RU2127938C1 - Storage battery charger - Google Patents
Storage battery charger Download PDFInfo
- Publication number
- RU2127938C1 RU2127938C1 RU97116176A RU97116176A RU2127938C1 RU 2127938 C1 RU2127938 C1 RU 2127938C1 RU 97116176 A RU97116176 A RU 97116176A RU 97116176 A RU97116176 A RU 97116176A RU 2127938 C1 RU2127938 C1 RU 2127938C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- comparator
- battery
- input
- differential amplifier
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области электроники и электротехники и может быть использовано в электротехнической промышленности для заряда группы батарей электрических аккумуляторов. The invention relates to the field of electronics and electrical engineering and can be used in the electrical industry to charge a group of batteries of electric batteries.
Известны устройства [1, 2] для заряда группы батарей аккумуляторов, содержащие источник питания, электронные устройства для оценки заряженности батареи до определенного уровня напряжения. Known devices [1, 2] for charging a group of battery batteries containing a power source, electronic devices for assessing battery charge to a certain voltage level.
Недостатком такого рода устройств является отсутствие поэлементного заряда аккумуляторов, входящих в батарею. Из-за этого отдельные аккумуляторы могут оказаться перезаряженными, а другие недозаряженными. В результате чего снижается срок службы батарей. The disadvantage of this type of device is the lack of an element-wise charge of the batteries included in the battery. Because of this, individual batteries may be recharged, while others may be undercharged. As a result, battery life is reduced.
Известно также устройство [3], в котором предусмотрен поэлементный заряд каждого аккумулятора в отдельности. Устройство состоит из источника, ограничителей напряжения по числу аккумуляторов в батарее, каждый из которых состоит из двух последовательно соединенных диодов. It is also known a device [3], which provides for the cell charge of each battery separately. The device consists of a source, voltage limiters by the number of batteries in the battery, each of which consists of two diodes connected in series.
Недостатками такого устройства являются несоответствие температурного коэффициента напряжения двух последовательно включенных диодов температурному коэффициенту ЭДС аккумулятора, что будет приводить к перезаряду в одном температурном диапазоне и недозаряду в другом, кроме того, для проведения заряда батареи ее необходимо разбирать на отдельные аккумуляторы, а затем, после проведения заряда, снова соединить последовательно аккумуляторы батареи. Другим недостатком устройства является то, что при температуре электролита свыше 40oC не производится отключение элемента, а это приводит к повышенной коррозии и снижению срока службы.The disadvantages of this device are the mismatch of the temperature coefficient of the voltage of two diodes connected in series to the temperature coefficient of the EMF of the battery, which will lead to overcharging in one temperature range and undercharging in another, in addition, to charge the battery, it must be disassembled into separate batteries, and then after charge, reconnect the batteries in series. Another disadvantage of the device is that when the electrolyte temperature is above 40 o C, the cell is not switched off, and this leads to increased corrosion and reduced service life.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство [4], имеющее температурный коэффициент напряжения, соответствующий температурному коэффициенту ЭДС батарей. Недостатками данного устройства являются отсутствие поэлементного заряда аккумуляторов и отключение зарядного тока при превышении температуры электролита 40oC. Эти причины приводят к снижению срока службы батарей аккумуляторов.Closest to the proposed device is [4], having a temperature coefficient of voltage corresponding to the temperature coefficient of EMF batteries. The disadvantages of this device are the lack of an elementwise charge of the batteries and the disconnection of the charging current when the temperature of the electrolyte exceeds 40 o C. These reasons lead to a decrease in the battery life of the batteries.
Изобретение направлено на повышение срока службы батарей аккумуляторов. The invention is aimed at increasing the battery life of batteries.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство для заряда батарей аккумуляторов дополнительно введены (N-1) устройств, каждое из которых дополнительно содержит два компаратора, делитель напряжения, схему "ИЛИ", диод, силовой ключ и ограничивающее сопротивление, причем выход делителя напряжения соединен с инвертирующим входом первого компаратора, вход делителя напряжения подключен к точке соединения баз транзисторов дифференциального усилителя, неинвертирующий вход первого компаратора соединен с эмиттером первого транзистора дифференциального усилителя, выход первого компаратора подключен к первому входу схемы "ИЛИ", выход операционного усилителя подсоединен к инвертирующему входу второго компаратора, неинвертирующий вход второго компаратора соединен с "плюсом", аккумулятора и анодом диода, выход второго компаратора связан со вторым входом схемы "ИЛИ", выход которой соединен с входом управления силового ключа, который включен между "минусом" аккумулятора и сопротивлением, второй вывод которого соединен с катодом диода. The solution of this problem is achieved by the fact that (N-1) devices are additionally introduced into the device for charging battery batteries, each of which additionally contains two comparators, a voltage divider, an "OR" circuit, a diode, a power switch and a limiting resistance, and the output of the voltage divider connected to the inverting input of the first comparator, the input of the voltage divider is connected to the connection point of the bases of the transistors of the differential amplifier, the non-inverting input of the first comparator is connected to the emitter of the first trans differential amplifier, the output of the first comparator is connected to the first input of the OR circuit, the output of the operational amplifier is connected to the inverting input of the second comparator, the non-inverting input of the second comparator is connected to the plus, the battery and the anode of the diode, the output of the second comparator is connected to the second input of the circuit OR ", the output of which is connected to the control input of the power switch, which is connected between the" minus "of the battery and the resistance, the second output of which is connected to the cathode of the diode.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается введением в схему новых узлов: двух компараторов, делителя напряжения, схемы "ИЛИ", диода, силового ключа, ограничивающего сопротивления, а также связями между ранее применяемыми и вновь введенными элементами. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "новизна". Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device is distinguished by the introduction of new nodes into the circuit: two comparators, a voltage divider, an OR circuit, a diode, a power switch, limiting resistance, as well as the connections between previously used and newly introduced elements. This allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "novelty."
Способность заявляемого устройства отключать ток заряда от аккумулятора при достижении напряжения на аккумуляторе соответствующего его ЭДС, а также возможность поэлементного (раздельно по каждому аккумулятору в составе батареи) анализа степени заряженности во всем температурном диапазоне, а также отключение зарядного тока через данный аккумулятор при достижении температуры электролита в нем 40oC позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".The ability of the inventive device to disconnect the charge current from the battery when the voltage on the battery reaches its corresponding EMF, as well as the possibility of element-by-element (separately for each battery in the battery) analysis of the degree of charge in the entire temperature range, as well as disconnecting the charging current through this battery when the electrolyte temperature is reached it 40 o C allows us to conclude that the criterion of "significant differences".
На чертеже показана функциональная схема устройства. The drawing shows a functional diagram of the device.
Устройство для заряда батарей аккумуляторов состоит из выпрямителя 1 и N устройств 2, подключенных параллельно аккумуляторам, входящим в состав батареи. Каждое из устройств 2 состоит из дифференциального усилителя 7, выполненного на двух биполярных транзисторах 8 и 9, операционного усилителя 4, подстроечного потенциометра 14, резистора 15, регулировочного потенциометра 13, в цепи эмиттера первого транзистора имеется сопротивление 12, сопротивления 10 и 11 являются нагрузкой дифференциального усилителя 7, в устройстве 2 дополнительно введены два компаратора 5 и 6, делитель 3 напряжения, схема "ИЛИ" 16, диод 18, силовой ключ 17, ограничивающее сопротивление 19, аккумуляторы 20, входящие в состав батареи 21 аккумуляторов. A device for charging battery batteries consists of a rectifier 1 and N devices 2 connected in parallel to the batteries included in the battery. Each of the devices 2 consists of a differential amplifier 7, made on two bipolar transistors 8 and 9, an operational amplifier 4, a tuning potentiometer 14, a resistor 15, an adjustment potentiometer 13, the emitter of the first transistor has a resistance of 12, resistances 10 and 11 are the differential load amplifier 7, two comparators 5 and 6, voltage divider 3, OR circuit 16, diode 18, power switch 17, limiting resistance 19, batteries 20 included in the battery 21 ac umulyatorov.
Выходы дифференциального усилителя 7 соединены со входами операционного усилителя 4, выход операционного усилителя 4 соединен с подстроечным потенциометром 14, а входы дифференциального усилителя 7 соединены друг с другом и подключены к второму выводу подстроечного потенциометра 14 и через резистор 15 к "минусу" аккумулятора 20, входящего в состав батареи 21, регулировочный резистор 13 включен между эмиттерами транзисторов 8 и 9 дифференциального усилителя 7, эмиттер первого транзистора 8 через сопротивление 12 подключен к "минусу" аккумулятора. Базы транзисторов 8 и 9 дифференциального усилителя 7 подключены к входу делителя 3 напряжения, выход которого подсоединен к инвертирующему входу первого компаратора 5, второй неинвертирующий вход компаратора 5 связан с эмиттером транзистора 8 дифференциального усилителя 7, выход первого компаратора 5 подключен к первому входу схемы "ИЛИ" 16. С выхода операционного усилителя 4 осуществляется питание дифференциального усилителя 7 и подается напряжение на инвертирующий вход второго компаратора 6, неинвертирующий вход второго компаратора 6 соединен с "плюсом" аккумулятора 20 и анодом диода 18, выход второго компаратора 6 соединен с вторым входом схемы "ИЛИ" 16, выход схемы "ИЛИ" 16 соединен с входом управления силового ключа 17, который включен между "минусом" аккумулятора 20 ограничивающим сопротивлением 19, второй вывод которого подключен к катоду диода 18. Аккумуляторы 20 включены последовательно и образуют батарею 21 аккумуляторов. The outputs of the differential amplifier 7 are connected to the inputs of the operational amplifier 4, the output of the operational amplifier 4 is connected to the tuning potentiometer 14, and the inputs of the differential amplifier 7 are connected to each other and connected to the second output of the tuning potentiometer 14 and through the resistor 15 to the "minus" of the battery 20, incoming the battery 21, the adjustment resistor 13 is connected between the emitters of the transistors 8 and 9 of the differential amplifier 7, the emitter of the first transistor 8 is connected to the "minus" of the battery through the resistance 12. The base of transistors 8 and 9 of the differential amplifier 7 is connected to the input of the voltage divider 3, the output of which is connected to the inverting input of the first comparator 5, the second non-inverting input of the comparator 5 is connected to the emitter of the transistor 8 of the differential amplifier 7, the output of the first comparator 5 is connected to the first input of the circuit OR "16. From the output of the operational amplifier 4, the differential amplifier 7 is powered and a voltage is applied to the inverting input of the second comparator 6, the non-inverting input of the second comparator 6 soy inen with the "plus" of the battery 20 and the anode of the diode 18, the output of the second comparator 6 is connected to the second input of the OR circuit 16, the output of the OR circuit 16 is connected to the control input of the power switch 17, which is connected between the minus of the battery 20 by the limiting resistance 19, the second terminal of which is connected to the cathode of the diode 18. The batteries 20 are connected in series and form a battery 21 of batteries.
Устройство работает следующим образом. Напряжение источника опорного напряжения с "шириной запрещенной зоны" регулируется с помощью подстроечного сопротивления 14, а его температурный коэффициент напряжения - регулировочным потенциометром 13. Сам дифференциальный усилитель 7 заливается кислотостойким компаундом и располагается внутри аккумулятора 20, за счет этого осуществляется непосредственный тепловой контакт с электролитом. Подстроечным сопротивлением 14 устанавливается напряжение на выходе операционного усилителя 4, равное ЭДС аккумулятора 20 при 100% заряженности. Если напряжение аккумулятора превышает ЭДС, то второй компаратор 6 изменяет состояние своего выхода и на его выходе устанавливается напряжение, соответствующее логической единице. При этом на выходе схемы "ИЛИ" 16 появится уровень логической единицы и ключ 17 откроется. При этом зарядный ток, ранее заряжавший аккумулятор 20, потечет через диод 18, ограничивающее сопротивление 19 и открывшийся ключ 17. Напряжение аккумулятора 20 определяется его ЭДС и напряжением поляризации. При отключение зарядного тока напряжение поляризации уменьшается, но при уменьшении суммы напряжения поляризации и ЭДС батареи компаратор 6 опять отключит ключ 17 через схему "ИЛИ" 16, в результате чего ток заряда опять пойдет через аккумулятор 20. В результате последовательных приближений аккумулятор зарядится до 100% уровня заряженности. The device operates as follows. The voltage of the reference voltage source with a “band gap” is regulated using a tuning resistance 14, and its temperature coefficient of voltage is regulated by a potentiometer 13. The differential amplifier 7 itself is filled with an acid-resistant compound and is located inside the battery 20, due to this, direct thermal contact with the electrolyte is made. Trimmer resistance 14 sets the voltage at the output of the operational amplifier 4, equal to the EMF of the battery 20 at 100% charge. If the battery voltage exceeds the EMF, then the second comparator 6 changes the state of its output and the voltage corresponding to the logical unit is set at its output. In this case, at the output of the OR circuit 16, the level of the logical unit will appear and the key 17 will open. In this case, the charging current, previously charging the battery 20, will flow through the diode 18, limiting the resistance 19 and the open key 17. The voltage of the battery 20 is determined by its EMF and polarization voltage. When the charging current is turned off, the polarization voltage decreases, but when the sum of the polarization voltage and the EMF of the battery decreases, the comparator 6 again turns off the key 17 through the "OR" circuit 16, as a result of which the charge current will again go through the battery 20. As a result of successive approximations, the battery will charge up to 100% charge level.
Кроме того, первый компаратор 5 срабатывает при температуре 40oC и в этом случае зарядный ток идет также по цепи диод 18, ограничивающее сопротивление 19, ключ 17. Напряжение, снимаемое с сопротивления 12, линейно зависит от температуры 4,5
где K - постоянная Бельцмана;
T - абсолютная температура;
e - заряд электрона.In addition, the first comparator 5 is triggered at a temperature of 40 o C and in this case, the charging current also flows through the circuit diode 18, limiting the resistance 19, key 17. The voltage removed from the resistance 12, linearly depends on the temperature of 4.5
where K is the Beltsman constant;
T is the absolute temperature;
e is the electron charge.
Напряжение на выходе делителя 3 напряжения почти не зависит от температуры, так как с помощью регулировочного сопротивления 13 температурный коэффициент напряжения устанавливается равным температурному коэффициенту ЭДС батареи (TKЭДС 10-4K-1). Как только напряжение, снимаемое с сопротивления 12, превысит напряжение, снимаемое с выхода делителя 3 напряжения, срабатывает первый компаратор 5 и напряжение логической единицы поступает с его выхода на первый вход схемы "ИЛИ" 16. Сопротивления делителя подобраны таким образом, что это происходит при температуре 40oC. Ток, ранее заряжавший аккумулятор 20, при этом пойдет по цепи диод 18, ограничивающее сопротивление 19, ключ 17. В результате чего разогрев аккумулятора 20 прекращается.The voltage at the output of the voltage divider 3 is almost independent of temperature, since with the help of the regulating resistance 13, the temperature coefficient of voltage is set equal to the temperature coefficient of the battery EMF (TK EMF 10 -4 K -1 ). As soon as the voltage taken from the resistance 12 exceeds the voltage taken from the output of the voltage divider 3, the first comparator 5 is triggered and the voltage of the logical unit comes from its output to the first input of the OR circuit 16. The resistance of the divider is selected so that it happens when a temperature of 40 o C. The current, previously charging the battery 20, will go along the circuit diode 18, limiting the resistance 19, the key 17. As a result, the heating of the battery 20 stops.
Таким образом, предлагаемое устройство полностью исключает перезаряд аккумуляторов батареи при ее заряде. Анализ состояния батареи проводится раздельно по каждому аккумулятору и при этом нет необходимости в разборке батареи. Thus, the proposed device completely eliminates overcharging the battery when it is charged. Analysis of the battery condition is carried out separately for each battery and there is no need to disassemble the battery.
В целом предлагаемое устройство позволяет исключить перезаряд каждого из аккумуляторов батареи и их разогрев выше 40oC. Это приведет к повышению срока службы батарей.In general, the proposed device eliminates overcharging of each of the battery batteries and their heating above 40 o C. This will increase the battery life.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97116176A RU2127938C1 (en) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | Storage battery charger |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97116176A RU2127938C1 (en) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | Storage battery charger |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2127938C1 true RU2127938C1 (en) | 1999-03-20 |
Family
ID=20197555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97116176A RU2127938C1 (en) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | Storage battery charger |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2127938C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103023120A (en) * | 2012-12-13 | 2013-04-03 | 四川省电力公司内江电业局 | Charger circuit capable of removing noise |
| CN103178594A (en) * | 2013-03-05 | 2013-06-26 | 四川省电力公司内江电业局 | Noise-proof anti-return anti-self-charging controller |
| RU2490769C1 (en) * | 2012-02-10 | 2013-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью НПФ "Арс Терм" | Battery system |
-
1997
- 1997-09-29 RU RU97116176A patent/RU2127938C1/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490769C1 (en) * | 2012-02-10 | 2013-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью НПФ "Арс Терм" | Battery system |
| CN103023120A (en) * | 2012-12-13 | 2013-04-03 | 四川省电力公司内江电业局 | Charger circuit capable of removing noise |
| CN103178594A (en) * | 2013-03-05 | 2013-06-26 | 四川省电力公司内江电业局 | Noise-proof anti-return anti-self-charging controller |
| CN103178594B (en) * | 2013-03-05 | 2016-09-21 | 四川省电力公司内江电业局 | Noise-proof anti-return anti-self-charging controller |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8378632B2 (en) | Circuit arrangement with multiple batteries | |
| US9071073B2 (en) | Household device continuous battery charger utilizing a constant voltage regulator | |
| EP0851556A2 (en) | Battery charger | |
| CN101277023B (en) | Charging device | |
| EP0789947A4 (en) | Protection switch for a battery powered device | |
| US20050275375A1 (en) | Battery charger using a depletion mode transistor to serve as a current source | |
| CN112821497A (en) | Lithium battery protection system and lithium battery | |
| CN111934404A (en) | Charging circuit | |
| US11233418B2 (en) | Charging termination control module and battery charger circuit | |
| RU2127938C1 (en) | Storage battery charger | |
| US5631535A (en) | Regulator for charging a rechargeable storage device from a photovoltaic cell | |
| US5675235A (en) | Charging apparatus for controlling supplement of electric current to a rechargeable battery | |
| US6002239A (en) | Charging current adapter circuit for cells or batteries | |
| JP2925241B2 (en) | Rechargeable battery device | |
| JP3922553B2 (en) | Charge / discharge protection circuit | |
| JPH07105986A (en) | Battery pack | |
| US5608307A (en) | Apparatus for controlling excess recharge current applied to a battery | |
| US20210336448A1 (en) | Battery Management System with Control and Discharge Electronics | |
| US6194868B1 (en) | Voltage indicator for indicating that the voltage of a battery passes a given value | |
| JP3278487B2 (en) | Rechargeable power supply | |
| WO2012039209A1 (en) | Rechargeable electric apparatus | |
| JPH09233732A (en) | Charge method of secondary battery, and equipment | |
| JP2995142B2 (en) | Series battery charger | |
| JP2905581B2 (en) | Charging device | |
| JP3805807B2 (en) | Secondary battery charging circuit |