CS209693B1

CS209693B1 - Contactless regulator of the accumulator batteries charging with the current protection

Info

Publication number: CS209693B1
Application number: CS629679A
Authority: CS
Inventors: Ludvik Machalik; Josef Puncochar
Original assignee: Ludvik Machalik; Josef Puncochar
Priority date: 1979-09-19
Filing date: 1979-09-19
Publication date: 1981-12-31

Description

Vynález se týká bezkontaktního regulátoru nabíjení akumulátorových baterií s řízeným spínačem s proudovou ochranou zaručující spolehlivou funkcí v daném rozsahu provozních teplot i při napájecím napětí od 3 V.The present invention relates to a contactless charge controller of rechargeable batteries with a current-controlled switch ensuring reliable operation in a given operating temperature range even at a supply voltage of 3 volts.

Známé regulátory nabíjení akumulátorových baterií jsou obvykle releové a proto nezaručují spolehlivou funkci s požadovanou přesností regulovaného napětí 2 V ^{v ce} lém rozsahu provozních teplot -40 až +125 °C.Known rechargeable battery controllers are usually relay and therefore do not guarantee reliable operation with the required regulated voltage of 2 V ^{over a} range of operating temperatures of -40 to +125 ° C.

Nevýhodou kontaktního /reléového/ regulátoru je, že při spínání a vypínání kontaktů, při zapínání a vypínání buzení relé, se opalují kontakty a zhoršuje se spolehlivost funkce spínání a vypínání působeném proudových a napětových špiček.The disadvantage of the contact / relay / controller is that when the contacts are switched on and off, the relay excitation is switched on and off, and the reliability of the switching on and off function caused by current and voltage peaks deteriorates.

Další nevýhodou reléových regulátorů nabíjení akumulátorových baterií je, že při jejích činnosti vznikají napětové špičky v elektrické síti zařízení, které nepříznivě působí na činnost ostatních elektronických systémů. Mimo to releové systémy regulátorů nezaručují spolehlivou funkci při různých proudových a napětových úrovní.Another disadvantage of the rechargeable battery charging relay controllers is that during its operation voltage peaks occur in the electrical network of the equipment, which adversely affect the operation of other electronic systems. In addition, the relay control systems do not guarantee reliable operation at different current and voltage levels.

Uvedené nevýhody odstraňuje bezkontaktní regulátor akumulátorových baterii s řízeným spínačem a s proudovou ochranou, jehož podstatou je, že na svorku zdroje elektrického napětí je připojena jedna elektroda řízeného spínače, na jehož druhou elektrodu je připojena nabíjená akumulátorová baterie, která je druhým vývodem připojena přes snímací odpor na společnou svorku zdroje elektrického napětí. Dále je na svorku elektrického napětí přes odpor připojen druhý odporový dělič paralelně ke zdroji referenčního napětí a první odporový dělič je připojen mezi druhou elektrodu řízeného spínače a společnou svorku 2droje elektrické ho napětí. Na uzly odporových děličů jsou připojeny vstupy klopného obvodu, který je připojen jednou elektrodou na vstup řízeného spínače a druhou elektrodou je připojen na společnou svorku elektrického napětí ,The above-mentioned disadvantages are eliminated by a contactless battery controller with a controlled switch and current protection, which is based on the fact that one terminal of the controlled switch is connected to the power supply terminal, the second electrode is connected common power supply terminal. Further, a second resistive divider is connected through a resistor in parallel to the reference voltage source, and a first resistive divider is connected between the second electrode of the controlled switch and a common terminal 2 of the voltage source. The inputs of the flip-flop circuit are connected to the resistance divider nodes, which is connected by one electrode to the input of the controlled switch and the other electrode is connected to a common voltage terminal,

Obvod proudové ochrany je připojen jedním vývodem na vstup referenční úrovně klopného obvodu, druhým na společnou svorku a je ovládán z uzlu, který je na svorce mezi akumulátorovou baterií a snímacím sériovým odporem připojeným mezí akumulátorovou baterií a společnou svorku elektrického napětí.The current protection circuit is connected by one terminal to the flip-flop reference level input, the other to a common terminal and is controlled from a node that is on the terminal between the battery and the sensing series resistor connected between the battery and the common electrical terminal.

Zapojení podle vynálezu je popsáno pomocí příkladu a výkresu. Výkres znázorňuje schéma zapojení bezkontaktního regulátoru nabíjení akumulátorových baterií s řízeným spínačem a proudovou ochranou.The circuit according to the invention is described by way of example and drawing. The drawing shows a wiring diagram of a contactless battery charging controller with controlled switch and current protection.

Na svorku elektrického napětí je připojeno napájení řízeného spínače RS , ^najehož výstup je připojena akumulátorová baterie AB, která je přes odpor Rg připojena na společnou svorku 7_. Dále je na svorku přes odpor R5 připojen odporový dělič R3, R4 a na svorku 2_ odporový dělič Rj , R2, přičemž oba děliče jsou připojeny na společnou svorku 1_. Na odporovém děliči R3, R4 je udržováno konstantní napětí zdrojem referenčního napětí RN, např. Zenerovou diodou.The terminal voltage supply is connected controlled switch RS, ^whose output is connected to an accumulator battery AB, which is connected via resistor Rg connected to the common terminal 7_. Furthermore, a resistive divider R3, R4 is connected to the terminal via a resistor R5 and a resistive divider R1, R2 is connected to the terminal 2, both of which are connected to a common terminal 7. At a resistive divider R3, R4, a constant voltage is maintained by a reference voltage source RN, e.g., a Zener diode.

Přes vstup 2 řízeného spínače RS j^{e na}~ pájen klopný obvod ΚΌ, jehož vstupy jsou připojeny na uzly 5_> É. odporových děličůVia an input controlled switch RS 2 ^e j ~ brazed ^to ΚΌ latch circuit whose inputs are connected to the nodes 5> E. resistive dividers

9.3» 9.4 ^a 9.1 » 9.2» přičemž odpor Rj? slouží k nastavení rozhodovací úrovně regulovaného napětí, které je udržováno na svorce £.9.3 »9.4 ^and 9.1» 9.2 »where the resistance Rj? serves to adjust the decision level of the regulated voltage which is maintained at terminal £.

Druhý vývod klopného obvodu KO je připojen na společnou svorku 7_. Obvod proudové ochrany PO je připojen jedním vývodem na svorku odporového děliče referenčního napětí Fealizovaného odpory R3, £4, druhým vývodem na společnou svorku 7_ ^a jeho vstup je připojen na svorku 2 uzlu mezi akumulátorovou baterií AB a snímacím odporem £5. Odpor £7 zapojený na svorky J_, 4. a kondenzátor £ zapojený paralelně k odporu £2 nejsou pro základní činnost regulátoru podle vynálezu nezbytné, avšak jejich prostřednictvím lze ovlivnit funkční vlastnosti regulátoru.The second terminal of the flip-flop KO is connected to a common terminal 7. The current protection circuit PO is connected by one terminal to the terminal of the reference voltage divider of the reference voltage realized by resistors R3, £ 4, the other terminal to the common terminal 7 ^and its input is connected to the terminal 2 of the node between accumulator battery AB and sensing resistor £ 5. The resistor zapoj 7 connected to the terminals 14 and the capacitor k connected in parallel to the resistor nejsou 2 are not necessary for the basic operation of the controller according to the invention, but by means of which the functional properties of the controller can be influenced.

• Po připojení zdroje elektrického napětí na svorku £ vytvoří se v uzlech £, £ odporových děličů £3, Rz a Rj , £2 určité úrovně napětí, přičemž napětí v uzlu £ je přímo úměrné hodnotě napětí na svorce £ nabíjené akumulátorové baterie, zatímco napětí v uzlu £ je konstantní dané poměrem odporů £3 a £4, pokud napětí na svorce _1_ je větší než hodnota referenčního napětí získávaná ze zdroje referenčního napětí RN.When a power source is connected to terminal £, a certain voltage level is generated at the nodes £, £ of the resistor divider £ 3, Rz and Rj, £ 2, the voltage at the node £ being proportional to the voltage value at the terminal £ at node 5 is constant given by the ratio of resistors P 3 and P 4 when the voltage at terminal 1 is greater than the reference voltage value obtained from the reference voltage source RN.

Je-li napětí v uzlu £ větší než napětí v uzlu 6, je klopný obvod KO otevřen a protéká jím proud přes vstup £ řízeného spínače RS, který se tímto proudem otevře a jeho výstupní proud protéká akumulátorovou baterií AB a přes snímací odpor Rg na společnou svorku 7. V případe, že vlivem zvýšení napětí na svorce £, zvýší se napětí v uzlu na úroveň potřebnou pro překlopení klopného obvodu KO, se tento uzavře, přestane jím protékat proud a současně i řízeným spínačem RS a tím i nabíjenou akumulátorovou baterií AB, čímž se přeruší nabíjení.If the voltage at node 6 is greater than the voltage at node 6, the flip-flop KO is opened and a current flows through the input 6 of the controlled switch RS, which opens with this current and its output current flows through the accumulator battery AB and If the voltage in the node increases to the level necessary to flip the flip-flop of the KO, due to the voltage increase at the terminal 6, the flip-flop is closed, the current ceases and the controlled switch RS and the rechargeable AB battery which interrupts charging.

Při opětném poklesu napětí na svorce £, resp. na nabíjené akumulátorové baterii na regulovanou úroveň vlivem vybíjení, poklesne napětí v uzlu £ pod stanovenou úroveň a klopný obvod KO se překlopí do původního stavu, kdy je oTevřen, s ním se otevře i řízený spínač RS a akumulátorovou baterií AB a také odporem £5 opět protéká napájecí proud. Spínání a vypínání klopného obvodu KO a s ním i řízeného spínače RS se cyklicky opakuje v rytmu kolísání napětí na svorce £, resp. v rytmu změny napětí na akumulátorové bater i i.When the voltage drops again at the terminal £, resp. on the rechargeable battery to the regulated level due to discharge, the node voltage drops below the set level and the flip-flop KO returns to its original state when it is opened, with which the controlled switch RS and accumulator battery AB are opened. the supply current flows. Switching on and off the flip-flop KO and its controlled switch RS is repeated cyclically in the rhythm of voltage fluctuations at the terminal 6, respectively. in the rhythm of the voltage change on the rechargeable battery i.

Obvod proudové ochrany PO chrání akumulátorovou baterii AB proti proudovému přetěžování, zvláště v těch případech, kdy akumulátorová baterie vlivem velkého předchozího vybiti pod 70 X jmenovité kapacity je při nabíjení zpočátku proudově přetěžována a protéká jí proud vyšší než je přípustná mezní hodnota. Obvod proudové ochrany pracuje tím způsobem, že vytvoří-lí se vlivem nadměrného proudu na snímacím odporu Rg úbytek dostačující k reakci obvodu proudové ochrany PO, uvede se tento do činnosti a sníží napětí v uzlu £ na hodnotu menší než 0,6 V, čímž uzavře klopný obvod KO a s ním i řízený spínač RS, takže akumulátorovou baterii přestane protékat proud bez ohledu na úroveň napětí na svorce £, resp. v uzlu £. Proudovým omezením nabíjecího proudu akumulátorové baterie se však sníží i úbytek napětí na svorce £ na podlíraitní úroveň a ochranný obvod PO se uzavře. Tím se otevře klopný obvod KO, s ním i řízený spínač RS a opět začne protékat proud nabíjenou akumulátorovou baterií AB a pokud nepřesáhne stanovený limit, bude obvod proudové ochrany PO uzavřen v pohotovostním stavu do té doby, pokud napětí na svorce £ nedosáhne stanovené úrovně pro reakci obvo du proudové ochrany PO.The residual current circuit (PO) protects the battery AB against current overload, especially in those cases where the battery, due to a large previous discharge below 70 X of the rated capacity, is initially overloaded during charging and has a current greater than the allowable limit. The residual current circuit operates by generating a drop in excess of current on the sensing resistor Rg sufficient to react the residual current circuit PO, actuating it and lowering the node voltage to less than 0.6 V, thereby closing the flip-flop KO and the RS switch which is controlled by it, so that the battery no longer flows in current regardless of the voltage level at the terminal 8 or the terminal 8, respectively. at node £. However, the current limitation of the charging current of the accumulator battery also reduces the voltage drop at the terminal 6 to the sub-level and the protective circuit PO is closed. This opens the flip-flop KO, with it the controlled switch RS and starts to recharge the current charged by the accumulator battery AB and if it does not exceed the set limit, the current protection circuit PO will be closed in standby until the voltage at terminal ned reaches the set level. reaction of circuit protection circuit PO.

Odpor £7 slouží k nastavení pracovních podmínek řízeného spínače RS . Pro činnost bezkontaktního regulátoru nabíjení akumulátorových baterií dle vynálezu není však nezbytně nutný, stejně jako kondenzátor C, který slouží k úpravě dynamických vlastností odporového děliče Rj, £2 a také klopného obvodu KO, u kterého lze jím řídit napětovou i Časovou hysterezi klopného obvodu KO.The resistor £ 7 is used to set the operating conditions of the controlled RS switch. However, for the operation of the contactless charge controller of the accumulator batteries according to the invention, it is not necessary, as is the capacitor C, which serves to adjust the dynamic properties of the resistive divider R1, R2 and the flip-flop KO.

Bezkontaktní regulátor nabíjení akumulátorových baterií dle vynálezu je určen zejména pro automatické nabíjení akumulátorových baterií na požadovanou úroveň bez sledování stanoveného průběhu nabíjení a zaručující včasné odpojení nabitých akumulátorových baterií od zdroje bez zásahu obsluhy. Dále umožňuje spolehlivé nabíjení akumulátorových baterií zapojených paralelně na jeden výkonový zdroj elektrického napětí, přičemž mohou být současně nabíjeny í akumulátorové baterie.různých druhů /s různou kapacitou ampérhodin a různým vnitřním odporem/, stejného jmenovitého napětí, případně blízkých napětových úrovní 6 a 9 V; 9 a 12 apod.The contactless charge controller of the accumulator batteries according to the invention is intended, in particular, for automatic charging of the accumulator batteries to the required level without following the determined charging process and guaranteeing the timely disconnection of the charged accumulator batteries from the power supply without operator intervention. Furthermore, it is possible to reliably charge the accumulator batteries connected in parallel to one power source, and the accumulator batteries of different types (with different ampere-hours capacity and different internal resistance) can be simultaneously charged with the same nominal voltage or near 6 and 9 V voltage levels; 9 and 12, etc.

Při paralelním zapojení akumulátorových baterií při nabíjení přes regulátor dle vynálezu, se nabíjí každá akumulátorová baterie vlastním režimem, aniž je ovlivňována jinými /sousedními/ akumulátorovými bateriemi nebo zdroji.When the accumulator batteries are connected in parallel during charging via the controller according to the invention, each accumulator battery is charged in its own mode without being influenced by other / adjacent / accumulator batteries or sources.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Contactless charge regulator for current-protected accumulator batteries consisting of a flip-flop, controlled switch, reference voltage circuit and couplers, characterized in that one terminal of the controlled switch (RS) is connected to the terminal (1) of the power supply. the second electrode (2) is connected to an accumulator battery (AB), which is connected via a second terminal via a sensing resistor (Rg) to a common terminal (7) of a power supply connected via a first resistive divider (R-, R2) to a second electrode 2) of a controlled switch (RS), wherein the terminal (1) of the power supply is connected via a resistor (R5) of a reference voltage circuit (RN) to which a second resistive divider (R3, R ^) is connected in parallel, 5, 6 / both resistive dividers are connected by inputs of flip-flop (KO), which is connected by one electrode to the input of controlled switch (RS) and the second ele to the common terminal (7) of the power supply.

Contactless battery charging controller according to claim 1, characterized in that a current protection circuit (PO), the input of which is connected to a common node (3), is connected between the node (5) of the second resistance divider and the common terminal (7) of the power supply. /, rechargeable batteries (AB) and sensing resistor (Rg).