RU2091957C1

RU2091957C1 - Cell charger

Info

Publication number: RU2091957C1
Application number: RU93002338A
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 includes regulator, control unit, pulse former, discharge circuit, auxiliary power supply source. It is additionally inserted with first, second and third resistors, first and second diodes, capacitor, transistor. Auxiliary power supply source is connected with one lead to first lead for connection of cell and to first leads of first and second resistors which second leads are linked through first and second diodes to collector of transistor which emitter is connected to second lead for connection of cell through third resistor and which base is linked to second lead of auxiliary power supply source and through capacitor to point of connection of first resistor and diode. This point is connected to second input of control unit. Both inputs of control unit are tied up in OR circuit. Reset input of pulse former is connected to connection point of second resistor and diode. Controlling input of discharge circuit is linked to output of pulse former. Cell charger has expanded functional capabilities: provision for charge of cell in pulse mode of charge-discharge which increases service life of cells thanks to removal of sulphurization, it provides for power supply of loads having no inherent emf (filament lamps, heating elements) under continuous mode. Operational mode of cell charger is set automatically without operator's intervention. EFFECT: enhanced operational efficiency, prolonged service life, protection of charger and cell against operation under emergency modes. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, применяемым для заряда аккумуляторов и аккумуляторных батарей. The invention relates to electrical engineering, in particular to devices used to charge batteries and rechargeable batteries.

Известно устройство для заряда аккумуляторов [1] содержащее тиристорный регулятор, включенный между источником энергии и выводами для подключения аккумулятора, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, входы которого подключены к выходу формирователя длительности импульса заряда, содержащего время задающую RC-цепь, и к выходу ограничителя зарядного напряжения. A device for charging batteries [1] containing a thyristor controller connected between an energy source and terminals for connecting a battery, the control input of which is connected to the output of the control unit, the inputs of which are connected to the output of the driver of the pulse duration of the charge containing the time specifying the RC circuit, and output of the charge voltage limiter.

Устройство обеспечивает заряд аккумулятора импульсами тока, длительность которых ограничена параметрами RC-цепи, а пауза между импульсами определяется настройкой ограничителя напряжения и его гистерезисом. Подключение параллельно аккумулятору нагрузки обеспечивает режим заряд-разряд, позволяющий устранить сульфатацию пластин и увеличить срок службы аккумулятора. The device provides battery charge with current pulses, the duration of which is limited by the parameters of the RC circuit, and the pause between pulses is determined by the voltage limiter setting and its hysteresis. Connecting a load in parallel with the battery provides a charge-discharge mode, which eliminates the sulfation of the plates and increases the battery life.

Недостатки известного устройства состоят в следующем. Режим заряда асимметричным током реализуется при постоянном подключении разрядной цепи к аккумулятору, что снижает коэффициент полезного действия устройства. Формирование длительности зарядного импульса RC-цепью, а длительности разрядного импульса ограничителем напряжения с гистерезисом, не позволяет получить стабильного и оптимального для процесса десульфатации соотношения длительностей. Кроме того, устройство имеет ограниченные функциональные возможности, так как не может работать на нагрузку, не имеющую собственной ЭДС. The disadvantages of the known device are as follows. The charge mode with an asymmetric current is realized when the discharge circuit is constantly connected to the battery, which reduces the efficiency of the device. The formation of the duration of the charge pulse by the RC circuit, and the duration of the discharge pulse by the voltage limiter with hysteresis, does not allow to obtain a ratio of durations that is stable and optimal for the desulfation process. In addition, the device has limited functionality, since it cannot work on a load that does not have its own EMF.

Наиболее близким по существенным признакам к заявляемому является устройство [2] содержащее регулятор, включенный между источником энергии и выводами для подключения аккумулятора, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, вход сброса которого подключен к кнопочному формирователю импульса запуска, вспомогательный источник питания, разрядную цепь, подключенную выходом между выводами для подключения аккумулятора, а управляющим входом к выходу блока управления. The closest in essential features to the claimed is a device [2] containing a controller 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, the input of which is connected to the output of the pulse shaper, the reset input of which is connected to the push-button pulse shaper startup, auxiliary power supply, a discharge circuit connected by an output between the terminals for connecting the battery, and the control input to the output of the unit is controlled and I.

Известное устройство обеспечивает заряд аккумулятора в импульсном режиме реверсивным током, что позволяет устранять сульфатацию пластин свинцовых аккумуляторов и продлевает их срок службы. Выделение формирователя импульсов в отдельный функциональный блок позволяет выполнить его с применением цифровых микросхем и получить оптимальное соотношение длительности импульсов тока заряда и разряда, повысить стабильность. The known device provides a battery charge in a pulsed mode with reverse current, which eliminates the sulfation of the plates of lead batteries and extends their service life. The selection of the pulse shaper into a separate functional unit allows it to be performed using digital microcircuits and to obtain the optimal ratio of the duration of the pulse current of the charge and discharge, to increase stability.

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности. Устройство не может использоваться в качестве выпрямителя для работы на нагрузки, не имеющие собственной ЭДС, например, ламп накаливания, нагревательных элементов и так далее Кроме того, для запуска устройства использован кнопочный формирователь импульса запуска, управляемый вручную, что усложняет процесс эксплуатации и снижает надежность устройства. A disadvantage of the known device is limited functionality. The device cannot be used as a rectifier for work on loads that do not have their own EMF, for example, incandescent lamps, heating elements, etc. In addition, a manually-operated trigger pulse shaper is used to start the device, which complicates the operation process and reduces the reliability of the device .

Согласно заявляемому техническому решению в устройстве, содержащем регулятор, включенный между источником энергии и выводами для подключения аккумулятора, а управляющим входом соединений с выходом блока управления, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, разрядную цепь, выходы которой включены между выводами для подключения аккумулятора, вспомогательный источник питания, указанный вспомогательный источник питания подключен одним выводом к первому выводу для подключения аккумулятора и к первым выводам первого и второго дополнительно введенных резисторов, вторые выводы которых через соответственно первый и второй введенные диоды подключены к коллектору введенного транзистора, эмиттер которого через третий введенный резистор соединен с вторым выводом для подключения аккумулятора, а база подключена к второму выводу вспомогательного источника питания, и, через введенный конденсатор, к точке соединения первых резистора и диода, которая подключена к дополнительному входу блока управления, причем оба упомянутых входа блока управления объединены по схеме ИЛИ, вход сброса формирователя импульсов подключен к точке соединения вторых резистора и диода, а управляющий вход разрядной цепи подключен к выходу формирователя импульсов. На чертеже дана схема предлагаемого устройства. According to the claimed technical solution, in a device containing a regulator connected between the energy source and the terminals for connecting the battery, and the control input of the connections to the output of the control unit, the input of which is connected to the output of the pulse shaper, a discharge circuit, the outputs of which are connected between the terminals for connecting the battery, an auxiliary a power source, the specified auxiliary power source is connected with one terminal to the first terminal for connecting the battery and to the first terminals of the first and watts of additionally introduced resistors, the second terminals of which, through the first and second introduced diodes, respectively, are connected to the collector of the introduced transistor, the emitter of which is connected through the third input resistor to the second terminal for connecting the battery, and the base is connected to the second terminal of the auxiliary power supply, and, through the introduced capacitor , to the connection point of the first resistor and diode, which is connected to an additional input of the control unit, and both of the mentioned inputs of the control unit are combined in OR circuit, the reset input of the pulse shaper is connected to the connection point of the second resistor and the diode, and the control input of the discharge circuit is connected to the output of the pulse shaper. The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство содержит регулятор 1, включенный между источником энергии и выводами 2 и 3 для подключения аккумулятора, а управляющим входом соединенный с выходом блока управления 4, вход которого соединен с выходом формирователя импульсов 5, разрядную цепь 6, выходы которой включены между выводами для подключения аккумулятора, вспомогательный источник питания 7, и отличается тем, что указанный вспомогательный источник питания 7 подключен одним выводом к первому выводу 2 для подключения аккумулятора и к первым выводам первого и второго дополнительно введенных резисторов 8 и 9, вторые выводы которых через соответственно первый и второй введенные диоды 10 и 11 подключены к коллектору введенного транзистора 12, эмиттер которого через третий введенный резистор 13 соединен с вторым выводом 3 для подключения аккумулятора, а база подключена к второму выводу вспомогательного источника питания 7, и, через введенный конденсатор 14, к точке соединения первых резистора 8 и диода 10, которая подключена к дополнительному входу блока управления 4, причем оба упомянутых входа блока управления 4 объединены по схеме ИЛИ, вход сброса формирователя импульсов 5 подключен к точке соединения вторых резистора 9 и диода 11, а управляющий вход разрядной цепи 6 подключен к выходу формирователя импульсов 5. The device contains a controller 1 connected between the energy source and terminals 2 and 3 for connecting the battery, and a control input connected to the output of the control unit 4, the input of which is connected to the output of the pulse shaper 5, a discharge circuit 6, the outputs of which are connected between the terminals for connecting the battery, auxiliary power supply 7, and characterized in that the specified auxiliary power supply 7 is connected by one terminal to the first terminal 2 for connecting the battery and to the first terminals of the first and second additional resistors 8 and 9, the second terminals of which are connected through the first and second input diodes 10 and 11 to the collector of the input transistor 12, the emitter of which is connected through the third input resistor 13 to the second terminal 3 for connecting the battery, and the base is connected to the second terminal of the auxiliary power supply 7, and, through the introduced capacitor 14, to the connection point of the first resistor 8 and diode 10, which is connected to an additional input of the control unit 4, both of which are inputs of the control unit 4 enes on the circuit OR, the input reset pulse generator 5 is connected to the connection point of the second resistor 9 and the diode 11 and the control input of the discharge circuit 6 is connected to the output of the pulse shaper 5.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Регулятор 1 обеспечивает под воздействием сигнала с выхода блока управления 4 подключение выводом 2 и 3 к источнику энергии. В номинальном режиме к выводам 2 и 3 устройства подключен аккумулятор или аккумуляторная батарея с напряжением больше минимально допустимого для конкретного типа аккумулятора. Напряжение вспомогательного источника питания 7 выбирается несколько меньшим, чем минимальное напряжение аккумулятора. Тогда под действием разницы напряжений аккумулятора и вспомогательного источника питания транзистор 12 оказывается постоянно открытым, на входе блока управления 4 и входе сброса формирователя импульсов 5, включенный в коллекторную цепь транзистора 12, действует низкий уровень напряжения. При этом с выхода формирователя импульсов 5 на вход блока управления 4 воздействует низкий уровень напряжения, не влияющий на выходной сигнал блока управления 4, который обеспечивает управление регулятором 1 и заряд аккумулятора. По истечении времени действия зарядного импульса, на выходе формирователя импульсов 5 устанавливается высокий уровень напряжения, который воздействует на вход блока управления 4 и запирает регулятор 1, прекращая заряд аккумулятора. Одновременно сигнал с выхода формирователя импульсов 5 воздействует на вход разрядной цепи 6, обеспечивая протекание разрядного тока. В дальнейшем импульсы заряд-разряд повторяются периодически, причем период повторения и соотношения длительностей зарядного и разрядного тока определяются формирователем импульсов 5. The controller 1 provides, under the influence of the signal from the output of the control unit 4, the connection of the output 2 and 3 to the energy source. In nominal mode, a battery or battery with a voltage greater than the minimum acceptable for a particular type of battery is connected to terminals 2 and 3 of the device. The voltage of the auxiliary power supply 7 is selected somewhat lower than the minimum battery voltage. Then, under the influence of the voltage difference between the battery and the auxiliary power supply, the transistor 12 is constantly open, at the input of the control unit 4 and the reset input of the pulse shaper 5, a low voltage level is applied to the collector circuit of the transistor 12. At the same time, from the output of the pulse shaper 5, a low voltage level acts on the input of the control unit 4, which does not affect the output signal of the control unit 4, which provides control of the controller 1 and the battery charge. After the expiration of the duration of the charging pulse, the output of the pulse shaper 5 sets a high voltage level, which acts on the input of the control unit 4 and locks the regulator 1, stopping the battery charge. At the same time, the signal from the output of the pulse shaper 5 acts on the input of the discharge circuit 6, ensuring the flow of the discharge current. In the future, charge-discharge pulses are repeated periodically, and the repetition period and the ratio of the durations of the charge and discharge current are determined by the pulse shaper 5.

В том случае, если к выводам 2 и 3 подключен аккумулятор с напряжением меньше допустимого, или аккумулятор подключен в неправильной полярности, или выводы 2 и 3 замкнуты, транзистор 12 будет находиться в закрытом состоянии, конденсатор 14 через резистор 8 зарядится до напряжения вспомогательного источника питания 7, т.е. на вход блока управления 4 будет воздействовать сигнал высокого уровня напряжения, под действием которого блок управления 4 запирает регулятор 1 и не разрешает заряд. Одновременно на вход сброса формирователя импульсов 5 воздействует сигнал высокого уровня через резистор 9, на выходе формирователя постоянно действует сигнал низкого уровня, обеспечивающий отключение разрядной цепи 6. Таким образом обеспечивается защита устройства и аккумулятора от работы в аварийном режиме. In the event that a battery with a voltage less than permissible is connected to terminals 2 and 3, or the battery is connected in the wrong polarity, or terminals 2 and 3 are closed, the transistor 12 will be closed, the capacitor 14 will be charged through the resistor 8 to the voltage of the auxiliary power source 7, i.e. the input of the control unit 4 will be affected by a signal of a high voltage level, under the action of which the control unit 4 locks the regulator 1 and does not allow charging. At the same time, the high-level signal through the resistor 9 acts on the reset input of the pulse shaper 5, and a low-level signal is constantly acting at the output of the shaper, which disables the discharge circuit 6. Thus, the device and the battery are protected from emergency operation.

Если к выводам 2 и 3 подключена нагрузка, не имеющая собственной ЭДС, например, лампа накаливания или нагревательный элемент, сопротивление которой не меньше допустимого, то под действием тока, протекающего через регулятор 1 на указанной нагрузке развивается напряжение, превышающее напряжение вспомогательного источника 7 и достаточное для отпирания транзистора 12. В указанном режиме транзистор 12 отпирается периодически с частотой, кратной частоте источника энергии, что зависит от конкретной схемы регулятора 1. Конденсатор 14 заряжается через резистор 8 когда транзистор 12 закрыт и разряжается через диод 10, когда транзистор 12 открывается. При этом среднее значение напряжения на конденсаторе 14 остается на низком уровне, недостаточном для переключения блока управления 4 по входу, подключенному к конденсатору 14. Одновременно на вход сброса формирователя импульсов 5 воздействуют импульсы сброса через резистор 9, т.е. работа формирователя импульсов 5 постоянно блокируется, что позволяет питать нагрузку, не имеющую собственной ЭДС непрерывно, а не циклически, как при заряде аккумулятора. If a load that does not have its own EMF is connected to terminals 2 and 3, for example, an incandescent lamp or a heating element, the resistance of which is not less than the permissible value, then under the action of the current flowing through the regulator 1, a voltage exceeding the voltage of the auxiliary source 7 and sufficient is developed for unlocking the transistor 12. In this mode, the transistor 12 is unlocked periodically with a frequency that is a multiple of the frequency of the energy source, which depends on the specific circuit of the regulator 1. The capacitor 14 is charged Without resistor 8 when transistor 12 is closed and discharged through diode 10 when transistor 12 opens. In this case, the average voltage value across the capacitor 14 remains at a low level insufficient for switching the control unit 4 to the input connected to the capacitor 14. At the same time, the reset pulses 5 are affected by the reset pulses through the resistor 9, i.e. the operation of the pulse shaper 5 is constantly blocked, which allows you to power a load that does not have its own EMF continuously, and not cyclically, as when charging the battery.

Таким образом, заявляемое устройство, по сравнению с аналогом и прототипом имеет расширенные функциональные возможности, причем режим работы устройства, циклический заряд-разряд для аккумуляторов или непрерывный режим питания нагрузки не имеющей собственной ЭДС, устанавливается автоматически, без использования переключателей и без вмешательства оператора. Thus, the claimed device, in comparison with the analogue and prototype, has enhanced functionality, and the device’s operating mode, cyclic charge-discharge for batteries or a continuous load supply mode without its own EMF is set automatically, without the use of switches and without operator intervention.

Claims

A device for charging the battery, comprising a regulator connected between the energy source and the terminals for connecting the battery, and a control input connected to the output of the control unit, the input of which is connected to the output of the pulse shaper, a discharge circuit, the outputs of which are connected between the terminals for connecting the battery, an auxiliary power source characterized in that said auxiliary power supply is connected by one terminal to the first terminal for connecting the battery and to the first terminals of the first and the second additionally introduced resistors, the second terminals of which, through the first and second introduced diodes, respectively, are connected to the collector of the introduced transistor, the emitter of which is connected through the third input resistor to the second terminal for connecting the battery, and the base is connected to the second terminal of the auxiliary power source and through the introduced capacitor to the point connection of the first resistor and diode, which is connected to an additional input of the control unit, and both of the mentioned inputs of the control unit are combined by OR circuit, the reset input of the pulse shaper is connected to the connection point of the second resistor and the diode and the control input of the discharge circuit connected to the output of the pulse shaper.