Система заряда и разряда группыпоследовательно включенных акку-муляторных батарей

Сфвз Советскмк Сецмааистмческих РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 809446(22) Заявлено 230279 (21) 2727890/24-07с прмсоедимемием заявки йф(51)М. Кл,з Н 02 4 7/ООН 01 М 10/44Н 02 Н 7/18 Государственный комитет СССР но дмам изобретений н открытий(54) СИСТЕМА ЗАРЯДА И РАЗРЯДА ГРУППЫ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫХ АККУИУЛЯТОРНЕЕ БАТАРЕЙ например, при групповом последовательном разряде каждую из батарейво избежание перезаряда необходимовыключить иэ разрядной цепи при достижении на батарее определенного ми"нимального допустимого напряжения и,таким образом, общее напряжение группы последовательно включенных батарей изменяется от величины, равнойпОр.щ,где Орщ - максимальное начальйое разрядйое напряжение однойразряжаемой батареи; и - число раэряжаеьых батарей до величины Ор и,;л(минимальное допустимое разрядное 15 напряжение батареи).Это обстоятельство вызывает необходимость создания специального разрядного устройства, обеспечивающегорегулирование и стабилизацию разряд ного тока при широком изменении напряжения на группе последовательновключенных батарей от пОр доОри, при высоких требованиях к качеству переходного процесса (длительностьи глубина перерегулированияи выбросов); возникающего в результате поочередного выключения батарей иэ цепи разряда при достижениина них минимального допустимого 30 напряжения. Изобретение относится к электротехнике и предназначено для группового последовательного заряда н разряда аккумуляторных батарей с защитой от переэаряда и переразряда в процессе испытаний и прн подготовкек работе.При испытаниях и подготовке к работе большого числа однотипных батарей целесообразно использовать групповые зарядные и разрядные устройства. Это объясняется тем, что при групповом последовательном заряде и разряде требуется меньшее число зарядно-разрядных устройств и измерительных приборов (амперметров) снижаются трудозатраты на про 1ведение циклов заряд-разряд, обеспечивается идентичность режима фЗарядф и "Разряд". Последнее обстоятельство особенно важно прн сравни. тельных испытаниях батарей и при подготовке комплектов идентичных бата- рей. Однако создание устройств, особенно автоматических, для группового последовательного заряда и разряда встречает ряд серьезных технических трудностей.Основная сложность создания этих устройств заключается в том, что, 8094 4 бВысокие требования к качеству переходных процессов обусловлены тем, что перерыв разрядного тока, вызванный выключением разрядившейся батареи иэ цепи разряда, и последующее понижение общего напряжения группы раэряжаемых батарей на величину Ор д,д могут вызвать колебательный ,.процесс в регуляторе зарядного устройства, что, в свою очередь, может привести к ложному срабатыванию датчиков токовой защиты и датчиков минимального напряжения других батарей.Существенные технические трудности представляет также процесс поочередного выключения аккумуляторных батарей из цепи разряда при высоком общем напряжении до сотен вольт) на группе разряжаемых батарей, так как при выключении и включении контактов реле или рубильников в цепи постоянного тока возникает дуга и,искра, что ведет к обгоранию или приварке контактов, т,е. к выходу их из строя. Следует отметить; что выпускаемые серийно реле и контакты имеют контакты, коммутационные возможности которых по постоянному току ограничены напряжением 20-40 В, а допустимое для некоторых типов реле увеличение напряжения на контактах ведет к непропорциональному снижению величины коммутируемого тока.Вышеперечисленные трудности создания групповых разрядных устройствв той же степени относятся и к групповым зарядным устройствам с индивидуальным выключением батарей иззарядной цепи по напряжению, температуре, времени и другим признакамполного заряда батареи.Известно большое количество устройств для заряда и разряда батарей,в которых вышеперечисленные трудности решаются различными способами 11,21 и 31 .Однако технические решения данной проблемы в известных устройствахявляются или сложными и ненадежными,или частично решают проблему.Примером простого и эффективногорешения данной проблемы являетсяустройство, состоящее иэ несколькихбатарей, соединенных последовательно. Параллельно батареям подключеныстабилитроны, напряжение стабилизации которых равно напряжению на зажимах батареи, и диоды, напряжениеподъема характеристики которых ниженапряжения стабилизации стабилитронов. Диоды и стабилитроны включенытак, что их катоды подсоединены кположительным зажимам батарей, ааноды - к отрицательным зажимам.Данное устройство обеспечивает защиту батареи от перезаряда по максимальному допустимому напряжению сплавным переходом (беэ разрыва) зарядного тока в обходную цепочку через стабилитрон, т.е. батарея исключается из цепи заряда, например призаряде по времени, стабилитрон,включенный параллельно батарее, обеспечивает непрерываемость зарядного 5 тока и эквивалентное замещение батареи в цепи заряда. В отношении разряда такое устройство обеспечиваеттолько функции безобрывности Разрядного тока в случае выключения батареи иэ цепи разряда, так как разрядный ток течет через шунтирующий диод. Однако скачок напряжения, равный величине напряжения выключаемойбатареи в цепи разряда, неизбежновозникает 3 .Недостатки указанного устройствасостоят в том, что оно не обеспечивает функцию замещения выключеннойбатареи эквивалентом при разряде ине обеспечивает защиту батареи, так 2 О как при разряде величина, напряженияна батарее может снизиться,в лучшемслучае,до величины 0,1-0,4 В, определяемой прямым падением напряженияна диоде, шунтирующем батарею.25 Таким образом, данное устройствоосуществляет защиту батареи толькоот глубокой переполюсовки.Цель изобретения - создание простого и надежного устройства для груп- ЗО пового последовательного заряда иразряда батарей, обеспечивающего защиту батарей от перезаряда и пере-.разряда, безобрывность зарядного иразрядного тока при выводе батарей З 5 из заряда и разряда, замещение батарей, выведенных из заряда и разряда,эквивалентом.Указанная цель достигается тем,что предлагаемое устройство имеетэарядно-разрядный преобразователь, 40 подключаемый к соединенным последовательно аккумуляторным батареям,первый стабилитрон для каждой аккумуляторной батареи, подключаемыйпоследовательно аккумуляторной бата рее анодом к ее минусу, и второйстабилитрон,. подключаемый параллельно аккумуляторной батарее катодом кее плюсу и анодом к катоду первогостабилитрона.5 О На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2графическая иллюстрация его работы.Устройство состоит из зарядноразрядного преобразователя 1, р-гоколичества аккумуляторных батарей 2,включенных в последовательной цепи,причем последовательно каждой иэбатарей 2 подключен стабилитрон 3таким образом, что его анод подключен к минусу батареи, а другой ста билитрон 4 включен параллельно батарее таким образом, что его катодподключен к плюсу батареи, а анод -к катоду первого стабилитрона.Устройство работает следующим об разом.809446 ЗО Формула изобретения 40 55 Рассмотрим режим разряда. При разряде суммарное падение напряжения, на батарее 2 и стабилитроне 3 равно О -О +О где 08 - напряжение Р Ь. СТ.СБрбатарей, О,р-напряжение стабилизации стабйлитрона 3 в обратном5 включении при заданном разрядном токе. Напряжение стабилизации стабилитрона 3 при обратном включении 0 выбирается, исходя из условия СТ Ъ СБРСт.Ъ овр 6 пп с 1.4 ир.н.)О + О 30е О - минимальное допустимое ГД 6. ПТИнапряжение на батарее,О - начальное напряжениеС.4 п .истабилитрона 4 при прямом включении, при котором стабилитрон начинает проводить.ток.При соблюдении данного условия в процессе разряда, когда напряжение на батарее снижается до величины 20 минимального допустимого напряжения О разрядный ток начинает пере- Б тпраспределяться через стабилитрон 4. Величина изменения напряжения на батарее, при которой происходит процесс 25 перераспределения тока из батареи через стабилитрон 4, определяется выражением 60 ст,з ОБр ст,ъОБРН ст,4 пРс+ ООст.4 пр,нгде О - напряжение стабилиз аСТ. Ъ. 06 Рции стабилитрона 3 вобратном включении призаданном токе разряда,0 - начальное напряжениеСТ,З оврнстабилизации стабилитрона 3 при обратном выключении, когда стабилитрон начинает проводить токуО напряжение стабилиэаСТ,4 Пции стабилитрона 4 впрямом включении призаданном токе разряда;О - начальное напряжение 45сТ.4 по,нстабилизации стабилитрона 4 при прямомвключении, когда стабилитрон начинает проводить ток.50Схема устройства, построенная на серийно выпускаемых стабилитронах, обеспечивает величину дО, равную О, 3-0,6 В.Таким образом, предлагаемое устройство при разряде обеспечивает защиту батарей от перераэряда, бесконтактное перераспределение тока из цепи разряда батареи в обходную цепь, т.е. беэраэрывность разрядной цепи, и, наконец, замещение батареи О по окончании разряда эквивалентом. Последние два свойства сохраняются в случае, если батарея будет выключена иэ цепи разряда фактически, например, с помощью рубильника. 45 При заряде общее падение напряже-, ния на батарее 2 и стабилитроне 3 равно 0 = ОБ + О, , где ОБ напряжение батареи, Ост- напряжение стабилизации стабилитрона 3 в прямом включении при заданном зарядном токе. Напряжение стабилизации стабилитрона 4 при обратном включении О 4 с р выбирается при этом равным 06 ОмМ+ь Ос 1.тобр, ГДе 06 гпкМп мак симально допустимое зарядное напряжение. При этом условии, когда напряжение на батарее ОБ достигает величины О , зарядйый ток начинаетБлиак Азефперераспределяться через стабилитрон4, Учитывая, однако, что критерием окончания заряда для большинства батарей служит не напряжение, которое не является стабильным и зависит от ряда факторов, например температуры, срока службы и т.д., основной ролью стабилитрона 4 является замещение. батареи 2 при ее выключении иэ цепи заряда по времени, датчику давления, датчику температуры, или датчику напряжения с температурной компенсацией, а также обеспечение беэотрывности тока в цепи заряда при выключении батареи из этой цепи. Следует отметить, что включение стабилитрона 3 в цепь заряда практически не влияет на энергетические показатели зарядного преобразователя, так как падение напряжения на стабилитроне в прямом направлении равно 0,7-0,9 В а напряжение батареи, как правило, более 10 В. Система заряда и разряда группыпоследовательно включенных аккумуляторных батарей, состоящая из эарядно-разрядного преобразователя истабилитронов по числу аккумуляторных. батарей, включенных параллельнокаждой батарее катодом к ее полюсу,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей путем безразрывной коммутации тока, защиты и замещения батарей эквивалентом как при заряде,так и при разряде, последовательнокаждой батарее включен дополнительный стабилитрон анодом к минусу аккумуляторной батареи, а катодом - каноду параллельно включенного стабилитрона,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9555502, кл. Н 02 3 7/00, 1975.2. Авторское свидетельство СССРР 491174, кл. Н 02 Э 7/00, 1974.3. Патент СССР Р 221578,кл. Н 02 Н 7/18, 1968..Митровка Техред Ж. Кастелевич Корректор М. Кос дак ка Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. ПроектнаяФ 448/72 Тираж 686ВНИИПИ Государственного копо делам изобретениЯ и от 113035, Москва, Ж, Рауюская Подписнотета СССРытийаб,. д. 4/5