Устройство для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей

Устройство для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей

Реферат

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах для подзаряда аккумуляторных батарей, находящихся на хранении, с целью компенсации их саморазряда.

Известна установка для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей (Свинцово-кислотные стартерные аккумуляторные батареи. Руководство. - М.: Воениздат, 1983), содержащая стабилизатор напряжения, выпрямитель и ответвительные коробки для подключения батарей, находящихся на хранении, в которой заряд батарей осуществляется токами фиксированных значений 50, 100 или 150 мА.

Недостатками данной установки являются отсутствие защиты от коротких замыканий, неточная компенсация саморазряда, так как на все батареи подается одинаковое напряжение, а фиксированные значения токов подзаряда не позволяют установить их равными току саморазряда. Кроме того, в данной установке отсутствует корректировка уровня зарядного напряжения в зависимости от температуры окружающей среды, что также снижает точность компенсации саморазряда. Все это снижает срок службы аккумуляторных батарей, так как одни батареи перезаряжаются, другие - недозаряжаются. Это требует систематического периодического контроля за состоянием батареи, что снижает эксплуатационные свойства установки. Эта установка также требует постоянного контроля по требованиям безопасности, так как питается от сети 220 В.

Известно такое устройство для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей (Патент РФ №2006133 C1, H02J 7/18 от 15.01.94, Бюл. №1), содержащее выпрямитель, к выходу которого подсоединены входы ответвительных коробок, на выходы которых, подключаются аккумуляторные батареи, находящиеся на хранении, стабилизатор напряжения, подстроенный потенциометр, диод температурной компенсации, схему, защиты от коротких замыканий. Это устройство также питается от сети 220 В, что требует систематического контроля от обслуживающего персонала, что также снижает эксплуатационные свойства устройства. Кроме того, все батареи питаются от общего выпрямителя, что требует создания электросетей для подключения батарей, что также ухудшает эксплуатационные свойства установки.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей (заявка №2008118765/097(021732) от 12.05.2008 г.), содержащее стабилизатор напряжения, схему защиты от коротких замыканий, фотоэлемент и второй стабилизатор напряжения включений между фотоэлементом и стабилизатором напряжения.

Недостатком данного устройства является сложность схемы и необходимость фотоэлемента, который должен вырабатывать ЭДС, большую по величине напряжения стабилизации второго стабилизатора, что ограничивает применяемость устройства.

Технический результат направлен на упрощение схемы устройства и расширение его применяемости.

Технический результат достигается тем, что в устройство для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей, содержащее фотоэлемент в качестве источника тока, диод защиты от инверсного включения аккумуляторной батареи дополнительно введены последовательно соединенные дроссель и диод, включенные между плюсовым выводом фотоэлемента и анодом диода защиты; накопительный элемент, включенный между анодом диода защиты и минусовой шиной устройства; коммутирующий транзистор, включенный между средней точкой соединения дросселя и диода и минусовой шиной устройства; пороговое устройство и задающий генератор импульсов, выходы которых соединены с базой коммутирующего транзистора, а вход порогового устройства подключен к выходу накопительного элемента.

Отличительными признаками является то, что в схему устройства для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей, содержащую фотоэлемент и диод защиты дополнительно введены последовательно соединенные дроссель и диод, накопительный элемент, коммутирующий транзистор, задающий генератор импульсов и пороговое устройство.

Введение указанных элементов упрощает схему устройства и расширяет его применяемость, так как возможно использование фотоэлемента с любой величиной выходного напряжения.

На чертеже представлена схема устройства для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей.

Устройство содержит фотоэлемент 1 в качестве источника тока, диод 2 защиты от инверсного включения аккумуляторной батареи. Между плюсовым выводом фотоэлемента 1 и анодом диода 2 защиты включены последовательно соединенные дроссель 3 и диод 4, а между анодом диода 2 и минусовой шиной 5 устройства включен накопительный элемент 6. Между средней точкой соединения дросселя 3 и диода 4 и минусовой шиной 5 включен коммутирующий транзистор 7, к базе которого подключены выходы задающего генератора 8 и порогового устройства 9, состоящего из резистора 10, потенциометра 11, стабилитрона 12, диода 13, резистора 14, транзистора 15. Причем на входе порогового устройства 9 включен регулируемый делитель напряжения из резистора 10 и потенциометра 11, подключенный параллельно накопительному элементу 6. Между средней точкой соединения резистора 10 и потенциометра 11 и минусовой шиной 5 включены последовательно соединенные стабилитрон 12, диод 13 и резистор 14, подключенный параллельно переходу база-эмиттер транзистора 15. Выход порогового устройства 9 через коллектор транзистора 15 подключен к базе коммутирующего транзистора 7. Резистор 16 задает смещение на базе коммутирующего транзистора 7. Аккумуляторная батарея 17 подключается к устройству между плюсовой клеммой 18 и минусовой шиной 5.

Устройство работает следующим образом. Фотоэлемент 1 вырабатывает напряжение, которое при открытом состоянии коммутирующего транзистора 7 вызывает ток через дроссель 3. Коммутирующий транзистор 7 периодически открывается и закрывается под действием управляющих импульсов задающего генератора 8. В момент закрытия коммутирующего транзистора 7 на дросселе 3 наводится ЭДС, по величине значительно большая напряжения фотоэлемента 1. Под действием ЭДС дросселя 3 заряжается накопительный элемент 6 через диод 4. Диод 4 исключает разряд накопительного элемента 6 через фотоэлемент 1. В качестве накопительного элемента используются конденсаторы большой емкости или ионисторы. Величина напряжения заряда накопительного элемента выставляется с помощью потенциометра 11 порогового устройства 9. Как только напряжение на накопительном элементе 6 достигнет требуемой величины, стабилитрон 12 пробивается, транзистор 15 открывается, а коммутирующий транзистор 7 закрывается, и заряд накопительного элемента 6 прекращается. Диод 2 защищает схему устройства от инверсного включения аккумуляторной батареи. Диод 13 имеет температурный коэффициент для увеличения напряжения на накопительном элементе 6 при понижении температуры с целью лучшего заряда аккумуляторной батареи.

На заряд для компенсации саморазряда устанавливаются исправные аккумуляторные батареи в заряженном состоянии. С помощью потенциометра 11 устанавливают уровень напряжения на накопительном элементе 6, равный ЭДС заряженной батареи. Соответствующий уровень напряжения определяют по нулевым показаниям миллиамперметра, который при этом включается последовательно с батареей к выходу устройства.

Затем в процессе саморазряда батареи величина ЭДС снижается, и она начинает заряжаться от накопительного элемента 6, напряжение на нем тоже снижается, что приводит к закрытию стабилитрона 12 и транзистора 15. При этом начинает работать задающий генератор 8 и переключаться коммутирующий транзистор 7, а на дросселе 3 наводится ЭДС, что приводит к заряду накопительного элемента 6 до установленного уровня.

Таким образом, введение в устройство для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей дополнительных элементов, а именно дросселя с последовательно соединенным диодом, накопительного элемента, коммутирующего транзистора, задающего генератора и порогового устройства упрощает схему и позволяет обеспечить требуемое напряжение подзаряда при фотоэлементе с любым напряжением и при разной освещенности, что расширяет применяемость устройства.

Устройство для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей, содержащее фотоэлемент в качестве источника тока, диод защиты от инверсного включения аккумуляторной батареи, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные дроссель и диод, включенные между плюсовым выводом фотоэлемента и анодом диода защиты; накопительный элемент, включенный между анодом диода защиты и минусовой шиной устройства; коммутирующий транзистор, включенный между средней точкой соединения дросселя и диода и минусовой шиной устройства; пороговое устройство и задающий генератор импульсов, выходы которых соединены с базой коммутирующего транзистора, а вход порогового устройства подключен к выходу накопительного элемента.