УСТРОЙСТВО для ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ Советский патент 1973 года по МПК H02J7/10 

1

ИЗВЕСТНЫ устройства для заряда аккумуляторной батареи, содержащие зарядный блок, подключенный к батарее и к одной из вторичных обмоток питающего трансформатора, другая вторичная обмотка которого соединена с системой управлений зарядным блоком и с реле режимов заряда, и два термочувствительных элемента, выполненных на транзисторах, один из которых служит для измерения температуры окружающей среды, а другой - для измерения температуры аккумуляторной батареи. Однако такие устройства не исключают возможности автоколебаний режимов заряда и несвоевременного срабатывания коммутирующих реле, что отрицательно сказывается на качестве процесса.

Для повышения надежности в предлагаемом устройстве ОДИН из транзисторов включен по схеме диода, базы их соединены между собой, эмиттер-базовые цепи этих транзисторов включены последовательно с сопротивлением, а на их выход подключен третий транзистор, коммутирующий реле режимов заряда. Кроме того, устройство снабжено дополнительным транзистором, шунтирующим при срабатывании вспомогательного транзисторного узла и реле режимов заряда транзистор, измеряющий температуру окружающей среды.

На фиг. 1 представлен один из вариантов выполнения описываемого устройства; на фиг. 2 - то же, другой вариант; на фиг. 3 - принципиальная схема устройства.

Устройство А (см. фиг. 1) выпрямляет и стабилизирует ток, поступающий из силовой цепи. На выходе его получают постоянное напряжение, питающее линии LI и 2- Транзистор TI включен по схеме диода посредством соединения его коллектора с базой последовательно с двумя сопротивлениями Ri и Rz к представляет собой зонд Si окружающей температуры, в связи с чем находится в тесном термическом контакте с тепловой массой, эквивалентной тепловой массе батареи Б. Транзистор TZ находится в тесном термическом контакте с внутренней массой батареи Б и служит зондом S2 батареи. База транзистора Га соединена с общей точкой коллектор- база транзистора Гь а в цепь его коллектора включено сопротивление Rs- База транзистора Тз соединена с общей точкой сопротивления и коллектора транзистора TZ, а в его коллекторную цепь включена обмотка реле Pt, служащего для управления включением режима быстрой зарядки. Реле имеет контакт K.i, щунтирующий сопротивление Rz, и контакт /Са, управляющий цепью зарядки батареи.

При аварии участка силовой сети батарея разряжается и ее температура t° отличается от температуры /д окружаюидей среды. В режиме быстрой зарядки, если разность температур невелика, то ток, протекающий по сопротивлению ь разделяется приблизительно поровну между эмиттер-базовыми промежутками транзисторов Т и Т. Транзистор TZ пропускает только небольшую часть тока, протекающего по сопротивлению R Транзистор Гз проводит, и реле Pt возбуждается. При повыщении температуры транзистора TZ напряжение его эмиттер-базы уменьщается. Так как температура и, следовательно, порог транзистора Tj постоянны, то базовый ток транзистора Гг увеличивается и ток, проходящий через транзистор Гь уменьщается. Когда разность температур между транзисторами TI и Т достигает приблизительно 12°С, транзистор Т2 становится полностью проводящим и весь ток, протекающий по сопротивлению Ra, проходит через этот транзистор. Транзистор 7з закрывается, реле Pt обесточивается, и батарея переходит в режим медленной зарядки, т. е. в режим «поддерживания. При этом в силовой сети имеется напряжение. Устройство регулируют так, чтобы реле замыкалось при разности t g- д , меньщей 6°С, а размыкалось при разности этих температур, большей 12°С.

Для надежного срабатывания реле Pt и получения требуемых разностей температур между его размыканием и замыканием оно содержит вспомогательньш контакт Ki, который изменяет ток смещения транзисторов TI и . При включении реле (контакт Ki разомкнут) ток смещения уменьшается из-за включенного в цепь сопротивления 2- Для срабатывания (выключения) реле необходимо, чтобы температура транзистора TZ поднялась на определенную величину. Если же реле выключено, то ток смещения повыщается, поэтому необходимо, чтобы температура транзистора Га опустилась на определенную величину для возбуждения реле.

Электромагнитное реле Pt может быть заменено управляющим транзистором Т (см. фиг. 2). При этом транзистор 7з включается последовательно с сопротиЕлениями Ri и Rs. Источник смещения транзисторов состоит из сопротивления R и диода До, включенных между общей точкой сопротивлений Rt и R и общей точкой сопротивления Ri и коллектора транзистора Тз- Транзистор Т типа р-п-р включен базовым выводом в общую точку сопротивлений и Rs, а эмиттерным выводом в линию LZ- Коллекторная цепь транзистора Т подключена к регулятору напряжения зарядного устройства. Транзистор Тд типа р-п-р подключен эмиттером к линии L2, коллектором к общей точке сопротивлений Ri и Rs, а на его базу поступает напряжение управления, вырабатываемое схемой времеш-юй

задержки. Конденсатор Со щунтирует сопротивление 2При открытом транзисторе Т ток, протекающий через сопротивление R и диод До, увеличивается, что приводит к умеиьщению тока, протекающего по сопротивлению RI. Это эквивалентно действию контакта Ki- Транзистор Ч смещается и подает команда на изменение режима зарядки. При работе схемы задержки

транзистор TS закрыт. Он становится проводящим в конце времени задержки и закорачивает сопротивление R, что приводит к закрытию транзистора 7.

Для немедленного включения режима быстрой зарядки после возвращения тока в силовую сеть, даже в случае преобладающей разрядки батареи в быстром режиме, что вызывает ее нагревание, необходимо, чтобы нагрев тепловой массы, контролирующей температуру окружающей среды и имеющей тепловую инерцию, сравнимую с тепловой инерцией батареи, осуществлялся при помощи шунта, включенного между выходом батареи и потребителем. Шунт должен иметь мощность, равную нескольким ваттам, что достаточно для нагрева зонда окружающей температуры. Переход на режим быстрой зарядки после разрядки батареи при таком щунте происходит немедленно при возвращении питания в сеть.

При резком изменении температуры окружающей среды изменения температуры элемента в функции от времени близки изменениям температуры элемента в ; функции от времени близки изменениям температуры батареи в состоянии покоя или в режиме «поддерживания. Пагрев элемента при помощи шунта позволяет в некоторой степени накопить количество теплоты, соответствующее теплоте разрядки.

При помощи выпрямительного моста BI (см. фиг. 3) производится запитка батареи, а мост BZ снабжает линии LI и LZ напряжением после фильтрации и стабилизации. Транзистор TI контролирует температуру t g батареи, а

транзистор Га - температуру /д окружающей среды. Транзистор Тз управляется от транзистора Гз и возбуждает реле PtПосле возвращения напряжения в сеть, когда if g повыщается в конце зарядки, реле Pt срабатывает. Оно должно оставаться в этом состоянии до следующей аварии сети, иначе могут возникнуть автоколебания двух режимов зарядки. Если /g высока в момент включен«я сети, то реле Pt срабатывает немедленно. При понижении t° до величины д 6° С реле Pt отпускается (переходит в .нерзбочее состояние). Ток, .протекающий ло сопротивлениям RI, Rz и , разделяется между промежуткамиэмиттер - база травзисторов Гз и TZ, когда разница .их температур невелика.. Через транзистор Га протекает почти весь ток, циркулирующий по сопротивлению Rz- Транзистор Гз закрыт, и реле Pt находится в состоянии покоя (контакт/Сз замкнут).

Температура д и, следовательно, порог срабатывания транзистора TZ постоянны. Ток, протекающий через транзистор, увеличивается. При увеличении /Б ™ базы транзистора То уменьшается. Когда разность температур Б А достигает 12°С, транзистор TZ начинает закрываться, ток, проходящий по сопротивлению Кз, смещает транзистор Тз, и реле Pt срабатывает: контакт К.2 размыкается, а контакт Кз замыкается.

Для надежного функционирования, срабатывания и отпускания реле при требуемых температурных разницах в его цепь включены последовательно сопротивление RS и диод Дь соединяющие общую точку соцротивлений RI и RZ с концом обмотки реле Pt, соединенным через сопротивление коллектором транзистора Тз. Другой конец обмотки реле подсоединен к базе транзистора Тз через сопротивление Rio. При срабатывании реле сопротивление RS забирает часть тока, протекающего по сопротивлению RI. При этом ток, протекающий по сопротивлениям Rz и /, уменьщается, и смещение транзистора TZ также уменьшается. Транзистор Т-2 подзакрывается, и базовый ток транзистора Тз увеличивается.

Таким образом, необходимо, чтобы температура транзистора Ti уменьшилась, тогда транзистор TZ начинает проводить и забирать больщую часть тока, протекающего по сопротивлению RIO, что приводит к запиранию транзистора Тз и отпусканию реле PtКогда реле Pt находится в состоянии покоя, при наличии напряжения в силовой сети реле Яа находится в рабочем полол епии, сопротивление RH короткозамкнуто и зарядное устройство BI находится в положении режима зарядки сильным током, что сигнализируется зажиганием лампы L/7i и гашением лампы Л2

Как только температура t достигает величины, соответствующей окончанию зарядки, реле Р срабатывает и вызывает переход в режим «поддерживания. Реле в этом случае находится в рабочем положении до ближайщей аварии силовой сети для предотвращения последовательных изменений режима зарядки, частота которых соответствует тепловой инерции батареи. Если температура батареи равна или выше определенной величины при возвращении напряжения в силовую сеть, то необходимо после охлаждения батареи разрещить переход реле в нерабочее положение для зарядки в сильном режиме. Это осуществляется посредством транзисторов Ti,-Tg, вспомогательных контактов реле Pt и Яд и конденсаторов Ci и Cs задержки. Контакт Кз реле Pt замыкает цепь, идущую от линии LZ через эмиттерно-коллекторный переход транзистора А, диод Д- и сопротивление Rtz к линии L. Сопротивления и защунтированы конденсатором Ct и их общая точка соединена с базой транзистора TS. Вторая цепь, начинающаяся от линии LZ, прохоД.т через сопротивления 15 и Rie, защунтированные конденсатором С2.

сопротивление Rti, диод Дз, коллектор-эмиттер транзистора Т и сопротивление is. База транзистора Ге подсоединена к общей точке транзистора То и сопротивления Rts, коллектор - к коллектору транзистора TI, а эмиттер - к линии LI. Линия LI подсоединена также к общей точке сопротивления Rn и днода Дз через контакт К/,.

Работа устройства может быть схематизирована следующим образом:

а} возвращение напряжения -в сеть, батарея «горячая.

Реле Pt немедленно срабатывает, реле Р.х срабатывает и переходит в состояние покоя.

Конденсатор Со не имеет времени для зарядки, и транзистор Ti остается закрытым (время замыкания вспомогательного контакта К; реле Ра недостаточно). Конденсатор Ci не запитан, и транзисторы Т и Тц остаются закрытыми.

б) охлаждение батареи (или возвраи1ение напряжения в сеть при «холодной батарее).

Реле Pt отпускается (или остается в положенин покоя), реле РЯ срабатывает. Конденсатор Со заряжается, и через несколько секунд транзистор Г4 начинает проводить. Вспомогательный кон-такт К.З реле Pt не замыкается, конденсатор Ci не заряжается. Транзисторы TS и 7б остаются в закрытом состоянии.

в) повышение температуры батареи в конце зарядки.

Реле Pt срабатывает, реле Ра переходит в состояние покоя. Транзистор Т,, получает смещение от конденсатора Cj и заряжает конденсатор Сь Транзистор ГБ закорачивается вспомогательным контактом реле Ра для поддержания в заряженном состоянии конденсатора Cz. Транзистор Тс. практически забирает весь ток смещения транзистора То, который поэтому не может больше открыться. Реле Pt остается возбужденным на время, в течение которого сохраняется напряжение в силовой сети, и не зависит от температуры батареи.

г)авария силовой сети на время, меньшее 1 мин.

Конденсаторы Ci и Со не полностью разряжены, реле Р; срабатывает немедленно при поступлении напряжения в сеть. Зарядное устройство остается в режиме «поддержизания.

д)авария силовой сети на время, больщее 1 мин.

Конденсаторы С и Cz не смещают транзисторов Тл-Тб. Если батарея нагрета, то цикл повторяется по п. а, если холодная, то по п. б.

Предмет и з о б р е т е TI и я

Устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее зарядный блок, подключенный 1К батарее н к одной из вторичных обмоток питающего трансформатора, другая вторичная обмотка которого соединена с системой управления зарядным блоком и с реле заряда, и два термочувствительных

элемента, выполненных НЗ транзисторах, один из которых служит для измерения температуры окружающей среды, а другой - для измерения температуры аккумуляторной батареи, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности процесса, один из транзисторов включен по схеме диода, базы их соединены между собой, эмиттер-.базовые цепи этих

транзисторов включены последовательно с сопротивлением, а на их выход подключен третий транзистор, коммутирующий реле режимов заряда, и оно снабжено дополнительным транзистором, шунтирующим при срабатывании вспомогательного транзисторного узла и реле режимов заряда транзистор, измеряющий температуру окружающей среды,

Г

.дЛЛ -Vt-V

.

АЛЛ

ОО

ЧН

1 л,

.ff