Устройство для заряда батарей электрических аккумуляторов Советский патент 1992 года по МПК H02J7/02 H01M10/42 

Изобретение относится к злектротехнике и может быть использовано в элект ротехнической промышленности для Одновременного заряда группы батарей электрических аккумуляторов применяемых в переносной электроаппаратуре вместо первичных химических источников тока.

Известно устройство для заряда группы батарей, содержащее источник питания, электронное устройство для оценки заряженности каждой батареи до определенного уровня напряжения и разделительные диоды, через которые батареи подсоединены к устройству.

Недостатками этого устройства являют ся сложность его схемы за счет использования электронных устройств оценки заряженности батареи для предохранения от перезаряда, а также отсутствие поэлементного заряда, что снижает его надежность. Кроме того, устройство применяется только для заряда одного типа батарей с одинаковым и фиксированным диапазоном рабочих напряжений.

Известно также устройство для заряда батарей электрических аккумуляторов, содержащее источник питания постоянного тока, соединенный с ограничителями напряжения по числу батарей. В качестве ограничителей напряжения в. устройстве использована цепь последовательно соединенных стабилитронов с фиксированной величиной ограничительного зарядного напряжения, что не позволяет одновременно заряжать батареи с разным количеством аккумуляторов, т.е. применение данного устройства ограниченно.

Кроме того, устройство не позволяет обеспечить защиту от перезаряда батарей повышенной емкости из-за ограниченных токовых возможностей стабилитронов.

Недостатком является отсутствие при заряде ограничения зарядного напряжения на каждом аккумуляторе батареи, что может привести к перезаряду одного или нескольких аккумуляторов, а это снижает надежность заряда батарей аккумуляторов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для заряда батарей электрических аккумуляторов, содержащее источник постоянного тока, соединенный с цепью последовательно соединенных кремниевых диодов, образующих N ограничителей напряжения, подключенных параллельно N основным выходным клеммам для подключения заряжаемых аккумуляторов.

Недостатком устройства является использование его для поэлементного заряда электрических аккумуляторов только одной батареи.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Цель достигается тем, что в устройство для заряда батарей электрических аккумуляторов, содержащее источник постоянного тока, соединенный с цепью последовательно соединенных кремниевых диодов, образующих N ограничителей напряжения, подключенных параллельно N основным выходным клеммам для подключения заряжаемых аккумуляторов, введено N дополнительных выходных клемм, а цепь последовательно соединенных диодов снабжена дополнительным диодом, при этом ограничители напряжения образованы двумя диодами и подключены к 2N выходным клеммам.так, что каждый диод цепи, кроме первого и последнего, является одновременно общим элементом для двух смежных ограничителей напряжения, причем анод первого диода и катод последнего соединены соответственно с положительной основой и с отрицательной дополнительной выходными клеммами.

Если зарядное устройство прототипа позволяет от одного источника постоянного тока заряжать одну батарею, то предлагаемое устройство обеспечивает заряд одновременно двух батарей с разным количественным составом аккумуляторов.

На чертеже представлена схема устройства для заряда батарей электрических аккумуляторов.

Устройство содержит источник питания постоянного тока 1, соединенный с ограничителями напряжения 2, к которым подключены для заряда аккумуляторы 3 и 4, входящие соответственно в состав батарей 5 и 6.

Источник питания 1 в данном примере состоит из понижающего трансформатора 7, первичная обмотка которого соединена через предохранитель 8 с источником переменного тока 9, а вторичная обмотка трансформатора 7 через диодный мостовой выпрямитель 10 соединена с конденсатором фильтра 11, один из выводов которого является общей точкой 12 , а другой

0 соединен с задающим ток элементом 13.

Задающий ток элемент 13 в данном примере состоит из баластного резистора 14, к которому посредством переключателя 16 параллельно подсоединяется второй бала5 стный резистор 15, что позволяет дискретно изменять величину тока.

Дискретное изменение тока позволяет изменять величину ограничительного зарядного напряжения на ограничителях напряжения 2. которая зависит от температуры окружающей среды и определена для заряда аккумуляторов при нормальной температуре окружающей среды, в диапазоне 1,44В-1,50В, а при повышенной

5 температуре среды {более 30°С) в диапазоне 1,388-1,448

Ограничители напряжения 2 представляют собой цепь последовательно включенных в прямом направлении N+1 кремниевых

0 диодов 17, которая соединена с источником питания 1 следующим образом: с одной стороны с выходом задающего ток элемента 13, а с другой стороны - с общей точкой 12 схемы. В цепи каждые два соседних диода

5 17 подключены к соответствующему аккумулятору 3 батареи 5 так, что анод первого диода 17 соединен с положительной клеммой, а катод второго диода 17 соединён с отрицательной клеммой аккумулятора 3 батареи 5, кроме того, анод второго диода 17 соединен с положительной клеммой, а катод последующего в цепи диода 17 соединен с отрицательной клеммой аккумулятора 4 батареи 6, т.е. в цепи каждые два соседних

5 диода 17 являются ограничителями напряжения 2 соответствующего аккумулятора и подсоединяются к аккумуляторам так, что один диод 17 является общим элементом для двух соседних ограничителей напряже0 ния 2.

Количество ограничителей напряжения N должно быть равно суммарному количеству N аккумуляторов 3, 4 батарей 5 и 6, а количество диодов должно быть равно N+1.

5 Ограничители напряжения 2 осуществляют ограничения зарядного напряжения на каждом аккумуляторе батареи 5 и 6 до величины, которая задается элементом 13. Кроме того, ограничители напряжения 2 устраняют перетекание уравнительных токов между

двумя одновременно заряжаемыми цепями аккумуляторов или батарей, т.е. диоды ограничителей напряжения 2 одновременно выполняют и разделительную функцию.

Аккумуляторные батареи 5 и 6 могут состоять из набора любых аккумуляторов. К зарядному устройству могут быть для заряда подсоединены цепи последовательно соединенных батарей с суммарным N количеством аккумуляторов.

Устройство работает следующим образом.

При включении зарядного устройства ток из сети переменного тока 9 поступает через понижающий трансформатор 7 на выпрямитель 10, где выпрямляется, далее поступает на конденсатор 11, где фильтруется и сглаживается. Далее задающим ток элементом 13 формируется постоянный ток. который поступает на ограничители напряжения 2, где ток ответвляется на заряжаемые аккумуляторы батарей 5 и 6, разделяясь пропорционально внутреннему сопротивлению заряжаемого аккумулятора и сопротивлению диодного ограничителя напряжения 2.

В начальный момент времени зарядный ток каждого аккумулятора максимальный и определяется разностью тока ограниченного элементом 13, и током, идущим по цепи диодов 17 ограничителей напряжения 2. Далее в процессе заряда на аккумуляторе происходит увеличение напряжения до .величины, заданной ограничителями напряжения 2 и соответственно уменьшение зарядного тока.

Заряд продолжается постепенно уменьшающимся током. По достижении определенного напряжения ограничения на аккумуляторах зарядный ток уменьшается до величины подзаряда. По истечении регламентного времени заряда, например, для никель-кадлиевых аккумуляторов по ГОСТу 11258-89 и ГОСТу 26367-84 регламентное время заряда 16 ч., аккумуляторы оптимально заряжены и пригодны для использования в электроаппаратуре.

При отключенном источнике питания зарядное устройство осуществляет слаб точный поэлементный доразряд аккумуляторов или батарей аккумуляторов на диоды ограничителей напряжения 2.

Предлагаемое зарядное устройство

обеспечивает заряд аккумуляторов в дискретных наборах или в составе двух независимых батарей, а также поэлементный доразряд без переполюсовки. Таким образом в сравнении с прототипом предлагаемое устройство позволяет расширить функциональные возможности использования устройства путем поэлементного одновременного заряда двух батарбй с ограничением напряжения умёныиающимся током. Это достигается тем, что в качестве ограничителей напряжения использована цепь последовательно включенных в прямом направлении кремниевых диодов и определенным образом связанных

с аккумуляторами батареи.

Схема устройства проста, надежна и технологична, не требует настройки, регулировки, дорогих деталей и многообразия лозмций покупных элементов.

Формула изобретения Устройство для заряда батарей электрических аккумуляторов, содержащее источник постоянного тока, соединенный с цепью

последовательно соединенных кремниевых диодов, образующих N ограничителей напряжения, подключенных параллельно N основным выходным клеммам для подключения заряжаемых аккумуляторов, о т л ичающееся тем, что. с целью расширения функциональных возможностей, в устройство введено N дополнительных выходных клемм, а цепь последовательно соединенных диодов снабжена дополнительным диодом, при этом ограничители напряжения образованы двумя диодами и подключены к 2N выходным клеммам так. что каждый диод цепи, кроме первого и последнего диодов, является одновременно общим элементом

для двух смежных ограничителей напряжения, причем анод первого диода и катод последнего соединены соответственно с поожительной основной и с отрицательной ополнительной выходными клеммами.

Ч

ПП

J.

1Ш

I --..

Г2Л

trj

«a

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для одновременного заряда группы аккумуляторных батарей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. В устройстве в качестве ограничителей напряжения используется цепь последовательно включенных в прямом (зарядном) направлении N + 1 кремниевых диодов, подключенных параллельно к аккумуляторам батарей определенным образом. Количество ограничителей N равно сумме аккумуляторов батарей, 1 ил.