Устройство для поэлементного выравнивания напряжений на аккумуляторной батарее Советский патент 1980 года по МПК H01M10/42 

, Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в процессе эксплуатации аккумуляторных батарей.

Известно устройство для поэлементного доразряда аккумуляторной батареи, содержащее разрядные резисторы, количество которых равно количеству доразряжаемых аккумуляторов батареи

W

Известно также устройство аналогичного назначения, содержащее п разрядных резисторов по числу аккумуляторов батареи, п транзисторных ключей и генератор переменного напряжения с трансформаторным выходом, казвдый транзисторный ключ соединен последовательно с разрядным резистором и доразряжаемым аккумулятором, причем четные выходные обмотки генератора переменного напряженияподключены, началом к базе а концом к эмиттеру транзисторных ключей, нечетные выходные обмотки гейератора переменногонапряжения подключены началом к эмиттеру, а концом к базе нечетных транзисторных ключей 2 .

Однако указанный прототип имеет тот существенный недостаток, что

.

вследствие глубокого поэлементного доразряда, с целью выравнивания аккумуляторов в батарее по емкости, происходит полный разряд батареи, что при эксплуатации ее в составе автономной энергосистемы нежелательно, так как в любой момент может возникнуть необходимость покрытия пиковой нагрузки.

10

Целью изобретения является поэлементное выравнивание напряжения на аккумуляторах, соединенных в батарею последовательно, не производя полного разряда батареи и как след15ствие обеспечения ее функциональной готовности.

Цель достигается тем, что в устройство введены п элементов сравнения, а клеммы питания генератора

20 переменного напряжения присоединены к крайним борнам аккумуляторной батареи, причем выходные обмотки генератора переменного напряжения, выполняющие роль источников эталонных

25 напряжений для нечетных аккумуляторов, присоединены началами к плюсо-. вым борнам аккумуляторов, а концами к первым входам элементов сравнения, ,Q упомянутые обмотки для чётных аккуму пяторов присоединены конца1ми к плюсовым борнам аккумуляторов, а началами к первым входам элементов сравнения, вторые входы элементов сравнения присоединены к ладнусовым борн соответствующих аккумуляторов, а выходы элементов сравнения к управляющим входг1м ключей соответствующих Ыунтирующих .

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содер- ;ит контакт 1, генератор переменного напряжения 2, аккумуляторную батарею 3, первичную обмотку 4 выходного трансформатора генератора, вторичные обмотки этого трансформатора 5, элементы сравнени6, ключи 7, разрядные резисторы 8.

Аккумуляторная батарея, состояща из п аккумуляторов, имеет характерн увеличение крутизны зарядной характеристики в окрестности наименьшей и наибольшей емкости

...,

С.С.

где S - крутизна;

AUae - приращение напряжения

батареи; йС - приращение емкости.

Причем, если емкости всех аккумуляторов равны, то и напряжения на аккумуляторах, а также и их приращения также равны.

Таким образом, при выравнивании напряжений на аккумуляторах производится и их выравнивание по емкости. Это позволяет устранить явление расхождения по емкости отдельных аккумуляторов в батарее и поддерживать ее энергоемкость в течение всего срока эксплуатации.

Наиболее просто осуществить операцию выравнивания при конечной величине чувствительности элемента сравненияв области наибольшей крутизны зарядной характеристики. Сущность работы описываемого устройств сводится к уменьшению зарядного ток аккумуляторов, имеющих большую емкость в процессе зар5эда, либо к увеличению разрядного тока этих же аккумуляторов. .

Работает устройство следующим рбразом.

В статике, при неработающем генераторе переменного напряжения, элемент сравнения и ключ шунтирующей ветви находятся в запертом состояний, следовательно, токи утечки чеpf33 схему пренебрежимо малы и не вызывают разряда аккумуляторов.

При подключении контактами 1, генpaiTOpa .переменного напряжения 2 к крайним борнам аккумуляторной батареи 3, амплитуда импульсов напряжения прямоугольной формы на первичной обмотке выходного трансформатор 4 равна напряжению на всей батарее.

748587

Если число витков первичной обмотки 4 W, а число витков выходных обмоток (вторичных) 5 Wg, то при коэффициенте трансформации К

- V-Uqd- „

Ч| It t

U.

М

где п - число аккумуляторов в батарее ;

10 a напряжение одного аккумуля тора,

амплитуда импульсов прямоугольной формы, наводимых во вторичных обмотках 5, равна напряжению одного аккумулятора для случая равенства емкостей всех аккумуляторов в батйрее. Данное напряжение является в этом случае эталонньпи. Элемент сравнения б, первый вход которого через обмотку 5 эталонного напряжения соединен с плюсовым борном аккумулятора, а второй вход с минусовым борном этого же аккумулятора, производит сравнение напряжения на аккумуляторе с эталонным напряжением в тот момент времени, когда Ua и ЭДС соответствующей обмотки 5 направлены встречно.

При этом возможны следующие случаи:

1) и,,,,.Сл

2)и .-,тг(С--35 cii и 1 и

3)Uai- 4,C,-%:

Соответствующей настррйкой элемента сравнения б добиваются, чтобы с него сигнал поступал на управляющий вход ключа 7 в случаях 1) и 2) и не поступал в случае 3) , Таким образом, аккумуляторы, имекяцие большую емкость подключают к шунтирующей ветви, состоящей из . разрядного резистора 8 и ключа 7.

Использование предлагаемого устройства для поэлементного выравнивания напряжений на аккумуляторах, соединенных в батарею последовательно, позволит проводить операцию выравнивания напряжений на аккумуляторах в любом режиме работы батареи.

Формула изобретения

Устройство для поэлементного выравнивания напряжений на аккумуляторной батарее, состоящей из п последовательно соединенных аккумуляторов, содержащее 2п выходных клемм, генератор переменного напряжения с трансформаторным выходом с п выходйыми обмотками и п разрядных цепей, присоединенных к соответствующим клеммам, при этом каждая разрядная цепь состоит из последовательно соединенных резистора и ключа, о т личающееся тем,что, с целью обеспечения функциональной готовности батареи, в устройство введены п элементов сравнения, а клеммы питания генератора переменного напряжения присоединены к крайним выходным клеммам, причем нечетные выходные обмотки генератора переменного напряжения присоединены начала ли к клеммам для подключения плюсовых борнов аккумулятор9в, а концами к первым входам элементов сравнения, четные обмотки присоединены концами к клеммам для подключения плюсовых борнов аккумуляторов, а началами - к первым входам элементов сравнения, вторые входы которых подключены к клеммам для подключения минусовых борнов соответствующих аккумуляторов, а выходы элементовсравнения соединены с управляю1т1ими входами ключей соответствующих разрядных цепей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Устройство доразрядное,

ВНИ АИ, Ленинград, ФЮЗ, 686,.002, ТО.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2495592/07,

кл. Н 01 М 10/42, 13.06.77.