RU2767984C1 - Device for compensating self-discharge of batteries - Google Patents
Device for compensating self-discharge of batteries Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767984C1 RU2767984C1 RU2021102968A RU2021102968A RU2767984C1 RU 2767984 C1 RU2767984 C1 RU 2767984C1 RU 2021102968 A RU2021102968 A RU 2021102968A RU 2021102968 A RU2021102968 A RU 2021102968A RU 2767984 C1 RU2767984 C1 RU 2767984C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photocell
- diode
- batteries
- electric motor
- discharge
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано 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 компенсации саморазряда аккумуляторных батарей [1], содержащая стабилизатор напряжения, выпрямитель и ответвительные коробки для подключения батарей, находящихся на хранении, в которой заряд батарей осуществляется токами фиксированных значений 50, 100 или 150 мА.A known installation for compensating the self-discharge of batteries [1], containing a voltage regulator, a rectifier and junction boxes for connecting batteries in storage, in which the batteries are charged by currents of fixed values of 50, 100 or 150 mA.
Недостатками данной установки является неточная компенсация саморазряда, так как на все батареи подается одинаковое напряжение, а строго фиксированные значения токов подзаряда не позволяют установить их равными току саморазряда и отсутствие защиты от короткого замыкания. Невозможность проведения регулировки уровня зарядного напряжения в зависимости от температуры окружающей среды, что, существенно снижает точность компенсации саморазряда. В результате получается, что одни батареи перезаряжаются, а другие недозаряжаются. Это требует систематического контроля за состоянием батарей, что снижает эксплуатационные свойства установки. Эта установка так же требует постоянного контроля по соблюдению требований безопасности, так как питается от сети 220 В.The disadvantages of this setting are inaccurate self-discharge compensation, since the same voltage is applied to all batteries, and strictly fixed values of the charging currents do not allow them to be set equal to the self-discharge current and the lack of protection against short circuits. The impossibility of adjusting the charging voltage level depending on the ambient temperature, which significantly reduces the accuracy of self-discharge compensation. The result is that some batteries are recharged while others are undercharged. This requires systematic monitoring of the state of the batteries, which reduces the performance of the installation. This installation also requires constant monitoring of compliance with safety requirements, as it is powered by a 220 V network.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей [2], содержащее фотоэлемент в качестве источника тока, диод защиты от инверсного включения аккумуляторной батареи, последовательно соединенные дроссель и диод, включенные между положительным выводом фотоэлемента и анодом диода защиты, накопительный элемент, включенный между анодом диода защиты и отрицательной шиной устройства, коммутирующий транзистор, включенный между средней точкой соединения дросселя и диода и отрицательной шиной устройства, пороговое устройство и задающий генератор импульсов, выходы которых соединены с базой коммутирующего транзистора, а вход порогового устройства подключен к выходу накопительного элемента. Недостатком данного устройства является зависимость величины вырабатываемой энергии из-за изменения угла падения солнечных лучей на фотоэлемент в течение дня.The closest to the proposed device is a device for compensating the self-discharge of batteries [2], containing a photocell as a current source, a protection diode against inverse connection of the battery, a choke and a diode connected in series, connected between the positive output of the photocell and the anode of the protection diode, a storage element, connected between the anode of the protection diode and the negative bus of the device, a switching transistor connected between the midpoint of the connection of the inductor and diode and the negative bus of the device, a threshold device and a master pulse generator, the outputs of which are connected to the base of the switching transistor, and the input of the threshold device is connected to the output of the storage element . The disadvantage of this device is the dependence of the amount of generated energy due to changes in the angle of incidence of sunlight on the photocell during the day.
Технический результат направлен на повышение энергоотдачи фотоэлемента.The technical result is aimed at increasing the energy efficiency of the photocell.
Технический результат достигается тем, что в устройство для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей, содержащее фотоэлемент в качестве источника тока, диод защиты от инверсного включения аккумуляторной батареи, последовательно соединенные дроссель и диод, включенные между положительным выводом фотоэлемента и анодом диода защиты, накопительный элемент, включенный между анодом диода защиты и отрицательной шиной устройства, коммутирующий транзистор, включенный между средней точкой соединения дросселя и диода и отрицательной шиной устройства, пороговое устройство и задающий генератор импульсов, выходы которых соединены с базой коммутирующего транзистора, а вход порогового устройства подключен к выходу накопительного элемента, дополнительно введены поворотная платформа с панелью с регулируемым углом наклона и электродвигатель, соединенный с платформой, электронный блок управления с дифференциальным входом, соединенный с электродвигателем, два фотодатчика, выходы которых соединены с входами электронного блока управления с дифференциальным входом, соединенный с электродвигателем, коллиматор света, расположенный перед одним из фотодатчиков, при этом фотоэлемент расположен на панели.The technical result is achieved by the fact that in a device for compensating the self-discharge of batteries, containing a photocell as a current source, a protection diode against inverse connection of the battery, a choke and a diode connected in series, connected between the positive terminal of the photocell and the anode of the protection diode, a storage element connected between the anode of the protection diode and the negative bus of the device, the switching transistor connected between the midpoint of the connection of the inductor and the diode and the negative bus of the device, the threshold device and the master pulse generator, the outputs of which are connected to the base of the switching transistor, and the input of the threshold device is connected to the output of the storage element, additionally introduced a turntable with a panel with adjustable tilt angle and an electric motor connected to the platform, an electronic control unit with a differential input connected to the electric motor, two photo sensors, the outputs of which are connected to the strokes of an electronic control unit with a differential input connected to an electric motor, a light collimator located in front of one of the photo sensors, while the photocell is located on the panel.
Отличительными признаками является то, что в устройство для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей, введены поворотная платформа с панелью с регулируемым углом наклона и электродвигатель, соединенный с платформой, электронный блок управления с дифференциальным входом, соединенный с электродвигателем, два фотодатчика, выходы которых соединены с входами электронного блока управления с дифференциальным входом, соединенный с электродвигателем, коллиматор света, расположенный перед одним из фотодатчиков, при этом фотоэлемент расположен на панели.Distinctive features are that the device for compensating the self-discharge of batteries includes a turntable with a panel with an adjustable tilt angle and an electric motor connected to the platform, an electronic control unit with a differential input connected to the electric motor, two photo sensors, the outputs of which are connected to the inputs of the electronic a control unit with a differential input connected to an electric motor, a light collimator located in front of one of the photo sensors, while the photocell is located on the panel.
На фиг. 1 изображена электрическая схема устройства для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей.In FIG. 1 shows the electrical circuit of the device for compensating the self-discharge of batteries.
На фиг. 2 приведена схема образования дифференциального сигнала фотодатчиков при косом падении света и ориентирования панели с фотоэлементом по направлению максимального потока света.In FIG. Figure 2 shows a diagram of the formation of a differential signal of photosensors with an oblique incidence of light and orientation of the panel with a photocell in the direction of maximum light flux.
Электрическая схема устройства содержит в себе фотоэлемент 1, диод 2 защиты от инверсного включения аккумуляторной батареи, дроссель 3 и диод 4 последовательно соединенные и включенные между положительным выводом фотоэлемента 1 и анодом диода 2 защиты, накопительный элемент 6 включенный между анодом диода 2 и отрицательной шиной 5 устройства, коммутирующий транзистор 7 включенный между средней точкой соединения дросселя 3, диода 4 и отрицательной шиной 5, к базе которого подключены выходы задающего генератора 8 и порогового устройства 9, последовательно соединенные стабилитрон 12, диод 13 и резистор 14 включенные между средней точкой соединения резистора 10, потенциометра 11 и отрицательной шиной 5 и параллельно подключенные переходу база - эммитер транзистора 15, транзистор 15 подключенный через коллектор к базе коммутирующего транзистора 7, резистор 16 подключенный к базе коммутирующего транзистора 7 и положительным выводом фотоэлемента 1, электронный блок управления 19, имеющий два входа к которым подключены фото датчики 21, 22 и выход, к которому подключен электродвигатель 20, механически связанный с поворотной платформой 23. Питание электронного блока управления осуществляется от аккумуляторной батареи 18 через клеммы 5 и 17.The electrical circuit of the device contains a
Схема образования дифференциального сигнала фотодатчиков при косом падении света и ориентирования панели с фотоэлементом по направлению максимального потока света (с фрагментом панели) из состава схемы устройства для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей (фиг. 2) (с использование нумерации фиг. 1) включает поворотную платформу 23 с панелью, фотоэлемент 1 расположенный на панели поворотной платформы 23, электродвигатель 20 соединенный с поворотной платформой 23, блок управления 19 с дифференциальными входами 25 и 26, соединенные с электродвигателем 20, два фотодатчика 21 и 22 с фоточувствительным слоем 29, ориентированные в направлении нормали к фотоэлементу, и соединенные выходами к входам 25 и 26 блока управления 19, коллиматор 24 света, расположенный перед одним из фотодатчиков, например 21, и ориентированный в направлении нормали к фотоэлементу 1. На схеме обозначены лучи направленного света, падающие на панель по нормали 27 и косые лучи 28.The scheme for generating a differential signal of photosensors at an oblique incidence of light and orienting a panel with a photocell in the direction of maximum light flux (with a panel fragment) from the composition of the device circuit for compensating the self-discharge of batteries (Fig. 2) (using the numbering of Fig. 1) includes a
Устройство (Фиг. 1) работает следующим образом. С помощью потенциометра 11 устанавливают уровень напряжения на накопительном элементе 6, равный ЭДС заряженной батареи. Соответствующий уровень напряжения определяют по нулевым показаниям миллиамперметра, который при этом включается последовательно с батареей к выходу устройства.The device (Fig. 1) operates as follows. Using the potentiometer 11 set the voltage level on the storage element 6, equal to the EMF of the charged battery. The corresponding voltage level is determined by zero readings of a milliammeter, which is connected in series with the battery to the output of the device.
Фотоэлемент 1 вырабатывает напряжение, которое при открытом состоянии коммутирующего транзистора 7, вызывает ток через дроссель 3. Коммутирующий транзистор 7 периодически открывается и закрывается под действием управляющих импульсов задающего генератора 8. В момент закрытия коммутирующего транзистора 7 на дросселе 3 наводится ЭДС, по величине значительно большая напряжения фотоэлемента 1. Под действием ЭДС дросселя 3 заряжается накопительный элемент 6 через диод 4. Диод 4 исключает разряд накопительного элемента 6 через фотоэлемент 1. В качестве накопительного элемента используются конденсаторы большой емкости или ионисторы. Величина напряжения заряда накопительного элемента выставляется с помощью потенциометра 11 порогового устройства 9. Как только напряжение на накопительном элементе 6 достигнет требуемой величины, стабилитрон 12 пробивается, транзистор 15 открывается, а коммутирующий транзистор 7 закрывается и заряд накопительного элемента 6 прекращается. Диод 2 защищает схему устройства от инверсного включения аккумуляторной батареи. Диод 13 имеет температурный коэффициент для увеличения напряжения на накопительном элементе 6 при понижении температуры с целью лучшего заряда аккумуляторной батареи.The
Затем в процессе саморазряда батареи величина ЭДС снижается, и она начинает заряжаться от накопительного элемента 6, напряжение на нем тоже снижается, что приводит к закрытию стабилитрона 12 и транзистора 15. При этом начинает работать задающий генератор 8 и переключаться коммутирующий транзистор 7, а на дросселе 3 наводится ЭДС, что приводит к заряду накопительного элемента 6 до установленного уровня.Then, during the self-discharge of the battery, the EMF value decreases, and it begins to charge from the storage element 6, the voltage on it also decreases, which leads to the closure of the
Принцип ориентирования фотоэлемента в направлении максимального потока света поясняется с помощью схемы, приведенной на фиг. 2 (нумерация элементов схемы соответствует фиг. 1). Принцип ориентирования основан на использовании двух фотодатчиков с разной пространственной угловой зависимостью фотоэлектрочувствительности. Принцип реализован с помощью фотодиодов с разной конструкционной угловой селективностью фотоэлектрочувствительности с использованием на одном датчике коллиматора света.The principle of orientation of the photocell in the direction of the maximum light flux is illustrated using the diagram shown in Fig. 2 (numbering of circuit elements corresponds to Fig. 1). The orientation principle is based on the use of two photoelectric sensors with different spatial angular dependence of the photoelectric sensitivity. The principle is implemented using photodiodes with different structural angular selectivity of photoelectric sensitivity using a light collimator on one sensor.
Ориентирование нормали фотоэлемента в направлении светового потока происходит следующим образом. Если фотоэлемент 1 ориентирован своей нормалью в направлении падающих лучей направленного светового потока Ф (например, солнца), то световой поток Ф0, падающий на фотодатчик 21 через коллиматор 24 при падении по нормали по величине равен световому потоку на датчике без коллиматора. При этом сигналы, создаваемые равными световыми потоками 27 (Ф0), на выходах фотодатчиков по величине равны. Равные сигналы, поступающие на вход блока управления 19, создают на выходе блока 19 разностный сигнал, равный нулю, и электродвигатель 20 бездействует.Orientation of the normal of the photocell in the direction of the light flux occurs as follows. If the
При косом падении светового потока 28 (Фк) на фотодатчике 22 без коллиматора освещенность уменьшается по синусу угла падения α. Световой поток Фк, падающий на датчик 21 с коллиматора 24, уменьшается в большей мере, в сравнении со световым потоком Фк по нормали датчика 22 и составляетWith an oblique incidence of the light flux 28 (F to ) on the
где α - угол падения относительно плоскости фотоэлемента.where α is the angle of incidence relative to the plane of the photocell.
При косом падении величина светового потока уменьшается, по синусу угла падения относительно плоскости фотодатчика, а также по причине ограничения потока коллиматором. При длине коллиматора L и диаметре диафрагм D имеется предельный угол прохождения светового потока на фотодатчикWith an oblique incidence, the magnitude of the luminous flux decreases, along the sine of the angle of incidence relative to the plane of the photosensor, and also due to the limitation of the flux by the collimator. With a collimator length L and a diaphragm diameter D, there is a limiting angle for the passage of the light flux to the photosensor
При меньших углах, то есть при более косом падении свет не попадает на датчик 21 и сигнал на входе 25 равен нулю. При этом на выходе блока 19 разностный сигнал обусловлен датчиком 22.At smaller angles, that is, at a more oblique incidence, the light does not hit the
При углах падения света от нормали до граничного угла αк косого падения сигнал на коллимированном датчике 21 уменьшается от максимума до нуля и задает увеличивающейся разностный сигнал на блок 19 для управления работой двигателя.At angles of incidence of light from the normal to the boundary angle α to oblique incidence, the signal on the collimated
Фото датчики 21, 22 с фоточувствительным слоем 29 обеспечивают слежение за азимутальным направлением светового потока. Угол наклона панели с фотоэлементом к горизонтам устанавливается для заданного географического пояса вручную на наиболее эффективное положение.
Таким образом, введение в устройство для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей дифференциальных фотодатчиков, поворотной платформы с фотоэлементом, электродвигателя, электронного блока управления, обеспечивает слежение за направлением светового потока и падения светового потока на фотоэлемент по нормали к поверхности, обеспечивает автоматическую ориентацию фотоэлемента в направление солнечных лучей, что позволяет повысить энергоотдачу фотоэлемента.Thus, the introduction of differential photosensors, a rotary platform with a photocell, an electric motor, an electronic control unit into the device for compensating the self-discharge of batteries, provides tracking of the direction of the light flux and the incidence of the light flux on the photocell along the normal to the surface, provides automatic orientation of the photocell in the direction of sunlight , which allows to increase the energy efficiency of the photocell.
Для не ориентируемой панели освещенность фотоэлемента в случае использования солнечного света уменьшается по косинусу. Ориентируемый фотоэлемент при любом положении солнца освещается с максимальной интенсивностью по всей площади. Так как функция косинуса отличается от площади прямоугольника в раз, то и эффективность фотоэлемента при ориентировании увеличивается в 1,4 раз.For a non-orientable panel, the illuminance of the photocell in the case of using sunlight decreases by a cosine. The orientable photocell at any position of the sun is illuminated with maximum intensity over the entire area. Since the cosine function differs from the area of a rectangle in times, then the efficiency of the photocell during orientation increases by 1.4 times.
Используемые литературные источники:Literature used:
1. Руководство по свинцовым аккумуляторным батареям [Текст]. [Утверждено заместителем начальника Главного бронетанкового управления и заместителем начальника Центрального автотракторного управления]. - М.: Воениздат, 1983. - 183 с.1. Guide to lead batteries [Text]. [Approved by the Deputy Chief of the Main Armored Directorate and the Deputy Chief of the Central Automotive and Tractor Directorate]. - M.: Military Publishing House, 1983. - 183 p.
2. Пат. 2555323 Российская Федерация, МПК H02J 7/00 (2006.01) Устройство для компенсации саморазряда аккумуляторных батарей [Текст] /Рогачев В.Д., Пузевич Н.Л., Сучугов Б.Н., Шилеева Н.М.; заявитель и патентообладатель Ряз. высш. возд. - десант. команд, уч-ще. - №2011153943/07; за-явл. 29.12.2011; опубл. 10.07.2015, Бюл. №19. - 5 с.: ил.2. Pat. 2555323 Russian Federation, IPC
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021102968A RU2767984C1 (en) | 2021-02-08 | 2021-02-08 | Device for compensating self-discharge of batteries |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021102968A RU2767984C1 (en) | 2021-02-08 | 2021-02-08 | Device for compensating self-discharge of batteries |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2767984C1 true RU2767984C1 (en) | 2022-03-22 |
Family
ID=80819655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021102968A RU2767984C1 (en) | 2021-02-08 | 2021-02-08 | Device for compensating self-discharge of batteries |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2767984C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2381426C2 (en) * | 2007-10-25 | 2010-02-10 | Открытое акционерное общество Завод "Красное знамя" | Turning device for solar power module |
RU2555323C2 (en) * | 2011-12-29 | 2015-07-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный ценр Сухопутных войск Общевойсковая академия Вооруженных сил Российской Федерации" | Device to compensate self-discharge of accumulator batteries |
RU2604204C1 (en) * | 2015-06-15 | 2016-12-10 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище (военный институт) имени генерала армии В.Ф. Маргелова" | Device to compensate self-discharge of accumulator batteries |
RU2692697C1 (en) * | 2018-06-18 | 2019-06-26 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Рязанское высшее воздушно-десантное ордена Суворова дважды Краснознаменное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова" Министерства обороны Российской Федерации | Accumulator self-discharge compensation device |
CN110350561A (en) * | 2019-07-12 | 2019-10-18 | 无锡旭浦能源科技有限公司 | Intelligent electric power energy-storage system and its method based on Internet of Things |
-
2021
- 2021-02-08 RU RU2021102968A patent/RU2767984C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2381426C2 (en) * | 2007-10-25 | 2010-02-10 | Открытое акционерное общество Завод "Красное знамя" | Turning device for solar power module |
RU2555323C2 (en) * | 2011-12-29 | 2015-07-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный ценр Сухопутных войск Общевойсковая академия Вооруженных сил Российской Федерации" | Device to compensate self-discharge of accumulator batteries |
RU2604204C1 (en) * | 2015-06-15 | 2016-12-10 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище (военный институт) имени генерала армии В.Ф. Маргелова" | Device to compensate self-discharge of accumulator batteries |
RU2692697C1 (en) * | 2018-06-18 | 2019-06-26 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Рязанское высшее воздушно-десантное ордена Суворова дважды Краснознаменное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова" Министерства обороны Российской Федерации | Accumulator self-discharge compensation device |
CN110350561A (en) * | 2019-07-12 | 2019-10-18 | 无锡旭浦能源科技有限公司 | Intelligent electric power energy-storage system and its method based on Internet of Things |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FR2576722A1 (en) | DIRECT CURRENT POWER SUPPLY WITH ADJUSTABLE OPERATING POINT | |
CN104699126B (en) | Day light tracking method | |
US4165477A (en) | Instrument intended to be carried at the wrist | |
RU2006118382A (en) | METHOD FOR CONTROLLING THE POSITION OF SOLAR BATTERIES OF THE SPACE VEHICLE AND SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU2767984C1 (en) | Device for compensating self-discharge of batteries | |
US3652160A (en) | Light beam rangefinder | |
JPS5793782A (en) | Solid-state image pickup device having storage time controlling function | |
CN2248853Y (en) | Automatic sun facing control device | |
US20150309153A1 (en) | Light source position detection apparatus, light source tracking apparatus, control method and program | |
JP3914432B2 (en) | Car stop | |
US3700336A (en) | Method for optically detecting lightning radiation | |
SE0000641D0 (en) | Method and device for recharging a battery | |
CN204350390U (en) | A kind of solar energy intelligent Lawn lamp controller | |
KR20130130535A (en) | Device and method for heliostat control using hybrid type solar tracking device | |
JPS55110477A (en) | Control method of charge storage time in optical sensor device | |
SU69964A1 (en) | Photovoltaic device for the orientation of the blind | |
JP2915267B2 (en) | Light emitting device with solar cell | |
US20210159722A1 (en) | LED Based Light Sensor Circuitry for Gating Solar Panel Power | |
US3805063A (en) | Detecting device for focusing in optical instrument | |
RU165333U1 (en) | SUN POSITION PHOTOELECTRIC SENSOR | |
SU715944A1 (en) | Photoelectronic device | |
Mustaffa et al. | A prototype of a solar-tracking power-generating system | |
Khabibullaevich et al. | SYSTEM OF TRACKING ON THE POSITION OF THE SUN IN PHOTOELECTRIC BATTERIES | |
RU140583U1 (en) | SENSOR FOR SUN POSITION | |
JPS6323587Y2 (en) |