Устройство для автоматического заряда аккумуляторной батареи Советский патент 1980 года по МПК H02J7/10 

йена с коллектором через дополнительный резистор, систему управления, включающую транзистор, стабилитрон и делитель напряжения, поцключенный к выходным клеммам, и индикатор, например светодиод, причем транзистор системы управления включен паралпёп нЬ упомянутому резистору 4. Каждое из известных устройств имеет один из следующих недостатков: - отсутствие надежной защиты аккумуляторной батареи от повышенного тока заряда в условиях, когда напряжение исто ника постоянного тока меняется в предел +10% от номинального значения; -большое количество времени, например более 15 ч, требующееся для приве дения аккумуляторной батареи в cocTojfние полной зарядки, в частности в условиях S когда температура окружающей среды меняется Б пределах + 2О +10 С: - низкий КГЩ. Цель изобретения - повьпиение качест- ва контроля за процессом заряда акку- . муляхорной батареи и повьшение эффектив ности зарядного устройства. Для этого в предлагаемом устройстве делитель напряжения состоит из двух тер морезисторов, общая точка которых: через стабилитрон подключена к базе составног транзистора, соединенного с коллек-: тором транзистора системы управления через индикатор. На фиг. I представлена принципиальная схема предлагаемого устройства , на фиг. 2 - графики зависимости тока, напряжения и температуры батареи от времени. Устройство содержит источник постоянногсз тока, состоящий из трансформатора I, выпрямителя 2 и конденсатора 3, плюсовая шина которого резистор 4 а минусовая через сошавной транзистор 5 соединена с соответствующими зажимами батареи 6, Резистор 7 предназначен для смещения транзистора 5 в проводящее положение. Транзистор 8 предназначен для усиления обратной связи по току протекающему через резистор 4. Светодяод 9 предназначен для визуального кон троля состояния аккумуляторной батареи. Стабилитрон 10 предназначен для стабилизации напряжения батареи после ,дости жения ею состояния полной заряженности а регулируемый терморезистор 11, изготовленный , например, из медного про:вода, позволяет произвести установку эт го напряжения. Терморезистор 12 препгназначен для контроля за температурой аккумуляторной батареи 6 и является элементом схемы защиты батареи 6 от появления в ней чрезмерной температуры. Резистор 13 ограничивает ток базы транзистора 8. Диод 14 защищает аккумуляторную батарею 6 от разряда. Терморезистор 12 имеет положительный температурный коэффициент сопротивления (ТКР) и размещается в непосредственной близости от аккумуляторной батареи так, что способен воспринимать температуру указанной батареи. Устройство работает следующим образом. Работа автоматического устройства для заряда аккумуляторной батареи, показанного на фиг. 1, иллюстрируется графиками, показанными на фиг. 2, Кривые на фиг. v2 имеют различные масштабы по оси У и показывают связь напряжения на зажимах десятиэлементной герметичной никель-кадмиевой батареи типа 10 НКГ-1,5, зарядного тока и температуры батареи по мере их изменения относительно времени, показанного на общей оси X. Испыта- КИЯ проводились в нормальных климатических условиях. В начальный момент, когда батарея 6, находящаяся в состоянии полной разреженности, подключена к зарядному устройству, наблюдается некоторое возврастание примерно на 1-1,5 В напряй ения ба батареи за первые минуты заряда, что показано отрезком 15 кривой напряжения батареи. Одновременно наблюдается падение тока заряда батареи, как показано на г отрезке 16 кривой тока батареи. Это . явление можно объяснить наличием в эквивалентной схеме аккумуляторной батареи конденсатора с малой емкостью. В дальнейшем напряж-ение батареи растет, как показано отрезком 17 кривой напряжения, а ток заряда батареи не меняется (см. отрезок 18 кривой тока батареи). Ток заряда поддерживается постоянным с помощью схемы обратной связи на транзисторе 8. В указанной схеме сравнивается опорное напряжение базово-эмиттерного перехода транзистора 8 с напряжением на резисторе 4. Температура батареи в течение этого времени остается постоянной. После зарядки батареи 6 в течение соответствующего отрезка времени (обычно 8 ч) ее напряжение повышается до врличины (см. отрезок 19), при.которой происходив, пробой стабилитрона 10 и он про5 7486636

водит ток. Этот ток течет через резисторверженном значительным из feнeниям тем7 , стабилитрон Ю, терморезистор 11 ипературы, благодаря способностисхемы

резистор 4, обеспечивая напряжение кконтроля, включающей терморезисторы 11

базе составного транзистора 5 так, чтои 12, реагировать только на разность

ток отводится от базы указанноготранзис-5температур батареи 6 и окружающей среды, тора. Этот отведенный ток понижает за-Предлагаемое устройство отличается

рядный ток, как показано отрезком 20.от известных автоматических зарядных

Напряжение батареи с помощью схемы ре-устройств, содержащих лимитирующие ток

гулирования напряжения, возникшей в ре резистор или накальнуто лампу, тем, что

зультате пробоя стабилитрона Ю, поддер- 10потери мощности на резисторе 4 практиживается постоянным, как показано отрез-чески равны нулю, и, следовательно, КПДком 21 кривой напряжения батареи. В указанной схеме сравнивается опорное напряжение стабилитрона 10 с напряжением на терморезйсторе 12, В этом режиме заряда ток батареи постепенно уменьщается, практически до величины - I где С - емкость батареи в А/ч. По мере уменьшения тока заряда батареи потенциал, смещающий транзистор 8, умень шается, транзистор 8 перестает проводить и светодиод 9 гаснет. Так как к этому моменту батарея практически зарядилась полностью, то отключение светодиода можно принять как сигнал об окончании зарядки батареи. При необходимости поддерживать аккумуляторную батарею в состояний полной зарядки ее можно от за- рядного устройства не отключать, так как в дальнейшем зарядное устройство продолжает контролировать состо5шие заряженности батареи и ее температуру, которая повышается, как показано отрезком 22 кривой температуры батареи. Это вызывает соответствующее понижение напрзжения никель-кадмиевой батареи 6, как показано отрезком 23 кривой напряжения батареи. Но так как температура тер- морезистора 12 также повышается, а сле довательно, увеличивается его сопротивление, напряжение стабилизации уменьшает ся и таким образом рост тока и соответственно температуры аккумуляторной батареи 6 становится невозможен. Равновесие достигается приблизител но через 12 ч, когда температура батареи и ее напряжение стабилизируются, как показано, отрезками 24 и 25 соответ СТВёННО. „,, 1 аким. образом, предлагаемое устройство позволяет производить зарядку аккумуляторной батареи в помещении, notb предлагаемого устройства несколько выше чем у известных устройств. Формула изобретения Устройство для автоматического заряда аккумуляторной батареи, содержащее источник постоянного тока, например тоан:сфооматор с выпрямителем, две выходные клеммы для подключения батареи, соеди;Ненные с клеммами источника с одной стороны через резиётор, а с другой стороны через составной транзистор, база кокоторого соединена с коллектором через дополнительный резистор, систему управления зарядом, включающую транзистор, стабилитрон и делитель напрянсения, подключенный к выходным клеммам, и инднкатор, например светояиод, причем транзисггор системы утфавления включен параллельно упомянутому резистору, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса, делитель напряжений состоит на даух терморезиоторов, общая точка которых через стабилитрон подключена к базе составного транзистора, соединенной с коллектором транзистора системы управпё гая через индикатор. Источники информации. принятые во внимание при экспертизе I. Патент США № 3603862, кл. 320-39, 1971. 2. Патент США 3517295, кл. 32О-32, 1970. о Патент США 3281639, jjjj 320-43 1Q66 4, Заявка Франции № 2326067, кл. Н 02 7 7/10, 1974.