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 транзисторів, ВІДПОВІДНО, причому бази першого, другого, третього і четвертого транзисторів через п'ятий, шостий, сьомий і восьмий резистори підключені 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 додатково введені генератор прямокутних імпульсів, вузол формування імпульсних послідовностей, чотири RSтригери з інформаційними D- і рахунковими Свходами, чотири двовходові ЛОГІЧНІ елементи 1 -НІ, два резистори і транзистор, при цьому генератор прямокутних імпульсів з'єднаний із входом вузла формування імпульсних послідовностей, перший вихід якого підключений до R- і С-входів RSтригерів і через додатково введений перший резистор - до бази додатково введеного транзистора, колектор якого через другий додатково введений резистор підключений до першого, а емітер - до другого виводу акумуляторної батареї, при цьому другий вихід вузла формування імпульсних послідовностей підключений до перших входів чотирьох логічних елементів 1-НІ, другі входи яких підключені до інверсних виводів RS-тригерів, при цьому виходи логічних елементів 1-НІ через резистори підключені до баз чотирьох транзисторів, причому D-входи RS-тригерів підключені до виходів компараторів Винахід відноситься до електротехнічної промисловості, зокрема - до пристроїв для підзаряду і підтримки в зарядженому стані акумуляторних батарей при короткочасних і тривалих перервах в експлуатації транспортного засобу, при збереженні акумуляторних батарей на складах чи при значному дисбалансі в надходженні електроенергії в акумуляторну батарею від фотоелектричної установки системи автономного енергозабезпечення і витраті енергії споживачем Відомий пристрій для обмеження і регулювання струму акумуляторної батареї, що містить 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 другого транзистора, емітер якого через перший і другий резистори під (О о> ю 57996 ка ступеня розрядженості акумуляторної батареї ключении до колектора третього транзистора, а по величині її ЕДС (напрузі розімкнутого ланцюга) база через стабілітрон і другий конденсатор - до не є коректною і про ступінь розрядженості варто першого виводу акумуляторної батареї, другий судити, виходячи з величини напруги, обмірюваної вивід якої підключений до другого виводу наванна нормованому навантаженні, підключеному до таження, перший вивід якої підключений до емітеакумуляторної батареї Недоліком пристроюра першого транзистора (а с СРСР №1492400, прототипу є і те, що його використання не дозвоопубл 1989р) ляє забезпечити підзаряд в імпульсному режимі Пристрій забезпечує захист навантаження від подачі струму в акумуляторну батарею, ефективперенапруги, а акумуляторну батарею від надлишність якого полягає як у скороченні часу заряду, кового розряду, що збільшує термін служби акумутак і в поліпшенні експлуатаційних характеристик ляторної батареї акумуляторних батарей (Ю М Подражанський, Недоліком зазначеного пристрою є те, що воЕ М Шембель Вплив імпульсних режимів заряду но не забезпечує компенсацію саморозряду акуна характеристики акумуляторів // Питання хімії і муляторної батареї, не забезпечує режиму підзахімічної технолопі - 2000, - №1 - С 202-205), що ряду і підтримки її в зарядженому стані при коротзнижує функціональні можливості пристрою кочасних і тривалих перервах в експлуатації, у тому числі і при значних утратах ємності акумуляВ основу винаходу, що пропонується, поставторної батареї Режим роботи пристрою істотно лена задача розширення функціональних можлизалежить від температури навколишнього середовостей пристрою, у якому за рахунок введення вища нових вузлів і організації нових зв'язків між вузлами і нових режимів роботи забезпечується скороНайбільш близьким до винаходу, що заявлячення тривалості зарядного процесу акумуляторється, по технічній сутності і по результату, що ної батареї, підвищення циклічного ресурсу, піддосягається (прототипом), є пристрій для обмевищення точності оцінки ступеня зарядженості, ження розряду і підзаряду акумуляторної батареї, узагальнено - розширення функціональних можщо містить чотири транзистори, чотири компараливостей Це дозволяє використовувати зарядний тори, чотирнадцять резисторів, джерело постійної пристрій при експлуатації широкого класу акумунапруги, чотири світлодюди і стабілітрон, при цьоляторних батарей, у тому числі стаціонарних, виму емітер першого транзистора через перший і користовуваних в автономній комбінованій системі другий резистори підключений до емітера другого енергопостачання, що включає фотоелектричні транзистора, через перший і третій резистори до установки, при аварійних ситуаціях у системі енеремітера третього транзистора, через перший і четгопоставок, що викликають інтенсивний добір елевертий резистори до емітера четвертого транзисктроенергії з акумуляторної батареї чи при недотора і до першого виводу джерела постійної настатньому темпі надходження енергії від фотоелепруги, другий вивід якого підключений до другого ктричних перетворювачів в акумуляторну батарею виводу акумуляторної батареї При цьому перший вивід джерела постійної напруги через перший, Поставлена задача зважується тим, що в придругий, третій і четвертий світлодюди підключений строї для обмеження розрядки і підзарядки акумудо бази першого, другого, третього і четвертого ляторної батареї, що містить чотири транзистори, транзистора ВІДПОВІДНО, причому бази першого, чотири компаратори, чотирнадцять резисторів, другого, третього і четвертого транзистора через джерело постійної напруги, чотири світлодюди і п'ятий, шостий, сьомий і восьмий резистори підстабілітрон, при цьому емітер першого транзистоключені до виводів першого, другого, третього і ра через перший і другий резистори підключений четвертого компараторів, ВІДПОВІДНО, перший вивід до емітера другого транзистора, через перший і акумуляторної батареї підключений до колекторів третій резистори до емітера третього транзистора, першого, другого, третього і четвертого транзисточерез перший і четвертий резистори до емітера рів і через дев'ятий резистор і стабілітрон, через четвертого транзистора і до першого виводу джепослідовно включені десятий, одинадцятий, дварела постійної напруги, другий вивід якого підклюнадцятий, тринадцятий і чотирнадцятий резисточений до другого виводу акумуляторної батареї, ри - до другого виводу акумуляторної батареї і при цьому перший вивід джерела постійної напрудругого виводу джерела постійної напруги, при ги через перший, другий, третій і четвертий світцьому інвертуючі входи компараторів підключені лодюди підключений до бази першого, другого, до дев'ятого резистора і стабілітрона, а неінвертретього і четвертого транзистора ВІДПОВІДНО, притуючі входи першого, другого, третього і четверточому база першого, другого, третього і четвертого го компараторів - до чотирнадцятого, тринадцятотранзистора через п'ятий, шостий, сьомий і восьго, дванадцятого й одинадцятого резистора ВІДПОмий резистори підключена до виводів першого, ВІДНО, причому стабілітрон має негативний темпедругого, третього і четвертого компараторів, ВІДратурний коефіцієнт напруги (Декл пат №4142А, ПОВІДНО, перший вивід акумуляторної батареї підопубл 2001 р) Недоліком зазначеного пристрою є ключений до колекторів першого, другого, третьоте, що процес підключення-відключення джерела го і четвертого транзисторів і через дев'ятий резипостійної напруги, що компенсує саморозряд чи стор і стабілітрон, через послідовно включені денадмірний добір енергії від акумуляторної батареї, сятий, одинадцятий, дванадцятий, тринадцятий і тобто переключення кожного з компараторів почотирнадцятий резистори до другого виводу акублизу напруги спрацьовування, є коливальним муляторної батареї і другого виводу джерела по(ефект "нишпорення"), що знижує величину зарядстійної напруги, при цьому інвертуючі входи комного струму акумуляторної батареї і, отже, збільпараторів підключені до дев'ятого резистора і сташує тривалість процесу підзаряду Крім того, оцінбілітрона, а нешвертуючі входи першого, другого, 57996 літрон 15, джерело постійної напруги 16 з першим третього і четвертого компараторів до чотирнад(І) і другим (II) виводами, світлодюди 17, 18, 19, 20, цятого, тринадцятого, дванадцятого й одинадцятотранзистори 21, 22, 23, 24, 38, компаратори 25, 26, го резистора ВІДПОВІДНО, причому стабілітрон має 27, 28, RS-тригери 29, ЗО, 31, 32, генератор прямонегативний температурний коефіцієнт напруги, кутних імпульсів 41, акумуляторну батарею АкБ із ВІДПОВІДНО до винаходу, додатково введений генепершим (І) і другим (II) виводами, двовходові ЛОГІратор прямокутних імпульсів, вузол формування ЧНІ елементи 1-НІ 33, 34, 35, 36, вузол формуванімпульсних послідовностей, чотири RS-тригери з ня імпульсних послідовностей 40 з першим (імінформаційними D- і рахунковими С-входами, чопульс І) і другим (імпульс II) виходами тири двовходові ЛОГІЧНІ елементи 1 -НІ, два резистори і транзистор, при цьому генератор прямокутПристрій функціонує таким чином Імпульсні них імпульсів, з'єднаний із входом вузла формусигнали вузла формування імпульсних послідоввання імпульсних послідовностей, перший вихід ностей забезпечують періодично повторювані і якого підключений до R- і С-входів RS-тригерів і наступні друг за другом режими роботи, що харакчерез додатково введений перший резистор - до теризуються трьома станами Режим 1 (продовжубази додатково введеного транзистора, колектор ється протягом тривалості імпульсу І) установка якого через другий додатково введений резистор тригерів 29, ЗО, 31, 32 по передньому фронті в підключений до першого, а емітер - до другого одиничний стан, блокування логічних елементів 1виводу акумуляторної батареї, при цьому другий НІ 33, 34, 35, 36 і ключів 21, 22, 23, 24, підключенвихід вузла формування імпульсних послідовносня нормованого навантаження до акумуляторної тей підключений до перших входів чотирьох логічбатареї по передньому фронті, деполяризаційний них елементів 1-НІ, другі входи яких підключені до розряд акумуляторної батареї, операція порівнянінверсних виводів RS-тригерів, при цьому виходи ня (вимір напруги) компараторами 25, 26, 27, 28 логічних елементів 1-НІ через резистори підклюопорної напруги на інверсних входах з напругою чені до баз чотирьох транзисторів, причому Dна прямих входах, запис заднім фронтом резульвходи RS-тригерів підключені до виходів компарататів виміру в тригери 29, ЗО, 31, 32, відключення торів нормованого навантаження від акумуляторної батареї по задньому фронті, припинення деполяриВведення генератора прямокутних імпульсів, заційного розряду Режим 2 (продовжується протявузла формування імпульсних послідовностей, гом тривалості імпульсу II), блокування логічних чотирьох RS-тригерів, чотирьох двовходових логіелементів 1 -НІ 33, 34, 35, 36 і ключів 21, 22, 23, 24, чних елементів 1-НІ, двох резисторів і транзистора відключення нормованого навантаження від акудозволяє уникнути коливального (релаксаційного) муляторної батареї, період стабілізації перехідних режиму подачі струму в акумуляторну батарею, процесів у зв'язку з відсутністю робочих струмів забезпечує вірогідність оцінки ступеня зарядженозаряду і розряду, збереження в тригерах резульсті акумуляторної батареї за рахунок проведення тату виміру напруги акумуляторної батареї в ревимірів напруги на нормованому навантаженні, жимі І Режим 3 (продовжується в проміжок часу забезпечує імпульсний, утому числі знакозмінний, між заднім фронтом імпульсу II і переднім фронрежим зарядного струму зі значним набором тритом імпульсу І), розблокування логічних елементів валості і скважності зарядних струмів як позитив1-НІ 33, 34, 35, 36 і ключів 21, 22, 23, 24, підклюної, так і негативної полярностей Можливість речення через ключі 21, 22, 23, 24 джерела постійної гулювання тривалості кожного циклу підзаряду за напруги 16 до акумуляторної батареї, заряд акурахунок регулювання періоду проходження прямомуляторної батареї кутних імпульсів, вироблюваних генератором прямокутних імпульсів, дозволяє здійснювати заряд Зі стабілізатора напруги, утвореного резистодо оптимального рівня акумуляторних батарей ром 9 і стабілітроном 15, на інвертуючі входи комрізноманітних типів у номінальному для кожного параторів 25, 26, 27, 28 подається напруга, рівна типорозміру акумуляторної батареї режимі Це мінімально припустимому для даного ступеня зазабезпечує прискорений режим заряду, знижує рядженості даного типу акумулятора, а на неінвезнос, підвищує цикліруємість акумуляторної батартуючі входи компараторів через регульований реї дільник, утворений резисторами 10, 11, 12, 13, 14, В результаті дослідження відомих у науці і техніці рішень сукупність істотних ознак, що цілком чи частково співпаде 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 розрядки і підзарядки акумуляторної батареї, схема електрична принципова Пристрій містить резистори 1-14, 37, 39, стабі подається напруга, пропорційна поточному значенню напруги на акумуляторній батареї в режимі І Виходи компараторів підключені до D-входів RSтригерів, до R- і С-входів яких підключений вихід І вузла формування імпульсних послідовностей 40, фронтами імпульсів яких здійснюється періодичний запис у пам'ять, а виходи RS-тригерів через ЛОГІЧНІ елементи 33, 34, 35, 36 і резистори 5, 6, 7, 8 підключені до баз транзисторів 21, 22, 23, 24 Передній (спадаючий) фронт негативного прямокутного імпульсу І установлює тригери 29, ЗО, 31, 32 в одиничне положення, при цьому всі ключі на транзисторах 21, 22, 23, 24 виключені Задній (наростаючий) фронт імпульсу І установлює 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 57996 8 заднього фронту імпульсу І Тригери 29, ЗО, 31, 32 логічному елементі 1 -НІ 36 ключ на транзисторі 21 залишаються в такому стані, поки на входи R і С включається і починається підзаряд акумуляторної не надійде наступний імпульс І Одночасно на час батареї Заряд здійснюється до приходу передньотривалості цього імпульсу І транзистор 38 відкриго фронту імпульсу І Якщо за цей час напруга вається, підключаючи нормований (розрахований акумуляторної батареї не досягне номінального на визначений струм при номінальній напрузі акузначення, то процес заряду повториться У залежмуляторної батареї) резистор 37 до акумуляторної ності від початкового стану акумуляторної батареї батареї як навантаження Тривалість цього імпучи темпу и розряджаємості можуть підключатися льсу достатня, щоб компаратори 25, 26, 27, 28 ВІДПОВІДНІ джерела струму підзарядки перший відробили й установили на D-входах тригерів 29, утворений резистором 1, джерелом постійної наЗО, 31, 32 високі чи низькі рівні, тобто до приходу пруги 16, світлодюдом 17, транзистором 21, потім заднього перепаду цього імпульсу компаратори другий - утворений резистором 2, джерелом повстигають здійснити операцію порівняння напруги стійної напруги 16, світлодюдом 18 і транзистором на навантаженій акумуляторній батареї з опорною 22, потім третій - утворений резистором 3, джеренапругою на стабілітроні 15 (виконати операцію лом постійної напруги 16, світлодюдом 19 і транвиміру напруги) зистором 23, а при сильної розрядженості включаються всі чотири джерела струму, у тому числі Після закінчення дії імпульсу І на виході II вузджерело, утворене резистором 4, джерелом 16, ла формування імпульсних послідовностей 40 світлодюдом 20 і транзистором 24 з'являється імпульс II, що надходить на ЛОГІЧНІ елементи 33, 34, 35, 36 і блокує на час своєї тривалості роботу ключів на транзисторах 21, 22, 23, 24 По завершенню дії цього імпульсу керуючі сигнали з виходів тригерів безперешкодно надходять на ключі Таким чином, на час дії імпульсу І тригери 29, ЗО, 31, 32 встановлюються в одиничний стан і відключають усі ключі на транзисторах 21, 22, 23, 24, акумуляторна батарея підключається на нормоване навантаження 37, компаратори 25, 26, 27, 28 виконують операцію виміру напруги і на D-входах тригерів 29, ЗО, 31, 32 установлюється результат виміру, по задньому фронті імпульсу І здійснюється запис результатів виміру в тригери 29, ЗО, 31, 32 і від акумуляторної батареї відключається резистор 37 На час дії імпульсу II блокуються ключі на транзисторах 21, 22, 23, 24, акумуляторна батарея відключається від усіх споживачів і джерел По завершенню дії імпульсу II у залежності від результатів виміру напруги на резисторі 37, зафіксованого тригерами 29, ЗО, 31, 32, до акумуляторної батареї підключається додаткове джерело постійної напруги 16 через ключі на транзисторах 21, 22, 23, 24 Ключі будуть підключені до акумуляторної батареї, поки не прийде наступний імпульс І Час між заднім фронтом імпульсу II і переднім фронтом наступного імпульсу І буде визначати час заряду акумуляторної батареї, При цьому для акумуляторної батареї забезпечується ефективний режим заряду, при якому акумуляторна батарея спочатку короткочасно розряджається нормованим струмом (режим 1 - деполяризації), потім відключається від навантажень і заряду (режим 2 стабілізації) і далі підключається до зарядного пристрою (режим 3 - заряду) При номінальній напрузі на акумуляторній батареї кожний з компараторів 25, 26, 27, 28 знаходиться у включеному стані У цій ситуації задній фронт кожного імпульсу І підтверджує виключений стан ключів на транзисторах 21, 22, 23, 24 При зниженні напруги акумуляторної батареї компаратор 28 переходить у виключений стан, це фіксується тригером 32, при разблокірованому При досягненні номінального значення напруги акумуляторної батареї всі компаратори перейдуть у включений стан, усі ключі будуть виключені і заряд акумуляторної батареї припиниться Таким чином, процес підзаряду акумуляторної батареї цілком детермінований, виключається автоколивальний режим переключення компараторів і цим скорочується час заряду щонайменше ВДВІЧІ, імпульсний режим підзаряду, що включає використання деполяризуючих імпульсів скорочує термін підзаряду, збільшує циклуємість акумуляторної батареї, у тому числі підвищується СТІЙКІСТЬ ДО термоциклювання, зменшується знос батареї, усуваються сульфатація електродів і корозія струмоВІДВОДІВ 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 акумуляторної батареї над процесом надходження енергії від джерел енергопоставок, якщо включені всі чотири світлодюди - батарея заряджена до 20%, добір енергії від батареї досяг критичного значення Тобто, пристрій виконує також діагностичні функції Пристрій значно скорочує терміни підзарядки забезпечує оптимальну підзаряд акумуляторної батареї - заряд здійснюється безпосередньо слідом за розрядом, тобто час перебування акумуляторної батареї у розрядженому стані малий, ступінь розрядженості акумуляторної батареї оцінюється по вольтамперній характеристиці з нормованим навантаженням, що підвищує точність оцінки розрядженості, режиму заряду передають режими деполяризації і стабілізації, що продовжує термін служби акумуляторної батареї 57996 Комп'ютерна верстка Е Гапоненко 10 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