RU2091956C1

RU2091956C1 - Cell charger

Info

Publication number: RU2091956C1
Application number: RU93002320A
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. SUBSTANCE: cell charger incorporates regulator, current and voltage pickups, OR circuit, comparison circuit connected to current and voltage pickups and to circuit of time delay which is connected to input of OR circuit and to second input of voltage pickup. Another version of manufacture of circuit of time delay has reset input connected to voltage pickup. EFFECT: increased average charging current, diminished charging time, desulphurization of acid cells by reversible current by connection of discharge circuit. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и используется в основном в устройствах для заряда аккумуляторов и аккумуляторных батарей. The invention relates to electrical engineering and is mainly used in devices for charging batteries and rechargeable batteries.

Известно устройство для заряда аккумуляторов, содержащее транзисторный регулятор, включенный между источником энергии и заряжаемым аккумулятором, управляющий вход которого подключен к схеме управления, состоящей из транзисторных каскадов, источников опорного напряжения и времязадающих RC-цепочек [1]
Устройство реализует способ импульсного заряда с уменьшающейся по мере заряда амплитудой импульсов тока и увеличением времени паузы между импульсами.A device for charging batteries containing a transistor controller connected between an energy source and a rechargeable battery, the control input of which is connected to a control circuit consisting of transistor stages, voltage sources and timing RC circuits [1]
The device implements a method of pulsed charge with decreasing current pulse amplitude and increasing the pause time between pulses.

Недостатком известного устройства является формирование импульсного режима заряда с момента включения устройства, что снижает среднее значение зарядного тока в начальной фазе заряда и удлиняет общее время заряда. A disadvantage of the known device is the formation of a pulse charge mode from the moment the device is turned on, which reduces the average value of the charging current in the initial phase of the charge and lengthens the total charge time.

Наиболее близким по существенным признакам к заявляемому является устройство для заряда аккумуляторов, содержащее регулятор, включенный между источником энергии и заряжаемым аккумулятором, датчик тока и датчик напряжения, выходы которых подключены к входам диодной схемы ИЛИ, выход которой подключен к управляющему входу регулятора [2]
Устройство заряжает аккумулятор постоянным током до тех пор, пока напряжение не достигает величины, близкой к напряжению интенсивного газовыделения, а затем автоматически переходит в режим заряда при постоянном напряжении уменьшающимся во времени током. Устройство, при соответствующей настройке датчика напряжения, позволяет заряжать герметичные аккумуляторы.The closest in essential features to the claimed is a device for charging batteries, containing a controller connected between the energy source and the rechargeable battery, a current sensor and a voltage sensor, the outputs of which are connected to the inputs of the diode circuit OR, the output of which is connected to the control input of the regulator [2]
The device charges the battery with direct current until the voltage reaches a value close to the voltage of intense gas evolution, and then automatically switches to charge mode with constant voltage, the current decreases with time. The device, with the appropriate setting of the voltage sensor, allows you to charge sealed batteries.

Недостатком известного устройства является увеличение времени заряда из-за снижения скорости заряда после перехода в режим заряда при постоянном напряжении, а также невозможность проведения десульфатации кислотных аккумуляторов реверсивным током (асимметричным током). A disadvantage of the known device is the increase in charge time due to a decrease in the charge rate after switching to charge mode at constant voltage, as well as the impossibility of desulfating acid batteries with a reverse current (asymmetric current).

Заявляемое устройство для заряда аккумуляторов содержит регулятор, включенный между источником энергии и заряжаемым аккумулятором, датчик тока и датчик напряжения, выходы которых подключены к входам схемы ИЛИ, выход которой подключен к управляющему входу регулятора, в которое дополнительно введены схемы сравнения, входы которой подключены к выходам датчиков тока и напряжения, а выход к выходу введенной схемы временной задержки, выходом соединенной с третьим входом схемы ИЛИ и с вторым входом датчика напряжения, причем указанный второй вход переключает установку датчика напряжения на контроль минимального напряжения аккумулятора. Для формирования разрядного импульса устройство может иметь разрядную цепь, подключенную параллельно заряжаемому аккумулятору непосредственно или через ключевой элемент, управляющий вход которого подключен к выходу схемы временной задержки. The inventive device for charging batteries contains a regulator connected between the energy source and the rechargeable battery, a current sensor and a voltage sensor, the outputs of which are connected to the inputs of the OR circuit, the output of which is connected to the control input of the regulator, which additionally contains comparison circuits, the inputs of which are connected to the outputs current and voltage sensors, and the output to the output of the introduced time delay circuit, the output connected to the third input of the OR circuit and to the second input of the voltage sensor, wherein the second the input switches the voltage sensor setting to control the minimum battery voltage. To form a discharge pulse, the device may have a discharge circuit connected in parallel with the rechargeable battery directly or through a key element, the control input of which is connected to the output of the time delay circuit.

Вариант выполнения схемы временной задержки имеет дополнительный вход сброса в исходное состояние, подключенный к выходу датчика напряжения. An embodiment of the time delay circuit has an additional reset input connected to the output of the voltage sensor.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 графики зарядного тока и напряжения от времени. In FIG. 1 shows a diagram of a device; in FIG. 2 graphs of charging current and voltage versus time.

Устройство содержит (см. фиг. 1) регулятор 1, включенный между источником энергии и заряжаемым аккумулятором, датчик тока 2 и датчик напряжения 3, выходы которых подключены к входам схемы ИЛИ 4, выход которой подключен к управляющему входу регулятора 1, дополнительно введенную схему сравнения 5, входы которой подключены к выходам датчиков тока 2 и напряжения 3, а выход к входу введенной схемы временной задержки 6, выходом соединенной с третьим входом схемы ИЛИ 4 и со вторым входом датчика напряжения 3, причем указанный второй вход переключает уставку датчика напряжения 3 на контроль минимального напряжения аккумулятора. The device contains (see Fig. 1) controller 1 connected between the energy source and the rechargeable battery, a current sensor 2 and a voltage sensor 3, the outputs of which are connected to the inputs of the OR circuit 4, the output of which is connected to the control input of the controller 1, an additionally introduced comparison circuit 5, the inputs of which are connected to the outputs of the current sensors 2 and voltage 3, and the output to the input of the introduced time delay circuit 6, the output connected to the third input of the circuit OR 4 and the second input of the voltage sensor 3, and the specified second input switches ku voltage sensor 3 to control the minimum battery voltage.

Вариант выполнения схемы временной задержки 6 имеет дополнительный вход сброса в исходное состояние, подключенный к выходу датчика напряжения 3. An embodiment of the time delay circuit 6 has an additional reset input connected to the output of the voltage sensor 3.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Вначале заряда напряжение на аккумуляторе меньше напряжения уставки датчика напряжения 3 и регулятор 1 обеспечивает протекание тока заряда, определяемого настройкой датчика тока 2. По мере заряда аккумулятора напряжение на нем увеличивается, увеличивается выходное напряжение датчика напряжения 3, а выходное напряжение датчика тока 2 уменьшается. В момент времени t₁ (см. фиг. 2) выходное напряжение датчика напряжения 3 становится больше выходного напряжения датчика тока 2 и схема ИЛИ 4 обеспечивает переключение управляющего входа регулятора 1 на управление от датчика напряжения 3. При этом устройство стабилизирует напряжение на аккумуляторе на достигнутом уровне U₁, а так заряда начинает уменьшаться. Одновременно, изменение соотношения выходных напряжений датчиков тока и напряжения, воздействуя на входы схемы сравнения 5, изменяет состояние ее выхода в момент времени t₁. Сигнал с выхода схемы сравнения 5 воздействует на схему временной задержки 6, которая начинает отсчет стабилизации напряжения U₁. По истечении времени задержки схема 6 вырабатывает сигнал, который одновременно воздействует на датчик напряжения 3, переключая его на контроль минимального напряжения U₂, и на регулятор 1 через третий вход схемы ИЛИ 4, причем регулятор 1 под действием этого сигнала запирается полностью, прекращая заряд. В зарядном токе таким образом формируется начало паузы (момент времени t₂ на фиг. 2), или разрядного импульса при наличии разрядной цепи 7.The inventive device operates as follows. At the beginning of the charge, the voltage on the battery is less than the voltage of the voltage sensor 3 setting and regulator 1 ensures the flow of the charge determined by the setting of current sensor 2. As the battery charges, the voltage on it increases, the output voltage of voltage sensor 3 increases, and the output voltage of current sensor 2 decreases. At time t ₁ (see Fig. 2), the output voltage of voltage sensor 3 becomes greater than the output voltage of current sensor 2 and the OR 4 circuit switches the control input of controller 1 to control from voltage sensor 3. In this case, the device stabilizes the voltage on the battery level U ₁ , and so the charge begins to decrease. At the same time, changing the ratio of the output voltages of the current and voltage sensors, acting on the inputs of the comparison circuit 5, changes the state of its output at time t ₁ . The signal from the output of the comparison circuit 5 acts on the time delay circuit 6, which begins the countdown of voltage stabilization U ₁ . After the delay time, circuit 6 generates a signal that simultaneously acts on the voltage sensor 3, switching it to control the minimum voltage U ₂ , and on the regulator 1 through the third input of the OR circuit 4, and the regulator 1 is completely blocked by this signal, stopping the charge. In the charging current, the beginning of a pause is thus formed (time t ₂ in Fig. 2), or a discharge pulse in the presence of a discharge circuit 7.

К моменту времени t₃ (см. фиг. 2) уменьшающееся напряжение на аккумуляторе достигает минимального напряжения U₂. При этом выходное напряжение датчика напряжения 3 быстро уменьшается, но регулятор 1 продолжает удерживаться в непроводящем состоянии сигналом с выхода схемы временной задержки 6 через схему ИЛИ 4. Для возврата устройства в режим заряда необходимо чтобы выходное напряжение датчика напряжения 3 стало меньше выходного напряжения датчика тока 2. Тогда схема сравнения 5 вернется в исходное состояние и вернет в исходное состояние схему временной задержки 6, т.е. снимет сигнал с входа схемы ИЛИ 4 и регулятор 1 перейдет в проводящее состояние. Одновременно датчик напряжения 3 перестроится на контроль максимального напряжения 1.By time t ₃ (see Fig. 2), the decreasing voltage on the battery reaches the minimum voltage U ₂ . At the same time, the output voltage of voltage sensor 3 decreases rapidly, but controller 1 continues to be held in a non-conductive state by the signal from the output of the time delay circuit 6 through OR OR 4. To return the device to charge mode, it is necessary that the output voltage of voltage sensor 3 be lower than the output voltage of current sensor 2 Then, the comparison circuit 5 will return to its original state and return to the initial state the time delay circuit 6, i.e. will remove the signal from the input of the OR circuit 4 and controller 1 will go into a conducting state. At the same time, the voltage sensor 3 is tuned to control the maximum voltage 1.

Вариант выполнения схемы временной задержки 6 имеет отдельный вход сброса, подключенный к выходу датчика напряжения 3 и реагирующий на уровень выходного напряжения датчика. При этом условие уменьшения выходного напряжения датчика напряжения 3 до величины меньшей, чем выходное напряжение датчика тока 2, становится необязательным, что упрощает схему датчиков. Как только выходное напряжение датчика напряжения 3 уменьшится до уровня порогового, схема временной задержки 6 принудительно возвращается в исходное состояние по входу сброса независимо от состояния схемы сравнения 5, которая может переключиться в исходное состояние несколько позже. An embodiment of the time delay circuit 6 has a separate reset input connected to the output of the voltage sensor 3 and responsive to the sensor output voltage level. In this case, the condition for reducing the output voltage of the voltage sensor 3 to a value smaller than the output voltage of the current sensor 2 becomes optional, which simplifies the sensor circuit. As soon as the output voltage of the voltage sensor 3 decreases to a threshold level, the time delay circuit 6 is forced to return to its initial state at the reset input, regardless of the state of the comparison circuit 5, which can switch back to its original state a little later.

Дальнейшая работа устройства происходит в импульсном режиме, при котором импульсы зарядного тока разделены паузами или импульсами разрядного тока (см. фиг. 2). Further operation of the device occurs in a pulsed mode, in which the pulses of the charging current are separated by pauses or pulses of the discharge current (see Fig. 2).

Применение заявляемого устройства для заряда аккумуляторов позволяет по сравнению с аналогом и прототипом ускорить процесс заряда за счет увеличения среднего зарядного тока, а также позволит увеличить срок службы кислотных аккумуляторов при заряде реверсивным током, устраняющим сульфатацию. The use of the inventive device for charging batteries allows, in comparison with the analogue and prototype, to accelerate the charging process by increasing the average charging current, and will also increase the service life of acid batteries when charging with a reverse current that eliminates sulfation.

Claims

1. A device for charging batteries containing a regulator connected between an energy source and a rechargeable battery, a current sensor and a voltage sensor, the outputs of which are connected to the inputs of the OR circuit, the output of which is connected to the control input of the regulator, characterized in that a comparison circuit is introduced into it, the inputs of which are connected to the outputs of the current and voltage sensors, and the output to the input of the introduced time delay circuit, the output connected to the third input of the OR circuit and the second input of the voltage sensor.

2. The device according to claim 1, characterized in that the time delay circuit has a reset input connected to the output of the voltage sensor.