Автоматическое импульсное зарядное устройство для непрерывной длительной зарядки аккумуляторной батареи автомобиля от сети переменного тока

 

Использование: для непрерывной длительной зарядки (разрядки) аккумуляторных батарей (АБ) автомобилей. Сущность изобретения: устройство выполнено на основе блок-схемы, в которую кроме трансформатора, выпрямителя, токоограничивающего элемента, управляющего элемента, ограничивающего ток и напряжение заряда и блока защиты от короткого замыкания в банках АБ и неправильного включения полярности, введены элемент защиты АБ от короткого замыкания на линии присоединения ее к зарядному устройству, а также два индикатора: красный, индицирующий аварийный режим, и зеленый - индикатор нормального процесса зарядка АБ. Управляющий элемент формирует в процессе хранения АБ зарядный ток, равный току саморазряда АБ, что исключает ее полный разряд и обеспечивает постоянную готовность к работе. Блок защиты выполняет диагностическую функцию, сравнивая ЭДС АБ с опорным напряжением работоспособной батареи. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электрической промышленности и может быть использовано для зарядки и подзарядки аккумуляторных батарей автомобилей.

Известно устройство для зарядки аккумуляторных батарей (АБ) от сети переменного тока 220 В, содержащее трансформатор, выпрямитель, регулятор зарядного тока и блок управления [1] Недостатком известного устройства является отсутствие системы защиты АБ от аварийных режимов работы, что требует постоянного контроля за процессом со стороны человека.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа зарядное устройство для заряда АБ импульсными токами [2] содержащее сетевой трансформатор, одна обмотка которого последовательно соединена с блоком синхронизации и управляющим генератором, а вторая с тиристорным выпрямителем; выходы выпрямителя соединены с АБ, а второй вход с цепочкой последовательно связанных регулятора зарядного тока, управляющего генератора и импульсного трансформатора. В устройство введен блок защиты от короткого замыкания и неправильного включения полярности АБ, соединенный входом с соединительной цепью, а выходом с управляющим генератором, и устройство блокировки зарядного тока, передающее сигнал об окончании зарядки от АБ на управляющий генератор.

Недостатком известного устройства является следующее: отключение зарядного устройства при достижении номинальной емкости батареи, что приводит к ее саморазряду при последующем хранении; отсутствие индикации аварийного режима. Не предусмотрена защита АБ от короткого замыкания на подводящей линии.

Целью изобретения является улучшение емкостных характеристик аккумуляторной батареи, поддержание ее работоспособности в течение длительного хранения, контроль за процессом зарядки и уменьшение габаритов устройства.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемое зарядное устройство, содержащее последовательно соединенные сетевой трансформатор, выпрямитель, токоограничивающий элемент, цепочку из блока защиты и управляющего элемента, подсоединенную к выходу и второму входу токоограничивающего элемента, дополнительно снабжено элементом защиты АБ от короткого замыкания на подводящей линии, а также индикатором нормального режима зарядки, соединенного со вторым выходом управляющего элемента, и индикатором аварийного режима, соединенным со вторым выходом блока защиты.

На чертеже приведена блок-схема автоматического зарядного устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные сетевой трансформатор 1, выпрямитель 2, токоограничивающий элемент 3, к выходам которого через линию подключения 4 и элемент защиты 5 присоединена аккумуляторная батарея 6, а ко второму входу цепочка из последовательно соединенных управляющего элемента 7, и блока защиты 8, входы которых соединены с выходом токоограничивающего элемента 3, а также индикатор аварийного режима 9, присоединенный к второму выходу блока защиты 8, и индикатор нормального процесса зарядки 10, присоединенный к второму выходу управляющего элемента 7.

Устройство работает следующим образом. Сетевое напряжение 220 В преобразуется с помощью трансформатора 1 и выпрямителя 2 в двухполупериодное напряжение. В течение каждого периода при достижении напряжения, превышающего напряжение АБ, в цепи зарядки появляется ток, который возрастает по мере роста напряжения на выходе выпрямителя 2. При достижении амплитуды тока порядка 0,6 0,7 А (оптимальная величина зарядного тока, обеспечивающая достаточную скорость зарядки и оптимальные массогабаритные характеристики устройства), управляющий элемент 7, подключенный к выходу токоограничивающего элемента 3, ограничивает дальнейший рост тока и включает зеленый индикатор процесса зарядки 10, интенсивность свечения которого пропорциональна амплитуде зарядного тока АБ. В промежутках времени, когда напряжение на выходе выпрямителя 2 ниже напряжения на АБ, идет процесс разряда АБ на внутреннее сопротивление и сопротивление внешней цепи (токи утечки).

По мере зарядки аккумуляторной батареи ее напряжение поднимается до 14,4 15,0 В [3, с. 99] При достижении этого напряжения управляющий элемент 7 вырабатывает сигнал, ограничивающий дальнейший рост выходного напряжения токоограничивающего элемента 3, который находится в режиме двух ограничений: предельного выходного тока и выходного напряжения. При этом элемент 3 формирует зарядный ток с двойной частотой питающей сети, равный току саморазряда; равенство токов поддерживается в течение всего времени хранения АБ, что исключает глубокий саморазряд и, как следствие, сульфатацию пластин [4] Перед началом процесса зарядки в первый полупериод выпрямленного напряжения блок защиты 8 сравнивает наличие электродвижущей силы (ЭДС) аккумуляторной батареи с опорным напряжением, которое должно превышать в случае работоспособной АБ 1,75х6 10,5 В [3, с. 103] При отсутствии ЭДС АБ (короткое замыкание на линии) или ЭДС меньше 10,5 В (короткое замыкание в одной или нескольких банках АБ) блок защиты 8 вырабатывает сигнал на управляющий элемент 7, который ограничивает нарастание напряжения на выходе токоограничивающего элемента 3 и включает индикатор аварийного режима 9. При этом элемент 3 переводит зарядное устройство в режим "выключено" и энергия во внешнюю цепь не передается.

Аналогична работа блока защиты 8 в режиме неправильного включения полярности АБ.

В случае короткого замыкания на линии подключения АБ к зарядному устройству элемент защиты 5 разрывает цепь и прерывает процесс зарядки.

Таким образом, предложенное автоматическое импульсное зарядное устройство позволяет заряжать аккумуляторные батареи автомобилей без присутствия человека, поддерживать их в состоянии постоянной готовности к работе. Устройство характеризуется надежностью, малыми габаритами.

Предложенное устройство может быть осуществлено в условиях промышленного производства и использоваться для зарядки аккумуляторных батарей автомобилей.

Формула изобретения

1. Автоматическое импульсное зарядное устройство для непрерывной длительной зарядки аккумуляторной батареи автомобиля от сети переменного тока, содержащее последовательно включенные трансформатор, выпрямитель и токоограничивающий элемент, а также управляющий элемент, обеспечивающий ограничение тока и напряжения заряда, и блок защиты от короткого замыкания в банках аккумуляторной батереи и неправильного подключения ее полярности, подсоединенный к одному входу управляющего элемента, к второму входу которого подключен выход токоограничивающего элемента, отличающееся тем, что к второму входу токоограничивающего элемента подключен выход управляющего элемента, а выход токоограничивающего элемента соединен с выходными клеммами через элемент защиты аккумуляторной батареи от короткого замыкания на линии ее подключения к этим клеммам.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок защиты от короткого замыкания в банках аккумуляторной батареи и неправильного подключения ее полярности снабжен элементом сравнения ЭДС батареи с опорным напряжением, соответствующим напряжению работоспособной батареи.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что к выходу блока защиты от короткого замыкания в банках аккумуляторной батареи и неправильного подключения ее полярности подсоединен индикатор аварийного режима, а к второму выходу управляющего элемента индикатор нормального процесса зарядки, интенсивность свечения которого изменяется по мере зарядки аккумуляторной батареи.

РИСУНКИ

Рисунок 1