Устройство для заряда и разряда аккумуляторной батареи

(50 Н 02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ЕТ СССРИ ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ струко борусточников тво СССР2 д 7/10,(61) 1051647(71) Специальное проектно-которское бюро технологическодования для промышленности итока(56) 1. Авторское свидетельспо заявке 9 3421042, кл. Н 01982.(54)(57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА ИРАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ поавт.св. У 1051647, о т .л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, увеличения срока службы и расширения егофункциональных возможностей приусловии испытания аккумуляторныхбатарей со встроенными в аккумулятор.датчиками, в него дополнительно введены блок контроля по датчикам, связанный с узлом поэлементного отключения, схемы И, схемы ИЛИ, ключи ЯО 1132325 А блока контроля по датчикам, узлы временных задержек, узел режимов, причем первье входы введенных схем И соединены с .соответствующими выходами дешифратора контрольно-обегающей системы, эторые входы введенных схем И через соответствующие узлы временных задержек связаны с ключами: блока контроля по датчикам, а третьи входы введенных схем И, объединенные между собой, соединены с первым выходом узла режимов, второй выход которого подключен к объединенныммежду собой третьим входам первых и вторых схем И, выходы вторых схем И и выходы введенных схем И через соот-ветствующие схемы ИЛИ связаны с блоком усилителей,2. Устройство но п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в него введены формирователи импульсов,ФфЬ подключенные своими входами к соответствующим выходам узлов временных задержек, а выходы формирователей импульсов соединены с соответствующими вторыми входами введенных Я схем И.Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для проведения формировки, тренировки, испытаний химических источников тока. 5По основному авт.св. У 1051647 известно устройство для заряда и разряда аккумуляторной батареи, содержащее регулируемый преобразователь напряжения, батарею последовательно 10 соединенных через датчики наличия цепи (например шунты) и переключающие контакты узла позлементного отключения аккумуляторов, блок сравнения и блок сигнапиэации, контрольно-обегающую 15 систему, состоящую из генератора импульсов, узла "запрет-разрешение", формирователя импульсов, счетчика, дешифратора, схем И, узла временной задержки, блока усилителей, реле с 20 двумя парами замыкающих качтактов; систему контроля за исправностью переключающих контактов узла поэлементного отключения, состоящуюю из элемента памяти, инвертора, схем И, 25 блока усилителей, реле с двумя парами замыкающих контактов, измерительного прибора.В укаэанном устройстве контроль за неразмыканием размыкающих контак тов переключающих контактов узла поэлементного отключения при отключении аккумуляторов из цепи заряда (разряда) по достижении ими определенных значений напряжений ведется с помощью 35 датчиков наличия цепи (например,шунтов), включенных последовательно в цепь заряда (разряда) аккумуляторов 113Недостатком укаэанного устройства 40 является отсутствие возможности вести контроль эа неразмыканием размыкающих контактов переключающих контактов узла поэлементного отключения при испытании аккумуляторов с встро енными внутрь их датчиками давления, температуры и т.д т.е. когда аккумуляторы .отключаются из цепи заряда (раэряда) по достижении внутри их определенных значений давлений, температуры. Цель изобретения - расширение функциональнцх возможностей устройства при условии испытания батарей со встроенными в аккумуляторы датчиками, повышение надежности его работы и срока службы, . Цель достигается тем, что в уст"- ройство для заряда и разряда аккумуляторной батареи дополнительно введены блок контроля по датчикам, связанный с узлом поэлементного отключения, схемы И, схемы ИЛИ, ключи блока контроля по датчикам, узлы временных задержек, узел режимов, причем первые входы введенных схем И соединены с соответствующими выходами дешифратора контрольно-обегающей системы, вторые входы введенных схем И через соответствующие узлы временных задержек связаны с ключами блока контроля по датчикам, а третьи входы введенных схем И, объединенные между собой, соединены с первым выходом узла режимов, второй выход которого подключен к объединенным между собой третьим входом первых и вторых схем И, а выходы введенных схем И и выходы вторых схем И через соответствующие схемы ИЛИ связаны с блоком усилителей.Кроме того, в устройство введены формирователи импульсов, подключенные своими входами к соответствующим выходам узлов временных задержек, а выходы формирователей импульсов соединены с соответствующими вторыми входами введенных схем И.На чертеже изображена схема устройства.Устройство содержит регулируемый преобразователь напряжения 1, переключающие контакты 2, . , 2 и узла поэлементного отключения 3, датчики наличия цепи (например, шунты) 4, , 4, батарею последовательно соединенных аккумуляторов 5,5 контрольно-обегающую систему 6, состоящую из генератора импульсов 7, узла "запрет-разрешение" 8, формирователя импульсов 9, счетчика 1 О, дешифратора 11, схем И 12,12 п, узла временной задержки 13; узел режимов 14, блок усилителей 15, реле 16, , 16 п, с их замыкающими контактами 17, , 17 и 181, 18 п, блок сравнения 19, элемент памяти (например, триггер) 20, схему И 21; блок сигнализации 22, инвертор 23, схемы И 24, , 24 ц, схемы ИЛИ 25, , 25, блок усилителей 26, реле 27, , 27 с замыкающими контактами 28, , 28 и 291,291, измерительный прибор (например, магнитоэлектрическое реле или милли1132 20 вольтметр) ЗО, датчики или давления, или температуры 31 . , 31 блок контроля по датчикам 32 со своими ключами 33, , 331, узлы временных задержек 34, , 34 и схемы И 35, , 35, формирователи импульсов 36, , 36, .В процессе зарада или разряда регулируемый преобразователь напряжения 1 через переключающие контакты 10 2, , 2 н узла поэлементного отключения 3 через датчики наличия цени (например, шунты) 4 подключаются к батарее последовательно соединенных а,кумуляторов 5, , 5. 15Работа устройства осуществляетсяв двух режимах.Контроль за степенью заряда (разряда) аккумуляторов по напряжению,Контроль за степенью заряда по датчикам (например, датчикам давления, температуры).Работа устройства в первом режиме осуществляется следующим образом.В определенные моменты времени 25 для контроля эа степенью заряда (разряда) аккумуляторов включается контрольно-обегающая система 6, Первый импульс генератора импульсов 7 через разрешенный узел "Запрет-разрешение"8 :10 через формирователь импульсов 9 поступает в счетчик 10, при этом включается первый канал дешифратора 11, сигнал с которого поступает на первый вход схемы И 12, Вторые входы схем И,,; 1211 разрешаются постоянно узлом режимов 14 в режиме контроля за степенью заряда (разряда) аккумуляторов по напряжению.Третьи входы схем И 121, , 12, 4, разрешаются во время действия импульса генератора сигналом с выхода узла временной задержки 13. Срабатывает схема И 121, сигнал с выхода которой поступает в блок усилителей 15 и 45 включается реле 161, контакты которого 17 , 18 подключают измерительные цепи аккумулятора 51 к входу блока сравнения 19.Одновременно с выхода формирователя 9 поступает на вход элемента памяти (например, триггера) 20, который запрещает работу схеме И 21.Если аккумулятор 5 не достиг заданного напряжения заряда (разряда),блок сравнения 19 не срабатывает и на его выходе сигнала нет. С окончанием импульса на выходе генера 325 4тора 7 через узел временной задержки 13 запрещается работа схемам И 12, , 12 и и реле 16 отпускает (выключается). Соответственно размыкаются его контакты 17 и 18 .При поступлении второго импульса генератора 7 через узел "запрет-разрешение" 8 и формирователь .импульсов 9 в счетчик 10 осуществляется переключение каналов дешифратора 11, и сигнал появляется на его втором выходе.С задержкой на величину постоянной времени временной задержки 13 поступает разрешающий сигнал на третьи входы схем И 12, .., 121,. Срабатывает схема И 12, сигнал с выхода которой через блок усилителей 15 включает реле 15, замыкающие контакты, которого 17 , 18 реле 16 подключают измерительные цепи аккумулятора 5 к входу блока сравнения 19,Одновременно сигнал с выхода формирова еля импульсов 9 поступает на вход э.цемента памяти 20, выход которого подтверждает запрещение дгя работы схеме И 21.Если аккумулятор 5 не достиг заданного значения напряжения заряда (разряда), блок сравнения 19 не срабатывает и на его выходе сигнала нет.И.так далее.и -м импульсом генератора 7 включается и-й канал дешифратора 11, и через блок усилителей 15 включается реле 16, которое своими замыкающими контактами 17 и 18 подключает измерительные цепи аккумулятора 5 ко входу блока сравнения 19.Следующим импульсом генератора 7 опять включается первый канал дешифратора 11 и включается реле 16 т.е, контрольно-обегающая система 6 производит "опрос" аккумуляторов 51, 5 иСледует заметить, что с помощью узла временной задержки 13 включение реле 161, , 16, последующего канала происходит после выключения реле предыдущего канала.Таким образом исключается перекрытие каналов и исключается вероятность короткого замыкания аккумуляторов через замыкающие контакты 17, , 17 и 181, , 181, последующего и предыдущего каналов по цепям измерения.Если же, например, аккумулятор 5 достиг заданного значения напряжения заряда (раэряда), то при срабатыва 1132325нии реле 164 и подключении его замыкающими контактами 17 и 184 измерительных цепей аккумулятора 5 квходу блока сравнения 19, блоксравнения срабатывает и на его выходе 5появляется сигнал, который поступаетна элемент памяти 20. Сигнал с выходаэлемента памяти (например, триггера)20 разрешает работу схеме И 21.Одновременно сигнал с выхода блока 10сравнения 19 поступает в узел поэлементйого отключения 3, который связанс выходными каналами контрольно-обегающей системы 6.Узел поэлементного отключения 3 15переключает свои контакты 24, приэтом аккумулятор 54 отключается иэцепи заряда (разряда), причем цепьбудет замкнута мимо отключенногоаккумулятора 54 . Одновременно сигнал с узла поэлементног отключения 3поступает в блок сигналйэ,"ции 22.С исчезновением импульс,ув генератора 7 (пауза до следующег: импульса)через узел временной задержки 13запрещается работа схемам И 124,.12 реле 16 отпускает и его контакты 174, 184 размыкаются измерительные цепи, аккумулятора 5 отключаютсяот блока сравнения 19 и сигнал на его 30выходе исчезает,Одновременно исчезновение импульса с генератора 7 через инвертор 23поступает на вход схемы И 21, другойвход которой разрешен выходом элемен та памяти 20.Сигнал с выхода схемы И 21 поступает на первые входы И 244, , 24,вторые входы которых подключены ксоответствующим выходным каналам 40дешифратора, а третьи входы схем И244, , 24, постоянно разрешеныузлом режимов 14.Но так как включен первый каналдешиФратора 11, то срабатывает схема 45И 244, сигнал с выхода которой черезсхему ИЛИ 25 поступает на вход блока. усилителей 26 и включается реле 271 .Реле 27 своими замыкающими контактами 284 и 291 подключает измерительные цепи датчика наличия цепи (например, нунта) 44 к измерительномуприбору (например,магнитоэлектрическому реле или контактному милливольтметру) 30, при этом, если размыкающий контакт переключающегоконтакта 2 разомкнулся, то токзарядно-разрядный через датчик наличия цепи 4 не проходит, на нем не создается падение напряжения и измерительный прибор 30 не срабатывает.Если же размыкающий контакт пере-. ключающего контакта 2 не разомкнулся, то через датчик наличия цепи (например,шунт) 44 потечет ток, который создаст падение напряжения на нем и измерительный прибор (например, магнитоэлектрическое реле или контактный милливольтметр) 30 срабатывает и выдаст сигнал в блок сигнализации 22 о том, что аккумулятор 5 отключился из цепи заряда (разряда) и в узел "запрет-разрешение" 8. Узел "запрет-разрешение" 8 запрещает прохождение последующих импульсов генератора 7 в счетчик 10. Аккумулятор отключается из цепи заряда (разряда) оператором, а вышедший из строя контактор (реле) заменяется новым.После отключения аккумулятора 5 из цепи заряда (разряда) по каналу "разрешение" дается разрешение на узел "запрет-разрешение" 8 для прохождения импульсов генератора 7 в счетчик 10.Очередной импульс генератора 7 с выхода формирователя импульсов 9 поступает на элемент памяти 20, который запрещает работу схемы И 21, а отсутствие сигнала с ее выхода запрещает работу схем И 241, , 24 и реле 27 отпускает его контакты 28 и 29 размыкаются и датчик наличия 1 цепи 41 отключается от измерительного прибора 30.Задержанный импульс генератора 7 узлом временной задержки 13 дает разрешение на работу схемам И 124,12 и включается реле 16, измерительные цепи которого подключают аккумулятор 5 ко входу блока сравнения 19, и, если.он достиг заданного значения напряжения заряда (разряда), то отключение его из цепи заряда (разряда) происходит аналогично описанному относительно аккумулятора 51. И так далее.Если же размыкающие контакты переключающих контактов 21.2 не размыкаются и замыкаются их замыкающие контакты (контакты свариваются), то аккумуляторы 51, , 5 г замыкаются накоротко. В этом случае, в зависимости от режима заряда или разряда, ток заряда (разряда) аккумуляторов может (складываться) суммироваться с током саморазрядааккумуляторов, тогда датчики наличияцепи (например, шунты) 4, , 41выполняют роль защитных узлов,предотвращающих аккумуляторы 54, 5511 от разрушения,Работа устройства во втором режиме,т.е. при контроле за степенью зарядапо датчикам (например датчикам давления, температуры) осуществляетсяследующим образом.По мере заряда аккумуляторов 5,5 соответственно растет давление и температура внутри них,При лостижении опрепеленных значений павления или темпеоатчоы внчтвиаккумуляторов 54 .5 латчики314 .31 выпают соответствующиесигналы в блок контроля по датчикам32, который выдает соответствующие 20сигналы в узел поэлементного отключения 3.Закономерности в достижении определенных значений давления илитемпературы при заряде аккумуляторов54, , 5 нет никакой, В любые моменты времени достигают аккумуляторызаданных (определенных) значенийдавления или температуры, но неисключаются случаи, когда несколько ЗОили два аккумулятора достигают одновременно заданных значений давленияи температуры.При поступлении сигналов из блокаконтроля по датчикам 32 в узел позлементного отключения 3 он своимипереключающими контактами 21, , 2отключает соответствующие аккумуляторы 51, , 511 из цепи заряда. Соответственно сигналы об отключении 40аккумуляторов из узла поэлементногоотключения 3 поступают в блок сигнализации 22.Одновременно замыкаются ключи 33,33 блока контроля по датчикам 4532, которые через узлы временных задержек 341. . ., .3411 разрешают работу схемам И 3511, , 35, вторыевходы которых разрешаются вторымвыходам узла режимов 14. В режиме 5 Оконтроля за степенью заряда аккумуляторов в батарее по датчикам сигнална первом выходе узла режимов 14отсутствует, т.езапрещается контроль заряда (разряда) аккумуляторовпо напряжению.Третьи входы схем И 351, , 35разрешаются поочередно соответствующими выходными каналами дешифратора11 с частотой генератора импульсов 7контрольно-обегающей системы 6.Поэтому, если первые два входасхем И 354, , 35, разрешены,. аразрешение их третьих входов поочередное, то и сигналы с их выходов поочередно поступают через соответствующиесхемы ИЛИ 254, , 25 в блок усилителя 26, который нагружает соответствующие реле 271, , , 27.Реле 274 .27 своими замыкающими контактами.284, , 28 и29, , 29 подключают измеритель-,ные цепи датчиков наличия цепи (например шунтов) 4, , 4, к измерительному прибору (например,магнитоэлектрическому реле или милливольтметру) 30, аналогично описанномуотносительнб контроля за степеньюзаряда (разряда) аккумуляторов вбатарее по напряжению.Следует отметить необходимостьиспользования выходных каналов дешифратора 11 для разрешения третьихвходов схем И 354, , 35 н.Если в процессе заряда даже двааккумулятора достигают заданногозначения давления или температурывнутри них одновременно, то одновременно срабатывают соответствующие нздатчиков 311, , 31, сигналыкоторых поступают в блок контроляпо датчикам 32,Соответствующие два из ключей334, , 33 п блока контроля по датчикам 32 через свои узлы временных задержек 344, , 34 дают разрешениеодновременно двум соответствующимиз схем И 35, , 351Поэтому одновременно включаютсядва соответствующих из реле 271,27, замыкающие контакты которых284, , 28, 294, , 29 одновременно подключают к измерительному прибору 30 соответствующие два датчика 44 п наличия цепи.Поэтому возможно короткое замыкание аккумуляторной батареи череззамыкающие контакты 281, , 28,291, , 29 по измерительным цепям.Например, если первыми достиглиодновременно необходимого значениядавления или температуры при зарядепервый 51 и последний 5 аккумуляторы в батарее, то срабатывают датчики 314 и 31 и соответственновключаются реле 271 и 27 и через.их замыкающие контакты 28,1, 28 п и291, 29 батарея аккумуляторов, заисключением одного (первого) 5,замыкается накоротко и аккумуляторывыходят из строя и выходит из строя 5устройство для заряда и разряда,Поэтому, чтобы этого не произошлопри одновременном срабатывании датчиков 311, , 311, используется поочередное включение каналов дешифратора 10для разрешения третьих входов схем.И 351, , 351.Рассмотрим работу устройства присрабатывании одного датчика, например датчика 31. При этом сигнал 15поступает вблок контроля по датчикам 32, который выдает сигнал в узелпоэлементного отключения 3. Узелпоэлементного отключения 3 своимипереключающими контактами 2 отключает аккумулятор 5 из цепи заряда изамыкает ее мимо аккумулятора,Ключом 33 блок контроля по датчикам 32 через узел временной задержки 34 даст разрешение для работысхеме И 35,и, как только включитсявторой канал дешифратора 11, сигналс выхода схемы И 35 через схемуИЛИ 25 поступает в блок усилителей26, который включает реле 27 .Реле 27 своими замыкающими контактами 28, 29 подключает измерительные цени датчика наличия цепи(например, шунты) 4 к измерительномуприбору 30. При этом если раэмыка- З 5ющий контакт переключающего контакта2 нормально разомкнулся, то нетпадения: напряжения на датчике наличия цепи 4 и измерительный прибор30 не срабатывает. Если же размыкающич контакт переключающего контакта2 не разомкнулся, то измерительныйприбор 30 срабатывает и выдает сигнал в блок сигнализации 22 и в узел"запрет-разрешение" 8.45Назначение узлов временной задержки 34, , 34 следующее.В случае совпадения включениякакого-нибудь канала дешифратора 11со срабатыванием датчика 31,31 п соответствующего этому каналу,может произойти ложное срабатываниеизмерительного .прибора 30, так как.узел поэлементного отключения 3еще не переключит свои переключающие 55контакты 21, . , 2 п, а соответствующее им реле 271, , 27 п ужесрабатывает. Поэтому необходимо задержать разрешение на входы схем И 35 35 на время переключения контактов 2, , 2 узла поэлементного отключения 3.При работе устройства в режимеконтроля за степенью заряда герметичных аккумуляторов по датчикам давления или температуры контроль за степенью заряда по напряжению можетне работать, а следовательно, небудут работать блок сравнения и релеблока контроля по напряжению, которые подключают на его вход измерительные цепи аккумуляторов.Поэтому для повышения надежностииспытаний герметичных аккумуляторовчастота следования импульсов генератора 7 может быть увеличена. Увеличение частоты следования импульсовгенератора 7 ограничивается постоянной времени срабатывания и отпускания реле 271, , 27, и измерительного прибора 30, причем время срабатывания маломощных реле составляетединицы миллисекунд. Поэтому частотавключения каналов дешифратора 11может быть достаточно высокой, аследовательно, и высокая частота срабатывания реле 271 .27 пА так как разброс во времени достаточный, при котором аккумулнторыдостигают заданных значений .зарядаи отключаются из силовой цепи, тореле 27 отключенных аккумуляторовбудут срабатывать при многократныхциклах разрешения схем.И 35, , 35каналами дешифратора 11, соответственно сокращается срок службы реле27, , 27 п . Поэтому в цепи междуузлами временных задержек 34,34 и и соответствующими входами схемИ 35, , 35 п включаются формирователи импульсов 36, , 3611Теперь при замкнутых контактахдатчиков 311, , 31 и многократномвключении каналов дешифратора 11,реле 27, , 27 срабатывают толькоодин раз,Длительностьформируемых импульсов формирователями 361, , 36должна быть не менее цикла повторениявключения каналов дешифратора 11,чтобы повысить надежность контроляпереключающих контактов 21, , 211узла поэлементного отключения 3.Например, включился второй каналдешифратора 11, а первый его канал1132325 12 Составитель И. НайдинаДолинич Техред О.Неце Корректор СЧерн актор писноеСР ВНИИПИ Государственнпо делам изобретен 35, Москва, Ж, Р к митета ССткрытийя наб., д. и 130 ент, г филиал ПП ород, ул. Проектная, 4 выключился и в это время сработал датчик 311, соответственно ключ 33 блока контроля по датчикам 32 через узел временной задержки 34 и формирователь импульсов 36 дает разрешение для. работы схеме И 35, но так как первый канал дешифратора 11 отключился, то схема И 35 не срабатывает и соответственно не сраба-. тывает реле 2 Р 1 .Поэтому сигнал на выходе Формирователя импульсов 36.1 не должен исчезать до очередного включения первого канала дешиФратора 11.Следовательно, длительность формируемых импульсов формирователями 361, , 36 н должна быть меньше длительности повторения включения каналов дешиФратора 11.Таким образом, введение формирователей импульсов 36,1, , 36 п Заказ 9801/42 Тираж 61 повышает срок службы реле 27,27, причем требования к покрытиямконтактов реле 27, , 27 н менеевысокие,чем к контактам реле, кото 5 рые подключают измерительные цепиХИТ к блоку сравнения 19. В данном изобретения расширяютсяФункциональные воэможности контроля 10 устройства, повышается его надежностьи срок службы, исключается перезарядгерметичных аккумуляторов в случае выхода из строя переключающих контактов узла поэлементного отключения, 5 повышается срок службы реле (контакторов) узла поэлементного отключения до выхода, их строя , повышаются условия безопасности работы обслуживающего персонала при испы" 20 танки герметичных аккумулято -ров.