным образом работают и другие ячейки. При любом отказе одного транзистора (короткое замыкание, частичный пробой, снижение изоляции) устройство работает нормально, так как управление осуществляется -вторым последовательно- включенным транзистором. Каждая ячейка соединена с соотретствуюпщм аккумулятором отдельным проводником. Такое соединение выводов аккумуляторов с ячейками позволяет устранить возможность появления токов перетекания и переполюсовку отдельных аккумуляторов в конце доразряда, что существенно для сохранения емкостных характеристик аккумуляторов Соединительные провода вьшолняют роль балластных резисторов, ограничивающих величину разрядного тока на необходимом уровне. Дополнительные обмотки 14 и 15 включены между эмиттерами транзисторов 4 и 5, 6 и 7 соответственно (фиг. 2). Напряжение на обмотках 14 и 15 при открытых ключах совпадает с ЭДС аккумулятора и компенсирует остаточное напряжение на коллекторных переходах транзисторов ключей, этим обеспечивается доразряд аккумуляторов до нуля.

.(

-4 -Z

-4.3

о«

0

3

13

я

:j

10

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЭЛЕМЕНТНОГО ДОРАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ из h последовательно соединенных, аккумуляторов, содержащее ц доразрздньсс ячеек, подключенных к соответствующим выводам для подключения аккумуляторов через коммутирующие элементы в виде двухтактных транзисторных ключей обратного типа проводимости, базами соединенных с выходными обмотками задающего генератора переменного напряжения с трансфсфматорным выходом с 2 п выходными обмоткаю, при этом коллекторы транзисторных ключей подключены соответственно к одному из выводов для подключения аккумуляторов, отличающееся тем, что, с цепью повышения его надежности, последовательно с каждым из транзисторов ключей включены дополнительные транзисторы прямого типа проводимости, эмиттерами соединенные с эмиттерами основных транзисторов, а коллекторами - с другими соответствующими выводами для подключения аккумуляторов, причем соответствующие выходные обмотки задающего генератора включены между базами основных и дополнительных транзисторов. 2.. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что, с целью обеспечения полного доразряда аккумуляторов, между эмиттерами основных и дополнительных транзисторов включены дополнительные выходные обмотки задающего генератора, причем изменение напряжения в дополнительных обмотках при отпирающем напряжении в базовых обмотках соответствующих транзисторов совпадает с ЭДС соответствующих аккумуляторов.