Зарядний пристрій акумуляторних батарей

Зарядний пристрій акумуляторних батарей, що містить блок живлення, який має обмежувач струму, що споживається, та напруги на вході, перетворювач напруги і блок випрямлення та інди 3 74875 4 жевого трансформатора, поєднаних послідовно відсутність вікна вмикання/вимикання автомавипрямлювача, керованого елемента та вихідних тики за напругою, що також призводить до надликлем для підключення акумуляторної батареї, шкового споживання енергії; включених паралельно випрямлювачу та послідонаявність енергоспоживаючих вузлів 4,5; вно між собою ключового блоку захисту та блоку низька точність роботи вузла теплового захисуправління зарядним струмом, вихід якого з'єднату акумуляторної батареї та відсутність у пристрої ний з входом керованого елемента, підключеного температурного вікна, що призводить до зниження паралельно блоку автоматики с розділювачем ефективності пристрою. напруги та вузлом порівняння, вхід якого підклюВідомий пристрій для зарядки та розрядки чений до частини розділювача, а вихід - до входу акумуляторних батарей, що містить магнітний пусключового блоку захисту та елемента відключення кач, що має виводи для ланцюгів управління, тиавтоматики (а.с. SU 1683125 А1, кл.Н02Л/00). ристорний рекуперуючий перетворювач, підклюНедоліком цього пристрою є: чений через автоматичний вимикач, оснащений відсутність вузлів, що слугують зменшенню від'єднуючою котушкою, до акумуляторної батареї, масогабаритних характеристик пристрою, а отже, і та схему управління, що включає замикаючий конвартості пристрою; відсутність вузла від'єднання такт пускового елемента, з'єднаний одним кінцем з пристрою від мережі живлення після закінчення виводом пускача для підключення ланцюга управзарядного процесу, а отже, даний пристрій спожиління, а другим - з замикаючим блок-контактом ває надлишкову енергію; пускача та анодом шунтуючого діоду, та елементи відсутність вікна вмикання/вимикання автомавідключення, у ланцюг відключаючої котушки підктики за напругою, що також призводить до надлилючений послідовно у проводячому напрямку тишкового споживання енергії. ристорний оптрон, а в схему управління додатково Відомий автоматичний пристрій для зарядки введені додатковий діод, тиристор та світлодіод акумуляторних батарей, що складається із меретиристорного оптрона (а.с. SU 1145408, жевого трансформатора, керованого випрямлювакл.Н02Л/02). Недоліком цього пристрою є: ча на двох тиристорах, управління якими здійснює відсутність вузлів, що слугують зменшенню керований блоком управління релаксаційний генемасогабаритних характеристик пристрою, а отже, і ратор (а.с. SU 1365244 А1, кл. H02J7/10). Недолівартості пристрою; ком даного пристрою є: відсутність вузла від'єднання пристрою від відсутність вузлів, що слугують зменшенню мережі живлення після закінчення зарядного промасогабаритних характеристик пристрою, а відпоцесу, а отже, даний пристрій споживає надлишковідно і вартості пристрою; ву енергію. відсутність вузла від'єднання пристрою від Відомий автоматичний пристрій для зарядки мережі живлення після закінчення зарядного проакумуляторних батарей, що містить тиристорний цесу, а отже, даний пристрій споживає надлишкорегулятор змінного струму, трансформатор, перву енергію; винна обмотка якого підключена до виходу тирисвідсутність у пристрої захисту проти короткого торного регулятора, а вторинна до випрямлювача, замикання на входах для підключення акумулятовихід якого з'єднаний з клемами для підключення рної батареї; акумуляторної батареї або навантаження, і поровідсутність захисту від короткого замикання. говий пристрій, що відрізняється тим, що у нього Відомий пристрій для автоматичного відклювведені оптрон та два світлодіоди (а.с. RU чення срібно-цинкових батарей наприкінці заряд2088017, кл.Н02Л/10). ки, що містить вузол температурного захисту з Недоліком цього пристрою є: використанням поляризованого електромагнітного відсутність вузлів, що слугують зменшенню реле (а.с. SU 176971 А1, кл. Н02Р). Недоліком масогабаритних характеристик пристрою, а отже, і цього пристрою є: вартості пристрою; великі масогабаритні характеристики; відсутність вікна вмикання/вимикання автомавідсутність температурного вікна на вмикантики за напругою, що також призводить до надлиня/вимикання; шкового споживання енергії; велике споживання енергії у пристрої. наявність енергоспоживаючого опору у ланцюВідомий автоматичний пристрій для зарядки гу заряду акумуляторної батареї; акумуляторних батарей, що складається із меренаявністю у схемі захисту від неправильного жевого трансформатора, з'єднаних послідовно включення акумуляторних батарей лише струмоовипрямлювача, керованого елемента, захисту від бмежуючого резистора. перегріву акумуляторної батареї та вихідних клем Відомий автоматичний імпульсний зарядний для підключення акумуляторної батареї (а.с. SU пристрій для безперервної тривалої зарядки аку748663, кл.Н02J7/10). Недоліком цього пристрою муляторної батареї автомобіля від мережі змінноє: го струму, що містить послідовно підключені транвідсутність вузлів, що слугують зменшенню сформатор, випрямлювач та струмообмежуючий масогабаритних характеристик пристрою, а отже, і елемент, а також керуючий елемент, що забезпевартості пристрою; чує обмеження струму та напруги заряду, і блок відсутність вузла від'єднання пристрою від захисту від короткого замикання в банках акумулямережі живлення після закінчення зарядного проторної батареї та неправильного підключення її цесу, а отже, даний пристрій споживає надлишкополярності (а.с. RU2071625, кл.Н(ШУ/00). Недоліву енергію; ком даного пристрою є: 5 74875 6 відсутність вузлів, що слугують зменшенню зарядного пристрою до мережі через високовольмасогабаритних характеристик пристрою, а отже, і тну оптоелектронну комутацію; вартості пристрою; відсутність вузла від'єднання Сигналізації користувачу про те, що акумуляпристрою від мережі живлення після закінчення торна батарея повністю заряджена, пристрій авзарядного процесу, а отже, даний пристрій спожитоматично відключився від мережі живлення та ває надлишкову енергію; перейшов у режим контролю над ступенем її зарявідсутність вікна вмикання/вимикання автомадження. тики за напругою, що також призводить до надлиДля підвищення експлуатаційної надійності, шкового споживання енергії. зменшення масогабаритних розмірів та собівартоВідомий пристрій для зарядження акумулятості виробу за рахунок використання близьких до рів, що містить з'єднані з виходами для підклюграничних та граничним температурним характечення акумуляторної батареї: управляючий елеристикам елементів, що використовуються у примент на двох тиристорах, управляючі входи яких строї, і запобігання перегрівів при несприятливих підключені до виходу релаксаційного генератора; умовах експлуатації як пристрою в цілому, так і який містить RC-ланцюг для визначення часу, вхід окремих його елементів, пристрій обладнаний якого з'єднаний з джерелом стабілізованої напрусхемою, що постійно слідкує за температурою деги; вузлом управління та захисту; який містить петалей пристрою; при нагріві пристрою вище встарший транзисторний ключ та поєднаний з граничновленого рівня, заданого налаштувальними реним пристроєм зміни ЕДС, з'єднаним з виводами зисторами, пристрій відключається від мережі для підключення акумуляторної батареї і включає живлення і заряд акумуляторної батареї на час другий транзисторний ключ, розподілювач напруохолодження пристрою до заданої температури ги, та стабілітрон (а. с. СССР №1236574 Н 02 J припиняється (температура включення пристрою 7/10). на зарядження нижча за температуру відключення Недоліком відомого пристрою є недостатня і задається при налагодженні налаштувальним надійність через: резистором, у зв’язку з цим даний пристрій може відсутність у пристрої захисту при короткому використовуватися і в якості регулятора темперазамиканні на входах для підключення акумулятортури). ної батареї; Технічна суть заявленого рішення полягає у наявність великої кількості активних елементому, що відомий зарядний пристрій акумулятортів; них батарей, що містить блок живлення та блок те, що заряд акумуляторної батареї стабільуправління, перетворювач напруги з обмежувачем ним струмом не дозволяє забезпечити наприкінці струму, що споживається, та напруги на вході, обзарядження малий струм для запобігання інтенсиладнаний схемами та блоками: незалежного захивному кипінню електроліту; сту від неправильного підключення акумуляторної те, що наявність у пристрої шунта у ланцюгу батареї; контролю за ступенем зарядки акумулязарядки призводить до зменшення потужності тора та автоматичного управління зарядним струпристрою; мом через оптоелектронний пристрій приєднанняте, що схема даного пристрою не передбачає від’єднання до/від мережі живлення; контролю та падіння напруги на внутрішньому опорі акумулятоавтоматичного управління тепловим режимом рної батареї; пристрою; а також індикатором повної зарядки те, що відомий пристрій не може постійно конакумуляторної батареї, причому схема захисту від тролювати ступінь зарядки будь-яких акумуляторнеправильного підключення акумуляторної батаних батарей та автоматично заряджати їх при розреї, що являє собою окремий функціональний вуряді нижче за встановлений рівень, а також зол пристрою, приєднана паралельно автоматичвключати зарядку при підключенні навантаження ному блоку управління, який складається із блоку до акумуляторних батарей, що контролюються контролю за ступенем зарядки акумуляторної бапристроєм. Найбільш близьким до запропонованотареї та автоматичного управління зарядним го є зарядний пристрій акумуляторних батарей, що струмом, що послідовно з'єднаний та керується містить блок живлення та блок управління, перетблоком контролю та автоматичного управління ворювач напруги з обмежувачем струму, що спотепловим режимом, та послідовно з'єднаний з кеживається, та напруги на вході (заявка на корисну рованим оптоелектронним пристроєм приєднаннямодель №2003103558/20(004348) Н02J7/10). від’єднання до/від мережі живлення. (публ. 20.08.03, бюл. №3). Обладнання пристрою оптоелектронним приВідоме рішення, взяте нами в якості прототипу строєм приєдання-від'єднання до/від мережі живза більшістю ознак, що співпадають, має дорогу лення забезпечує необхідну швидкість переклюконструкцію і не дозволяє одержувати стабільний чення, а також підвищує надійність та безпечність позитивний результат. у роботі, а додаткові блоки забезпечують виконанВ основу винаходу поставлено завдання покня обумовлених функцій. ращення та спрощення конструкції пристрою для На фіг.1 показано компоновочну схему зарядзарядки акумуляторів шляхом: ного пристрою; Зменшення маси та габаритів пристрою; На фіг.2 показано принципову схему зарядноЗменшення його собівартості; го пристрою. Здійснення постійного контролю над ступенем Блочно-компоновочна схема зарядного призарядження будь-яких акумуляторних батарей та строю містить: автоматичним їх зарядженням, при розрядженні Два комплексних блока, блок живлення А, в нижче встановленого рівня шляхом підключення який входять внутрішні блоки 1, 2, 3, 9 і блок керу 7 74875 8 вання Б, який входять внутрішні блоки 4, 5, 6, 7, 8. послідовно, друге виведення R7 підключене до Внутрішні блоки виконують наступні функції; плюсового провідника живлення компараторів, 1 блок - обмежувач струму, що споживається, другий вивід R8 підключений до мінусового провіта напруги, являє собою конденсатор С1, одне дника пристрою, регулювальний середній вихід R7 виведення якого приєднане до одного із проводів підключений на прямий вхід компаратора 1, а ремережі живлення, а друге - до вхідного проводу гулювальне середнє виведення R8 через анод перетворювача напруги 2; діоду V5 з'єднаний з виходом компаратора 1; 2 блок - перетворювач напруги складається із 6 блок – контролю та управління тепловим трансформатора живлення ТС, первинна обмотка режимом пристрою складається з діодів V9, V12, якого одним кінцем приєднана до обмежувача V13, резисторів R11, R14, R16, налаштувальних струмів, що споживаються, 1; а іншим кінцем - до резисторів R12, R13, R18, компаратора 2. Діод V9 одного із виведень керованого ланцюгу оптоелеканодом підключений до інверсного входу компаратронного пристрою приєднання/від'єднання до/від тора 1, а катодом до виходу компаратора 2. Діод мережі живлення 9; VI2 підключений катодом до інверсного входу ком3 блок - випрямлення, захисту від неправильпаратора 2, та анодом через послідовно з'єднаний ного підключення проводів до акумуляторної барезистор R16 до мінусового проводу пристрою. тареї та індикації наявності зарядного струму Діод V13 підключений катодом до інверсного вхоскладається із випрямлювача V1, підключеного ду компаратора 2, а анодом через послідовно вхідними клемами до вторинної обмотки трансфоз'єднаний налагоджувальний резистор R18 з'єднарматора ТС, мінусовим виводом до мінусового ний з мінусовим проводом пристрою, середній проводу пристрою, що є і мінусовою клемою підквивід цьго резистора з'єднаний з мінусовим пролючення акумуляторної батареї; а плюсовим виводом пристрою. Налагоджувальний резистор R12 водом до опору R1 схеми індикації зарядного приєднаний одним кінцем до катоду діоду V7, а струму, до емітеру транзистора VT1 та аноду тидругим через послідовно з'єднаний налагоджуваристора VD2 схеми захисту від неправильного льний резистор R13 і через послідовно з'єднаний підключення проводів до акумуляторної батареї. резистор R14 з'єднаний з мінусовим проводом Схему індикації зарядного струму зібрано на опорі пристрою. Середній вивід резистора R12 через R1 та світлодіоді V2, з'єднаних послідовно, світлопослідовно з'єднаний резистор R11 з'єднаний з діод V2 катодом виводом підключений до мінусовиходом компаратора 2. Середній вивід резистора вого проводу пристрою. Схема захисту від непраR13 з'єднаний з прямим входом компаратора 2; вильного підключення проводів до акумуляторної 7 блок - датчики температури R15 та R17 одбатареї зібрана на тиристорі VD2, діодах V3, V4 та ним кінцем підключені до катоду діода V7, другим, транзисторі VT1. Колектор транзистора VT1 з'єдвідповідно, до з'єднань V12, R16, та V13, R18; наний послідовно через анод діоду V4 до керуючо8 блок - схема індикації повністю зарядженої го електроду тиристора VD2, а через опір R2 з'єдакумуляторної батареї складається з діодів V6, VII, нується з базою. База транзистора VT1 також світло діоду VI0, резисторів R9, R10, та транзистоз'єднується через катод діода V3 з мінусовим прора VT3. Колектор транзистора VT3 підключений до водом пристрою. Катод тиристора VD2 підключекатоду діода V7. До бази транзистора VT3 під'єдний до плюсової клеми заряду акумулятора. нані анодами діоди V6, VII та резистор R10. Катод 4 блок - схема оптоелектронної розв'язки діоду VII підключений до виходу компаратора 2. складається із транзистора VT2, резисторів R3, Друге виведення резистора R10 підключене до R4, R5, та керуючої частини оптоелектронного катоду діода V7. Емітер транзистора VT3 з'єднапристрою приєднання/від'єднання до/від мережі ний через послідовно з'єднані резистор R9 та світживлення VD1. Емітер транзистора VT2 підключело діод VI0 з мінусовим проводом пристрою, до ний до плюсового проводу заряду акумулятора, резистора R9 світло діод VI0 приєднується анойого база з'єднана через резистор R5 з виходом дом; компаратора 1, а через резистор R4 — з емітером. 9 блок - високовольтний оптоелектронний Колектор транзистора VT2 з'єднаний через резиспристрій приєднання- від'єднання до/від мережі тор R3 з анодом керуючого ланцюга оптоелектживлення керованими електродами з'єднує другий ронного пристрою приєднання/від'єднання до/від провід мережі живлення з другим вхідним провомережі живлення, катод якого підключено до мінудом перетворювача напруги 2. Керуючі електроди сового проводу пристрою; пристрою приєднання- від'єднання до/від мережі 5 блок - контролю ступеня зарядки акумулятоживлення з'єднують через анод на катод резистор ра та автоматичного управління зарядним процеR13 з мінусовим проводом зарядного пристрою. сом складається із компаратора 1, діодів V55 V7, Робота зарядного пристрою пояснюється стабілітрона V8, резистора R6 та налаштувальних принциповою схемою: Конденсатор СІ встановлюрезисторів R7 та R8. Діод V7 анодом підключений ється в розрив ланцюгу живлення трансформатодо плюсової клеми заряду акумулятора, а катодом ра ТС для обмеження струму через нього та на- до плюсової клеми живлення компараторів 1, 2 пруги на його обмотках, що дозволяє зменшити та решти схем пристрою. Резистор R6 та стабілітмасогабаритні розміри трансформатора; з вторинрон V8 з'єднані через анод стабілітрона послідовної обмотки трансформатора ТС струм подається но, місце з'єднання підключене до інверсного вхона випрямлювач V1, зібраний за мостовою схеду компаратора 1, другий кінець R6 підключений мою; далі струм подається на тиристор VD2, який до проводу живлення компаратора, катод стабіліткерується транзистором VT1. VT1 включається рона підключений до мінусового проводу причерез R2 тільки при правильному підключенні прострою. Налаштувальні резистори R7 та R8 з'єднані водів до клем акумуляторної батареї. На інверс 9 74875 10 ний вхід компаратора 1 надходить опорна напруга Запропонований винахід має істотні відмінносвід стабілітрона, а на прямому вході напруга залеті порівняно з відомими рішеннями, завдяки яким жить від напруги акумуляторної батареї, спрацьодосягається новий позитивний ефект, виражений: вування встановлюється за допомогою змінного 1. У підвищенні надійності пристрою, що обурезистора; як тільки напруга на акумуляторній бамовлено: тареї падає нижче заданого рівня, компаратор 1.1. наявністю оптосимістора, що відключає через транзистор VT2, через високовольтний оппристрій від мережі живлення. При відключенні тоелектронний пристрій приєднання-від'єднання акумуляторної батареї від пристрою, при замикандо/від мережі живлення (оптосимістор) VD1 підкні зарядних проводів, при перегріві елементів прилючає трансформатор ТС до мережі живлення, строю та у випадку, якщо акумуляторна батарея включає світлодіод V2, що сигналізує про наявзарядилася до нормального зарядженого стану, ність зарядного струму, і знижує через налаштуваоптосимістор VD1трансформатор ТС відключає, і льний опір R8 напругу на прямому вході компарапристрій припиняє споживати струм із мережі живтора 1 до заданої, тому напруга вимикання буде лення; вищою за напругу вмикання на необхідну величи1.2. наявністю схеми контролю над тепловими ну. Діоди V3 та V7 захищають акумулятор та сам процесами в елементах пристрою та у самому пристрій при неправильному підключенні акумуляпристрої, а також управління ними, що дозволило: тора. В якості термоелементів у схемі нагляду за за високих технічних характеристик різко зметемпературою використано терморезистори. При ншити масогабаритні характеристики та вартість нагріванні будь-якого із них вище за температуру, пристрою за рахунок виникнення можливості викозадану змінним резистором R13 або R18, компаристовувати деталі, що складають пристрій, при ратор 2 вмикається і знижує опорну напругу на граничних температурних режимах; компараторі 1, що призводить до закриття оптосизробити корпус герметичним без вентиляціймістора VD1, відключення пристрою від мережі них отворів, що підвищило довговічність та надійживлення та припинення струму зарядки акумуляність пристрою; тора; через ланцюг R11, R12 компаратор 2 знижує зробити пристрій безпечним та таким, що напругу на своєму прямому вході і цим знижує тепрактично не потребує обслуговування; мпературу свого відключення до температури, 2. У підвищенні споживчої привабливості завстановленої змінним опором R12. Пристрій сигвдяки наявності індикації про те, що акумуляторна налізації про те, що акумуляторна батарея зарябатарея заряджена та пристрій перейшов у режим джена та пристрій перейшов до режиму чергуванчергування, причому індикацією зарядженості акуня, зібраний на VT3. VT3 вмикає світло діод VI0, муляторної батареї можна користуватися і автоякщо виходи компараторів 1 і 2 закриті. Це відбуномно, не підключаючи пристрій до мережі живвається тоді, коли напруга на акумуляторній баталення. реї є достатньою для переключення компаратора Таке виконання автоматичного зарядного при1 і при цьому нагрів елементів пристрою та самого строю робить його надійним дешевим приладом, пристрою не досяг розміру, достатнього для перездатним автоматично, не допускаючи перезаряду, ключення компаратора 2. заряджати контрольовані акумуляторні батареї та підтримувати їх у зарядженому стані. Комп’ютерна верстка M. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП ―Український інститут промислової власності‖, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601