Устройство для разряда аккумуляторных батарей Советский патент 1992 года по МПК H01M10/42 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам заряда и разряда аккумуляторных батарей, и является усовершенствованием устройства по авт. ев, N 1050014.

Известно устройство, которое состоит / из транзисторного регулирующего органа, датчика разрядного тока, подключенного к усилителю сигнала рассогласования, при этом регулирующий орган выполнен из ряда одинаковых параллельно включенных цепочек, каждая из которых состоит из силового транзистора и включенного в его коллекторную цепь гасящего резистора, причем выход усилителя сигнала рассогласования соединен с базой каждого транзистора через4 отдельный операционный усилитель, который по входу связан также с соответствующим источником опорного напряжения.

Недостатком данного устройства является наличие броска тока при подключении

к аккумуляторной батарее, так как в исходном состоянии все транзисторы регулирующего органа находятся в насыщенном состоянии. Следствием указанного недостатка является повышенное искрообра- зование и разрушение пластин при подключении аккумуляторной батареи, что снижает ее срок службы.

Кроме того, недостатком данного устройства является отсутствие возможности автоматического прекращения разряда аккумуляторной батареи при достижении напряжения на ее клеммах предельно-допустимого значения, что особенно опасно для кислотных аккумуляторных-батарей, так как дальнейший разряд приводит к образова-/ кию крупнокристаллического свинца на пластинах и исключает возможность последующего нормального эксплуатационного заряда. Поэтому при использовании данного устройства необходимо осуществлять контроль за напряжением батареи.

2 ю

о

ю

Целью изобретения является продление срока службы аккумуляторных батарей за счет исключения разрушения ее пластин из-за скачкообразного нарастания тока разряда и предотвращения ихсульфатации при разряде батареи до напряжения ниже минимально допустимого и расширение функциональных возможностей устройства за счет исключения необходимости контроля за напряжением батареи путем обеспечения плавного нарастания тока разряда при подключении аккумуляторной батареи и автоматического прекращения разряда при достижении минимально допустимого напряжения на клеммах батареи.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для разряда аккумуляторной батареи дополнительно введен орган плавной подачи опорного напряжения на вход усилителя сигнала рассогласования, состоящий из компаратора, интегратора и транзистора с включенным в его эмиттер- ную цепь сопротивлением, коллектор которого подключен к источнику опорного напряжения, эмиттер - к входу усилителя сигнала рассогласования, а база - к выходу интегратора, вход которого соединен с выходом компаратора, первый вход которого соединен с одной из клемм подключения аккумуляторной батарей, а второй вход - с дополнительным источником опорного напряжения.

Введение в устройство указанных элементов позволяет обеспечить закрытое состояние регулирующего органа при отключенной аккумуляторной батарее, плавное его открытие до достижения требуемого тока разряда при ее подключении и прекращении разряда при достижении предельно допустимого напряжения на клеммах батареи, благодаря чему повышается срок службы аккумуляторных батарей и расширяются функциональные возможности устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит регулирующий орган 1, включающий в себя силовые транзисторы и гасящие резисторы 3i-3N, датчик 4 разрядного тока, усилитель 5 сигнала рассогласования, операционные усилители 6i-6N и орган 7 плавной подачи опорного напряжения. Последний состоит из транзистора 8, резистора 9 в цепи эмиттера транзисторов, интегратора 10 и компаратора 11. Временные диаграммы фиг. 2 представляют следующее: а - напряжение на клеммах подключаемой аккумуляторной

батареи, б - напряжение на выходе компаратора 11, в - напряжение на выходе интегратора 10, г - напряжение на неинвертирующем входе усилителя сигнала рассогласования; д - ток разряда, где ti - время подключения аккумуляторной батареи и на разряд; t2 время достижения напряжения на клеммах аккумуляторной батареи, равного минимально допустимому.

0 Устройство работает следующим образом.

При отключенной аккумуляторной батареи напряжение на выходе компаратора 11, интегратора 10 равно нулю. При этом тран5 зистор 8 закрыт и опорное напряжение на неинвертируемом входе усилителя сигнала рассогласования отсутствует, а так как ток разряда равен нулю, то напряжение на инвертируемом входе также отсутствует. Сле0 довательно, напряжения на выходе усилителя 5, пропорциональное разности напряжений на, его входах, усилителей 61- GA равны нулю и силовые транзисторы 2fc закрыты.

5 Напряжения источников разнесены между собой таким образом, что Ui LJ2 11з..., при этом Ui+1 Ui + Д U. При Uy UN выходные напрях ения всех усилителей б1-6ы положительны, а транзи0 сторы 2i-2N открыты, что соответствует максимально возможному току разряда для данного устройства.

Напряжение Don, подаваемое на неинвертируемый вход усилителя 5 сигнала

5 рассогласования через транзистор 8 выбирается в зависимости от требуемого тока разряда.

Опорное, напряжение Do, подаваемое на второй вход компаратора, определяет

0 минимально допустимое остаточное напряжение аккумуляторной батареи и выбирается согласно ГОСТ и ТУ в зависимости от ее типа.

Подключение аккумуляторной батареи

5 к устройству вызываетсрабатывание компаратора 11 при условии, что напряжение на клеммах батареи больше Uo, и появление на его выходе высокого, потенциала. При этом напряжение на выходе интегратора 10 плав0 но нарастает, в результате чего транзистор 8 переходит из закрытого состояния в режим насыщения, а напряжение на неинвертирующем входе усилителя 5 плавно возрастает от нуля до Uon. в результате чего

5 плавно возрастает сигнал рассогласования и выходное напряжения Ug. усилителя 5. При возрастании Uj, соответствующего заданному току разряда, на выходах операционных усилителей последовательно появляются положительные напряжения, которые поочередно переводят транзисторы из закрытого состояния в режим насыщения, а транзистор 2j - в рабочую область. За счет постепенного последовательного открытия силовых транзисторов 2i-2j происходит плавное увеличение разрядного тока до требуемого значения и устройство переходит в установившийся режим. Работа устройства в этом режиме аналогична работе прототипа.

При понижении напряжения на клеммах разряжаемой батареи до Do компаратор переходит в закрытое состояние и напряжение на его выходе становится равным нулю, в результате чего напряжение на выходе интегратора также плавно уменьшается до нуля, что приводит к закрытию транзистора 8. Напряжение на неинвертирующем входе усилителя 5 и его выходе плавно уменьшается до нуля, что приводит к пооче- редкому закрытию всех открытых транзисторов регулирующего органа 1. Разряд батареи прекращается.

Технико-экономический эффект изобретения выражается в том. что предлагав- мое устройство позволяет продлить срок службы аккумуляторных батарей за счет исключения разрушения их пластин из-за

скачкообразного нарастания тока разряда и предотвращения их сульфатации при разряде батареи ниже минимально допустимого напряжения и расширяет функциональные возможности прототипа за счет исключения необходимости контроля за напряжением батареи при ее разряде.

Формула изобретения Устройство для разряда аккумуляторных батарей по авт. св. № 1050014, отличающееся тем, что, с целью продления срока службы аккумуляторных батарей и расширения функциональных возможностей устройства, в него дополнительно введен орган плавной подачи опорного напряжения на вход усилителя сигнала рассогласования, состоящий из компаратора, интегратора и транзистора с включенным в его эмиттерную цепь сопротивлением, коллектор которого подключен к источнику опорного напряжения, эмиттер к входу усилителя сигнала рассогласования, а база - к выходу интегратора, вход которого соединен с выходом компаратора, первый вход которого соединен с одной из клемм подключения аккумуляторной батареи, а второй вход - с дополнительным источником опорного напряжения.

Использование: электрооборудование для проведения испытательных или тренировочных циклов разряда аккумуляторных батарей. Сущность изобретения: сочетание традиционного решения задачи поддержания заданного разрядного тока в цепи аккумуляторной батареи с дополнительным введением органа плавной подачи опорного напряжения на вход усилителя рассогласования. Этот прием реализован посредством компаратора с дополнительным источником опорного напряжения, интегратора и транзистора с резистором в эмиттерной цепи, обеспечивающих плавное нарастание тока разряда при подключении аккумуляторной батареи. Разряд прекращается автоматически. 2 ил.

Фи,г.1

Фиг. 2