Пристрій для обмеження розрядки і підзарядки акумуляторної батареї

Пристрій для обмеження розрядки і підзарядки акумуляторної батареї, що містить чотири транзистори, чотири компаратори, чотирнадцять резисторів, джерело постійної напруги, чотири світлодюди і стабілітрон, 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 транзистора і до першого виводу джерела постійної напруги, другий вивід якого підключений до другого виводу акумуляторної батареї, при цьому перший вивід джерела постійної напруги через перший, другий, третій і четвертий світлодюди підключений до бази першого, другого, третього і четвертого транзистора ВІДПОВІДНО, причому, база першого, другого, третього і четвертого транзистора через пятии, 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 нешвертуючі входи першого, другого, третього і четвертого компараторів до чотирнадцятого, тринадцятого, дванадцятого й одинадцятого резисторів, ВІДПОВІДНО, причому стабілітрон має негативний температурний коефіцієнт напруги, який відрізняється тим, що у пристрій додатково введений генератор прямокутних імпульсів і чотири RS-тригери, кожний з яких включений у ВИХІДНІ ланцюги компараторів, при цьому вихід генератора прямокутних імпульсів підключений до R- і С-входів кожного з RS-тригерів, D-входи яких підключені до виводів компараторів, а виходи RSтригерів через резистори підключені до баз транзисторів СО 00 о> ю Винахід відноситься до електротехнічної промисловості, зокрема - до пристроїв для підзаряду і підтримки в номінальне зарядженому стані акумуляторних батарей при короткочасних і тривалих перервах в експлуатації транспортного засобу, при збереженні акумуляторних батарей на складах при значних коливаннях температури навколишнього середовища чи при різкому зниженні надходження енергії в акумуляторну батарею від фотоелектричної установки (напр , через поломку останньої) в інтегрованій (з вітросиловою або дизельною установкою ) системі автономного енергозабезпечення Відомий пристрій для обмеження розряду акумуляторної батареї, що містить перший транзистор, включений між виводами батареї і наван таженням, другий транзистор, перший і другий резистори, що зв'язують базу першого транзистора з його емітером і колектором другого транзистора, третій і четвертий резистори, що зв'язують базу другого транзистора ВІДПОВІДНО З колектором і емітером першого транзистора, конденсатор і діод (ас СРСР №1332418, опубл 1986р) Недоліком зазначеного пристрою є те, що воно вирішує лише задачу захисту навантаження від перенапруги в режимах, коли напруга на клемах акумуляторної батареї вище номінальної або параметри навантаження не сполучаються з електричними параметрами акумуляторної батареї (наприклад, у початковий період підключення навантаження) 57983 Відомий також пристрій для обмеження і регулювання струму акумуляторної батареї, що містять перший, другий і третій транзистори, перший, другий, третій, четвертий і п'ятий резистори, напівпровідниковий діод, перший і другий конденсатори, при цьому перший вивід акумуляторної батареї підключений до колектора першого транзистора, емітер якого через перший і другий резистори підключений до колектора другого транзистора, емітер якого підключений до колектора третього транзистора, а база через стабілітрон і другий конденсатор до першого висновку акумуляторної батареї (ас СРСР №1492400, опубл 1989р) 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 и 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 Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, по технічній сутності і по результаті, що досягається, (прототипом) є пристрій для обмеження розряду і підзаряду акумуляторної батареї, що містить чотири транзистори, чотири компаратори, чотирнадцять резисторів, джерело постійної напруги, чотири світлодюди і стабілітрон, 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 транзистора і до першому виводу джерела постійної напруги, другий вивід якого підключений до другого виводу акумуляторної батареї, при цьому перший вивід джерела постійної напруги через перший, другий, третій і четвертий світлодюди 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 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 стабілітрону, а нешвертуючі входи першого, другого, третього і четвертого компараторів до чотирнадцятого, тринадцятого, дванадцятого й одинадцятого резисторам ВІДПОВІДНО, причому стабілітрон має негативний температурний коефіцієнт напруги (Декл пат №41142 А, опубл 2001 р) Недоліком зазначеного пристрою є те, що ВІДПОВІДНО до режиму його функціонування при зниженні напруги акумуляторної батареї компаратори відключаються, і за рахунок включення транзисторів до акумуляторної батареї підключається додаткове джерело напруги, а при досягненні номінальної напруги акумуляторної батареї відбувається процес протилежний описаному Тобто, процес підключення-відключення є авторелаксаційним, що знижує величину зарядного струму акумуляторної батареї і ВІДПОВІДНО збільшує тривалість процесу підзаряду, що знижує функціональні можливості пристрою Крім того, такий недетермінований енерго-часовий характер подачі струму важко погодити з оптимальним (і індивідуальним для кожного типу акумуляторної батареї) режимом прийому заряду, що негативно позначається на її ДОВГОВІЧНОСТІ В основу винаходу, що пропонується, поставлена задача розширення функціональних можливостей пристрою, у якому за рахунок уведення нових вузлів і організації нових зв'язків між вузлами забезпечується скорочення тривалості зарядного процесу акумуляторної батареї, що дозволяє використовувати пристрій, що заявляється, при експлуатації широкого класу акумуляторних батарей, у тому числі стаціонарних батарей, використовуваних в автономній інтегрованій системі енергопостачання, що включає фотоелектричні установки при аварійних ситуаціях у системі енергопостачання, що викликають інтенсивний добір електроенергії з акумуляторної батареї Поставлена задача зважується тим, що в пристрої для обмеження розряду і підзаряду акумуляторної батареї, що містить чотири транзистори, чотири компаратори, чотирнадцять резисторів, джерело постійної напруги, чотири світлодюди і стабілітрон, 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 транзистора і до першого виводу джерела постійної напруги, другий вивід якого підключений до другого виводу акумуляторної батареї, при цьому перший вивід джерела постійної напруги через перший, другий, третій і четвертий світлодюди 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 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 включенідесятий, одинадцятий, дванадцятий, тринадцятий і чотирнадцятий резистори до другого висновку акумуляторної батареї і другого виводу джерела постійної напруги, при цьому інвертуючі входи компараторів підключені до дев'ятого резистора і стабілітрона, а неінвертуючі входи першого, другого, третього і четвертого компараторів до чо 57983 тирнадцятого, тринадцятого, дванадцятого и одинадцятого резисторам ВІДПОВІДНО, причому стабілітрон має негативний температурний коефіцієнт напруги, ВІДПОВІДНО до винаходу, додатково введений генератор прямокутних імпульсів і чотири RS-тригери, кожний з який включений у ВИХІДНІ ланцюги компараторів, при цьому вихід генератора прямокутних імпульсів підключений до R і С входів кожного з RS-тригерів, D-входи яких підключені до виводів компараторів, а виходи RS-тригерів через резистори підключені до баз транзисторів Уведення RS-тригерів і генератора прямокутних імпульсів, підключеного до R і С входів RSтригерів, D-входи яких підключені до компараторів, а виходи до ключів на транзисторах, дозволяє уникнути релаксаційного режиму подачі зарядного струму в акумуляторну батарею, забезпечити заряд у режимі постійного струму оптимального рівня, причому тривалість кожного циклу підзаряду може бути встановлена регулюванням тривалості прямокутного імпульсу, що дозволяє здійснити заряд акумуляторних батарей різноманітних типів у номінальному, для кожного типу акумуляторної батареї, режимі Це дозволяє скоротити щонайменше ВДВІЧІ тривалість заряду, збільшити терміни служби акумуляторних батарей У результаті дослідження відомих у 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 характеризують відомий пристрій, не забезпечує нових властивостей і тільки наявність ВІДМІТНИХ ознак дозволяє одержати новий технічний результат Отже, пропонований винахід відповідає критерію "винахідницький рівень" На кресленні (Фіг) представлений пристрій для обмеження розряду і підзаряду акумуляторної батареї, схема електрична принципова Пристрій містить резистори 1-14, стабілітрон 15, джерело постійної напруги 16 з першим І і другим II виводами, світлодюди 17, 18, 19, 20, транзистори 21, 22, 23, 24, компаратори 25, 26, 27, 28, RS-тригери 29, ЗО, 31, 32, генератор прямокутних імпульсів 33, АКБ - акумуляторна батарея з першим І і другим II виводами Пристрій функціонує такий чином Зі стабілізатора напруги, утвореного резистором 9 і стабілітроном 15, на інвертуючі входи компараторів 25, 26, 27, 28 подається напруга, яка дорівнює ЕДС батареї при мінімально припустимій для даного типу акумулятора зарядженості, а на нешвертуючі входи компараторів, через регульований дільник, утворений резисторами 10, 11, 12, 13, 14, подається напруга, пропорційна лоточному значенню ЕДС акумуляторної батареї Виходи компараторів підключені до D-входів RS-тригерів (тригери запам'ятовуючого типу), до R і С входів яких підключений вихід генератора прямокутних імпульсів 33, фронтами яких здійснюється періодичний запис у пам'ять, а виходи RS-тригерів через резистори 5 - 8 підключені до баз транзисторів 21 - 24 Передній (спадаючий) фронт негативного прямокутного імпульсу встановлює тригери 29, ЗО, 31, 32 у нульове положення, при цьому всі ключі на транзисторах 21, 22, 23, 24 включені Задній (наростаючий) фронт імпульсу встановлює тригери 29, ЗО, 31, 32 у такий стан, у якому знаходяться компаратори 25, 26, 27, 28, тобто, тригери фіксують (запам'ятовують) стан компараторів у момент дії заднього фронту імпульсу Тригери 29, ЗО, 31, 32 залишаються в такому стані, поки не надійде наступний імпульс При номінальній напрузі на акумуляторній батареї кожний з компараторів 25, 26, 27, 28 знаходиться у включеному стані У цій ситуації задній фронт прямокутного імпульсу, що надходить з генератора імпульсів 33, підтвердить виключений стан ключів на транзисторах 21, 22, 23, 24 При зниженні ЕДС акумуляторної батареї компаратор 28 переходить у виключений стан, це фіксується тригером 32, ключ на транзисторі 21 включається і починається підзаряд акумуляторної батареї Заряд здійснюється до приходу наступного імпульсу Якщо за цей час ЕДС акумуляторної батареї не досягне номінального значення, то процес заряду буде продовжуватися до приходу наступного імпульсу У залежності від вихідного стану акумуляторної чи батареї темпу и розряджуємості можуть підключатися ВІДПОВІДНІ джерела струму підзарядки перший - утворене резистором 1, джерелом постійної напруги 16, світлодюдом 17, транзистором 21, потім друге утворене резистором 2, джерелом постійної напруги 16, світлодюдом 18 і транзистором 22, потім третє, утворене резистором 3, джерелом постійної напруги 16, світлодюдом 19 і транзистором 23, а при сильній розрядженості включаються всі чотири джерела струму, у тому числі джерело, утворене резистором 4, джерелом 16, світлодюдом 20 і транзистором 24 Якщо ЕДС акумуляторної батареї досягне номінального значення, перший наступний імпульс виключить ключ на відповідному транзисторі і заряд акумуляторної батареї припиниться Таким чином, процес заряду цілком детермінований, виключається авторелаксакція і скорочується час заряду щонайменше ВДВІЧІ Тому що світлодюди 17, 18, 19, 20 включені до складу ВІДПОВІДНИХ джерел струму підзарядки акумуляторної батареї, то вони сигналізують про стан батареї Пристрій можна відрегулювати так, що якщо, наприклад, включений тільки світлодюд 17 - нормальний саморозряд, якщо включені світлодюди 17, 18 - підвищений саморозряд чи добір енергії з акумуляторної батареї номінальний, ступінь зарядженості батареї складає 75%, якщо включені світлодюди 17, 18, 19 - ступінь зарядженості 50%, що свідчить про перевагу процесу добору енергії від батареї в порівнянні з процесом надходження енергії від джерел энергопостачання, якщо включені всі чотири світлодюди батарея в момент, що спостерігається, заряджена до 20%, добір енергії від батареї досяг критичного значення Тобто, пристрій виконує також і діагностичні функції Пристрій, що заявляється, забезпечує опти 57983 мальний підзаряд акумуляторної батареї - заряд здійснюється безпосередньо слідом за розрядом, тобто час перебування акумуляторної батареї у разрядженому стані малий, що підвищує термін служби внаслідок зниження або виключення сульфатацм акумуляторної батареї Крім того, пристрій гнучкий в авторегульованому режимі відслідковує всі зміни в стані акумуляторної батареї, струм підзаряду не обмежується релаксаційним режимом и підзаряду, як у пристрої - прототипі, Комп'ютерна верстка Т Чепелєва 8 струм підзаряду може бути здійснений ефективно навіть при різких змінах зарядженості акумуляторної батареї, наприклад, при ушкодженні енергоживлюючих ЛІНІЙ (коротке замикання), при ушкодженні в системі енергопостачання - при поломках фотоелектричних установок, що сполучаються з дизельними чи вітросиловими установками в автономній інтегрованій систем, енергозабезпечення Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна