Устройство для разряда аккумуляторной батареи Советский патент 1982 года по МПК H01M10/42 H02J7/00 

(54) УСТРОЙСТВО для РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных отраслях науки и техники при необходимости применения аккумуляторных батарей.

Известно устройство для заряда и разряда аккумуляторной батареи, содержащее трансформатор со средним выводом вторичной обмотки, пары согласно-последовательно включенных тиристоров, подключенных своими общими точками к концам вторичной обмотки трансформатора, а общими точками соединения анода и катода - к концевым выводам сглаживающего дросселя, и клеммы для подключения аккумуляторной батареи, одна из которых соединена со средним выводом вторичной обмотки трансформатора, а вторая клемма подключается к отпайкам дросселя 1.

К недостаткам данного устройства следует отнести возможность выхода из строя аккумуляторной батареи вследствие переполюсовки отдельных аккумуляторов аккумуляторной батареи при глубоком разряде, либо при разряде аккумуляторной батереи содержащей аккумуляторы с разной степенью заряженности.

БАТАРЕИ

Известно также устройство для ограничения разряда аккумуляторной батареи, содержащее две выходные клеммы, одна из которых подключена к общей щине, а вторая - через выключатель к эмиттеру управляющего транзистора и коллектору силового транзистора, подключенного базой к коллектору управляющего транзистора, полевой транзистор, подключенный стоком через переменный резистор к базе и эмиттеру управляющего транзистора, истоком через токоограничительный резистор и стабилитрон - к общей шине, а затвором - через запускающую емкость к эмиттеру управляющего транзистора, и клеммы для подключения нагрузки, датчик токовой перегрузки, включенный между эмиттером силового транзистора и нагрузочной клеммой, подсоединенной через ограничительный резистор к затвору полевого транзистора 2.

Недостатком указанного устройства для ограничения разряда является то, что ограничивается ток разряда всей аккумуляторной батареи и, в случае применения аккумуляторной батареи, состоящей из последовательно включенных аккумуляторов, появляется возможность выхода из строя отдельных аккумуляторов за счет переполюсовки.

Известно устройство для контроля за состоянием заряженности аккумуляторной батареи, в котором определяется электродвижущая сила, а вместе с ней и емкость батареи путем сравнения напряжения на зажийах аккумуляторной батареи и падения напряжения на шунте, отбирающем ток нагрузки, причем величину напряжения на зажимах батареи и падение напряжения на щунте преобразуют с помощью аналого-цифрового преобразователя в цифровые величины, которые затем суммируют, а суммарную величину перемножают с цифровой величиной, зависящей от тока нагрузки и скорректированной при по1мощи функционального генератора с учетом температуры акакумуляторной батареи. Величина произведения поступает на индикаторный прибор 3 Недостатком такого устройства является то, что производится только лишь контроль состоянии отдельных аккумуляторов, последовательное соединение которых образует аккумуляторную батарею, и при разряде части аккумуляторов независимо от состояния других аккумуляторов, входящих в состав аккумуляторной батареи, последнюю необходимо отключать от нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее выходные клеммы, к которым подключается аккумуляторная батарея, состоящая из последовательно включенных аккумуляторов, амперметр, включенный междупервой выходной клеммой и первым выводом нагрузки, выключатель, включенный между вторым выводом нагрузки и второй выходной клеммой, вольтметр, коммутируемый к аккумуляторам аккумуляторной батареи. При работе с известным устройством необходимо путем измерения напряжения на аккумуляторах аккумуляторной батареи при форсированном токе разряда аккумуляторной батареи, задаваемом с помощью нагрузки и фиксируемом по амперметру, отключать от аккумуляторной батареи аккумуляторы, напряжение на которых меньще определенной величины, определяемой типом аккумуляторов 4.

Недостаток известного устройства разряда аккумуляторов - необходимость постоянного контроля состояния аккумуляторов, входящих в состав аккумуляторной батареи, а также проведения операций отключения разряженных аккумуляторов 2 установки тока разряда аккумуляторной батареи.

Цель изобретения - устранение возможности выхода из строя аккумуляторов при поддержании рекомендуемого для данной аккумуляторной батареи разрядного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для разряда аккумуляторной

батареи, состоящей из последовательно включенных аккумуляторов, содержащее сопротивление нагрузки, блок индикации разряда, выходные клеммы, к которым подключены выходные клеммы аккумуляторной батареи, выходные клеммы для подключения аккумуляторов батареи, причем сопротивление нагрузки связано первым выводом с первой выходной клеммой, введены преобразователь напряжения, блок выпрямитеР лей, датчик тока и регулятор напряжения, причем количество гальванически развязанных выходов преобразователя напряжения равно числу аккумуляторов в аккумуляторной батарее, преобразователь напряжения связан первым входным выводом с первой

выходной клеммой, вторым входным выводом - со входом регулятора напряжения, всеми выходами - со входами всех выпрямителей, входящих в блок выпрямителей, количество которых равно числу аккумуляторов в аккумуляторной батарее, причем каждый вход выпрямителей связан с одним выходом преобразователя напряжения, а к выходам выпрямителей подключены положительным полюсом к положительному выводу, а отрицательным полюсом к отрицательному выводу аккумуляторы аккумуляторной батареи, причем к каждому выпрямителю подключен только один аккумулятор, напряжения, соединенный выходом со вторым выводом сопротивления нагрузки, связан входом с датчиком тока, включенным между регулятором напряжения и второй выходной клеммой, выход которого связан со входом управления регулятора напряжения, а устройство индикации разряда включено между выходными клемма

На чертеже изображена структурная схема устройства для разряда аккумуляторной батареи.

Устройство для разряда аккумуляторной батареи содержит выходные клеммы 1 и 2 к которым подключены выходные клеммы аккумуляторной батареи 3, состоящей из последовательно включенных аккумуляторов, сопротивление нагрузки 4, связанное 5 первым выводом с выходной клеммой 1, устройство 5 индикации разряда, включенное между выходными клеммами 1 и 2, регулятор 6 напряжения, соединенный выходом со вторым выводом сопротивления нагрузки 4, датчик 7 тока, включенный между о входом регулятора 6 напряжения и выходной клеммой 2, причем выход датч.ика 7 тока связан со входом управления регулятора 6 напряжения, преобразователь 8 напряжения., количество гальванически развязанных выходов которого равно числу аккумуляторов в аккумуляторной батарее 3, связанный первым входным выводом с выходной клеммой 1, вторым - со входом регулятора 6 напряжения, а всеми выходами со входами всех выпрямителей, входящих в

блок 9 выпрямителей, количество которых равно числу аккумуляторов в аккумуляторной батарее 3, причем вход каждого выпрямителя связан с одним выходом преобразователя 8 напряжения, а к выходам выпрямителей подключены положительным полюсом к положительному выводу, а отрицательным полюсом - к отрицательному выводу аккумуляторы аккумуляторной батареи 3, причем к каждому выпрямителю подключен только один аккумулятор.

При реализации такого устройства могут быть использованы следующие схемные решения: в качестве устройства 5 индикации разряда - компаратор, один вход которого связан с датчиком напряжения аккумуляторной батареи, второй вход - с источником опорного напряжения, а выход с устройством индикации, например электрическим звонком; в качестве регулятора 6 напряжения - широтно-импульсный преобразователь, соединенный входом с системой управления, которая реализует отрицательную обратную связь по отклонению величины напряжения, пропорционального току нагрузки, от величины опорного напряжения; в качестве датчика 7 тока - резистивный датчик тока; преобразователь 8 напряжения может быть выполнен в виде двухтактного преобразователя с самовозбуждением, выходной трансформатор которого содержит гальванически развязанные выходные обмотки, количество которых равно числу аккумуляторов в аккумуляторной батарее, в качестве выпрямителей, входящих в блок выпрямителей 9- мостовая схема выпрямления.

Предлагаемое устройство для разряда аккумуляторной батареи работает следующим образом.

В начале работы устройства с помощью регулятора 6 напряжения задается рекомендуемый для данного типа аккумуляторной батареи 3 ток разряда. Регулятор б напряжения совместно с датчиком 7 тока обеспечивает стабилизацию тока, проходящего через датчик 7 тока, при этом часть энергии отводится от аккумуляторной батареи 3 на преобразователь 8 напряжения, а вторая часть - на нагрузку 4. Преобразователь напряжения 8 вырабатывает на всех своих выходах прямоугольные напряжения равной амплитуды. Эти напряжения заводятся на входы выпрямителей из блока 9 выпрямителей. Если напряжение на любом аккумуляторе из аккумуляторной батареи 3 больше напряжения, заводимого на него с выхода выпрямителя блока 9 выпрямителей, то ток через выпрямитель не протекает. При уменьщении напряжения на аккумуляторе ниже величины напряжения, заводимого с выпрямителя, через выпрямитель течет ток подзаряда данного аккумулятора. Если в аккумуляторной батарее 3 часть аккумуляторов разряжена, то заряженные аккумуляторы посредством преобразователя 8 напряжения и блока 9 выпрямителей осуществляют их подзаряд до тех пор, пока уровни напряжений на всех аккумуляторах при равных разрядных токах не выравняются. При уменьшении напряжения аккумуляторной батареи 3 до определенной величины устройство индикации разряда, выдает сигнал о разряде аккумуляторной батареи 3. Предлагаемое устройство отличается от

других тем, что оно обеспечивает одновременный полный разряд отдельных аккумуляторов аккумуляторной батареи, состоящей из последовательно включенных аккумуляторов, а следовательно, устраняет возможность выхода из строя аккумуляторов вследвследствие явления переполюсовки.

Кроме того, устройство обеспечивает рекомендуемый для аккумуляторов режим разряда.

Устройство для разряда аккумуляторной батареи может применяться для проведения контрольных разрядных циклов при подготовке аккумуляторной батареи к работе. Возможно использование этого устройства в составе автономного устройства, питания, содержащего аккумуляторную батарею, при этом с целью увеличения функциональных возможностей из него следует исключить регулятор напряжения с датчиком тока, стабилизирующие ток, протекающий через аккумуляторную батарею.

Эффективность использования предлагаемого устройства заключается в повыщении качества процесса разряда аккумуляторных батарей при циклировании и повышении эксплуатационной надежности при использовании аккумуляторных батарей в

автономных устройствах.

Формула изобретения

Устройство для разряда акку.муляторной батареи, состоящей из последовательно включенных аккумуляторов, содержащее сопротивление нагрузки, блок индикации разряда, выходные клеммы для подключения разряжаемой аккумуляторной батареи и выходные клеммы для подключения каждого аккумулятора батареи, причем сопротивление нагрузки связано первым выводо.м с первой выходной клеммой, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем устранения возможности выхода из строя аккумуляторов при условии поддержания рекомендуемого для данной аккумуляторной батареи разрядного тока, в него введены преобразователь напряжения, блок выпрямителей, датчик тока и регулятор напряжения, причем количество гальванически развязанных выходов преобразователя напряжения равно числу аккумуляторов в аккумуляторной батарее, первы.м входным выводом этот преобразователь связан с первой

выходной клеммой для подключения батареи, вторым входным выводом - со входом регулятора напряжения, всеми выходами - со входами всех выпрямителей, входящих в блок выпрямителей, количество которых равно числу аккумуляторов в аккумуляторной батарее, а к выходам выпрямителей подключены соответствующие выходные клеммы для подключения аккумуляторов, при этом датчик тока включен между второй выходной клеммой для подключения батареи и управляющим входом регулятора напряжения, выход которого соединен со вторым выводом сопротивления нагрузки, а блок

индикации разряда подключен к выходным клеммам для подключения аккумуляторной батареи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 705599, кл. Н 02 J 7/10, 1979.

2.Авторское свидетельство СССР № 698081, кл. Н 01 М 10/48, 1979.

3.Заявка ФРГ № 2842817, кл. Н 02 J 7/00 1979.

4.Аккумуляторы типа НКГ. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.