Устройство для заряда и разряда групп аккумуляторных батарей Советский патент 1979 года по МПК H02J7/36 

1

Изобретение относится к области эксплуатации аккумуляторных батарей.

Известно устройство для заряда и разряда групп аккумуляторных батарей по основному авт. св. № 372601, содержащее источник зарядного тока, нагрузку, выключатель с контактными группами, резисторы и коммутирующие иолупроводниковые элементы. В качестве полупроводниковых элементов, соединяющих в последовательную цепь группы аккумуляторных батарей, использованы стабилитроны (или вентили и протиБоэлементы). Кроме цепей нагрузки и последовательно соединенных аккумуляторов имеются параллельные цепи, состоящие из последовательно соединенных батарей и соответственно резисторов, вентилей, контакта выключателя, и балластная цепь, состоящая из двух резисторов, вентиля и контакта выключателя.

Известное устройство не позволяет полностью использовать энергию аккумуляторных батарей при их работе в качестве резервного источника питания в случае аварии генератора. Время резервного питания от аккумуляторов значительно сокращается за счет потери напряжения на полупроводниковых элементах, соединяющих группы аккумуляторных батарей в последовательную цепь. Наличие балластной цепи, образуемои резисторами и вентилями, снижает КПД устройства, так как протекающий по этой цепи ток затрачивается на нагрев резисторов. Кроме того, в известной схеме используются в качестве полупроводниковых элементов стабилитроны или вентили и противоэлементы, что }сложняет изготовление устройства и его конструкцию.

Целью изобретения является повышение эффективности использования аккумуляторов, увеличение времени резервирования питания нагрузки, повышение надежности работы и снижение потерь мощност источника зарядного тока.

С этой целью устройство для заряда и разряда групп аккумуляторных батарей снабжено двумя дополнительными группами аккумуляторов и двумя реле, одно из которых включено на напряжение всех групп аккумуляторов, а другое - на напряжение источника зарядного тока, причем дополнительные группы аккумуляторов соединены последовательно через размыкающие контакты первого реле и подключены параллельно коммутирующему полупроводниковому элементу, включенному последовательно с основными группами аккумуля; торных батарей через раз.мыкающий контакт второго реле. На чертеже представлена ехема устройства. Устройство содержит нагрузку 1, источник зарядного тока 2, коммутирующий иолупроводниковый элемент (вентиль 3), спаренный выключатель с контактными груняами 4, 5, коммутирующий полупроводниковый элемент (вентиль б), основные группы аккумуляторных Оатарсй 7, 8, коммутирующий элемент (вентиль У}, резнсторы 10, 11,дополнительные группы аккумуляторов 12,13, реле 14 с размыкающим и замыкающим контактами 15 и ib и реле 17 с замыкающим и размыкающим контактами 18, 19. При одновременном подключении нагрузки 1 и источника зарядного тока 2 образуется шесть параллельных цепей. Первая цепь - питание нагрузки 1 от источника 2: «+ источника зарядного тока 2, вентиль 3, нагрузка 1, контакты 4 спаренного выключателя, вентиль б, контакты 5 выключателя и «минус источника зарядного тока 2. Вторая цепь - питание нагрузки 1 от основных аккумуляторных групп 7 и 8: «+ аккумуляторной грунпы 7, нагрузка 1, контакт 4 выключателя, аккумуляторная группа 8, вентиль 9, нормально замкнутые контакты 19 (реле 17), «минус аккумуляторной грунпы 7. По этой цени питается нагрузка в случае аварии источника зарядного тока или снижения его нанряжения ниже критического. В этом случае реле 17 отнускает якорь и контакты 19 размыкаются. Третья цепь - питание нагрузки 1 от всех аккумуляторов основных 7, 8 и донолнительных 12, 13. «Плюс аккумуляторной батареи 7, нагрузка 1, контакт 4 выключателя, аккумуляторы 8 н 13, нормально замкнутые контакты 15 (реле 14), аккумуляторы 12 и «минус аккумуляторной батареи 7. Четвертая цепь - заряд основных 7 и дополнительных 12 групп аккумуляторных батарей: «плюс источпика 2, вентиль 3, аккумуляторные батареи 7 и 12, резистор 10, контактная группа 5 выключателя, «мипус источника 2. Пятая цепь - заряд основных 8 и дополнительных 13 аккумуляторных батарей: «плюс источника 2, резистор 11, аккумуляторные батареи 13 и 8, вентиль 6, контактная грунпа 5, «минус источника 2. Цепи четвертая и пятая включены параллельно и служат для заряда всех аккумуляторных групп от псточника зарядного тока 2. Шестая цепь - балластная; «нлюс источника 2, резистор 11, дополнительные аккумуляторы 13, вентиль 9, нормально замкнутые контакты 19 (реле 17), донолнительные аккумуляторы 12, резистор 10, контакт 5 выключателя, «мипус источпика 2. Элементы балластной цепи: вентиль 9 и нормально замкнутые контакты 19 используются при работе устройства только в режиме при питании нагрузки от основных аккумуляторов, в других режимах работы балластная цень контактами 19 разомкнута. Реле 14 включено на напряжение аккумуляторов, а реле 17 па нанряжепие источпика зарядного тока. Реле отрегулированы так, что напряжение выключения реле 14 ниже, чем у реле 17. Контакты 15 (реле 14) и 19 (реле 17) обеспечивают последовательпое соединение соответственно обеих групп и только осповных аккумуляторных батарей. Кроме того, контакты 19 выключают балластную цепь. Коптакты 16 (реле 14) и 18 (реле 17) обеспечивают селективность переключения ценей аккумуляторов. При испюользоваппи устройства возможны три режима работы. Первый режим. Включен и работает источник зарядного тока. В этом случае реле 17 срабатывает, замыкает контакты 18 в цепи питания реле 14 и размыкает контакты 19 в балластной цени. Реле 14 включается, блокируется своим контактом 16 и размыкает нормально замкнутые контакты 15, обеснечивая тем самым включение обеих грунн аккумуляторных батарей па зарядку (четвертая и пятая цепи). В этом режиме от источника зарядного тока при нормальной его работе одновременно питается нагрузка и заряжаются все аккумуляторы. Второй режим. Напряжение источника зарядного тока упало ниже критического и не обеспечивает нормального питания нагрузки. В этом случае сила тока в цепи реле 17 упадет ниже порогового уровня и отнустит якорь, контакты 18 разомкнутся, а контакты 19 замкнутся и образуют цепь из последовательно включенных основных аккумуляторных групп 7 и 8, от которых в этом режиме получит питание нагрузка 1. Реле 14 будет удерживать свой якорь в притянутом положении, так как контакты 16 остаются замкнутыми, а контакты 15 разомкнутыми. При снижении напряжения на основных аккумуляторных группах 7, 8 допустимого предела реле 14 отпустит якорь, контакты 16 разомкнутся, а контакты 15 замкнутся, в результате чего к основным аккумуляторам будут подключены дополнительные 12, 13. Таким образом питание нагрузки не будет нарущено. Подключение последовательно к основным дополнительных аккумуляторов позволяет снять с основных практически полную емкость, допустимую для определенного режима разряда. Это позволяет повысить степень использования емкости аккумуляторов, а следовательно, и увеличить продолжительность питания нагрузки в аварийном режиме. Хотя при подключепии дополнительных аккумуляторов к основным напряжение в цепи нагрузки поднимется, реле 14 пе сработает, так как контакты 16 блокировочные и 18 (реле 17) рабочие будут разомкнуты.

Третий режим. Отключен или не работает источник зарядного тока. Питание нагрузки будет осуществляться от основных и дополнительных аккумуляторов через нормально замкнутый контакт 15 (реле 14), потому что в этом режиме оба реле не работают. Количество дополнительных аккумуляторов определяется из условий обеспечения времени резервирования питания и режима разряда аккумуляторов, обеспечивающих максимальное использование их емкости.

Таким образом, экономический эффект, получаемый от применения предлагаемого устройства, состоит в том, что повышается степень использования аккумуляторов, повышается коэффициент полезного действия их, а следовательно, и увеличивается время резервирования питания нагрузки. Кроме того, в предлагаемом устройстве не расходуется энергия на нагрев элементов балластной цепи (резисторов).

Как следует из описания, автоматическое переключение групп аккумуляторных батарей с параллельного соединения при заряде в последовательное при разряде происходит в случае уменьшения напряжения зарядного источника ниже определенной величины или полного его исчезновения. При этом сначала переключаются в последовательную цепь основные аккумуляторы групп аккумуляторных батарей, затем по достижении напряжения на нагрузке заданной величины на разряд последовательно к основным аккумуляторам подключаются дополнительные.

Количество дополнительных аккумуляторов определяется из условия предотвращения возникновения перенапряжения на нагрузке при аварийном разряде групп аккумуляторных батарей и рассчитывается по формуле

(NU + U, - U)

t/a

где N - общее количество аккумуляторов в

группах батарей; Ua - напряжение на аккумуляторе в

конце заряда; UB - напряжение на вентиле в прямом

направлении;

t/3 - максимально возможное напряжение источника зарядного тока.

Формула изобретения

Устройство для заряда и разряда групп аккумуляторных батарей по авт. св.

№ 372601, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности использования аккумуляторов, увеличения времени резервирования питания нагрузки, повышения надежности работы и снижения потерь

мощности источника зарядного тока, оно снабжено двумя дополнительными группами аккумуляторов и двумя реле, одно из которых включено на напряжение всех групп аккумуляторов, а другое на напряжение источника зарядного тока, причем дополнительные группы аккумуляторов соединены последовательно через размыкающие контакты первого реле и подключены параллельно коммутирующему полупроводниковому элементу, включенному последовательно с основными группами аккумуляторных батарей через размыкающий контакт второго реле.