Пристрій для обмеження розряду і підзаряду акумуляторної батареї транспортного засобу

Пристрій для обмеження розряду і підзаряду акумуляторної батареї транспортного засобу, що містить перший, другий, третій, четвертий і п'я тий резистори, стабілітрон, при цьому перший вивід акумуляторної батареї підключений до колектора першого транзистора, який відрізняється тим, що в пристрій додатково введено джерело постійної напруги, четвертий транзистор, чотири компаратори, дев'ять резисторів, чотири світлодіоди, при цьому емітер першого транзистора через перший і другий резистори підключений до емітера другого транзистора, через перший і третій резистори до емітера третього транзистора, через перший і четвертий резистори до емітера четвертого транзи стора і до першого виводу джерела постійної напруги, др угий вивід якого підключений до другого виводу акумуляторної батареї, при цьому перший вивід джерела постійної напруги через перший, другий, третій і четвертий світлодіоди підключений до бази першого, другого, третього і четвертого транзисторів відповідно, причому база першого, другого, третього і четвертого транзисторів через п'ятий, шостий, сьомий і восьмий резистори підключена до виводів першого, другого, третього і четвертого компараторів, відповідно, перший вивід акумуляторної батареї підключений до колекторів першого, другого, третього і четвертого транзисторів і через дев'ятий резистор і стабілітрон, через послідовно включені десятий, одинадцятий, дванадцятий, тринадцятий і чотирнадцятий резистори до другого виводу акумуляторної батареї і другого виводу джерела постійної напруги, при цьому інвертуючі входи компараторів підключені до дев'ятого резистора і стабілітрона, а неінвертувальні входи першого, другого, третього і четвертого компараторів - до чотирнадцятого, тринадцятого, дванадцятого й одинадцятого резисторів, відповідно, причому стабілітрон має негативний температурний коефіцієнт напруги. (19) (21) 2001031485 (22) 05.03.2001 (24) 15.08.2001 (46) 15.08.2001, Бюл. № 7, 2001 р. (72) Дзензерський Віктор Олександрович, Привалов Володимир Миколайович, Кравченко Олександр Васильович, Палагін Олександр Юрійович, Соколовський Іван Іванович (73) ІНСТИТУТ ТРАНСПОРТНИХ СИСТЕМ І ТЕХНОЛОГІЙ НАНУ "ТРАНС МАГ" А (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ОБМЕЖЕННЯ РОЗРЯД У І ПІДЗАРЯДУ АКУМУЛЯТОРНОЇ БАТАРЕЇ ТРАНСПОРТНОГО ЗАСОБУ 41142 другий резистори підключений до колекто ра другого транзистора, емітер якого підключений до колектора третього транзисто ра, а база через стабілітрон і другий конденсатор до першого виводу акумуляторної батареї (а.с. СРСР № 1492400, опубл. 1989 р.) Пристрій забезпечує захист навантаження від перенапруги, а акумуляторну батарею від надлишкового розряду, що збільшує термін служби акумуляторної батареї. Недоліком зазначеного пристрою є те, що він не забезпечує компенсацію саморозряду акумуляторної батареї, не забезпечує режиму підзаряду і підтримки її в зарядженому стані при короткочасних і тривалих перервах в експлуатації, у тому числі і при значних утратах ємності акумуляторної батареї. Режим роботи пристрою істотно залежить від температури навколишнього середовища. В основу винаходу, що пропонується, поставлена задача розширення функціональних можливостей пристрою, у якому за рахунок введення нових вуз лів і організації нових зв'язків між вузлами до акумуляторної батареї в автоматичному режимі підключаються джерела струму, зарядний струм яких визначається темпом саморозряду і ступенем розрядженості акумуляторної батареї, обмежуючи до опти мального рівня розряд батареї і забезпечуючи можливість робити заряд до максимальної ємності незалежно від температури навколишнього середовища. Виключаються надлишковий заряд, перегріви акумуляторної батареї. Диференційований підхід до режиму заряду дозволяє використо вува ти пристрій при експлуа тації широкого спектра акумуляторних батарей, поліпшити їх ресурсні характеристики, збільшити термін служби, підвищити надійність функціонування транспортних засобів. Поставлена задача зважується тим, що в пристрої для обмеження розряду і підзаряду акумуляторної батареї, що містить перший, другий і третій транзисто ри, перший, другий, третій, четвертий і п'ятий резистори, стабілітрон, при цьому перший вивід акумуляторної батареї підключений до колектора першого транзистора, відповідно до винаходу, до датково вве дене джерело постійної напруги, четвертий транзистор, чотири компаратори, дев'ять резисто рів, чотири світлодіоди, при цьому емітер першого транзистора через перший і другий резистори підключений до емітера другого транзистора, через перший і тре тій резистори до емітера третього транзистора, через перший і четвертий резисто ри до емітера четверто го транзистора і до першого ви воду джерела постійної напруги, другий вивід якого підключений до другого виводу акумуляторної батареї, при цьому перший вивід джерела постійної напруги че рез перший, другий, третій і четвертий світлодіоди підключений до бази першого, другого, третього і четвертого транзистора відповідно, причому база першого, другого, третього і четвертого транзистора через п'ятий, шостий, сьомий і восьмий резистори підключена до виводів першо го, другого, третього і четвертого компараторів відповідно, перший вивід акумуляторної батареї підключений до колекторів першого, другого, третього і четверто го транзисторів і через дев'ятий резистор і ста білітрон, через послідовно включені десятий, одинадцятий, дванадцятий, тринадцятий і чотирнадцятий резистори до другого ви воду акумуляторної батареї і другого виводу джерела постійної напруги, при цьому інвертуючі вхо ди компараторів підключені до дев'ятого резистора і ста білітрону, а неінвертуючі вхо ди першого, др угого, третього і четверто го компараторів до чотирнадцятого, три надцятого, два надцятого й одинадцятого резисторів відповідно, причому стабілітрон має негативний температурний коефіцієнт напруги. Введення джерела постійної напруги, один з виводів якого підключений до акумуляторної батареї, другий через обмежувальні резистори до колекторів чотирьох транзисторів і до чо тирьох світлодіодів, кожний з який через резистори підключений до виходів чо тирьох компараторів і до баз згаданих транзисторів, дозволяє створити чотири джерела струму, керовані вихідним сигналом компараторів. Кожний із зазначених джерел струму працює в режимі обмеження максимального струму і містить джерело постійної напруги, транзистор, обмежувальний резистор, світлодіод, резистор, підключений до світлодіоду і бази транзистора. Оскільки постійна пряма напруга на світлодіодах строго ста більна і дорівнює 2 В, то як тільки спадання напруги на обмежувальному резисторі перевищить зазначену напругу на світлодіоді, транзистор починає закривати ся, перешкоджаючи подальшому росту струму через нього, при цьому світлодіоди сигналізують про включення відповідного джерела струму. Підключення того чи іншо го джерела струму залежить від інтенсивності саморозряду і ступеня зарядженості акумуляторної батареї, при цьому вибір джерел, що підключаються, здійснюється автоматично в залежності від міри розрядженості батареї. Тому що з ростом температури навколишнього середовища ве личина струму саморозряду акумуляторної батареї збільшується, то ви користання стабілітрона з негативним температур ним коефіцієнтом напруги приводить до зниження порога спрацьовуван ня компараторів, на неінвертуючі входи яких подається напруга пропорційна ЕДС батареї і, відповідно, до збільшення струму компенсації саморозряду акумуляторної батареї. В результаті дослідження відомих в науці і техніці рішень сукупність істотних ознак, що цілком чи частково співпадає з заявленою і що дозволяє вирішити поставлену задачу, не була виявлена. Отже, винахід, що пропонується, відповідає критерію "новизна". Сутність заявленого винаходу не випливає для фахівця явно з відомого рівня техніки. Сукупність ознак, що ха рактеризують відомий пристрій, не забезпечує но вих властивостей і тільки наявність відмітних ознак дозволяє одержати новий технічний результат. Отже, пропонований винахід відповідає критерію "винахідницький рівень". На кресленні представлений пристрій для обмеження розряду і підзаряду акумуляторної батареї транспортного засобу, схе ма електрична принципова. Пристрій містить резистори 1-14, стабілітрон 15, джерело постійної напруги 16 з першим (І) і другим (ІІ) виводами, світлодіоди 17,18,19,20, 2 41142 транзистори 21,22,23,24, компаратори 25,26,27,28; АКБ - акум уляторна батарея з першим (І) і другим (ІІ) ви водами. Пристрій функціонує таким чином. На інвертуючі входи компараторів 25,26,27,28 зі стабілізатора, утвореного послідовно включеними резистором 9 і стабілітроном 15, подається стабільна напруга, рівна ЕДС батареї з 10%-ною зарядженістю: для типових стартерних свинцевих акумуляторних батарей рівна 9 В, а на неінвертуючі входи компараторів через регульований дільник, утворений резисто рами 10,11,12,13,14, подається напруга, пропорційна поточному значенню ЕДС акумуляторної батареї. Регулюванням транзистора 14 дільник набудо вується таким чином, щоб при номінальній напрузі 12,65В, що відповідає 100%-ній зарядженості стартерної свинцево-кислотної акумуляторної батареї, компаратори 25,26,27,28 були включені, усі джерела струму заблоковані, подача струму в акумуляторну батарею не відбувається. При зниженні ЕДС батареї до 12,6 В, зв'язаному, наприклад, з її са морозрядом при короткочасних перервах в експлуатації транспортного засобу, включається компаратор 28, що підключає до акумуляторної батареї перше джерело струму, утворене резистором 1, джерелом постійної напруги 16, світлодіодом 17 і транзистором 21. При збільшеному саморозряді чи при надлишкових заборах заряду з батареї при роботі транспортного засобу ЕДС батареї знижується в більшій мірі, до напруги 12,4 В, що відповідає 75%-ній зарядженості батареї, включається компаратор 27 і підключається друге джерело струму, утворене резистором 2, джерелом постійної напруги 16, світлодіодом 18, транзистором 22, що компенсує розряд батареї. При подальшому збільшенні розряду батареї до ЕДС, рівної 12,5 В, що відповідає 50%-ній зарядженості, включається компаратор 26 і до батареї підключається третє джерело струму, утворене резистором 3, джерелом постійної напруги 16, світлодіодом 18, транзистором 23. Відповідно, при зниженні ЕДС до 12,0 В відкривається компаратор 25 і до батареї додатково підключається четверте джерело струму, утворене резистором 4, джерелом постійної напруги 16, світлодіодом 20 і транзистором 24, і в цьому режимі акумуляторна батарея заряджається від усіх чо тирьох джерел струму. Світлодіоди 17, 18, 19, 20 при цьому сигналізують про режим роботи пристрою, а також про ступінь зарядженості і технічний стан акумуляторної батареї: якщо включений тільки світлодіод 17 нормальний саморозряд; якщо включені світлодіоди 17 і 18 - підвищений саморозряд, зарядженість батареї складає не більш 75%. Якщо включені світлодіоди 17,18,19 - ступінь зарядженості батареї складає не більш 50%, а при включенні усіх світлодіодів - батарея заряджена до 20%. Відповідно, у міру заряду акумуляторної батареї послідовно будуть виключатися діоди 20, 19, потім 18. Тобто, заявлений пристрій служить не тільки для обмеження розряду і компенсації саморозряду, але може бути надійним діагностичним пристроєм - установлювати міру зарядженості акумуляторної батареї. Пристрій забезпечує можливість обмеження розряду акумуляторної батареї за допомогою її підзарядки в авто регульованому режимі як в експлуа таційний, так і в міжексплуатаційний періоди, дозволяє проводити заряд до максимальної ємності незалежно від температури навколишнього середовища і здійснює диференційований підхід до режиму заряду в залежності від ступеня зарядженості акумуляторної батареї; режим заряду враховує ресурсні зміни характеристик акумуляторних батарей, у динаміці відслідковує зміну характеристик акумуляторів як під час бездіяльності (збереження на складі чи при тривалих перервах у роботі транспортного засобу), так і під час експлуатації. Тому виключається надлишковий заряд, перегрів, зниження терміну служби, тому що при використанні заявленого пристрою заряд батареї здійснюється безпосередньо слідом за її розрядом, тобто час, протягом якого ємність батареї знижена, зведено до мінімуму. Це підвищує термін служби акумуляторної батареї і надійність системи електроживлення транспортного засобу. 3 41142 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 4