Устройство для заряда и разряда аккумуляторной батареи Советский патент 1984 года по МПК H02J7/02 H01M10/48 

Изобретение относится к электротехнической про1« 111шенности и может быть использовано для проведения формировки, тренировки, испытаний химических источников тока.

По основному авт.св. № 1051647 известно устройство для заряда и разряда аккумуляторной батареи, содержащее регулируемый преобразовател напряжения, батарею последовательно соединенных через датчики наличия цепи (например шунты) и переключающи контакты узла поэлементного отключен аккумуляторов, блок сравнения и блок сигнализации, контрольно-обегающую систему, состоящую из генератора импульсов, узла запрет-разрешение, формирователя импульсов, счетчика, дешифратора, схем И, узла временной задержки, блока усилителей, реле с двумя парами замыкающих кс ятактов; систему контроля за исправностью переключающих контактов узла поэлементного отключения, состоя из элемента памяти, инвертора, ckeM И, блока усилителей, реле с двумя парам замыкаювдх контактов, измерительного прибора.

Б указанном устройстве контроль за неразмыканием размыкающих контактов переключающих контактов узла поэлементного отключения при отключении аккумуляторов из цепи заряда (разряда) по достижении ими определенных значений нах яжений аедется с помощью датчиков наличия цепи (например шунтов) , включенных последовательно в цепь заряда (разряда) аккумуляторов 11 .

Недостатком указанного устройства является отсутствие возможности вести контроль за неразмыканием размыкающих контактов переключающих контактов узла поэлементного отключения при испытании аккумуляторов с встроенными внутрь их датчиками давления, температуры и т.д., т.е. когд аккумуляторы .отключаются из цепи заряда (разряда) по достижении внутри их определенных значенгё давлений, температуры.

Цель изобретения - расширение фунциональных возможностей устройства при условии испытания бatapeй со встроенными в аккумуляторы датчиками повышение надежности его работы и срока службы. .

Цель достигается тем, что в устройство для заряда и разряда аккумуляторной батареи дополнительно введены блок контроля по датчикам, связанный с узлом поэлементного отключения, схемы И, схемы ЮШ, ключи блока контроля по датчикам, узлы временных задержек, узел режимов, причем первые входы введенных схем И соединены с соответствующими выходами дешифратора контрольно-обегающей системы, вторые входы введенных схем И через соответствующие узлы временных задержек связаны с ключами блока контроля по датчикам, а третьи входы введенных схем И, объединенные между собой, соединены с первым выходом узла режимов, второй выход которого подключен к объединенным между собой третьим входом первых и вторых схем И, а выходы введенных схем И.и выходы вторых схем И через соответствующие схемы ИЛИ связаны с блоком усилителей.

Кроме того, в устройство введены формирователи го пульсов, подключенны своими входами к соответствующим выходам узлов временных задержек, а выходы формирователей импульсов соединены с соответствующими вторыми входами введенных схем И.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит регулируемый преобразователь напряжения 1, переключающие контакты 2 , ..., 2 j узла поэлементного отключения 3, датчики наличия цепи (например, щунты) 4, ,.., 4f,, батарею последовательно соединенных аккумуляторов 5 , ..,, 5 контрольно-обеганйцую систему 6, состоящую из генератора импульсов 7, узла запрет-разрешение 8, формирователя импульсов 9, счетчика 10, дешифратора 11, схем И 12,, ..., 12ц, узла временной задержки 13; узел режимов 14, блок усилителей 15, реле 16, ..., 16), с их за14ыкающими контактами 17 , ..., 17 и 18 ..., ISfj, блок сравнения 19, элемент памяти (например,триггер) 20, схему И 21 блок сигнализации 22, инвертор 23, схемы И 24 , .,. , 24f,, схемы ИЛИ 25|( , ..., 25,, блок усилителей 26, реле 27 , .... 27 с замыкающими

контактами 28 , 28 и 29,, ...,

29и, измерительный прибор (например, магнитоэлектрическое реле или милливольтметр) 30, датчики или давления, или температуры 31 , ..., 31, блок контроля по датчикам 32 со своими ключами 33 , ..., 33, узлы временных задержек 34/1, ..,, 34, и схемы И 35 , ..., 35,, формирователи импульсов 36 , .. . , 36,.

В процессе зарада или разряда регулируемый преобразователь напряжения 1 через переключающие контакты 2 , . , . , 2j, узла поэлементного отключения 3 через датчики наличия цепи (например,шунты) 4 подключаются к батарее последовательно соединенных а1;кумуляторов 5 , . .. , 5 ,

Работа устройства осуществляется в двух режимах.

Контроль за степенью заряда (разряда) аккумуляторов по напряжению.

Контроль за степенью заряда по датчикам (например, датчикам давления, температуры).

Работа устройства в первом режиме осуществляется следующим образом.

В определенные моменты времени для контроля за степенью заряда (разряда) аккумуляторов включается контрольно-обегающая система 6. Первы импульс генератора импульсов 7 через

разрешенный узел Запрет-разрешение 8 через формирователь импульсов 9 поступает в счетчик 10, при этом включаетс первый канал дешифратора 11, сигнал с которого поступает на первый вход схемы И 12. Вторые входы схем И 12;,, .. . ,v 12f, разрешаются постоянно узлом режимов 14 в режиме контроля за степенью заряда (разряда) аккумуляторов по напряжению.

Третьи входы схем И 12;,, 12 разрешаются во время действия импульса генератора сигналом с выхода узла временной задержки 13. Срабатывает схема И 12, сигнал с выхода которой поступает в блок усилителей 15 и включается реле 16 , контакты которого 17 , 18 подключают измерительные цепи аккумулятора 5 к входу блока сравнения 19.

Одновременно с выхода формирователя 9 поступает на вход элемента памяти (например, триггера) 20, который запрещает работу схеме И 21.

Если аккумулятор 5( не достиг заданного напряжения заряда (разряда), блок сравнения 19 не срабатывает и на его выходе сигнала нет. С окончанием импульса на выходе генератора 7 через узел временной задержки 13 запрещается работа схемам И 12, .. . , 1 2, и реле 1 б/) отпускает (выключается). Соответственно размыкаются его контакты 17 и 18 .

При поступлении второго импульса генератора 7 через узел запрет-разрешение 8 и формирователь импульсов в счетчик 10 осуществляется переключение каналов дешифратора 11, и сигнал появляется на его втором выходе.

С задержкой на величину постоянной времени временной задержки 13 поступает разрешающий сигнал на третьи входы схем И 12,, ..., 12,. Срабатывает схема И 12, сигнал с выхода которой через блок усилителей 15 включает реле 152, замыкающие контакты, которого 17j , 183 реле 16j подключают измерительные цепи аккумулятора 5 к входу блока сравнения 19

Одновременно сигнал с выхода формирова еля импульсов 9 поступает на вход э.1емента памяти 20, выход которого подтверждает запрещение дгя работы схеме И 21.,

Если аккумулятор 5 не достиг заданного значения напряжения заряда (разряда), блок сравнения 19 не срабатывает и на его выходе сигнала нет.И так далее.

п -м импульсом генератора 7 включается ц-и канал дешифратора 11, и чере блок усилителей 15 включается реле 16ц, jcoTopoe своими замыкающими контактами 17ц и 18 подключает измерительные цепи аккумулятора 5, ко входу блока сравнения 19.

Следующим импульсом генератора 7 опять включается первый канал дешифратора 11 и включается реле 16| , т.е контрольно-обегающая система 6 производит опрос аккумуляторов 5/) , ,

5h.

Следует заметить, что с помощью узла временной задержки 13 включение реле 16, ..., 16, последующего канала происходит после выключения рреле предьщущего канала.

Таким образом исключается перекрытие каналов и исключается вероятность короткого замыкания аккумуляторов через замыкающие контакты 17 .... 17 и 18;,, ..., 18 последующего и предьщущего каналов по цепям измерения.

Если же, например, аккумулятор 5 достиг заданного значения напряжения заряда (разряда), то при срабатьша- НИИ реле Ь и подключении его замыкающими контактами 7/ и 18 измерительных цепей аккумулятора 5 к входу блока сравнения 19, блок сравнения срабатывает и на его выходе появляется сигнал, который поступает на элемент памяти 20. Сигнал с йыхода элемента памяти (например,триггера) 20 разрешает работу.схеме И 21. Одновременно сигнал с выхода блока сравнения 19 поступает в узел поэлемент.його отклю чения 3, который связа с выходными каналами контрольно-обегающей системы 6. Узел поэлементного отключения 3 переключает свои контакты 2, при этом аккумулятор 5/j отключается из цепи заряда (разряда), причем цепь будет замкнута мимо отключенного аккумулятора 5/ . Одновременно сигнал с узла поэлементногд;- отключения поступает в блок сигнал згади 22, С исчезновением импyльci в генератора 7 (пауза до следующего импульса через узел временной задержки 13 запрещается работа схемам Н 12, .. 12,, реле 16/1 отпускае х и его контак ты 17у( , 18 размыкаются измерительные цепи, аккумулятора Зу отключаются от блока сравнения 19 и сигнал на ег выходе исчезает. Одновременно исчезновение импульса с генератора 7 через инвертор 23 поступает на вход схемы И 21, другой вход которой разрешен выходом злемен та памяти .20. . Сигнал с выхода схемы И 21 поступает на первые входы И , . вторые входы которых подключены к соответствующим выходным каналам дешифратора, а третьи входы схем И 24/t , . .. , 24( постоянно разрешены узлом режимов 14. Но так как включен первый канал дешифратора 11, то срабатывает схем И 24 , сигнал с выхода которой чере схему ИЛИ 25;) поступает на вход бло усилителей 26 и включается реле 27 Реле 27 своими замыкающими контакт ми 28 и 29 подключает измерительные цепи датчика наличия цепи (например 1чунта) 4,) к измерительному прибору (например, магнитоэлектрическому реле или контактному милливольтметру) 30, при этом, если размыкающий контакт переключающего контакта 2 рйзомкнулся, то ток зарядно-разрядный через датчик нали чия цепи 4 не проходит, на нем не создается падение напряжения и измерительный прибор 30 не срабатывает. Если же размыкающий контакт переключающего контакта 2 не разомкнулся, то через датчик наличия цепи (например, шунт) f потечет ток, который создаст падение напряжения на нем и измерительньй прибор (например магнитоэлектрическое реле или контактньй милливольтметр) 30 срабатывает и выдаст сигнал в блок сигнгшизации 22 о том, что аккумулятор 5 отключился из цепи заряда (разряда) и в узел запрет-разрещение 8. Узел запрет-разрешение 8 запрещает прохождение последующих импульсов генератора 7 в счетчик 10. Аккумулятор отключается из цепи заряда (разряда) оператором, а вьпаедший из строя контактор (реле) заменяется новым. После отключения аккумулятора 5 Из цепи заряда (разряда) по каналу разрешение дается разрешение на узел запрет-разрешение 8 для прохождения импульсов генератора 7 в 10. Очередной импульс генератора 7с. вьпсода формирователя импульсов 9 поступает на элемент памяти 20, который запрещает работу схемы И 21, а отсутствие сигнала с ее выхода запрещает работу схем И 24 , ..., 24 и реле 27-« отпускает его контакты 28 и 29у размыкаются и датчик наличия цепи 4f отключается от измерительного прибора 30. Задержанный импульс генератора 7. узлом временной задержки 13 дает разрешение на работу схемам И , ..., 12, и включается реле 162., изме рительные цепи которого подключают аккумулятор 5 ко входу блока с.равнения 19, и, если он достиг заданного значения напряжения заряда (разряда), то отключение его из цепи заряда (разряда) происходит аналогично описанному относительно аккумулятора 5ц . И так далее. Если же размыкающие контакты переключающих контактов 2j| , ..., 2 не размыкаются и замыкаются их замыкающие контакты (контакты свариваются) , то аккумуляторы 5;j , ..., 5 j замыкаются накоротко. В этом случае, в зависимости от режима заряда или разряда, ток заряда (разряда) аккумуляторов может (складываться) суммироваться с током саморазряда аккумуляторов, тогда датчики наличия цепи (например, шунты) 4 , ..., выполняют роль защитных узлов, предотвращающих аккумуляторы % , ..., 5( от разрушения. Работа устройства во втором режим т.е. при контроле за степенью заряда по датчикам (например датчикам давления, температуры) осуществляется следующим образом. По мере заряда аккумуляторов 5, ..., 5ц соответственно растет давление и температура внутри них. При постижении опрепеленных значений павления или температуры ВНУТР аккумуляторов 5- . .... 5ц -датчики 31)31, выдают соответствующие сигналы в блок контроля по датчикам 32, который вьщает соответствующие сигналыВ узел поэлементного отключения 3. Закономерности в достижении определенны значений давления или температуры при заряде аккумуляторов 5; , .. ., 5| нет никакой. В любые моменты времени достигают аккумуляторы заданных (определенных) значений давления или температуры, но не исключаются случаи, когда.несколько или два аккумулятора достигают одновременно заданных значений давлени и температуры. При поступлении сигналов из блока контроля по датчикам 32 в узел поэлементного отключения 3 он своими переключающими контактами 2,, .. . , 2 отключает соответствующие аккумулято ры 5/ , ..., 5 из цепи заряда. Соответственно сигналы об отключении аккумуляторов из узла поэлементного отключения 3 поступают в блок сигнализации 22. Одновременно замыкаются ключи 33| .. ., ЗЗи блока контроля по датчикам 32, которые через узлы временных задержек 34;) , ,. ., 34) разрешают работу схемам И 35ij , ..., 35),, вторые входы которых разрешаются вторым выходам узла режимов 14. В режиме контроля за степенью заряда аккумуляторов в батарее по датчикам сигнал На первом выходе узла режимов 14 отсутствует, т.е. запрещается контроль заряда (разряда) аккумуляторов по напряжению. Третьи входы схем И 35 , ..., 35 разрешаются поочередно соответствую щими выходными каналами дешифратора 11 с частотой генератора импульсов 7 контрольно-обегающей системы 6. Поэтому,, если первые два входа схем И 35 , ..., 35( разрешены, а разрешение их третьих входов поочередное , то и сигналы с их выходов поочередно поступают через соответствующие схемы ИЛИ 25 , ..., 25, в блок усилителя 26, который нагружает соответствующие реле 27 , ..., 27. Реле 27;,,..., 27 своими замыкающими контактами 28 , ..., 28 и 29, ... , 29v подключшот измеритель-, ные цепи датчиков наличия цепи (например шунтов) 4 , .. ., 4,, к измерительному прибору (например,магнитоэлектрическому реле или милливольтметру) 30, аналогично описанному относительнЬ контроля за степенью заряда (разряда) аккумуляторов в батарее по напряжению. Следует отметить необходимость использования выходных каналов дешифратора 11 для разрешения третьих входов схем И 35 , ..., 35. Если в процессе заряда даже два аккумулятора достигают заданного значения давления или температуры внутри них одновременно, то одновременно срабатывают соответствующие из датчиков ЗЦ , ..., 31, сигналы которых поступают в блок контроля по датчикам 32. Соответствующие два из ключей 33 , .. ., 33 блока контроля по датчикам 32 через свои узлы временных задержек 34;, , ... , 34|, дают разрешение одновременно двум соответствующим из схем И 35, ..., 35. Поэтому одновременно включаются два соответствующих из реле 27 , ., ., 27, замыкающие контакты которых 28,,, ..., 28, 29 , ..., 29 одновременно подключают к измерительному прибо ру 30 соответствукяцие два датчика 4f,..., 4ц наличия цепи. Поэтому возможно короткое замыкание аккумуляторной батареи через замыкающие контакты 28, ..., 28,, 29;) , ..., 29| по измерительным цепям. Например, если первыми достигли одновременно необходимого значения давления или температуры при заряде первый 5 и последний 5, аккумуляторы в батарее, то срабатывают датчики 31 и 1(1 и соответственно включаются- реле 27} и 27, и через 9 . их замыкающие контакты 28/f , 28| и 29, 29ц батарея аккумуляторов, за исключением одного (первого) 5ц , замыкается накоротко и аккумуляторы выходят из строя и выходит из строя устройство для заряда и разряда. Поэтому, чтобы этого не произошло при одновременном срабатывании датчи ков 31/1, 31, используется пооче редное включение каналов дешифратора для разрешения третьих входов схем .И 35, ..., ЗЗц. Рассмотрим работу устройства при срабатывании одного датчика, например датчика 312.. ДР этом сигнал поступает в-блок контроля по датчикам 32, который выдает сигнал в узел поэлементного отключения 3. Узел поэлементного отключения 3 своими переключаюпщми контактами 22. отключает аккумулятор 5 из цепи заряда и замыкает ее мимо аккумулятора. Ключом 332 блок контроля по датчикам 32 через узел временной задерж ки 342. даст разрешение для работы схеме И 35. ,и, как только включится второй канал дешифратора 11, сигнал с выхода схемы И 352. через схему ИЛИ 25 поступает в блок усилителей 26, который включает реле 272.. Реле 27-2 своими замыкающими контактами 282, 29 подключает измерительные цепи датчика наличия цепи (например,шунты) 4г. к измерительному прибору 30. При этом если размыкающий контакт переключающего контакт 2 йормально разомкнулся, то нет падейия напряжения на датчике наличия цепи и измерительный прибор 30 не срабатывает. Если же размыкающий контакт переключающего контакта 22 не разомкнулся, то измерительный прибор 30 срабатывает и выдает сигнал в блок сигнализации 22 и в узел запрет-разрешение 8. Назначение узлов временной задерж ки 34,), ..., 34( следующее. В случае совпадения включения какого-нибудь канала дешифратора 11 со срабатыванием датчика 31, ..., 31fi соответствующего этому каналу, может произойти ложное срабатывание измерительного прибора 30, так как узел поэлементного отключения 3 еще не переключит свои переключающи контакты 2.J, ..., 2ц, а соответству ющее им реле 27/5 , ..., 27, уже срабатывает. 2510 Поэтому необходимо задержать разрешение на входы схем И 35 ,..., 35) на время лтереключения контактов 2 , ..., . узла поэлементного отключения 3. При работе устройства в режиме контроля за степенью заряда герметичных аккумуляторов по датчикам давления или температуры контроль за степенью заряда по напряжению может не работать, а следовательно, не будут работать блок сравнения и реле 6hoKa контроля по напряжению, которые подключают на его вход измерительные цепи аккумуляторов. Поэтому для повышения надежности испытаний герметичных аккумуляторов частота следования импульсов генератора 7 можег быть увеличена. Увеличение частоты следования импульсов генератора 7 ограничивается постоянной времени срабатывания и отпускания реле 27j , ..., 27 и измерительного прибора 30, причем время срабатывания маломощных реле составляет единицы миллисекунд. Поэтому частота включения каналов дешифратора 11 может быть достаточно высокой, а следовательно, и высокая частота срабатывания реле 27/ , .. ., 27j . А так как разброс во времени достаточный, при котором аккумуляторы достигают заданных значений .заряда и отключаются из силовой цепи, то реле 27 отключенных аккумуляторов будут -срабатывать при многократных циклах разрешения схем.-И 35/, ..., 35п, каналами дешифратора 11, соответственно сокращается срок службы реле 27 , ...., 2 7|i .Поэтому в цепи между узлами временных задержек 34;) , . .., 34)-) и соответствующими входами схем И 35, , . .., 35 включаются формирователи импульсов 36, ..., 36(,. Теперь при замкнутых контактах датчиков 31, ..., 31( и многократном включении каналов дешифратора 11, реле 27 , ..., 27 срабатывают только один раз. Длительность формируемых импульсов формирователями 36;j , .. . , 36 должна быть не менее цикла повторения включения каналов дешифратора 11, чтобы повысить надежность контроля переключающих контактов 2 , . . ., 2у узла поэлементного отключения 3. Например, включился второй канал дешифратора 11, а первый его канал выключился и в это время сработал датчик ЗЦ, соответственно ключ 33 блока контроля по датчикам 32 чере узел временной задержки 34 и форм рователь импульсов 36 дает разреш ние для работы схеме И 35, но так как первый канал дешифратора 11 отключился, то схема И 35,, не срабатывает и соответственно не сраба тывает реле 27 . Поэтому сигнал на выходе формирователя импульсов 36 не должен исчезать до очередного включения первого канала дешифратора 11. Следовательно, длительность формируемых импульсов формирователями 36)(, . . ., 36||| должна быть меньше длительности повторения включения каналов дешифратора 11. Таким образом, введение формирователей импульсов 36, ..., 36ц 2512 повьшает срок службы реле 27 , . . ., 27), причем требования к покрытиям контактов реле 27 , .... 27 менее высокие,чем к контактам реле, котоPbie подключают измерительные цепи ХИТ к блоку сравнения 19. В данном изобретения расширяются функциональные возможности контроля устройства, повьооается его надежность и срок Службы, исключается перезаряд герметичных аккумуляторов в случае выхода из строя переключающих контактов узла поэлементного отключения, повьш ается срок службы реле (контакторов) узла поэлементного отключения до выхода, их строя , повышают ся условия безопасности работы обслуживакнцего персонала при испытании герметичных аккумулято ров.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА И РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ по авт.св. № 1051647, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, увеличения срока службы и расширения его функциональных возможностей при условии испытания аккумуляторных батарей со встроенными в аккумуляторы .датчиками, в него дополнительно введены блок контроля по датчикам, связанный с узлом поэлементного отключения, схемы И, схемы ИЛИ, ключи блока контроля по датчикам, узлы временных задержек, узел режимов, причем первье входы введенных схем И соединены с -соответствующими выходами дешифратора контрольно-обегающей системы, вторые входы введенных схем И через соответствукмцие узлы временных задержек связаны с ключами блока контроля по датчикам, а третьи входы введенных схем И, объединенные между собой, соединены с первым выходом узла режимов, второй выход которого подключен к объединенным между собой третьим входам первых и вторых схем И, выходы вторых схем И и выходы введенных схем И через соответствующие схемы ИЛИ связаны с блоком усилителей. . 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него введены формиров;атели импульсов, подключенные своими входами к соответствующим выходам узлов временных задержек, а выходы формирователей импульсов соединены с соответствующими вторыми входами введенных схем И.