Устройство для заряда аккумулятора

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, используемым для заряда аккумуляторов. Устройство содержит регулятор, датчики тока и напряжения, схему ИЛИ, введенные схему сравнения, подключенную к датчикам тока и напряжения и к схеме временной задержки, соединенной с входом схемы ИЛИ и со вторым входом датчика напряжения. Вариант выполнения схемы временной задержки имеет вход сброса, подключенный к датчику напряжения. Достигается увеличение среднего зарядного тока, сокращение времени заряда, а также десульфатация кислотных аккумуляторов реверсивным током при подключении разрядной цепи. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и используется в основном в устройствах для заряда аккумуляторов и аккумуляторных батарей.

Известно устройство для заряда аккумуляторов, содержащее транзисторный регулятор, включенный между источником энергии и заряжаемым аккумулятором, управляющий вход которого подключен к схеме управления, состоящей из транзисторных каскадов, источников опорного напряжения и времязадающих RC-цепочек [1] Устройство реализует способ импульсного заряда с уменьшающейся по мере заряда амплитудой импульсов тока и увеличением времени паузы между импульсами.

Недостатком известного устройства является формирование импульсного режима заряда с момента включения устройства, что снижает среднее значение зарядного тока в начальной фазе заряда и удлиняет общее время заряда.

Наиболее близким по существенным признакам к заявляемому является устройство для заряда аккумуляторов, содержащее регулятор, включенный между источником энергии и заряжаемым аккумулятором, датчик тока и датчик напряжения, выходы которых подключены к входам диодной схемы ИЛИ, выход которой подключен к управляющему входу регулятора [2] Устройство заряжает аккумулятор постоянным током до тех пор, пока напряжение не достигает величины, близкой к напряжению интенсивного газовыделения, а затем автоматически переходит в режим заряда при постоянном напряжении уменьшающимся во времени током. Устройство, при соответствующей настройке датчика напряжения, позволяет заряжать герметичные аккумуляторы.

Недостатком известного устройства является увеличение времени заряда из-за снижения скорости заряда после перехода в режим заряда при постоянном напряжении, а также невозможность проведения десульфатации кислотных аккумуляторов реверсивным током (асимметричным током).

Заявляемое устройство для заряда аккумуляторов содержит регулятор, включенный между источником энергии и заряжаемым аккумулятором, датчик тока и датчик напряжения, выходы которых подключены к входам схемы ИЛИ, выход которой подключен к управляющему входу регулятора, в которое дополнительно введены схемы сравнения, входы которой подключены к выходам датчиков тока и напряжения, а выход к выходу введенной схемы временной задержки, выходом соединенной с третьим входом схемы ИЛИ и с вторым входом датчика напряжения, причем указанный второй вход переключает установку датчика напряжения на контроль минимального напряжения аккумулятора. Для формирования разрядного импульса устройство может иметь разрядную цепь, подключенную параллельно заряжаемому аккумулятору непосредственно или через ключевой элемент, управляющий вход которого подключен к выходу схемы временной задержки.

Вариант выполнения схемы временной задержки имеет дополнительный вход сброса в исходное состояние, подключенный к выходу датчика напряжения.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 графики зарядного тока и напряжения от времени.

Устройство содержит (см. фиг. 1) регулятор 1, включенный между источником энергии и заряжаемым аккумулятором, датчик тока 2 и датчик напряжения 3, выходы которых подключены к входам схемы ИЛИ 4, выход которой подключен к управляющему входу регулятора 1, дополнительно введенную схему сравнения 5, входы которой подключены к выходам датчиков тока 2 и напряжения 3, а выход к входу введенной схемы временной задержки 6, выходом соединенной с третьим входом схемы ИЛИ 4 и со вторым входом датчика напряжения 3, причем указанный второй вход переключает уставку датчика напряжения 3 на контроль минимального напряжения аккумулятора.

Вариант выполнения схемы временной задержки 6 имеет дополнительный вход сброса в исходное состояние, подключенный к выходу датчика напряжения 3.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Вначале заряда напряжение на аккумуляторе меньше напряжения уставки датчика напряжения 3 и регулятор 1 обеспечивает протекание тока заряда, определяемого настройкой датчика тока 2. По мере заряда аккумулятора напряжение на нем увеличивается, увеличивается выходное напряжение датчика напряжения 3, а выходное напряжение датчика тока 2 уменьшается. В момент времени t₁ (см. фиг. 2) выходное напряжение датчика напряжения 3 становится больше выходного напряжения датчика тока 2 и схема ИЛИ 4 обеспечивает переключение управляющего входа регулятора 1 на управление от датчика напряжения 3. При этом устройство стабилизирует напряжение на аккумуляторе на достигнутом уровне U₁, а так заряда начинает уменьшаться. Одновременно, изменение соотношения выходных напряжений датчиков тока и напряжения, воздействуя на входы схемы сравнения 5, изменяет состояние ее выхода в момент времени t₁. Сигнал с выхода схемы сравнения 5 воздействует на схему временной задержки 6, которая начинает отсчет стабилизации напряжения U₁. По истечении времени задержки схема 6 вырабатывает сигнал, который одновременно воздействует на датчик напряжения 3, переключая его на контроль минимального напряжения U₂, и на регулятор 1 через третий вход схемы ИЛИ 4, причем регулятор 1 под действием этого сигнала запирается полностью, прекращая заряд. В зарядном токе таким образом формируется начало паузы (момент времени t₂ на фиг. 2), или разрядного импульса при наличии разрядной цепи 7.

К моменту времени t₃ (см. фиг. 2) уменьшающееся напряжение на аккумуляторе достигает минимального напряжения U₂. При этом выходное напряжение датчика напряжения 3 быстро уменьшается, но регулятор 1 продолжает удерживаться в непроводящем состоянии сигналом с выхода схемы временной задержки 6 через схему ИЛИ 4. Для возврата устройства в режим заряда необходимо чтобы выходное напряжение датчика напряжения 3 стало меньше выходного напряжения датчика тока 2. Тогда схема сравнения 5 вернется в исходное состояние и вернет в исходное состояние схему временной задержки 6, т.е. снимет сигнал с входа схемы ИЛИ 4 и регулятор 1 перейдет в проводящее состояние. Одновременно датчик напряжения 3 перестроится на контроль максимального напряжения 1.

Вариант выполнения схемы временной задержки 6 имеет отдельный вход сброса, подключенный к выходу датчика напряжения 3 и реагирующий на уровень выходного напряжения датчика. При этом условие уменьшения выходного напряжения датчика напряжения 3 до величины меньшей, чем выходное напряжение датчика тока 2, становится необязательным, что упрощает схему датчиков. Как только выходное напряжение датчика напряжения 3 уменьшится до уровня порогового, схема временной задержки 6 принудительно возвращается в исходное состояние по входу сброса независимо от состояния схемы сравнения 5, которая может переключиться в исходное состояние несколько позже.

Дальнейшая работа устройства происходит в импульсном режиме, при котором импульсы зарядного тока разделены паузами или импульсами разрядного тока (см. фиг. 2).

Применение заявляемого устройства для заряда аккумуляторов позволяет по сравнению с аналогом и прототипом ускорить процесс заряда за счет увеличения среднего зарядного тока, а также позволит увеличить срок службы кислотных аккумуляторов при заряде реверсивным током, устраняющим сульфатацию.

Формула изобретения

1. Устройство для заряда аккумуляторов, содержащее регулятор, включенный между источником энергии и заряжаемым аккумулятором, датчик тока и датчик напряжения, выходы которых подключены к входам схемы ИЛИ, выход которой подключен к управляющему входу регулятора, отличающееся тем, что в него введена схема сравнения, входы которой подключены к выходам датчиков тока и напряжения, а выход к входу введенной схемы временной задержки, выходом соединенной с третьим входом схемы ИЛИ и вторым входом датчика напряжения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что схема временной задержки имеет вход сброса, подключенный к выходу датчика напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2