Система заряда и разряда группыпоследовательно включенных акку-муляторных батарей

 

Союз Советскмк

Сецмааистмческих

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >809446 (61) Дополмительмое к авт. саид-ву (22) Заявлено 230279 (21) 2727890/24-07 с прмсоедимемием заявки Но (23) Приоритет (я)м. к.з

Н 02 4 .7/ОО

Н 01 И 10/44

Н 02 Н 7/18

Государственный комитет

СССР но дмам изобретений н открытий (53) УДК 621.ЗЬ5. 1 (0&8.8) Опубликовано 280281. Бюллетемь Н9 8

Дата опубликования описания 280281

1 т (а, (72) Автор изобретения

В.П.Бельский

13, ", 4 8 i >. . j (p (3Д

I — - " ./ (71) Заявитель например, при групповом последовательном разряде каждую из батарей во избежание перезаряда необходимо выключить иэ разрядной цепи при достижении на батарее определенного ми" нимального допустимого напряжения и, таким образом, общее напряжение группы последовательно включенных батарей изменяется от величины, равной п0Р,„0,,где Upmpg - максимальное начальйое разрядйое напряжение одной раз ряжаемой батареи; n — число раэряжаеьых батарей до величины Up qq (минимальное допустимое разрядное напряжение батареи).

Это обстоятельство вызывает необходимость создания специального разрядного устройства, обеспечивающего регулирование и стабилизацию разрядного тока при широком изменении напряжения на группе последовательно включенных батарей от и Up max до

Upm,„ при высоких требованиях к качеству переходного процесса (длительность и глубина перерегулирования и выбросов); возникающего в результате поочередного выключения батарей иэ цепи разряда при достижении на них минимального допустимого

ЗО напряжения

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для группового последовательного заряда н разряда аккумуляторных батарей с защитой от переэаряда и переразряда в процессе испытаний и прн подготовке к работе.

При испытаниях и подготовке к работе большого числа однотипных батарей целесообразно использовать групповые зарядные и разрядные устройства. Это объясняется тем, что при групповом последовательном заряде и разряде требуется меньшее число зарядно-разрядных устройств и измерительных приборов (амперметров) снижаются трудозатраты на про1 ведение циклов заряд-разряд, обеспечивается идентичность режима "Заряд" и "Разряд". Последнее обстоятельство особенно важно при сравни. тельных испытаниях батарей и при подготовке комплектов идентичных бата- рей. Однако создание устройств, осо..бенно автоматических, для группового последовательного заряда и разряда встречает ряд серьезных технических трудностей.

Основная сложность создания этих устройств заключается в том, что, (54) СИСТЕМА ЗАРЯДА И РАЗРЯДА ГРУППЫ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО

ВКЛЮЧЕННЫХ АККУИУЛЯТОРНЕЕ EATAPEA

8094 4б

Высокие требования к качеству пе реходных процессов обусловлены тем, что перерыв разрядного тока, вызванный выключением разрядившейся батареи иэ цепи разряда, и последующее понижение общего напряжения группы раэряжаемых батарей на величину

0>д>,,> могут вызвать колебательный ,процесс в регуляторе зарядного устройства, что, в свою очередь, может привести к ложному срабатыванию датчиков токовой защиты и датчиков минимального напряжения других батарей.

Существенные технические трудности представляет также процесс поочередного выключения аккумуляторных батарей из цепи разряда при высоком общем напряжении до сотен вольт) на группе разряжаемых батарей, так как при выключении и включении контактов реле или рубильников в цепи постоянного тока возникает дуга и,искра, что ведет к обгоранию или приварке контактов, т.е. к выходу их из строя.

Следует отметить; что выпускаемые серийно реле и контакты имеют контакты, коммутационные возможности которых по постоянному току ограничены напряжением 20-40 В, а допустимое для некоторых типов реле увеличение напряжения на контактах ведет к непропорциональному снижению величины коммутируемого тока.

Вышеперечисленные трудности создания групповых разрядных устройств в той же степени относятся и к групповым зарядным устройствам с индивидуальным выключением батарей из зарядной цепи по напряжению, температуре, времени и другим признакам полного заряда батареи.

Известно большое количество устройств для заряда и разряда батарей, в которых вышеперечисленные трудности решаются различными способами $1J, (2J и 31 .

Однако технические решения данной проблемы в известных устройствах являются или сложными и ненадежными, или частично решают проблему.

Примером простого и эффективного решения данной проблемы является устройство, состоящее иэ нескольких батарей, соединенных последовательно. Параллельно батареям подключены стабилитроны, напряжение стабилиза-. ции которых равно напряжению на зажимах батареи, и диоды, напряжение подъема характеристики которых ниже напряжения стабилизации стабилитронов. Диоды и стабилитроны включены так, что их катоды подсоединены к положительным зажимам батарей, а аноды — к отрицательным зажимам.

Данное устройство обеспечивает защиту батареи от перезаряда по максимальному допустимому напряжению с плавным переходом (беэ разрыва) зарядного тока в обходную цепочку через стабилитрон, т. е. батарея исключается из цепи заряда, например при заряде по времени, стабилитрон, включенный параллельно батарее, обеспечивает непрерываемость зарядного

5 тока и эквивалентное замещение батареи в цепи заряда. В отношении разряда такое устройство обеспечивает ! только функции безобрывности разрядного тока в случае выключения батареи иэ цепи разряда, так как разрядный ток течет через шунтирующий диод. Однако скачок напряжения, равный величине напряжения выключаемой батареи в цепи разряда, неизбежно

И.

Недостатки указанного устройства состоят в том, что оно не обеспечивает функцию замещения выключенной батареи эквивалентом при разряде и не обеспечивает защиту батареи, так как при разряде величина. напряжения на батарее может снизиться,в лучшем случае,до величины 0,1-0,4 В, определяемой прямым падением напряжения на диоде, шунтирующем батарею.

25 Таким образом, данное устройство осуществляет защиту батареи только от глубокой переполюсовки.

Цель изобретения — создание простого и надежного устройства для групп пового последовательного заряда и разряда батарей, обеспечивающего защиту батарей от перезаряда и переразряда, безобрывность зарядного и разрядного тока при выводе батарей из заряда и разряда, замещение батарей, выведенных из заряда и разряда, эквивалентом.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемое устройство имеет эарядно-разрядный преобразователь, 40 подключаемый к соединенным последовательно аккумуляторным батареям, первый стабилитрон для каждой аккумуляторной батареи, подключаемый последовательно аккумуляторной бата45 рее анодом к ее минусу, и второй стабилитрон,. подключаемый параллельно аккумуляторной батарее катодом к ее плюсу и анодом к катоду первого стабилитрона.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 графическая иллюстрация его работы.

Устройство состоит из зарядноразрядного преобразователя 1, р -го количества аккумуляторных батарей 2, включенных в последовательной цепи, причем последовательно каждой иэ батарей 2 подключен стабилитрон 3 таким образом, что его анод подключен к минусу батареи, а другой стаФО билитрон 4 включен параллельно батарее таким обраэом, что его катод подключен к плюсу батареи, а анод— к катоду первого стабилитрона.

Устройство работает следующим об65 разом.

809446

6РН CT 4

+ U о1.4 пр,н где U - напряжение стабилизаÑl.3. 06р ции стабилитрона 3 в обратном включении при заданном токе разряда;

U — начальное напряжение сТ-3оврн стабилизации стабилитрона 3 при обратном выключении, когда стабилитрон начинает проводить току

0 напряжение стабилизаCI.4 и ции стабилитрона 4 в прямом включении при заданном токе разряда;

0 о — начальное напРяжение 45 сТ.4 nî.í стабилизации стабилитрона 4 при прямом включении, когда стабилитрон начинает проводить ток.

Схема устройства, построенная на серийно выпускаемых стабилитронах, обеспечивает величину д0, равную О, 3-0,6 В.

Таким образом, .предлагаемое устройство при разряде обеспечивает защиту батарей от перераэряда, бесконтактное перераспределение тока из цепи разряда батареи в обходную цепь, т.е. беэразрывность разрядной цепи, и, наконец, замещение батареи gp по окончании разряда эквивалентом.

Последние два свойства сохраняются в случае, если батарея будет выключена иэ цепи разряда фактически, например, с помощью рубильника. 45

40

Рассмотрим режим разряда. При разряде суммарное падение напряжения, на батарее 2 и -стабилитроне 3 равно

0 =-U +U где 08 — напряжение

Р. Ь. CT.306p батаРей, Ucl „бр- напряжение стабилизации стабйлитрона 3 в обратном

5 включении при заданном разрядном токе. Напряжение стабилизации стабилитрона 3 при обратном включении

0 выбирается, исходя из условия

oI 3 06Р

00т.3 osp = 6.min с1.4 пр.н.

0 + U t0 е U — минимальное допустимое где напряжение на батарее;

0 — начальное напряжение

CI.4 и .и стабилитрона 4 при прямом включении, при ко- 15 тором стабилитрон начинает проводить.ток.

При соблюдении данного условия в процессе разряда, когда напряжение на батарее снижается до величины 20 минимального допустимого напряжения

U разрядный ток начинает переБ.t ai п распределяться через стабилитрон 4.

Величина изменения напряжения на батарее, при которой происходит процесс р5 перераспределения тока из батареи через стабилитрон 4, определяется выражением

При заряде общее падение напряже-, ния на батарее 2 и стабилитроне 3

Равно 03 = 0Б + 0с .3, где 0Б напряжение батареи, U, „- напряжение стабилизации стабилитрона 3 в прямом включении при заданном зарядном токе. Напряжение стабилизации стабилитрона 4 при обратном включе0 4 выбирается при этом РавНЫМ 06 +„<+„Ucl.3 о6р где U6 a„ „мак симально допустимое зарядное напряжение. При этом условии, когда напряжение на батарее 06 достигает величины U зарядйый ток начинает

b.ma к даа перераспределяться через стабилитрон

4. Учитывая, однако, что критерием окончания заряда для большинства батарей служит не напряжение, которое не является стабильным и зависит от ряда факторов, например температуры, срока службы и т.д., основной ролью стабилитрона 4 является замещение. батареи 2 при ее выключении иэ цепи заряда по времени, датчику давления, датчику температуры, или датчику напряжения с температурной компенсацией, а также обеспечение беэотрывности тока в цепи заряда при выключении батареи из этой цепи. Следует отметить, что включение стабилитрона 3 в цепь заряда практически не влияет на энергетические показатели зарядного преобразователя, так как падение напряжения на стабилитроне в прямом направлении равно 0,7-0,9 В а напряжение батареи, как правило, более 10 В.

Формула изобретения

Система заряда и разряда группы последовательно включенных аккумуляторных батарей, состоящая из эарядно-разрядного преобразователя и стабилитронов по числу аккумуляторных. батарей, включенных параллельно каждой батарее катодом к ее полюсу, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем безразрывной коммутации тока, защиты и замещения батарей эквивалентом как при заряде, так и при разряде, последовательно каждой батарее включен дополнительный стабилитрон анодом к минусу аккумуляторной батареи, а катодом - к аноду параллельно включенного стабилитрона.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9555502, кл. Н 02 J 7/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9491174, кл. H 02 J 7/00, 1974.

3. Патент СССР Р 221578, кл. Н 02 Н 7/18, 1968.

809446 иа

Составитель Е.Сафонова

Техред Ж. Кастелевич Корректор М. Коста

Редактор М.Митровка

Филиал ППП "патент", г. Ужгород, ул.. Проектная, 4 б

Заказ 448/72 Тираж 686 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. .д. 4/5