Устройство для заряда аккумулятора

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для заряда аккумуляторов. Устройство содержит регулятор, блок управления, формирователь импульсов, разрядную цепь, вспомогательный источник питания. Устройство отличается тем, что в нем дополнительно введены первый, второй и третий резисторы, первый и второй диоды, конденсатор, транзистор, причем вспомогательный источник питания подключен одним выводом к первому выводу для подключения аккумулятора и к первым выводам первого и второго резисторов, вторые выводы которых через первый и второй диоды подключены к коллектору транзистора, эмиттер которого через третий резистор подключен к второму выводу для подключения аккумулятора, а база - к второму выводу вспомогательного источника питания, и, через конденсатор, к точке соединения первых резистора и диода, которая подключена к второму входу блока управления, причем оба входа блока управления объединены по схеме ИЛИ, вход сброса формирователя импульсов подключен к точке соединения вторых резистора и диода, а управляющий вход разрядной цепи подключен к выходу формирователя импульсов. Устройство имеет расширенные функциональные возможности: обеспечивает заряд аккумуляторов в импульсном режиме заряд-разряд, что повышает срок службы аккумуляторов за счет устранения сульфитации; кроме того обеспечивает питание нагрузок не имеющих собственной ЭДС (типа ламп накаливания, нагревательных элементов и т.п.) в непрерывном режиме, причем режим работы устройства устанавливается автоматически, без использования переключателей и без вмешательства оператора; обеспечена защита устройства и аккумулятора от работы в аварийных режимах. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, применяемым для заряда аккумуляторов и аккумуляторных батарей.

Известно устройство для заряда аккумуляторов [1] содержащее тиристорный регулятор, включенный между источником энергии и выводами для подключения аккумулятора, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, входы которого подключены к выходу формирователя длительности импульса заряда, содержащего время задающую RC-цепь, и к выходу ограничителя зарядного напряжения.

Устройство обеспечивает заряд аккумулятора импульсами тока, длительность которых ограничена параметрами RC-цепи, а пауза между импульсами определяется настройкой ограничителя напряжения и его гистерезисом. Подключение параллельно аккумулятору нагрузки обеспечивает режим заряд-разряд, позволяющий устранить сульфатацию пластин и увеличить срок службы аккумулятора.

Недостатки известного устройства состоят в следующем. Режим заряда асимметричным током реализуется при постоянном подключении разрядной цепи к аккумулятору, что снижает коэффициент полезного действия устройства. Формирование длительности зарядного импульса RC-цепью, а длительности разрядного импульса ограничителем напряжения с гистерезисом, не позволяет получить стабильного и оптимального для процесса десульфатации соотношения длительностей. Кроме того, устройство имеет ограниченные функциональные возможности, так как не может работать на нагрузку, не имеющую собственной ЭДС.

Наиболее близким по существенным признакам к заявляемому является устройство [2] содержащее регулятор, включенный между источником энергии и выводами для подключения аккумулятора, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, вход сброса которого подключен к кнопочному формирователю импульса запуска, вспомогательный источник питания, разрядную цепь, подключенную выходом между выводами для подключения аккумулятора, а управляющим входом к выходу блока управления.

Известное устройство обеспечивает заряд аккумулятора в импульсном режиме реверсивным током, что позволяет устранять сульфатацию пластин свинцовых аккумуляторов и продлевает их срок службы. Выделение формирователя импульсов в отдельный функциональный блок позволяет выполнить его с применением цифровых микросхем и получить оптимальное соотношение длительности импульсов тока заряда и разряда, повысить стабильность.

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности. Устройство не может использоваться в качестве выпрямителя для работы на нагрузки, не имеющие собственной ЭДС, например, ламп накаливания, нагревательных элементов и так далее Кроме того, для запуска устройства использован кнопочный формирователь импульса запуска, управляемый вручную, что усложняет процесс эксплуатации и снижает надежность устройства.

Согласно заявляемому техническому решению в устройстве, содержащем регулятор, включенный между источником энергии и выводами для подключения аккумулятора, а управляющим входом соединений с выходом блока управления, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, разрядную цепь, выходы которой включены между выводами для подключения аккумулятора, вспомогательный источник питания, указанный вспомогательный источник питания подключен одним выводом к первому выводу для подключения аккумулятора и к первым выводам первого и второго дополнительно введенных резисторов, вторые выводы которых через соответственно первый и второй введенные диоды подключены к коллектору введенного транзистора, эмиттер которого через третий введенный резистор соединен с вторым выводом для подключения аккумулятора, а база подключена к второму выводу вспомогательного источника питания, и, через введенный конденсатор, к точке соединения первых резистора и диода, которая подключена к дополнительному входу блока управления, причем оба упомянутых входа блока управления объединены по схеме ИЛИ, вход сброса формирователя импульсов подключен к точке соединения вторых резистора и диода, а управляющий вход разрядной цепи подключен к выходу формирователя импульсов. На чертеже дана схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит регулятор 1, включенный между источником энергии и выводами 2 и 3 для подключения аккумулятора, а управляющим входом соединенный с выходом блока управления 4, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов 5, разрядную цепь 6, выходы которой включены между выводами для подключения аккумулятора, вспомогательный источник питания 7, и отличается тем, что указанный вспомогательный источник питания 7 подключен одним выводом к первому выводу 2 для подключения аккумулятора и к первым выводам первого и второго дополнительно введенных резисторов 8 и 9, вторые выводы которых через соответственно первый и второй введенные диоды 10 и 11 подключены к коллектору введенного транзистора 12, эмиттер которого через третий введенный резистор 13 соединен с вторым выводом 3 для подключения аккумулятора, а база подключена к второму выводу вспомогательного источника питания 7, и, через введенный конденсатор 14, к точке соединения первых резистора 8 и диода 10, которая подключена к дополнительному входу блока управления 4, причем оба упомянутых входа блока управления 4 объединены по схеме ИЛИ, вход сброса формирователя импульсов 5 подключен к точке соединения вторых резистора 9 и диода 11, а управляющий вход разрядной цепи 6 подключен к выходу формирователя импульсов 5.

Устройство работает следующим образом.

Регулятор 1 обеспечивает под воздействием сигнала с выхода блока управления 4 подключение выводом 2 и 3 к источнику энергии. В номинальном режиме к выводам 2 и 3 устройства подключен аккумулятор или аккумуляторная батарея с напряжением больше минимально допустимого для конкретного типа аккумулятора. Напряжение вспомогательного источника питания 7 выбирается несколько меньшим, чем минимальное напряжение аккумулятора. Тогда под действием разницы напряжений аккумулятора и вспомогательного источника питания транзистор 12 оказывается постоянно открытым, на входе блока управления 4 и входе сброса формирователя импульсов 5, включенный в коллекторную цепь транзистора 12, действует низкий уровень напряжения. При этом с выхода формирователя импульсов 5 на вход блока управления 4 воздействует низкий уровень напряжения, не влияющий на выходной сигнал блока управления 4, который обеспечивает управление регулятором 1 и заряд аккумулятора. По истечении времени действия зарядного импульса, на выходе формирователя импульсов 5 устанавливается высокий уровень напряжения, который воздействует на вход блока управления 4 и запирает регулятор 1, прекращая заряд аккумулятора. Одновременно сигнал с выхода формирователя импульсов 5 воздействует на вход разрядной цепи 6, обеспечивая протекание разрядного тока. В дальнейшем импульсы заряд-разряд повторяются периодически, причем период повторения и соотношения длительностей зарядного и разрядного тока определяются формирователем импульсов 5.

В том случае, если к выводам 2 и 3 подключен аккумулятор с напряжением меньше допустимого, или аккумулятор подключен в неправильной полярности, или выводы 2 и 3 замкнуты, транзистор 12 будет находиться в закрытом состоянии, конденсатор 14 через резистор 8 зарядится до напряжения вспомогательного источника питания 7, т.е. на вход блока управления 4 будет воздействовать сигнал высокого уровня напряжения, под действием которого блок управления 4 запирает регулятор 1 и не разрешает заряд. Одновременно на вход сброса формирователя импульсов 5 воздействует сигнал высокого уровня через резистор 9, на выходе формирователя постоянно действует сигнал низкого уровня, обеспечивающий отключение разрядной цепи 6. Таким образом обеспечивается защита устройства и аккумулятора от работы в аварийном режиме.

Если к выводам 2 и 3 подключена нагрузка, не имеющая собственной ЭДС, например, лампа накаливания или нагревательный элемент, сопротивление которой не меньше допустимого, то под действием тока, протекающего через регулятор 1 на указанной нагрузке развивается напряжение, превышающее напряжение вспомогательного источника 7 и достаточное для отпирания транзистора 12. В указанном режиме транзистор 12 отпирается периодически с частотой, кратной частоте источника энергии, что зависит от конкретной схемы регулятора 1. Конденсатор 14 заряжается через резистор 8 когда транзистор 12 закрыт и разряжается через диод 10, когда транзистор 12 открывается. При этом среднее значение напряжения на конденсаторе 14 остается на низком уровне, недостаточном для переключения блока управления 4 по входу, подключенному к конденсатору 14. Одновременно на вход сброса формирователя импульсов 5 воздействуют импульсы сброса через резистор 9, т.е. работа формирователя импульсов 5 постоянно блокируется, что позволяет питать нагрузку, не имеющую собственной ЭДС непрерывно, а не циклически, как при заряде аккумулятора.

Таким образом, заявляемое устройство, по сравнению с аналогом и прототипом имеет расширенные функциональные возможности, причем режим работы устройства, циклический заряд-разряд для аккумуляторов или непрерывный режим питания нагрузки не имеющей собственной ЭДС, устанавливается автоматически, без использования переключателей и без вмешательства оператора.

Формула изобретения

Устройство для заряда аккумулятора, содержащее регулятор, включенный между источником энергии и выводами для подключения аккумулятора, а управляющим входом соединенный с выходом блока управления, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, разрядную цепь, выходы которой включены между выводами для подключения аккумулятора, вспомогательный источник питания, отличающееся тем, что указанный вспомогательный источник питания подключен одним выводом к первому выводу для подключения аккумулятора и к первым выводам первого и второго дополнительно введенных резисторов, вторые выводы которых через соответственно первый и второй введенные диоды подключены к коллектору введенного транзистора, эмиттер которого через третий введенный резистор соединен с вторым выводом для подключения аккумулятора, а база подключена к второму выводу вспомогательного источника питания и через введенный конденсатор к точке соединения первых резистора и диода, которая подключена к дополнительному входу блока управления, причем оба упомянутых входа блока управления объединены по схеме ИЛИ, вход сброса формирователя импульсов подключен к точке соединения вторых резистора и диода, а управляющий вход разрядной цепи подключен к выходу формирователя импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1