RU2006133C1

RU2006133C1 - Storage battery self-discharge compensating device

Info

Publication number: RU2006133C1
Authority: RU
Inventors: В.Д. Рогачев; В.Ю. Гумелев
Original assignee: Рязанское высшее военное автомобильное инженерное училище
Priority date: 1991-12-17
Filing date: 1991-12-17
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: battery trickle-charging devices. SUBSTANCE: device has rectifier whose output is connected to inputs of junction boxes. Batteries in storage are connected to outputs of junction boxes. Device has voltage stabilizers, trimmer resistor, temperature compensating diode, short-circuit protection circuit whose output is connected to voltage stabilizer input. Voltage stabilizer is placed between input and output of junction box. EFFECT: enlarged operating capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в устройствах для подзаряда аккумуляторных батарей, находящихся на хранении, с целью компенсации их саморазряда. The invention relates to electrical engineering and can be used in devices for recharging storage batteries in order to compensate for their self-discharge.

Известна установка для хранения аккумуляторных батарей, в которой по мере разряда батарей осуществляется их автоматический периодический заряд от одного зарядного устройства путем последовательного опроса и заряда [1] . A known installation for storing rechargeable batteries, in which, as the batteries are discharged, they are automatically periodically charged from one charger by sequential interrogation and charge [1].

Однако при большом количестве батарей периодичность их заряда уменьшается и батареи длительное время находятся в разряженном состоянии, что бывает неприемлемо при необходимости их внезапного использования. Кроме того, малая периодичность заряда и ограниченное время заряда требуют увеличения зарядных токов. However, with a large number of batteries, the frequency of their charge decreases and the batteries are in a discharged state for a long time, which is unacceptable if you need to use them suddenly. In addition, the low frequency of the charge and the limited charge time require an increase in charging currents.

Наиболее близкой к предлагаемому устройству по технической сущности является установка для подзаряда батарей малыми токами, содержащая стабилизатор напряжения, выпрямитель и ответвительные коробки для подключения батарей, находящихся на хранении, в которой заряд батарей с целью компенсации их саморазряда осуществляется токами фиксированных значений 50, 100 или 150 мА [2] . Closest to the proposed device in technical essence is the installation for recharging batteries with small currents, containing a voltage regulator, a rectifier and branch boxes for connecting batteries in storage, in which the batteries are charged with fixed currents of 50, 100 or 150 to compensate for their self-discharge mA [2].

Недостатками данной установки являются низкая надежность, так как ответвительные коробки устройства не защищены от аварийных режимов; неточная компенсация саморазряда батарей, так как на все батареи подается одинаковое напряжение, а фиксированные значения тока подзаряда не позволяют установить их равными току саморазряда. Кроме того, в данной установке уровень зарядного напряжения не корректируется в зависимости от температуры окружающей среды, что также снижает точность компенсации саморазряда батарей. В результате снижается срок службы аккумуляторных батарей, так как одни батареи перезаряжаются, другие - недозаряжаются. Одновременно это требует и систематического периодического контроля за состоянием батарей, что снижает эксплуатационные свойства установки. The disadvantages of this installation are low reliability, since the junction boxes of the device are not protected from emergency conditions; inaccurate compensation for self-discharge of batteries, since the same voltage is applied to all batteries, and fixed values of the charging current do not allow them to be set equal to the self-discharge current. In addition, in this installation, the level of the charging voltage is not adjusted depending on the ambient temperature, which also reduces the accuracy of compensation for self-discharge of batteries. As a result, the battery life is reduced, as some batteries are recharged, while others are undercharged. At the same time, this requires systematic periodic monitoring of the condition of the batteries, which reduces the operational properties of the installation.

Изобретение направлено на повышение надежности устройства, его эксплуатационных свойств и точности компенсации саморазряда аккумуляторных батарей. The invention is aimed at improving the reliability of the device, its operational properties and the accuracy of compensation of self-discharge of batteries.

Это достигается тем, что устройство, содержащее выпрямитель, к выходу которого подсоединены входы ответвительных коробок, на выходы которых подключатся аккумуляторные батареи, находящиеся на хранении, введены стабилизатор напряжения, подстроечный потенциометр, диод температурной компенсации, схема защиты от коротких замыканий, включающая транзистор, коллектор которого соединен с базой транзистора стабилизатора напряжения, а эмиттер через диод - с плюсовым выходом ответвительной коробки, и цепочку смещения, состоящую из последовательно выключенных резистора и диодов, подключенную между входными клеммами ответвительной коробки, а средняя точка соединения резистора и диодов соединена с базой транзистора схемы защиты. При этом стабилизатор напряжения, состоящий из последовательно соединенных транзистора, резистора и диода, включенных между плюсовыми входными и выходными клеммами ответвительной коробки, и порогового элемента, включающего в себя резистор и стабилитрон, включен между входом и выходом ответвительной коробки, диод температурной компенсации включен последовательно с резистором и стабилизатором порогового элемента в обратной полярности стабилизатору и к входным клеммам ответвительной коробки подключены катод диода к минусовой клемме, свободный вывод резистора - к плюсовой клемме. Параллельно стабилизатору и диоду включен подстроечный потенциометр, подвижный контакт которого соединен с базой транзистора стабилизатора. This is achieved by the fact that a device containing a rectifier, the output of which is connected to the inputs of the junction boxes, to the outputs of which the storage batteries are connected, a voltage stabilizer, a trimmer potentiometer, a temperature compensation diode, a short circuit protection circuit including a transistor, a collector are inserted which is connected to the base of the voltage regulator transistor, and the emitter through a diode - with the positive output of the junction box, and a bias circuit consisting of a follower but off the resistor and diodes, connected between the input terminals of the junction box, and the midpoint of the resistor and diodes is connected to the base of the transistor protection circuit. In this case, the voltage stabilizer, consisting of a series-connected transistor, resistor and diode, connected between the positive input and output terminals of the junction box, and a threshold element including a resistor and a zener diode, is connected between the input and output of the junction box, the temperature compensation diode is connected in series with a resistor and a stabilizer of the threshold element in reverse polarity to the stabilizer and to the input terminals of the junction box connected to the cathode of the diode to the negative terminal, the free output of the resistor is to the positive terminal. In parallel to the stabilizer and the diode, a tuning potentiometer is included, the movable contact of which is connected to the base of the stabilizer transistor.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей. The drawing shows a schematic diagram of a device for compensating self-discharge of batteries.

Устройство содержит выпрямитель 1, к выходам которого подключены ответвительные коробки 2 и 3 по числу аккумуляторных батарей, находящихся на хранении. Основу электрической схемы ответвительной коробки составляет стабилизатор напряжения 4 и схема 5 защиты от коротких замыканий 5. К выходам ответвительных коробок подключаются аккумуляторные батареи 6 и 7. Стабилизатор напряжения состоит из транзистора 8, резистора 9, диода 10 и порогового элемента, состоящего из последовательно соединенных резистора 11 и стабилизатора 12. Последовательно в цепь порогового элемента включен в обратной полярности стабилитрону 12 диод 13 температурной компенсации. Параллельно стабилитрону 12 и диоду 13 включен подстроечный потенциометр 14, подвижный контакт которого соединен с базой транзистора 8 стабилизатора напряжения 4. Последовательно соединенные резистор 9, транзистор 8 и диод 10 включены между положительными клеммами входа и выхода ответвительных коробок, а цепочка из резистора 11, стабилитрона 12, диода 13 включена между входными клеммами ответвительной коробки. Катод диода 13 соединен с минусовой клеммой, а свободный вывод резистора 11 - с плюсовой клеммой. The device comprises a rectifier 1, to the outputs of which junction boxes 2 and 3 are connected by the number of storage batteries. The basis of the branch circuit electrical circuitry is voltage regulator 4 and short-circuit protection circuit 5. The batteries 6 and 7 are connected to the branch box outputs. The voltage stabilizer consists of a transistor 8, a resistor 9, a diode 10, and a threshold element consisting of a resistor connected in series 11 and stabilizer 12. Consistently in the circuit of the threshold element is connected in reverse polarity to the zener diode 12 temperature compensation diode 13. In parallel to the zener diode 12 and the diode 13, a trimmer potentiometer 14 is connected, the movable contact of which is connected to the base of the voltage stabilizer transistor 8. A resistor 9, a transistor 8, and a diode 10 are connected between the positive input and output terminals of the junction boxes, and the chain from the resistor 11, the zener diode 12, a diode 13 is connected between the input terminals of the junction box. The cathode of the diode 13 is connected to the negative terminal, and the free output of the resistor 11 is connected to the positive terminal.

Схема 5 защиты от коротких замыканий включает в себя транзистор 15, диод 16 и цепочку смещения, состоящую из последовательно соединенных резистора 17 и диодов 18 и 19. Цепочка смещения включена между входными клеммами ответвительной коробки 2: свободный вывод резистора 17 соединен с плюсовой клеммой, а катод диода 19 - с минусовой клеммой. Средняя точка соединения резистора 17 с диодами 18 и 19 соединена с базой транзистора 15, коллектор которого соединен с подвижным контактом потенциометра 14, а эмиттер через диод 16 - с плюсовой клеммой выхода ответвительной коробки 2. The short circuit protection circuit 5 includes a transistor 15, a diode 16, and a bias circuit consisting of a series resistor 17 and diodes 18 and 19. A bias circuit is connected between the input terminals of the junction box 2: the free output of the resistor 17 is connected to the plus terminal, and the cathode of the diode 19 - with a negative terminal. The midpoint of the connection of the resistor 17 with the diodes 18 and 19 is connected to the base of the transistor 15, the collector of which is connected to the movable contact of the potentiometer 14, and the emitter through the diode 16 to the plus output terminal of the junction box 2.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

К выходам ответвительных коробок 2 и 3 подключаются аккумуляторные батареи 6 и 7, находящиеся на хранении, причем батареи подключаются полностью исправные и заряженные. С помощью подстроечного потенциометра 14 устанавливают уровень напряжения стабилизатора, равный ЭДС заряженной батареи. Соответствующий уровень напряжения определяют по нулевому показанию миллиамперметра, который при этом включается последовательно с батареей к выходу ответвительной коробки. Затем в процессе саморазряда батареи величина ее ЭДС снижается, потенциал базы транзистора 8, установленный потенциометром 14, становится выше потенциал эмиттера, и через транзистор 8 начинает протекать ток, который заряжает аккумуляторную батарею, увеличивая ее ЭДС до установленного уровня. Резистор 9 ограничивает величину тока стабилизатора. С помощью стабилизатора 12 и резистора 11 задается стабильный уровень напряжения. Диод 13 изменяет уровень напряжения стабилизатора 8 в зависимости от температуры окружающей среды синхронно с изменением ЭДС батареи, чем обеспечивается точная компенсация саморазряда при изменении температуры. Диод 10 защищает схему стабилизатора от обратных включений аккумуляторной батареи. Транзистор 15 схемы защиты при нормальном подключении аккумуляторной батареи закрыт, так как потенциал его базы, равный падению напряжения на диодах 18 и 19, значительно ниже потенциала эмиттера. При коротком замыкании выхода ответвительной коробки потенциал эмиттера транзистора 15 становится ниже потенциала базы и транзистор 15 открывается, шунтируя база-эмиттерный переход транзистора 8, который при этом закрывается, что исключает выход из строя стабилизатора напряжения. To the outputs of junction boxes 2 and 3, the storage batteries 6 and 7, which are stored, are connected, and the batteries are connected fully functional and charged. Using the tuning potentiometer 14 set the voltage level of the stabilizer equal to the EMF of the charged battery. The corresponding voltage level is determined by the zero reading of the milliammeter, which in this case is connected in series with the battery to the output of the junction box. Then, in the process of battery self-discharge, the value of its EMF decreases, the base potential of the transistor 8, set by potentiometer 14, becomes higher than the emitter potential, and current begins to flow through the transistor 8, which charges the battery, increasing its EMF to a predetermined level. Resistor 9 limits the amount of current stabilizer. Using the stabilizer 12 and the resistor 11 sets a stable voltage level. The diode 13 changes the voltage level of the stabilizer 8 depending on the ambient temperature simultaneously with the change in the EMF of the battery, which ensures accurate compensation of self-discharge when the temperature changes. Diode 10 protects the stabilizer circuit from reverse battery connections. The transistor 15 of the protection circuit with the normal connection of the battery is closed, since the potential of its base, equal to the voltage drop across the diodes 18 and 19, is significantly lower than the potential of the emitter. With a short circuit in the output of the junction box, the emitter potential of the transistor 15 becomes lower than the base potential and the transistor 15 opens, bypassing the base-emitter junction of the transistor 8, which then closes, which eliminates the failure of the voltage regulator.

Таким образом, введение в устройство стабилизатора напряжения, подстроечного потенциометра, диода температурной компенсации и схемы защиты от коротких замыканий повышает точность компенсации саморазряда аккумуляторных батарей, позволяя точно задавать на зарядном источнике уровень ЭДС заряженной батареи и изменять этот уровень в зависимости от температуры окружающей среды. В результате повышается срок службы батарей и отпадает необходимость в систематическом контроле их технического состояния, что повышает эксплуатационные свойства устройства. Одновременно повышается надежность устройства, так как оно защищено от аварийных режимов: неправильного включения батарей и от коротких замыканий на выходе ответвительных коробок. Thus, the introduction of a voltage stabilizer, a tuning potentiometer, a temperature compensation diode, and a short circuit protection circuit into the device increases the accuracy of self-discharge compensation of batteries, allowing you to accurately set the emf level of a charged battery on a charging source and change this level depending on the ambient temperature. As a result, the battery life is increased and there is no need to systematically monitor their technical condition, which increases the operational properties of the device. At the same time, the reliability of the device is increased, since it is protected from emergency conditions: improperly turning on the batteries and from short circuits at the output of branch boxes.

(56) Техническое описание и инструкция по эксплуатации установки для хранения и подзаряда аккумуляторных батарей "Импульс", АТУ 12549. - г. Хойники, БССР, 1988, ремонтный завод. (56) Technical description and operating instructions for the installation for storage and recharging of Impulse batteries, ATU 12549. - Khoiniki, BSSR, 1988, repair plant.

Свинцово-кислотные стартерные аккумуляторные батареи / Руководство. - М. : Воениздат, 1983. Lead Acid Starter Batteries / Manual. - M.: Military Publishing, 1983.

Claims

DEVICE FOR COMPENSATION OF SELF-DISCHARGE OF BATTERIES, containing a rectifier, the output of which is connected to the inputs of branch boxes, the outputs of which are connected to storage batteries, which are characterized in that a voltage stabilizer, a trimmer potentiometer, a temperature compensation diode, a protection circuit from short circuit, including a transistor, the collector of which is connected to the base of the transistor of the voltage regulator, and the emitter through the diode - with a positive output branch oh the box, and a bias chain, consisting of series-connected resistor and diodes, connected between the input terminals of the branch box, and the midpoint of the resistor and diodes connected to the base of the transistor of the protection circuit, while the voltage regulator, consisting of series-connected transistor, resistor and diode connected between the positive input and output terminals of the junction box, and a threshold element including a resistor and a zener diode, is connected between the input and output of the coupler box, the temperature compensation diode is connected in series with the resistor and the zener diode of the threshold element in reverse polarity to the zener diode and connected to the input terminals of the branch box - the cathode of the diode to the negative terminal, the free output of the resistor to the positive terminal, and a trimming potentiometer connected in parallel with the zener diode and the diode whose contact is connected to the base of the transistor.