RU2091955C1

RU2091955C1 - Cell charger

Info

Publication number: RU2091955C1
Application number: RU93002319A
Authority: RU
Inventors: Алексей Михайлович Пилипенко
Original assignee: Алексей Михайлович Пилипенко
Priority date: 1993-01-12
Filing date: 1993-01-12
Publication date: 1997-09-27

Abstract

FIELD: electrical engineering, charging of cells. SUBSTANCE: cell charger includes regulator placed between electric energy source and leads for connection of cell which controlling input is connected to output of control unit which power supply leads-out are connected to stabilizer diode connected to current-limiting resistor. Mentioned stabilizer diode and current- limiting resistor are connected to electric energy source and point of their connection is linked to base of inserted transistor. Collector and emitter of the latter are connected through resistors between leads for connection of cell. Capacitor is placed between collector and base, collector is connected to input of control unit. EFFECT: expanded functional capabilities of cell charger, its enhanced operational reliability and simplified process of its usage. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и используется в основном для заряда аккумулятора. The invention relates to electrical engineering and is mainly used to charge a battery.

Известно устройство для заряда аккумулятора [1] содержащее включенный между источником энергии и заряжаемым аккумулятором регулятор, в качестве которого использован тиристорный выпрямитель, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, имеющего биметаллические реле с двумя нагревательными элементами, первый из которых включен в цепь тока заряда, а второй в цепь, чувствительную к напряжению на аккумуляторе. Устройство обеспечивает заряд аккумулятора на первой стадии импульсами тока, длительность которых определяется величиной тока в импульсе и инерционностью теплового реле, а пауза инерционностью теплового реле. Затем заряд протекает непрерывно до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не достигнет заданного. При этом вступает в действие цепь, чувствительная к напряжению и устройство вновь переходит в импульсный режим, предохраняя аккумулятор от перезаряда. A device for charging a battery [1] comprising a regulator connected between an energy source and a rechargeable battery, a thyristor rectifier is used, the control input of which is connected to the output of a control unit having bimetallic relays with two heating elements, the first of which is included in the charge current circuit and the second into a circuit that is sensitive to battery voltage. The device provides a battery charge in the first stage with current pulses, the duration of which is determined by the current in the pulse and the inertia of the thermal relay, and a pause by the inertia of the thermal relay. Then the charge flows continuously until the voltage on the battery reaches the set value. In this case, a voltage-sensitive circuit enters into operation and the device switches back to pulsed mode, protecting the battery from overcharging.

Недостатком известного устройства является формирование сигналов управления инерционным тепловым реле, что вынуждает увеличивать установленную мощность регулятора (тиристоров, трансформатора), который должен выдерживать многократные перегрузки в течение времени срабатывания теплового реле при подключении неисправного аккумулятора, коротком замыкании выхода и в других нестационарных режимах. A disadvantage of the known device is the formation of control signals of an inertial thermal relay, which forces to increase the installed power of the controller (thyristors, transformer), which must withstand multiple overloads during the response time of the thermal relay when a faulty battery is connected, the output is short-circuited, and in other non-stationary modes.

Наиболее близким по существенным признакам к заявляемому является устройство для заряда аккумулятора [2] содержащее включенный между источником энергии и заряжаемым аккумулятором регулятор, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, который получает питание от стабилитрона подключенного через первый резистор к заряжаемому аккумулятору, а через второй резистор и кнопочный выключатель к источнику энергии. The closest in essential features to the claimed one is a device for charging the battery [2] containing a regulator connected between the energy source and the rechargeable battery, the control input of which is connected to the output of the control unit, which receives power from the zener diode connected through the first resistor to the rechargeable battery, and through the second resistor and push button switch to a power source.

Устройство обеспечивает заряд аккумулятора стабилизированным током и ограничивает зарядное напряжение. Для работы устройства необходимо подключение к нему аккумулятора с напряжением не менее половины номинального, так как блок управления получает питание от заряжаемого аккумулятора. Наличие кнопочного выключателя, позволяющего запитать блок управления через второй резистор непосредственно от источника энергии, позволяет производить проверку работоспособности устройства при подключении к нему активной нагрузки, не имеющей собственной ЭДС, например, лампы накаливания. The device provides a constant current charge to the battery and limits the charging voltage. For the device to work, it is necessary to connect a battery with a voltage of at least half the rated voltage, since the control unit receives power from a rechargeable battery. The presence of a push-button switch that allows you to power the control unit through a second resistor directly from the energy source allows you to check the operability of the device when an active load is connected that does not have its own EMF, for example, an incandescent lamp.

Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности и недостаточная эксплуатационная надежность. Работа устройства на активную нагрузку возможна только при нажатой кнопке, а нажатием кнопки можно перегрузить регулятор и вывести его из строя, пытаясь, например, включить устройство при коротком замыкании в нагрузке или при подключении аккумулятора в противоположной полярности. The disadvantages of the known devices are limited functionality and lack of operational reliability. Operation of the device under active load is possible only when the button is pressed, and pressing the button can overload the controller and disable it, trying, for example, to turn on the device when a short circuit occurs in the load or when the battery is connected in the opposite polarity.

Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что в устройстве для заряда аккумулятора, содержащем включенный между источником энергии и выводами для подключения аккумулятора регулятор, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, выводы питания которого подключены к стабилизатору, соединенному с токоограничительным резистором, согласно заявке, указанные стабилитрон и токоограничительный резистор подключены к источнику энергии, а точка их соединения подключена к базе введенного транзистора, коллектор и эмиттер которого через резисторы подключены между выводами для подключения аккумулятора, между коллектором и базой включен конденсатор, а коллектор соединен с входом блока управления. The essence of the claimed technical solution lies in the fact that in the device for charging the battery, comprising a regulator connected between the power source and the terminals for connecting the battery, the control input of which is connected to the output of the control unit, the power terminals of which are connected to the stabilizer connected to the current-limiting resistor, according to the application , the indicated zener diode and current-limiting resistor are connected to the energy source, and the point of their connection is connected to the base of the introduced transistor, collector op and whose emitter is connected through resistors between the terminals of the battery connection between collector and base of a capacitor and whose collector is connected to the input of the control unit.

Изменением связей известных элементов и введением новых элементов, соединенных указанным способом, достигается расширение функциональных возможностей устройства и увеличение эксплуатационной надежности. Кроме основного назначения заряда аккумуляторов, устройство можно использовать для питания нагрузок, не имеющих собственной ЭДС, например, ламп накаливания. При этом регулятор устройства не включается, если подключенный аккумулятор имеет напряжение ниже заданного, если на выходе короткое замыкание или сопротивление нагрузки менее заданного, если аккумулятор подключен в противоположной полярности. By changing the relationships of known elements and the introduction of new elements connected in this way, an expansion of the device’s functionality and increased operational reliability is achieved. In addition to the main purpose of the battery charge, the device can be used to power loads that do not have their own EMF, for example, incandescent lamps. In this case, the device’s controller does not turn on if the connected battery has a voltage lower than the specified value, if the output short circuit or load resistance is less than the specified value, if the battery is connected in the opposite polarity.

Предлагаемое устройство для заряда аккумулятора содержит (см. чертеж) включенный между источником энергии и выводами для подключения аккумулятора регулятор 1, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления 2, выводы питания которого подключены к стабилитрону 3, соединенному с токоограничительным резистором 4, в котором согласно изобретению указанные стабилитрон 3 и токоограничительный резистор 4 подключены к источнику энергии, а точка их соединения подключена к базе введенного транзистора 5, коллектор и эмиттер которого через резисторы 6 и 7 подключены между выводами для подключения аккумулятора, между коллектором и базой включен конденсатор 8, а коллектор соединен с входом блока управления 2. The proposed device for charging the battery contains (see drawing) a regulator 1 connected between the energy source and the terminals for connecting the battery, the control input of which is connected to the output of the control unit 2, the power terminals of which are connected to a zener diode 3 connected to a current-limiting resistor 4, in which, according to According to the invention, said Zener diode 3 and a current-limiting resistor 4 are connected to an energy source, and their connection point is connected to the base of the introduced transistor 5, whose collector and emitter are Res resistors 6 and 7 are connected between the terminals of the battery connection between collector and base of switched capacitor 8 and whose collector is connected to the input of the control unit 2.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При подключении устройства к источнику энергии блок управления 2 получает питание от стабилитрона 3 через резистор 4. Одновременно от стабилитрона 3 через резистор 6 начинает заряжаться конденсатор 8. Дальнейшая работы устройства зависит от состояния выхода устройства. Рассмотрим следующие варианты. The proposed device operates as follows. When the device is connected to the energy source, the control unit 2 receives power from the zener diode 3 through the resistor 4. At the same time, the capacitor 8 starts charging from the zener diode 3 through the resistor 6. The further operation of the device depends on the state of the device output. Consider the following options.

К выходу устройства подключен аккумулятор в правильной полярности и имеющий соответствующее напряжение. В этом случае, под действием напряжения аккумулятора, открывается транзистор 5 по цепи аккумулятор стабилитрон 3-база-эмиттер транзистора 5-резистор 7-аккумулятор. Отпирание транзистора ограничивает напряжение на конденсаторе на уровне, недостаточном для инициации входа блока управления 2 м последний вырабатывает сигнал, управляющий регулятором 1 таким образом, чтобы обеспечить заданный режим заряда аккумулятора. A battery in the correct polarity and having the appropriate voltage is connected to the output of the device. In this case, under the action of the battery voltage, the transistor 5 opens along the battery circuit Zener diode 3-base-emitter of the transistor 5-resistor 7-battery. Unlocking the transistor limits the voltage across the capacitor to a level insufficient to initiate the input of the control unit 2 m, the latter generates a signal that controls the regulator 1 in such a way as to provide a given battery charge mode.

Если подключенный аккумулятор не развивает напряжение, достаточное для отпирания транзистора 5, или аккумулятор подключен в противоположной полярности, то напряжение на входе блока управления 2 нарастает, и через некоторое время блок управления 2 запирает регулятор 1, отключая аккумулятор от источника энергии. Время действия возникающей при этом однократной перегрузки регулятора 1 зависит от постоянной времени цепи резистор 6 - конденсатор 8 и от порогового напряжения входа блока управления 2. Выбором указанных параметров обеспечивают безопасное для регулятора время действия однократной перегрузки. Если, например, регулятор выполнен на тиристорах, время действия перегрузки ограничивают двумя-тремя полупериодами напряжения питающей сети (20-30 мс при частоте сети 50 Гц). If the connected battery does not develop enough voltage to unlock the transistor 5, or the battery is connected in the opposite polarity, then the voltage at the input of the control unit 2 rises, and after a while the control unit 2 locks the regulator 1, disconnecting the battery from the power source. The duration of a single overload of the controller 1 resulting from this depends on the time constant of the resistor 6 - capacitor 8 circuit and on the threshold voltage of the input of the control unit 2. By selecting these parameters, a single overload operation time is safe for the controller. If, for example, the regulator is made on thyristors, the duration of the overload is limited to two to three half-periods of the supply voltage (20-30 ms at a network frequency of 50 Hz).

Аналогично устройство работает в том случае, если к выходу подключена нагрузка с сопротивлением меньше номинального, в частном случае короткое замыкание выхода. При этом напряжение, развиваемое на выходе устройства не достигает напряжения стабилитрона 3, транзистор 5 остается закрытым, и через время, определяемое указанным выше параметрами схемы, блок управления 2 запирает регулятор 1. Similarly, the device works if a load with a resistance less than the nominal one is connected to the output, in particular, a short circuit of the output. In this case, the voltage developed at the output of the device does not reach the voltage of the zener diode 3, the transistor 5 remains closed, and after a time determined by the above-mentioned circuit parameters, the control unit 2 locks the regulator 1.

В том случае, если сопротивление нагрузки, подключенной к выходу устройства достаточно большое, чтобы напряжение достигало напряжения стабилитрона 3, транзистор 5 открывается и ограничивает напряжение на конденсаторе 8 на уровне, недостаточном для срабатывания блока управления 2 по входу, т.е. устройство обеспечивает питание нагрузки, не имеющей собственной ЭДС. In the event that the resistance of the load connected to the output of the device is large enough so that the voltage reaches the voltage of the zener diode 3, the transistor 5 opens and limits the voltage on the capacitor 8 to a level insufficient for the control unit 2 to act on the input, i.e. the device provides power to a load that does not have its own EMF.

Таким образом, по сравнению с прототипом, устройство обеспечивает расширенные функциональные возможности (питание нагрузки, на имеющей собственной ЭДС) и повышенную эксплуатационную надежность (время действия перегрузок в аварийных режимах ограничено, перегрузка однократная). Кроме того, упрощается процесс эксплуатации (исключен орган управления кнопочный выключатель). Thus, in comparison with the prototype, the device provides enhanced functionality (load power, with its own EMF) and increased operational reliability (the duration of the overloads in emergency conditions is limited, the overload is single). In addition, the operation process is simplified (a button switch control is excluded).

Claims

A device for charging the battery, comprising a regulator included between the energy source and the terminals for connecting the battery, the control input of which is connected to the output of the control unit, the power terminals of which are connected to a zener diode connected to a current-limiting resistor, characterized in that the zener diode and current-limiting resistor are connected to an energy source , and the point of their connection to the base of the introduced transistor, the collector and emitter of which is connected through the resistors between the terminals to connect the acc stimulants, between the collector and the base of a capacitor and whose collector is connected to the input of the control unit.