SK126393A3 - Quick charger and quick charge method for nickel-cadmium battery - Google Patents

Quick charger and quick charge method for nickel-cadmium battery Download PDF

Info

Publication number
SK126393A3
SK126393A3 SK1263-93A SK126393A SK126393A3 SK 126393 A3 SK126393 A3 SK 126393A3 SK 126393 A SK126393 A SK 126393A SK 126393 A3 SK126393 A3 SK 126393A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
cell
circuits
temperature
voltage
rate
Prior art date
Application number
SK1263-93A
Other languages
English (en)
Inventor
Stewart N Simmonds
Original Assignee
4C Technologies Inc
Datalink Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 4C Technologies Inc, Datalink Corp filed Critical 4C Technologies Inc
Publication of SK126393A3 publication Critical patent/SK126393A3/sk

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
    • H02J7/007194Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)

Description

Zariadenie a spôsob rýchleho nabíjania nikel-kadmiových batérií
Oblasť techniky
Vynález sa týka rýchleho dobíjania akumulátorov, presnejšie zariadenia na rýchle dobíjanie nikel-kadmiových batérií a spôsobu rýchleho nabíjania riikel-kadmiových batérií.
V súlade s týmto vynálezom je počas nabíjania monitorovaná hlavne teplota a napätie nikel-kadmiových batérií. Dobíjačia operácia je ukončená, keď sledovaná teplota alebo napätie vykazuje neobvyklé správanie.
Doterajší stav techniky
Akumulátory, ako sú nikel-kadmiové batérie, môžu byť počas svojho životného cyklu mnohokrát dobíjané. Dobíjačia operácia musí byť starostlivo riadená, aby sa minimalizovali škodlivé javy v batérii,: dobre známe odborníkom v tejto oblasti (viď napríklad Battery Charging: Extending Life Capacity, Bob Villiams, Cellular Bussines, 1989, str.44-49). Vzhľadom na technológiu dobíjania v minulosti trvala operácia dobíjania niekoľko hodín. So stúpajúcou popularitou spotrebičov napájaných akumulátormi začala vznikať pre systémy pripúšťajúce použitie akumulátorov požiadavka, aby dobíjanie trvalo rádovo niekoľko minút, namiesto niekoľkých hodín. Hoci je možné batérie rýchlo dobíjať, vyžaduje to však starostlivejšie monitorovanie a riadenie procesu dobíjania batérie, aby sa zamedzilo nežiadúcemu nevratnému poškodeniu batérie (viď napríklad Nickel-Cadmium Battery Update 90, Report on September, 1990 Brussels Seminár by Cadmium Assocation, London, Eng1and, november 1990).
V minulosti bolo vyvinuté veľké množstvo systémov, schopných rýchlo dobíjať akumulátory. Tieto systémy obsahujú typicky elektrické obvody, ktoré monitorujú napätie a/alebo teplotu dobíjanej batérie a prerušia a/alebo pozmenia veľkosť nabíjacieho prúdu batérií, akonáhle teplota alebo napätie dosiahne dopredu stanovené hodnoty. Typickým patentom popisujúcim jednu z dosiaľ známych metód je patent USA č.4 006 397, Catotti a kol.
Japonské zverejnené patentové publikácie (Kokoku) čísla 62-23528 a 62-23529 popisujú metódy dobíjania akumulátorových batérií, ako sú nikel-kadmiové batérie, pri ktorých je pozornosť zameraná na zmenu tvaru krivky napätia na akumulátore počas dobíjania. Množstvá inflexných bodov, ktoré sa objavujú na napäťovej krivke, sú uložené dopredu a nabíjacia operácia je prerušená, keď sa uložené inflexné body objavujú v dopredu určenom poradí. Podľa tejto metódy je ale nevyhnutné zaznamenávať dopredu zmeny na napäťovej krivke počas dobíjačej operácie pre každú z rôznych druhov batérií a prepisovať uložený obsah príslušnými inflexnými bodmi, ktoré odpovedajú batérii, ktorá sa má dobíjať, v závislosti na druhoch batérií, ktoré sa dobíjajú, čo je nepohodlné. V závislosti na zariadení, na ktorom sa dobíjanie vykonáva a na hysterézii batérie, naviac tvar krivky výstupného napätia batérie nemusí nutne vykazovať to poradie alebo tie hodnoty napätia, ktoré sú uložené a to sťažuje korektné vykonávanie nabíjacej alebo dobíjačej operácie. Preto je obtiažne vykonať rýchle nabíjanie bez zhoršenia výkonnosti batérií.
Preto boli až doteraz akumulátory a čiastočne aj nikel-kadmiové batérie dobíjané obyčajne počas 6 až 16 hodín. Dokonca i v prípade tzv. rýchleho dobíjania, pri ktorom je dobíjanie vykonávané relatívne krátky čas, je potrebná jedna alebo dve hodiny.
Ak sú použité tzv. dobíjačie akumulátory, akumulátorové batérie a majú slúžiť svojmu účelu, je žiadúce, aby boli znovu nabité v čo možno najkratšom čase. Je tu ale obmedzenie spočívajúce v tom, že vplyvom chemických reakcií rastie vo vnútri akumulátorovej batérie teplota a vnútorný tlak. Dobíjanie prechodom veľkého prúdu počas krátkej doby má za následok nielen poškodenie akumulátora, ale tiež zhoršenie charakteristík akumulátora, ako sú výstupná charakteristika a nabíjacia charakteristika, a preto nebolo používané.
V posledných rokoch však dopyt po akumulátorových batériách v rôznych odvetviach priemyslu rastie. Je nutné, ako je to len možné, zamedziť vyčerpaniu zdroja energie počas činnosti a rýchle alebo skôr okamžité dobíjanie akumulátorov je požadované viac ako kedykolvek predtým, predovšetkým tam, kde sa používa elektricky poháňané ručné náradie, v nemocniciach v lekárskom vybavení a v spojovacej technike, vrátane prenosných telefónov.
Podstata vynálezu
Podstatou predloženého vynálezu je teda zlepšiť nedostatky hore uvedených používaných metód a uľahčiť dobíjanie akumulátorových batérií a hlavne nikel-kadmiových batérií počas krátkej doby asi niekoľkých minút, najviac 20. Dobíjanie takou vysokou rýchlosťou zvyšuje význam niektorých parametrov, ktoré nie sú tak významné v prípade skôr známych systémov, kde sa dobíjanie vykonáva pomalšie. Bolo ale zistené, že tieto parametre môžu byť účinne využívané, aby sa dosiahol bezpečný, rýchly dobíjačí systém bez toho, že by bola batéria vystavená vedľajším škodlivým vplyvom.
Na dosiahnutie uvedeného cieľa používa predložený vynález technické riešenie, ktoré je popísané ďalej. Týmto riešením je prístroj na rýchle nabíjanie nikel-kadmiových batérií, ktorý obsahuje:
elektrické obvody dodávajúce prúd, ktoré dodávajú nabíjací prúd do akumulátorových článkov, ktoré sa majú nabiť;
elektrické obvody na meranie teploty, ktoré merajú teplotu článku;
vzorkovacie obvody, ktoré merajú teplotu článku a ukladajú tieto dáta alebo postupujú tieto dáta aritmetickým obvodom;
aritmetické obvody, ktoré vypočítavajú teplotu článku z dát, získaných z meracích obvodov a vydávajú riadiace signály, ktoré reprezentujú časový úsek pre prerušenie nabíjacej operácie;
prepínacie obvody, ktoré prerušujú dodávku prúdu do článku z obvodov dodávajúcich prúd v závislosti na výstupe aritmetických obvodov;
riadiace obvody na riadenie všetkých uvedených obvodov; pritom obvod, dodávajúci prúd v nabíjacom prístroji, dodáva do článku počas operácie nabíjania prúd aspoň 2C; a prvou aritmetickou funkciou aritmetických obvodov je výpočet rýchlosti rastu teploty článku pomocou dát o teplote získaných zo vzorkovacích obvodov pomocou prostriedkov na meranie teploty;
druhou aritmetickou funkciou je výpočet rýchlosti zmeny teploty pomocou porovnávania rýchlosti rastu teploty článku v prvom časovom úseku s rýchlosťou rastu teploty v druhom časovom úseku;
a treťou aritmetickou funkciou je porovnávanie rastu teploty článku v druhom časovom úseku s rýchlosťou rastu teploty v prvom časovom úseku, aby sa rozhodlo, či rýchlosť rastu teploty v druhom časovom úseku je viac ako dvakrát väčšia ako rýchlosť rastu teploty v prvom časovom úseku a bol vydaný signál na prerušenie dodávania nabíjacieho prúdu do článku v závislosti na výsledku porovnania.
V súlade s iným vyhotovením predloženého vynálezu je tiež navrhnutý prístroj na rýchle nabíjanie nikel-kadmiových batérií, ktorý ďalej obsahuje:
obvody merajúce napätie na meranie výstupného napätia článku;
vzorkovacie obvody, ktoré merajú napätie na článku a ukladajú tieto dáta alebo ich postupujú aritmetickým obvodom;
aritmetické obvody, ktoré počítajú údaje o napätí na článku získané zo vzorkovacích obvodov;
pričom štvrtou aritmetickou funkciou aritmetických obvodov je výpočet rýchlosti rastu napätia na článku z údajov o napätí na článku, získaných zo vzorkovacích obvodov pomocou obvodov na meranie napätia a piatou aritmetickou funkciou je detekovanie prvého poklesu rýchlosti rastu napätia po prvom časovom úseku, počas ktorého sa rast napätia stále zvyšoval a aritmetické obvody vydávajú signály na prerušenie dodávania nabíjacieho prúdu do článku v závislosti na informácii tretej aritmetickej funkcie, že rýchlosť rastu teploty článku v druhom časovom intervale sa stala viac ako dvojnásobnou oproti rýchlosti rastu teploty v prvom časovom intervale a zároveň na základe informácie, poskytovanej piatou funkciou, že sa prejavil prvý úbytok v rýchlosti rastu napätia.
V súlade s preferovaným vyhotovením je podľa predloženého vynálezu navrhnutý spôsob dobíjania akumulátorových článkov, ako sú nikel-kadmiové batérie, pri ktorom sa počas prechodu nabíjacieho prúdu článkom monitoruje teplota článku.
Je porovnávaná aspoň rýchlosť rastu teploty akumulátorového článku, t.j. nikel-kadmiovej batérie v aspoň jednom časovom úseku, t.j. v prvom časovom úseku, s rýchlosťou rastu teploty článku v inom časovom úseku, t.j. v druhom časovom úseku, ktorý nasleduje za prvým a prechod nabíjacieho prúdu je prerušený v okamžiku, kedy je rýchlosť rastu teploty článku v druhom časovom úseku viac ako dvakrát vyššia ako rýchlosť rastu teploty článku v prvom časovom úseku.
Podľa tohoto vynálezu je teda detekovaná, ako je už popísané, teplota článku, ktorý sa dobíja a dobíjačia operácia je prerušená s využitím skutočnosti, že rýchlosť rastu teploty sa pri dobíjaní článku náhle zvyšuje, ak je batéria takmer na 100% nabitá. Je teda umožnené rýchle dobíjanie článku veľkým prúdom. Aby sa ešte efektívnejšie a korektnejšie dosiahol cieľ predloženého vynálezu, je zároveň s analýzou teplotnej charakteristiky, ktorá je vykonávaná na základe detekovania teploty článku, sledované počas dobíjačej operácie výstupné napätie dobíjaného článku.
Je využitý fakt, že rýchlosť rastu napätia, ktorá sa plynulé zväčšovala, sa mení do záporného nárastu, t.j. rýchlosť rastu sa znižuje vtedy, ak je článok už nabitý na takmer 100% a zdroj dobíjačieho prúdu je odpojený v momente, kedy sa obidve uvedené charakteristiky vyvíjajú súčasne.
Inými slovami, podľa tohoto vynálezu sa dobíjačia operácia vykonáva prúdom väčším ako 2C, čo je všeobecne uznávaný štandard na vyjadrenie veľkosti prúdu vo vzťahu ku akumulátorovým článkom, pričom je presne kontrolovaná teplota článku, zatiaľ čo sa článok nabíja veľkým prúdom a nabíjacia operácia je ukončená v momente, kedy sa prejaví dopredu daná teplotná charakteristika, aby sa úplne zamedzilo doteraz existujúcim problémom, ako je rast teploty a rast vnútorného tlaku a zároveň sa mohlo vykonať rýchle elektrické dobíjanie.
V súlade s predloženým vynálezom je ďalej merané výstupné napätie článku súčasne s meraním teploty, aby sa presnejšie určil moment prerušenia nabíjacej operácie a aby bolo vykonané bezpečné a správne dobíjanie, umožňujúce predĺženie životnosti akumulátorovej batérie bez zhoršenia výstupnej a nabíjacej charakteristiky článku.
Tento vynález popisuje metódu dobíjania akumulátorových článkov, pri ktorej je dobíjačí prúd aplikovaný na článok, zatiaľ čo je súčasne monitorovaná teplota článku a výstupné napätie článku. Aplikácia nabíjacieho prúdu je prerušená v závislosti na detekcii poklesu rýchlosti rastu napätia batérie okamžite po časovom úseku, počas ktorého sa rýchlosť rastu napätia plynulé zvyšovala.
Nabíjanie je prerušené, ak je súčasne detekovaná aspoň dvojnásobná rýchlosť rastu teploty a pokles rýchlosti rastu napätia batérie bezprostredne po časovom úseku, počas ktorého sa rýchlosť rastu napätia plynulé zvyšovala.
Vynález ďalej popisuje prístroj na dobíjanie akumulátorových článkov. Prístroj zahŕňa prúdový zdroj, poskytujúci nabíjací prúd pre nabíjanie článku, teplotné čidlo snímajúce teplotu článku a poskytujúce výstupný signál, odpovedajúci tejto teplote, signálový procesor na monitorovanie výstupného signálu a produkujúceho vypínací
-signál v závislosti na detekcii preddefinovanej rýchlosti rastu tohoto signálu a prepínač, reagujúci na vypínací signál pre odpojenie článku od zdroja prúdu. Teplotné čidlo môže byť termistorový delič napätia, pripojený paralelne k článku.
Vynález popisuje zároveň prístroj na dobíjanie akumulátorov, ktorý obsahuje zdroj prúdu, poskytujúci nabíjací prúd pre nabíjanie článku, napäťové čidlo na snímanie výstupného napätia článku, poskytujúceho výstupný signál vyjadrujúci toto napätie, signálový procesor na monitorovanie výstupného signálu a produkujúceho vypínací signál pri detekcii dopredu definovanej rýchlosti rastu tohoto signálu a prepínač, reagujúci na vypínací signál pre odpojenie článku od zdroja prúdu.
Vynález ďalej popisuje prístroj na dobíjanie akumulátorových článkov, obsahujúci zdroj prúdu pre aplikáciu nabíjacieho prúdu do článku, teplotné čidlo snímajúce teplotu článku a poskytujúce výstupný signál odpovedajúci tejto teplote, napäťové čidlo na snímanie výstupného napätia článku, poskytujúceho výstupný signál vyjadrujúci toto napätie, signálový procesor na monitorovanie výstupných signálov a poskytujúci vypínací signál pri detekcii dopredu definovaného vzťahu medzi uvedenými signálmi a prepínač, reagujúci na vypínací signál pre odpojenie článku od zdroja prúdu.
Prehľad obrázkov na výkrese
Obr.l je ekvivalentný elektrický obvod na nabíjanie a vybíjanie batérie prúdom O,1C;
Obr.2 je ekvivalentný batérie prúdom 4C; elektrický obvod na nabíjanie
Obr.3 je ekvivalentný batérie; elektrický obvod na vybíjanie
Obr.4 je ekvivalentný ktorá je prebíjaná; elektrický obvod pre batériu,
Obr.5 zobrazuje krivku ' teploty v stupňoch Celzia (dolná
krivka) a napätia (horná krivka) pre ekvivalentný obvod nabíjania batérie podľa obr.2 v závislosti na čase v sekundách;
Obr.6 je podobný obr.5, ale ilustruje prípad, v ktorom je začiatočná teplota batérie pred dobíjaním vyššia ako začiatočná teplota batérie, použitej v prípade zobrazenom na obr. 5 ;
Obr.7 je zväčšenou ilustráciou teplotných kriviek z obr.5 a 6;
Obr.8 skladá údaje z obr.5 a 6;
Obr.9 je schématický diagram elektronických obvodov nabíjačky batérií, schopnej rýchleho dobíjania podľa tohoto vynálezu;
Obr.10 je schématický diagram meracieho zariadenia použitého vo vynáleze na meranie povrchovej teploty článku;
Obr.11 je schématický diagram meracieho zariadenia použitého v tomto vynáleze na meranie teploty článku pomocou merania výstupného svorkového napätia článku;
Obr.12 je blokový diagram, ilustrujúci zostavenie aritmetických obvodov nabíjacieho prístroja podľa tohoto vynálezu;
Obr.13 až 16 sú grafy, zobrazujúce merané teploty a napätie nikel-kadmiového článku pri nabíjaní nabíjacím prístrojom popísaným v tomto vynáleze;
Obr.17 a 18 sú grafy, ukazujúce zmeny v teplote a napätí nikel-kadmiového článku pri nabíjaní konvenčnou nabíjacou metódou;
Obr.19 je graf, zobrazujúci výsledky aritmetického spracovania rýchlosti rastu teploty a rastu napätia, vypočítané z údajov uvedených na obr.17 a 18;
Obr.20 a 21 sú grafy, zobrazujúce výsledky aritmetického vyhodnocovania rýchlosti rastu teploty a rastu napätia, vypočítané z údajov, uvedených na obr.13 až 16;
Obr.22 je vývojový diagram, ilustrujúci postupnosť krokov pri nabíjaní metódou, popísanou v tomto vynáleze;
Obr.23 je blokový diagram, ukazujúci zapojenie obvodov nabíjacieho prístroja podľa tohoto vynálezu;
Obr.24 je blokový diagram, zobrazujúci zapojenie obvodov časti prúdového zdroja nabíjacieho prístroja podľa vynálezu;
Obr.25 je blokový diagram, zobrazujúci zapojenie obvodov častí meracích teplotu a k nim prislúchajúcim obvodom aritmetických výpočtov nabíjacieho prístroja podľa tohoto vynálezu;
Obr.26 je blokový diagram, zobrazujúci zapojenie obvodov častí meracích napätie a k nim prislúchajúcich obvodov aritmetických výpočtov nabíjacieho prístroja podlá vynálezu;
Obr.27 až 43 sú vývojové diagramy, ilustrujúce postupnosť .iných krokov, ktoré umožňujú uvedenie nabíjacej metódy podľa tohoto vynálezu do praxe;
V ďalšom texte budú popísané základné charakteristiky nikel-kadmiových batérií podlá predloženého vynálezu, prístroj na rýchle nabíjanie nikel-kadmiových batérii a princíp metódy rýchleho nabíjania.
Nikel-kadmiový akumulátor má kladnú elektródu vyrobenú z hydroxidu nikelnatého a zápornú elektródu zo zlúčeniny kadmia. Ako elektrolyt sa používa hydroxid draselný. Počas nabíjania sa odohráva táto reakci:
2Ni(OH)2 + Cd(0H)2 -> 2NÍ00H + Cd + 2H2O (1)
Na kladnej elektróde sa hydroxid nikelnatý mení na oxyhydroxid nikelnatý. Na zápornej elektróde sa hydroxid kademnatý mení na kadmium. Toto vyvoláva celkový rozdiel potenciálov (elektromotorická sila) :
( +0,52 V ) - ( 0,80 V )= +1,32 V Počas vybíjania sa odohráva nasledujúca reakcia:
2NI00H + Cd + 2H20 -> 2Ni(0H)2 + Cd(OH)2 (2)
Počas vybíjania sa odohrávajú opačné chemické reakcie k tým, ktoré sa odohrávajú pri nabíjaní. Elektromotorická sila, ktorá sa objavuje počas vybíjania je tiež opačná ako tá, ktorá sa objavuje počas nabíjania.
Je známe, že keď sa blíži batéria ku svojmu úplnému nabitiu, voda obsiahnutá v elektrolyte podlieha elektrolýze, pri ktorej sa na kladnej elektróde vyvíja kyslík a na zápornej elektróde sa vyvíja vodík. To má za následok znižovanie obsahu vody v elektrolyte. Naviac uvoľňované plyny vytvárajú vnútorný tlak vo vnútri puzdra batérie. Aby sa zabránilo možnosti explózie, vybavuje sa puzdro batérie bezpečnostným tlakovým ventilom, ktorý umožní vyvíjanému plynu uniknúť, pokial sa hromadí v množstve, ktoré prekročí bezpečnú hodnotu, Súčasné výrobné technológie tiež prispievajú k minimalizácii vyvíjaniu plynov vo vnútri batérie používaním aktívnejších materiálov na zápornej elektróde batérie ako na kladnej elektróde. To dovoľuje, aby bola kladná elektróda úplne nabitá skôr, ako sa úplne nabije záporná elektróda. Vyvíja sa teda iba kyslík podľa nasledujúceho vzťahu:
40H -> 2H2O + 02 + 4e (3)
Kyslík putuje k zápornej elektróde, kde rekombinuje s kadmiom a vytvára hydroxid kademnatý (t.j. bez uvoľňovania kyslíka). Hydroxid kademnatý je produkt, ktorý pôvodne vzniká pri vybíjaní na zápornej elektróde. Keď rýchlosť nabíjacej reakcie na zápornej elektróde rastie až k bodu, kedy sa rovná rýchlosti rekombinácie atómov kyslíka, je dosiahnutá rovnováha. Záporná elektróda je teda menej ako úplne nabitá, ale zato sa neuvoľňuje kyslík. Predpokladá sa, že batéria je po dosiahnutí uvedenej rovnováhy úplne nabitá. Dalšie nabíjanie sa označuje ako prebíjanie.
Toto ale platí iba v prípade, že je prebíjací prúd obmedzený približne na hodnotu 0,3C (teda nabíjací prúd ekvivalentný 300 miliampérom (mA) aplikovaným na 1000 miliampér-hodinovú (mAh) batériu). Pri tejto rýchlosti nabíjania bude odpovedať vnútorný tlak v batérii jednej atmosfére. Pokiaľ sa ale prebíjací prúd zvýši na hodnotu IC (teda nabíjací prúd je ekvivalentný lOOOmA aplikovaných na lOOOmAh batériu), potom vnútorný tlak v batérii stúpne na desať atmosfér. Pri nabíjacích hodnotách, ktoré presahujú hodnotu IC, bude vnútorný tlak v batérii ešte väčší. Preto je dôležité zamedziť prebíjaniu batérie, keď sa nabíjanie vykonáva pri vyšších hodnotách nabíjacieho prúdu.
Hoci tu nechceme byť viazaný žiadnou teóriou, predkladá vynálezca nasledujúci teoretický rozbor, ktorý má pomôcť odborníkom v tomto odbore pochopiť vynález.
Batéria je elektrochemické zariadenie, ktorého účelom je uchovávať elektrickú energiu. Na demonštráciu rôznych stavov vo vnútri batérie môžu byť použité ekvivalentné elektrické obvody. Je nutné poznamenať, že kedykoľvek sa zmení chemická reakcia vo vnútri batérie, je nutné použiť iný ekvivalentný obvod.
Na obr.l je ekvivalentný elektrický obvod pre batériu, pokiaľ sa nabíjanie a vybíjanie deje prúdom O,1C a je to najčastejšie používaný elektrický model. Vnútorný odpor batérie, rezistor Rin-ternai > Je reprezentovaný premenlivým rezistorom, ktorý má odpor nepriamo úmerný množstvu energie v batérii. Na začiatku nabíjania batérie je odpor rezistora Rinternal vyso^Ý> ale počas nabíjania batérie sa znižuje.
Aplikácia Kirchhoffových zákonov ukazuje, že ak je odpor rezistora Rinternal vysoký, najväčší úbytok nabíjacieho napätia je na rezistore Rinternal a malý úbytok je na batérii. Keď sa odpor rezistora Rinternal znuJe> Je najväčší úbytok napätia na batérii, pričom na rezistore Rinternal je veľmi malý úbytok napätia. Keď sa batéria vybíja, je odpor rezistora Rínterna/j najprv malý, ale zväčšuje sa s tým, ako sa batéria vyčerpáva. Teda na začiatku je na rezistore Rinternal ma^ý úbytok napätia, ale tento úbytok sa zväčšuje s tým, ako sa znižuje množstvo energie v batérii.
Dôsledky výkonovej straty v batérii sa dajú analyzovať. Na rezistore Rinternai sa stráca výkon ako pri nabíjaní, tak i pri vybíjaní batérie. Očakávaný dôsledok výkonovej straty je vydávanie tepla, ale endotermické chemické reakcie vyváži tepelný efekt výkonovej straty na rezistore Rinternai» takže pokiaľ sa vôbec nejaké teplo uvoľňuje, tak ho je veľmi málo. Dokonca môže batéria počas prebíjania uložiť bez škodlivých účinkov prebytočnú energiu až do hodnoty prúdu 0,3C. Napriek tomu, keď hodnota nabijacieho/prebíjačieho prúdu prekročí 0,3C, je nutné vziať do úvahy iné faktory, ktoré majú vplyv na vnútornú rovnováhu chemických reakcií.
Na obr.2 je ekvivalentný elektrický obvod na nabíjanie batérie prúdom 4C a sú tu uvedené dva vnútorné odpory, zapojené paralelne: pevný rezistor ^inti a premenlivý rezistor R-£nt2· Rezistor odpovedá rezistoru Rinternai z obrázka 1, na ktorom je hodnota odporu rezistora R£n^2 nepriamo úmerná množstvu energie v batérii. Podobne i tu je teplo vyvolané výkonovou stratou vyvážené endotermickým efektom chemických reakcií. Rezistor R^^i reprezentuje zvyškovú zložku odporu oddelene od odporu rezistora R-[nt2’ ^de hodnota odporu rezistora Rinti je pevná a nezávislá na žiadnej chemickej reakcii, ktorá prebieha v batérii. Hodnota odporu rezistora Rintl Je relatívne malá, takže jej vplyv na zvyšovanie teploty počas nabíjania je minimálny, ak je vôbec nejaký. Akonáhle sa ale blíži batéria k svojmu úplnému nabitiu, hodnota odporu rezistora Rint2 sa znižuje pod hodnotu odporu rezistora Rinti a vplyv odporu rezistora R^ntl začína byť dominantný. V tomto momente rezistor R.-nt-£ uvoľňuje veľké množstvo tepla, ktoré má za následok, že sa celková teplota batérie podstatne zvyšuje.
Obrázok 3 ilustruje vzťah medzi rezistormi R-£n1·^ a Rint2 počas vybíjania batérie. Hodnota odporu rezistoru Rjnti je na začiatku dominantná (t.j. vysoko prekračuje hodnotu odporu rezistora R^nt2^’ ta^ze akékoľvek vnútorné teplo alebo úbytok svorkového napätia je spôsobené predovšetkým odporom rezistora Rinti· So znižovaním množstva energie, akumulovanej v batérii, sa hodnota odporu rezistora Rint2 zvyšuje. Prípadne je hodnota odporu rezistora Κ-[ηΐ2 ta^ vysoká, že celý úbytok napätia batérie je na rezistoroch Rintl a Rint2 a na batérii nie je žiadny úbytok napätia (t.j. na výstupných svorkách sa objaví nulové výstupné napätie).
Obrázok 4 je ekvivalentný elektrický obvod batérie, ktorá bola prebitá. Keď je batéria úplne nabitá, je hodnota odporu rezistora Rjnt2 skutočne nula ohmov. Teda jediný odpor, ktorý batéria vykazuje, je vyjadrený odporom rezistora R^ntl. Bolo zistené, že teplo, vyvíjané rezistorom Rjnti je minimálne až k dobíjačím prídom 0,3C. Nad hranicou 0,3C rastie vydávané teplo z dôvodu výkonovej straty úmerne k rastu dobíjačieho prúdu. Naviac sa pri vyšších dobíjačích rýchlostiach uvoľňuje značne väčšie množstvo kyslíka. Kyslík na zápornej elektróde rekombinuje s kadmiom a znižuje tým napätie článku. Toto potom zväčšuje výkonovú stratu na rezistore ^int!’ ktorý ďalej zvyšuje výdaj tepla a to vedie k prekročeniu teplotnej medze. Preto je teda, ako už bolo uvedené, dôležité zamedziť prebíjaniu batérií, keď sú tieto dobíjané veľkými nabíjacími prúdmi. Obrázky 5 až 8 znázorňujú vplyvy teploty a napätia na nikel-kadmiovú batériu, ktorá je dobíjaná prúdom 4C. Obrázky 5 a 6 zachytávajú pre rôzne počiatočné teploty batérie vzťah medzi svorkovým napätím batérie a jej povrchovou teplotou. Na obrázku 5 je vynesená závislosť teploty batérie v stupňoch Celsia ( spodná krivka označená ako TEMP 1) a napätie (horná krivka označená ako VOLT 1) v závislosti na čase v sekundách pre dobíjanie batérie prúdom 4C, ktorá má počiatočnú teplotu 38,8°C. Obrázok 6 je podobný, rozdiel je v tom, že odpovedajúce krivky teploty a napätia sú označené v poradí TEMP 2 a VOLT 2 a počiatočná teplota batérie je 23,3°C. Na obrázku 7 sú uvedené detailnejšie zväčšené teplotné krivky z obrázkov 5 a 6 .
Analýza priebehu napätia batérie počas nabíjania odhaľuje dramatický vzrast a nasledujúci pokles rýchlosti, rastu napätia pri konci nabíjacieho cyklu. Z obrázkov 5 a 6 je možné vysledovať, že rýchlosť rastu napätia batérie rastie od 1 milivoltu za sekundu v prvých 9 minútach (čas 0 až 540 sekúnd), až cez asi 4 milivolty za sekundu v ďalších 90 sekundách (čas 600 až 690 sekúnd), až k asi 8 milivoltom za sekundu v ďalších 90 sekundách (čas 690 až 780 sekúnd). Potom napätie batérie rastie ďalej, ale rýchlosť, s ktorou rastie, klesne nakoniec (v časovom okamžiku 830 sekúnd) asi na 2 milivolty za sekundu. Po približne 830 sekundách dobíjania prúdom 4C už nemôže batéria ďalej prijímať energiu a môžeme ju považovať za úplne nabitú.
Analýza teplotných kriviek na obrázkoch 5, 6 a 7 neodha14 škodlivým vplyvom, spôsobiť nevratné ľuje žiadnu podobnosť medzi krivkami, s výnimkou záveru nabíjacieho cyklu. Od 0 do 660 sekúnd vykazuje krivka TEMP 1 rast teploty o O,OO97°C za sekundu, zatiaľ čo krivka TEMP 2 vykazuje pokles teploty o 0,0057°C za sekundu. Od 660 sekundy k 830 sekunde rastie teplota rýchlosťou 0,038°C za sekundu (krivka TEMP 1) a krivka TEMP 2 rýchlosťou 0,01°C za sekundu. To demonštruje aspoň dvojnásobný nárast (t.j. zdvojnásobenie) rýchlosti rastu teploty v momente, kedy je batéria takmer úplne nabitá.
Rýchle dobíjanie (dobíjanie veľkým prúdom), ktoré je jedným z predmetov tohoto vynálezu, vyžaduje precízne riadenie intenzity nabíjania batérie, aby sa zamedzilo ktoré sa môžu veľmi rýchlo objaviť a poškodenie batérie. Predchádzajúce dobíjačie technológie, schopné dobíjať batériu prúdmi väčšími ako 1C mali, pokiaľ boli používané pri dobíjaní prúdmi väčšími ako 1C, svoje záporné stránky. Čiastočne to bolo prebíjanie batérií, ktoré malo za následok zvýšené vyvíjanie tepla v batérii tak, ako to už bolo popísané. Toto mohlo viesť ku zníženiu kapacity, ku skracovaniu životného cyklu batérie a možnej explózii batérie. Požadované presné riadenie pri rýchlostiach vyšších ako 1C môže byť dosiahnuté starostlivým monitorovaním napätia batérie, jej teploty alebo teploty a napätia súčasne.
Napätie batérie vykazuje unikátny jav, ktorý sa objavuje iba v momente, kedy je batéria na 95% až na 100% nabitá. Týmto javom je pokles rýchlosti rastu napätia batérie bezprostredne po časovom úseku, počas ktorého rýchlosť rastu napätia batérie plynulé rástla. Nabíjanie veľkým prúdom musí byť prerušené hneď, ako je tento pokles detekovaný, aby sa zabránilo prebíjaniu batérie.
Teplota batérie tiež vykazuje unikátny jav, ktorý sa objavuje iba v momente, kedy je batéria na 95% až na 100% nabitá. Týmto javom je dramatický rast, aspoň dvojnásobný, rýchlosti rastu teploty batérie. Toto podstatné zvýšenie vyjadruje, že batéria je takmer úplne nabitá a že by malo byť ukončené dobíjanie týmto veľkým prúdom.
Namiesto ukončenia dobíjania veľkým prúdom v závislosti na detekcii jednej z uvedených podmienok, je možné alternatívne toto dobíjanie veľkým prúdom ukončiť pri súčasnom výskyte obidvoch týchto podmienok.
Presným riadením dobíjania batérie je možné, pri dobíjaní veľkým prúdom, ako už bolo uvedené, rýchle dobíjať batérie na 95% až 100% ich kapacity bez vystavovania batérie nebezpečenstvu nežiadúceho efektu prebíjania.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Teraz budú popísané detailnejšie konkrétne príklady realizácie prístrojov na rýchle dobíjanie nikel-kadmiových článkov podlá predloženého vynálezu spoločne s odkazmi na odpovedajúce obrázky.
Obrázok 9 je blokový diagram, vysvetľujúci konkrétne zloženie prístroja 1 na rýchle dobíjanie nikel-kadmiových batérií podľa prvého vyhotovenia tohoto vynálezu, ktoré obsahuj e:
obvody prúdového zdroja 3., ktoré dodávajú nabíjací prúd do článku 2, ktorý sa má nabiť;
obvody na meranie teploty 4, ktoré merajú teplotu článku
2;
vzorkovacie obvody 5., ktoré merajú teplotu článku a ukladajú dáta o tomto meraní alebo odovzdávajú tieto dáta aritmetickým obvodom;
aritmetické obvody 6, ktoré vyhodnocujú údaje o teplote článku, obdržané od vzorkovacích obvodov 5 a vydávajú riadiaci signál, ktorý reprezentuje moment na prerušenie nabíjacej operácie;
prepínacie obvody 7, ktoré odpojujú dodávku prúdu zo zdroja prúdu 3. do článku 2 v závislosti na výstupe aritmetických obvodov 6. a riadiace obvody 8., určené na riadenie všetkých uvedených obvodov;
pričom obvody zdroja prúdu 3. v tomto prístroji 1 dodávajú počas nabíjacej operácie prúd aspoň 2C do článku; a prvou aritmetickou funkciou aritmetických obvodov 6. je výpočet rýchlosti rastu teploty článku z údajov o teplote získaných zo vzorkovacích obvodov 5. pomocou obvodov na meranie teploty 4, druhou aritmetickou funkciou je výpočet rýchlosti zmeny porovnávaním rýchlosti rastu teploty článku v prvom časovom úseku s rýchlosťou rastu teploty článku v druhom časovom úseku a treťou aritmetickou funkciou je porovnávanie rýchlosti rastu teploty článku v druhom časovom úseku s rýchlosťou rastu teploty článku za účelom zistenia, či nie je rýchlosť rastu teploty v druhom časovom úseku viac ako dvakrát väčšia, ako je rýchlosť rastu teploty v prvom časovom úseku a v závislosti na tomto rozhodnutí vydávajú aritmetické obvody signál na odpojenie zdroja nabíjacieho prúdu od nabíjaného článku.
Oproti základnej zostave, zobrazenej na obr.9, obsahuje prístroj umožňujúci rýchle nabíjanie podľa tohoto vynálezu :
obvody 41 merajúce napätie na meranie výstupného napätia článku 2;
vzorkovacie obvody 51, ktoré merajú napätie článku a ukladajú dáta o tomto meraní alebo ich postupujú aritmetickým obvodom; a aritmetické obvody, ktoré vypočítavajú napätie z údajov o napätí získaných zo vzorkovacích obvodov 51;
pričom štvrtou aritmetickou funkciou aritmetických obvodov 6 je výpočet rýchlosti rastu napätia článku z dát o napätí, získaných zo vzorkovacích obvodov 51. ktoré ich získali pomocou meracích obvodov 41 a piatou funkciou je detekovať prvý úbytok v rýchlosti rastu napätia po časovom úseku, počas ktorého rýchlosť rastu napätia sa plynulé zvyšovala. Aritmetické obvody 6. vydávajú v závislosti na informácii od tretej funkcie, že rýchlosť rastu teploty článku počas druhého časového úseku je viac ako dvakrát väčšia, ako rýchlosť rastu teploty v prvom časovom úseku a v závislosti na informácii od piatej funkcie, že v rýchlosti rastu napätia bol detekovaný prvý úbytok, signál na odpojenie zdroja dodávajúceho prúd do článku.
V súlade s prístrojom na rýchle dobíjanie nikel-kadmiových batérií podlá predloženého vynálezu je daný akumulátorový článok, t.j. ’nikel-kadmiový článok, dobíjaný prechodom veľkého prúdu článkom a je žiadúce, aby to bol prúd veľký najmenej 2C, úplne rozdielny od veľkosti prúdov, používaných pri klasickom spôsobe dobíjania.
Konkrétne je použitý prúd s hodnotou 2C alebo väčší, t.j. 3C, 4C alebo 5C.
V súlade s predloženým vynálezom je teda nevyhnutné optimálne nastaviť veľkosť nabíjacieho prúdu prechádzajúceho článkom počas nabíjacej operácie v závislosti na menovitých hodnotách článku, ako je výstupné napätie článku, výstupný prúd nikel-kadmiovej batérie, ktorá sa má nabíjať a ďalej na rôznych vlastnostiach ako sú zvyšková kapacita, nabíjacia a vybijačia hysterézia a podobne. Na tento účel je žiadúce, aby prístroj na rýchle dobíjanie nikel-kadmiových batérií podľa predloženého vynálezu bol vybavený obvodmi 9 pre zmenu veľkosti prúdu, ktoré menia veľkosť prúdu (C veľkosť).
V súlade s predloženým vynálezom je, zatiaľ čo je vykonávané dobíjanie veľkým prúdom, ďalej meraná teplota článku nikel-kadmiovej batérie s pomocou obvodov 4 meracích teplotu, ktoré sa zostavujú z vhodných teplotných čidiel. Tu meraná teplota môže byť buď povrchová teplota článku (teplota plášťa článku), alebo vnútorná teplota, meraná na výstupných svorkách. V závislosti na konkrétnej potrebe a teplote, ktorá má byť meraná, je vybraná vhodná realizácia.
Hoci tu nie je žiadne zvláštne obmedzenie na konštrukciu teplotného čidla použitého v obvodoch 4 merajúcich teplotu pre meranie teploty článku, môže byť použité napríklad teplotné čidlo 45, obsahujúce tranzistor, pripevnený na povrch článku 2 s použitím lepiacej pásky 46. alebo tak, ako je uvedené na obr.10.
Keď sa má vykonať nabíjacia operácia, tak je po vložení článku do nabíjacieho prístroja kladná elektróda spojená s jednou výstupnou svorkou článku a záporná elektróda s druhou výstupnou svorkou tohoto článku, ako je uvedené na obr.10.
Na obr.11 je diagram, ilustrujúci iný príklad realizácie merania teploty článku v prístroji na rýchle dobíjanie nikel-kadmiových článkov podľa tohoto vynálezu. V tejto realizácii je teplota meraná na výstupných svorkách článku 2, ktorý je nabíjaný. Na obr.11 je kontaktná svorka 43. napríklad pružina, spojená s kladnou výstupnou svorkou 31 článku 2 (preteká ňou počas nabíjania nabíjací prúd do článku) a nabíjacia svorka 42, vyrobená z kovu a spojená s pružinou, je pripojená na záporný pól výstupnej svorky 32 (teda odteká prúd zo zápornej výstupnej svorky 32 do zeme). Teplotné čidlo 4, ktoré má rovnakú funkciu ako už uvedené teplotné čidlo, je pripevnené na časti nabíjacej svorky 42. aby meralo teplotu ny výstupnej svorke článku.
Zosnímané údaje, reprezentujúce teplotu, sú prevedené na vhodnejšie napäťové úrovne a postúpené aritmetickým obvodom, ktoré budú ďalej popísané.
Je požadované, aby sa signál, ktorý odpojuje zdroj nabíjacieho prúdu tečúceho do článku, odvodený od piatej funkcie aritmetických obvodov 6 z tohoto vynálezu objavil iba vtedy, keď je úbytok rýchlosti rastu napätia na článku 2 detekovaný stále aspoň niekoľkokrát za sebou po prvej detekcii úbytku rastu rýchlosti napätia na článku, pomocou funkcie číslo 5.
Teda, ako je uvedené na obrázkoch 5 a 6 tohoto vynálezu, rýchlosť rastu napätia na článku 2 plynulé rastie od začiatku nabíjacej operácie až do momentu, kedy je dobíjačia operácia takmer hotová. Teda veľkosť zmeny, získaná odčítaním zmien veľkostí napätia na článku dáva kladnú hodnotu a rýchlosť zmeny, ktorá sa získa ďalším odčítaním uvedených hodnôt dáva nulovú alebo kladnú hodnotu. Ako sa blíži článok ku svojmu takmer 100% nabitiu, napätie odrazu vykáže pokles a rýchlosť rastu teda odrazu vykáže zápornú hodnotu.
V súlade s predloženým vynálezom, podľa ktorého sa meria napätie na článku, ktoré rastie plynulé počas dopredu určeného časového úseku, je detekovaný prvý pokles v rýchlos19 ti rastu napätia po časovom úseku, počas ktorého uvedená rýchlosť rastu napätia plynulé rástla a tým sa usúdi, že článok je na 100% alebo na takmer 100% nabitý a smerom k riadiacim obvodom 8. je vyslaný riadiaci signál na ukončenie nabíjacej operácie. Prepínacie obvody sú nastavené tak, aby nabíjací prúd zo zdroja 3. prúdu už ďalej netiekol do článku.
Zmena hodnoty napätia je tu veľmi delikátna podmienka, hlavne keď sa rýchlosť dobíjania blíži ku 100%. Na zaistenie bezpečnosti rozhodnutia je teda výhodné negenerovať riadiaci signál na ukončenie nabíjacej operácie okamžite, keď sa rýchlosť rastu zmení prvýkrát na zápornú hodnotu, ale generovať riadiaci signál pre ukončenie nabíjacej operácie po vykonaní vzorkovania ešte raz alebo dvakrát, teda po presvedčení sa o rýchlosti rastu napätia.
Napríklad je výhodné generovať riadiaci signál na ukončenie nabíjacej operácie, keď je pokles napätia detekovaný postupne trikrát potom, ako sa rýchlosť napätia prvýkrát zmenila na zápornú hodnotu.
Teraz bude popísané zloženie aritmetických obvodov, použitých v tomto vynáleze, spolu s odkazmi na príslušné obr.
Obrázok 12 je diagram, popisujúci pamäťové obvody vo vzorkovacích obvodoch 4 alebo 41 tohoto vynálezu a zároveň vysvetľujúci funkciu a usporiadanie obvodov aritmetických obvodov 6.. Diagram popisuje prístroj na meranie teploty článku a na výpočet tejto teploty. Tento prístroj na rýchle dobíjanie nikel-kadmiových batérií obsahuje prvé pamäťové obvody 61 na zapamätanie si údajov o teplote článku vzorkovaných v dopredu určených časových intervaloch pomocou obvodov 4 merajúcich teplotu, ktoré merajú teplotu článku 2, prvé aritmetické obvody 62, ktoré počítajú priemernú teplotu článku v dopredu určených časových úsekoch z aspoň dvoch údajov o teplote navzorkovaných v tomto časovom úseku uložených v uvedených pamäťových obvodoch 61, druhé pamäťové obvody 63 na uloženie priemernej hodnoty teploty, vypočítanej prvými aritmetickými obvodmi 62, druhé aritmetické obvody 64. ktoré počítajú rýchlosť rastu teploty článku v prvom časovom úseku (napr. 5 sekúnd), čo je vhodný časový interval, aby z dát, uložených v uvedených druhých pamäťových obvodoch 63. vypočítali stupeň zmeny vzhľadom na nárast čí pokles teploty článku vo vedľajšom, dopredu určenom časovom úseku, alebo aby vypočítali rýchlosť zmeny vo vnútri tohoto úseku, napr. po piatich sekundách s použitím dát o priemernej teplote článku uložených v druhých pamäťových obvodoch 63. tretie aritmetické obvody 65.» ktoré počítajú rýchlosť rastu teploty článku v druhom časovom úseku (napr. 5 sekúnd) nasledujúcom po prvom časovom úseku a štvrté aritmetické obvody 66 . ktoré určujú, či je rýchlosť nárastu teploty článku v druhom časovom úseku, určená tretími aritmetickými obvodmi 65. aspoň dvakrát väčšia, ako rýchlosť rastu teploty v prvom časovom úseku, určená druhými aritmetickými obvodmi 64.
V nabíjacom prístroji podlá tohoto vynálezu môžu byť aritmetické obvody 64 a 65 realizované spoločne.
V tomto vynáleze sa najskôr meria teplota článku a nabíjacia operácia je riadená tak, ako je ďalej uvedené.
V závislosti na hodinovom kmitočte centrálnych riadiacich obvodov Xas dodržovaním dopredu daných časových intervalov, merajú obvody 4 merajúce teplotu napr. povrchovú teplotu článku a ukladajú dáta do prvých pamäťových obvodov 61.
S pomocou vhodných pamäťových čidiel, ako je napríklad niektoré z už uvedených, je teplota článku prevedená na napätie.
Podľa predloženého vynálezu sa s každým tikom hodinového signálu snímajú dáta o teplote a všetky sú ukladané do už uvedených pamäťových obvodov 61.
Frekvencia hodinového signálu v tomto vynáleze odpovedá vzorkovacej frekvencii. Preto, hoci tu nie je žiadne zvláštne obmedzenie pre túto frekvenciu, dáta môžu byť vzorkované napr. 10 až 50-krát za sekundu.
Prvé pamäťové obvody majú danú pamäťovú kapacitu a mali by byť odpovedajúcim spôsobom nadimemzované, aby boli schopné uložiť aspoň 250 údajov v intervale 5 sekúnd.
Ďalej sa podľa tohoto vynálezu pomocou prvých aritmetic21 kých obvodov vypočíta priemerná hodnota napätia v danom časovom úseku v závislosti na údajoch o teplote, uložených v prvých pamäťových obvodoch 61.
Priemerná hodnota môže byť získaná výpočtom priemeru z hodnôt (Taví»TaV2’···’^AVn) teplôt článku aspoň na dvoch údajoch o teplote, čo sú plynulé získavané vzorkované hodnoty alebo môžu byť získané výpočtom z 10 až 50 údajov o teplote z daného časového úseku, napr. 5 sekúnd.
Tieto pamäťové obvody môžu byť realizované napríklad pamäťou typu FIFO (first-in-first-out).
Priemerné hodnoty (T^y^ ,T^V2> · · ·T/^Vn) teplôt článku, vypočítané pomocou prvých aritmetických obvodov 62 sú najprv uložené v druhých pamäťových obvodoch 63.
Ďalej je vypočítaný pomocou priemernej hodnoty z dát (TAV1’ Tav2’'‘‘’^AVn)’ ul°žených v druhých pamäťových obvodoch, stupeň rýchlosti zmeny, vzťahujúci sa k nárastu či poklesu teploty článku v okolí daného časového úseku, napríklad počas 5 sekúnd.
Teda rýchlosti zmeny (Vy-pV^) v priemerných hodnotách sú vypočítané, ako bude ďalej uvedené, pomocou druhých aritmetických obvodov 64 a tretím aritmetickým obvodom 65 pre priemernú hodnotu T^y^ v prvom časovom úseku, t.j. v prvých 5 sekundách vybraného časového úseku, pre priemernú hodnotu Tav2 v druhom časovom úseku, t.j. v 5 sekundách nasledujúcich po prvom časovom úseku a pre priemernú hodnotu T^y^ v treťom časovom úseku, t.j. v 5 sekundách nasledujúcich po druhom časovom úseku, TAV1 “ VT1 ’ TAV2 = VT2
AV2 AV3
Podobne sú v priemerných hodnotách vypočítané hodnoty (vTi> Vy2) zmeny pre každý dopredu stanovený časový úsek počas nabíjacej operácie.
Tieto uvedené hodnoty rýchlosti zmeny teploty reprezentujú rýchlosť zmeny teploty pouužité priamo, ako zmena, vztiahnutá na jednotku času, počas
Táto
t.j · sekúnd a môžu byť zmena môže byť tiež ako rýchlosť zmeny za sekundu podľa vzťahov:
V/5 =
VT2/5 = RVT2
Potom podľa tohoto vynálezu, štvrté aritmetické obvody 66 vypočítajú a posúdia vzťah medzi rastom teploty RVy2 článku v druhom časovom úseku, získaný pomocou tretích aritmetických obvodov 65 a rýchlosťou nárastu teploty alebo RVy^ článku v prvom časovom úseku, získaný pomocou druhých aritmetických obvodov 64.
Ako už bolo uvedené, experimentálne sa overilo, že teplota nikel-kadmiovej batérie počas nabíjacej operácie náhle vzrastá, keď sa úroveň nabitia blíži 100%. Článok je zničený alebo sú vlastnosti článku poškodené, pokiaľ nie je nabíjacia operácia pri detekcii takéhoto stavu ukončená čo najskôr, ako je to len možné. Podľa tohoto vynálezu sa preto monitoruje rýchlosť nárastu teploty článku, ako je už uvedené a preto sa usudzuje, že sa úroveň nabitia článku neblíži 100% alebo takmer 100%, keď rýchlosť rastu teploty článku, meraná v tomto momente, je viac ako dvakrát väčšia, ako rýchlosť rastu teploty článku v predchádzajúcom momente a je vydaný riadiaci signál na prerušenie nabíjacej operácie.
Presnejšie teda štvrté aritmetické obvody 66 rozhodnú, či je rýchlosť rastu teploty Vy2 alebo RVy2 článku v druhom časovom úseku aspoň dvakrát tak veľká, ako rýchlosť rastu teploty Vyi alebo RVy^ článku v prvom časovom úseku, t.j. či 2VTi < VT2.
Podľa predloženej druhej realizácie tohoto vynálezu sa naviac, vzhladom na uvedené aritmetické operácie, počas rýchleho nabíjania článku meria ešte napätie článku a nabíjacia operácia je skončená súčasne s rastom nárastu teploty. Ďalej budú popísané aritmetické obvody 6, týkajúce sa merania napätia článku a postupu vykonávania príslušných operáci í.
Ako bolo uvedené, obvody merajúce napätie článku a vyhodnocujúce údaje o napätí článku sú veľmi podobné už uvedeným aritmetickým obvodom 6.. Rovnaké kroky preto nebudú detailnejšie popísané a bude zamerané iba na tie kroky, ktoré sa týkajú práve iba údajov o napätí.
Vhodné čidlo, merajúce napätie, ktoré je zariadením merajúcim výstupné napätie článku, je pripevnené na výstupné svorky nikel-kadmiového článku 2. Rovnako ako v prípade merania teploty, zariadenie merajúce teplotu 41 meria v preddefinovaných časových intervaloch teplotu článku v závislosti na taktovacích impulzoch centrálnych riadiacich obvodov 8. a údaje o tomto meraní sú ukladané do prvých pamäťových obvodov 61.
Postup spracovania údajov o napätí je až k tretím aritmetickým obvodom 65 rovnaký 1 ako uvedený postup na spracovanie údajov o teplote.
Z údajov o napätí sa vypočítavajú priemerné hodnoty (VAV1> Vav2’···>Vyn) napätia článku a veľkosť zmeny napätia (VV1. Vyž) v prvom časovom úseku a v druhom časovom úseku sa pomocou priemerných hodnôt vypočítava takto:
VAV2 VAV1 = VV1 VAV3 VAV2 = VV2
Potom sa vyhodnotí rýchlosť zmeny napätia za sekundu podľa vzťahov:
Vyi/5 = RVyi VV2/5 = RVV2
Potom štvrté aritmetické obvody 65 posúdia vzťah medzi rýchlosťou rastu napätia Vy2 alebo RVy2 článku v druhom časovom úseku, obdržanú z tretích aritmetických obvodov 65 s rýchlosťou rastu napätia Vy^ alebo RVy^ článku v prvom časovom úseku, obrdžanú z druhých aritmetických obvodov 64.
Ako už bolo popísané, od začiatku nabíjacej operácie napätie nikel-kadmiovej batérie s rastúcou dobou nabíjania mierne rastie a bolo experimentálne overené, že napätie odrazu vzrastá vtedy, ako sa nabitie blíži 100% úrovne a že napätie potom odrazu klesá,'ak úroveň nabitia dosiahla 100% alebo je veľmi blízko 100%. Pri detekcii tohoto stavu musí byť nabíjacia operácia prerušená okamžite, ako je to možné.
Na tento účel je, v súlade s týmto vynálezom, monitoro24 vaná rýchlosť rastu napätia článku a podľa tejto rýchlosti je v momente rozhodnuté, kedy napätie prvýkrát odrazu klesá, že úroveň nabitia článku dosiahla 100% alebo takmer 100%, t.j. v momente, kedy rýchlosť rastu napätia vykázala zápornú hodnotu hneď po časovom úseku, kedy rýchlosť rastu napätia plynulé rástla počas dopredu stanoveného jednotkového časového úseku nabíjacej operácie a je vyslaný riadiaci signál na ukončenie nabij acej operácie.
Konkrétne sa teda rozhoduje, či rýchlosť rastu napätia Vy2 alebo Ry2 článku v druhom časovom úseku spĺňa vzhľadom k rýchlosti rastu napätia Vy^ alebo RVy^ v prvom časovom úseku nasledujúcu podmienku:
VV2 - VV1 < 0
Podľa tohoto vynálezu môže byť signál na ukončenie nabíjacej operácie vyslaný okamžite v závislosti na výsledku uvedeného výpočtu. Je ale lepšie vyslať tento riadiaci signál po tom, ako sa presvedčíme ešte pomocou ďalšieho monitorovania hodnôt napätia spoločne s príslušnými aritmetickými výpočtami, že pokles napätia pokračuje.
Obrázky 13 až 18 ilustrujú zmeny teploty a napätia nikel-kadmiovej batérie pri nabíjaní podľa tohoto vynálezu v porovnaní s odpovedajúcimi zmenami pri nabíjaní nikel-kadmiovej batérie podlá predchádzajúcich metód.
Obrázok 13 je diagram ukazujúci priebeh teploty článku nikel-kadmiovej batérie, keď je rýchlo dobíjaná prúdom 3C a obrázok 14 je diagram, ukazujúci priebeh napätia.
Obrázok 5 je diagram, odpovedajúci prípadu, kedy je nikel-kadmiový článok dobíjaný podlá tohoto vynálezu prúdom s velkosťou 5C. Pri klasickej nabíjacej operácii, ako je zrejmé aspoň 40 minút, aby sa batéria dokonca i v momente, kedy je nikel-kadmiová batéria nabitá na 100%, rýchlosť zmeny veľkosti napätia i teploty relatívne malá a tak nie je možné správne určiť moment, kedy je nutné ukončiť nabíjaciu operáciu.
V tomto časovom úseku sa nedá rozlišovať žiadna význačná z obrázkov, je potrebných úplne nabila. Naviac je zmena v tvare krivky a tak nie je dôvod na rozhodovanie, či má nabíjacia operácia pokračovať, alebo má byť ukončená.
Podľa tohto vynálezu je možné uskutočniť 100% nabitie článku počas 20 minút a dokonca počas 14 minút prúdom 4C alebo 5C.
Tabuľky 1 až 3 ukazujú teploty a napätie namerané počas nabíjania podľa tohto vynálezu, ktoré odpovedajú krivkám na obrázkoch 13 až 18.
V tabuľke 1 sú údaje pri nabíjaní nikel-kadmiovej batérie model KR-1200AE, vyrobené firmou Sanyo Denki Co., nabíjacím prúdom 1,5C, čo odpovedá klasickej nabíjacej metóde, teplota a napätie bolo merané vzorkovacou frekvenciou 50 vzorkov za sekundu a z navzorkovaných údajov boli každých 5 sekúnd vypočítané priemerné hodnoty.
Tabuľky 2 a 3 sú namerané rovnké dáta ako v tabuľke 1 s tým rozdielom, že boli dobíjané prúdom 3C a 5C batérie, vyrobenej firmou Matsushita Denko Co. - model P60AARM.
Obrázky 19 až 21 sú grafy, na ktorých sú vynesené, podľa hodnôt v tabuľkách 1 až 3, vypočítané rýchlosti rastu teploty a napätia, vypočítané podľa uvedených definícií.
Obrázok 19 je graf, ktorý zobrazuje, podľa hodnôt v tabuľke 1, vypočítané hodnoty rýchlosti rastu teploty a napätia, z ktorého je zrejmé, že rýchlosť rastu napätia a teploty sa väčšinou príliš nemení, ale stále sa udržuje na rovnakých hodnotách až do 40 minút od začiatku nabíjacieho procesu a rýchlosť nárastu teploty sa mierne zvyšuje, keď sa doba nabíjania blíži 40 minútam. Čo sa týka napätia, rýchlosť rastu napätia sa príliš nemení, ale udržuje sa na takmer rovnakej rýchlosti až do momentu 40 minút od začiatku nabíjania, ale akonáhle nabíjanie trvá 40 minút, rýchlosť rastu napätia odrazu klesá.
Oproti tomu na obrázku 20 je graf rýchlosti teploty a napätia, vypočítaných podľa hodnôt teplôt a napätí z tabuľky a obrázok 21 je graf rýchlosti teploty a napätia, vypočítaných podľa hodnôt teplôt a napätí z tabuľky 3, z ktorých je zrejmé, že rýchlosť rastu teploty rastie nápadne počas 20 minút a rýchlosť rastu teploty sa dramaticky mení, keď sa úroveň nabitia blíži 100% a rýchlosť rastu napätia klesá a napätie odrazu padá, keď sa úroveň nabitia blíži 100%.
Ďalej bude pomocou vývojových diagramov na obr.22 popísaný postup aritmetických výpočtov podľa tohto vynálezu.
Na začiatku sa najprv, krok (1), testujú charakteristiky nikel-kadmiovej batérie a nastaví sa prostredie na nabíjanie nikel-kadmiovej batérie.
Podľa tohto vynálezu je požadované, aby sa nikel-kádmiová batéria dobíjala pri teplotách od -10 do +45°C. Preto je najprv zmeraná teplota, aby sa určilo, či teplota batérie vyhovuje alebo nie a potom je označené do prostredia, že nabíjacia operácia môže byť normálne vykonaná.
Potom sa testuje, krok (2), či je nastavené prostredie vhodné na nabíjaciu operáciu, alebo nie. Keď je rozhodnuté, že nie, vracia sa procedúra ku kroku (1), keď je rozhodnuté, že áno, vykoná sa krok (3), v ktorom sa testuje, či je nastavená vzorkovacia perióda merania teploty i napätia (t.j. nemeria sa iba teplota nikel-kadmiovej batérie). V prípade, že nie, vracia sa procedúra ku kroku (1), aby sa zopakovala uvedená operácia. V prípade že nie, pokračuje procedúra krokom (4), v ktorom sa synchrónne s hodinovým signálom, ktorý je vysielaný synchrónne so vzorkovacou frekvenciou, meria teplota a/alebo napätie nikel-kadmiovej batérie.
Merané údaje o teplote a napätí sú ukladané v pamäťových obvodoch umiestnených napr. vo vzorkovacích obvodoch alebo v pamäťových obvodoch v aritmetických obvodoch.
V kroku (5) sa testuje, či už uplynul dopredu stanovený časový úsek, napr. päť sekúnd. V prípade, že nie, vracia sa procedúra späť na krok (4) a v prípade, že áno, pokračuje procedúra krokom (6), ktorý počíta priemerné hodnoty z dát o teplote a o napätí nameraných počas týchto 5 sekúnd.
Sú vypočítané priemerné hodnoty (^AV1’^AV2’''·’^Vn^ teploty článku a priemerné hodnoty (VAV1’VAV2’’·’’VVn) napätia článku počas 5 sekúnd a uložené v druhých pamäťových obvodoch 63.
Procedúra potom pokračuje krokom (7) , v ktorom sa s pomocou hodnôt vypočítaných v kroku (6) počíta zmena v priemerných hodnotách teplôt a napätia v susedných časových úsekoch.
Pomocou priemerných hodnôt teploty je teda podľa nasledujúceho vzťahu vypočítaná veľkosť zmeny teploty ^T1’^T2^ pre priemernú hodnotu Tyy^ v prvom časovom úseku, t.j. v prvých 5 sekundách a pre priemernú hodnotu T\v2 v druhom časovom úseku, ktoré nasledujú po prvom časovom úseku a pre priemernú hodnotu T^y^ v treťom časovom úseku, ktoré nasleduje po druhom časovom úseku, kde:
TAV2 TAV1 = VT1 TAV3 TAV2 = VT2 a výsledky sú uložené do tretích pamäťových obvodov 65.
Pre napätie sú vypočítané podľa nasledujúcich vzťahov hodnoty zmien (^V1’^V2^ v Prŕemétných hodnotách napätia pre priemernú hodnotu V^Vl v Prvora časovom úseku, pre priemernú hodnotu V^y2 v druhom časovom úseku a pre priemernú hodnotu Vav3 v treťom časovom úseku: ' VAV2 VAV1 = VV1 VAV3 ’ VAv2 = VV2 a výsledky sú obdobne uložené do tretích pamäťových obvodov 65. Potom pokračuje procedúra krokom (8), v ktorej sa rozhoduje, či sa vypočítané údaje týkajú teploty alebo nie. V prípade že áno, pokračuje procedúra krokom (9), v ktorom sa rozhoduje, či rýchlosť rastu teploty vzrastá alebo nie. V prípade že nie, vracia sa procedúra ku kroku (8) a v prípade že áno, pokračuje procedúra krokom (10), kde sa rozhoduje, či je rýchlosť rastu teploty článku viac ako dvakrát väčšia ako rýchlosť rastu teploty článku, nameraná naposledy. V prípade že áno, pokračuje procedúra krokom (11), v ktorom sa generuje riadiaci signál na ukončenie nabíjacej operácie a v kroku (16) sa vykoná ukončenie nabíjacej operácie. V prípade že nie, vracia sa vykonanie procedúry späť ku kroku (9) a uvedená operácia sa opakuje.
V prípade, že je v kroku (8) odpoveď nie, pokračuje vykonávanie procedúry krokom (13), kde sa posudzuje, či nastal hneď po časovom intervale, v ktorom sa rýchlosť rastu napätia plynulé zvyšovala, v rýchlosti rastu napätia zistený pokles. V prípade že nie, vracia sa vykonávanie procedúry ku kroku (8) a v prípade, že áno, pokračuje sa vo vykonávaní kroku (14), v ktorom sa rozhoduje, či už bol zaznamenaný pokles rýchlosti rastu napätia trikrát. V prípade, že nie, vracia sa vykonávanie procedúry späť ku kroku (13), aby sa znovu opakovali uvedené kroky a v prípade, že áno, pokračuje procedúra krokom (15), v ktorom sa generuje riadiaci signál na ukončenie nabíjacej operácie a procedúra pokračuje krokom (12) .
V kroku (12) sa prijíma výstupný signál z kroku (11), ktorý odpovedá zmene v rýchlosti rastu teploty a vydáva riadiaci signál na ukončenie nabíjacej operácie v prípade, že sa zároveň objaví signál z kroku (15) , ktorý odpovedá zmene v napätí, teda pomocou logickej funkcie AND.
V ďalšom texte bude popísané konkrétne zapojenie súčiastok nabíjacieho prístroja, popisovaného v tomto vynáleze.
Obrázok 23 je diagram, znázorňujúci konkrétne zapojenie súčiastok nabíjacieho prístroja, popisovaného v tomto vynáleze. Je to schématický diagram zapojenia elektronických súčiastok nabíjačky batérií podľa vynálezu, umožňujúci rýchle nabíjanie pomocou prúdov väčších ako 2C. Obvod sníma napätie a/a'lebo teplotu a riadi množstvo nabíjacieho prúdu prechádzajúceho batériou v súlade s niektorými dopredu stanovenými parametrami a v reálnom čase zobrazuje napätie a teplotu batérie.
Funkcia obvodu je nasledujúca. Symbol BT^ označuje batériu (2 na obr.9), ktorá sa má dobíjať nabíjacím prúdom, dodávaným výkonovým MOSFET tranzistorom (MOS tranzistor s efektom poľa) cez rezistor . Obvod merajúci teplotu, čo je na teplotu citlivý termistor RT^, pripevnený na plášť batérie, produkuje výstupný signál Tsense. reprezentujúci teplotu batérie. Signál ^sense je zosilený zosilovačom U-^ . Termistor
RT-^ v kombinácii
R2 tvorí napäťový delič, v analógovo-digiprevádza svoje s rezistorom ktorom sa odpor termistora RT^ mení v závislosti na zmene teploty batérie. Prvý vstup (ADq) 10-vstupového analógovo-číslicového prevodníka je pripojený na vstupný signál +BATT reprezentujúci napätie batérie 2. Druhý vstup (AD^) má na vstupe výstup analógového zosilovača U2, t.j. zosilnený signál, reprezentujúci teplotu. Ostatné vstupy tálneho prevodníka U2 nie sú využité.
Analógovo-digitálny prevodník (U2) vstupné signály z analógového tvaru na číslicový signál, vhodný pre pripojenie integrovaného obvodu mikroradiča U2, ktorý odpovedá aritmetickým obvodom 6. a riadiacim obvodom 8. z tohto vynálezu a ktorý na čipe obsahuje pamäť typu RAM, ROM a vstupné/výstupné porty. Mikroradič je dopredu naprogramovaný tak, aby čítal číslicové dáta z analógovo-číslicového prevodníka U2, tieto údaje spracoval a riadil MOSFETový tranzistor Q-^, popísaný v ďalšom texte.
V tomto riešení sú všetky pamäťové obvody popisované s príslušnými odkazmi na obr.6 alebo 12 spolu s aritmetickými obvodmi, obsiahnutými v integrovanom obvode mikroradiča .
Mikroradič tiež vydáva vhodné signály na zobrazovanie digitálnych údajov, reprezentujúcich napätie a teplotu batérie v reálnom čase na 2x28 znakovom displeji z tekutých kryštálov 100.
Regulátor napätia U4 dodáva napájači signál Vqq všetkým obvodom na doske. PNP tranzistor Q2 funguje ako prepínač na spojenie napájania pripojené svorkami +V.^n a GND na regulátor napätia U4, kedy je batéria prítomná a odpoj uje napájanie od U4, kedy batéria prítomná nie je.
Nasledujúca tabuľka obsahuje špecifikáciu elektronických súčiastok, zobrazených na obrázku 23:
Odkaz
Q2
RT
Popis
Výkonový MOSFET usmerňovač IRF350 (MOS - tranzistor riadený polom) PNP tranzistor Motorola 2N3906 Termistor FenVal 192-303KET-A01 '1
R1 Rezistor 5 ohmov, 25 Vattov, 10%
R2 Rezistor 30K ohmov, 1/4 wattu
R3 Rezistor 10K ohmov, 1/4 wattu
R4 Rezistor 10K ohmov, 1/4 wattu
R5 Rezistor 10K ohmov, 1/4 wattu
R6 Rezistor 510 ohmov, 1/4 wattu
r7 Rezistor 100 ohmov, 1/4 wattu
R8 Rezistor 10K ohmov, 1/4 wattu
R9 Rezistor IM ohm, 1/4 wattu
C1 Kapacitor lgF, 35 Voltov, elektrolytický
C2 Kapacitor 22pF, 35 Voltov, elektrolytický
C3 Kapacitor 22pF, 35 Voltov, elektrolytický
C4 Kapacitor 10pF, 35 Voltov, elektrolytický
C5 Kapacitor lpF, 35 Voltov, elektrolytický
C6 Kapacitor 0,lpF, 35 Voltov, elektrolytický
U1 Operačný zosilovač Motorola uA741
U2 A/Č prevodník Motorola 145051
U3 Mikroprocesor Motorola 68HC705C8
U4 Napäťový regulátor Motorola LM 7805
Displej Optrex DMC16230,tekuté kryštály
V ďalšom texte je popísané iné obvodové riešenie prístroja na rýchle nabíjanie nikel-kadmiových batérií podľa tohoto vynálezu spoločne s odkazmi na obrázky 24 až 26.
Obrázok 24 je blokový diagram, ilustrujúci obvodovú schému časti nabíjacieho prístroja podľa tohoto vynálezu, pripojenú na batériu, ďalej obvody prúdového zdroja a obvody, generujúce hodinový signál.
Vzťahová značka 122 na obr.24 odkazuje na vstupnú napäťovú svorku nikel-kadmiovej batérie 120. ktorá sa má dobíjať a značka 121 odkazuje na zemniacu svorku.
Vzťahová značka 123 označuje svorku, ktorá je pripojená na svorku kladného potenciálu 127 obvodov 4 merajúcich teplotu článku a vzťahová značka 125 označuje svorku záporného potenciálu obvodov 4 merajúcich teplotu, ktorá je spojená so zemniacou svorkou 121 batérie, ktorá je spojená so zemniacou svorkou 133 zdroja, ktorá je uzemnená. Naviae je kladná a záporná svorka 122 a 121 pripojená na kladnú a zápornú svorku 124 a 126 obvodov 41 merajúcich napätie, ktoré merajú výstupné napätie batérie.
Ďalej je vstupná svorka 122 kladného napätia (kladný potenciál zdroja) batérie pripojená na výstup riadiacich obvodov 103 zdroja, ktorá je pripojená na dopredu stanovený potenciál zdroja 132.
Riadiace obvody 103 zdroja sa skladajú z dvoch tranzistorov a rezistorov R^.Rg. Tranzistory O2 a Q3 zaisťujú funkciu spínača pre odpojenie zdroja nabíjacieho prúdu od batérie v závislosti na nameraných údajoch o napätí, ako bude ďalej uvedené.
Vzťahová značka 101 označuje obvod, generujúci hodinový signál, ktorý môže byť zostavený napr. z integrovaného obvodu NE555 a generujúci hodinový signál na výstupné svorky 126.
Ako hodinový signál, vystupujúci z obvodov 101. môže byť generovaný napr. signál majúci šírku kladnej úrovne 0,5 sekúnd v každých 5 sekundách alebo signál, majúci frekvenciu napr. 0,2 Hz a pomer 5% (5%/95%).
Ďalší obrázok, obr.25, je blokový diagram, ktorý ilustruje konkrétnu realizáciu aritmetických obvodov, ktoré, uskutočňujú meranie teploty a uvedené aritmetické operácie.
Dáta o napätí na svorkách 127 a 125 z obvodov 4 merajúcich teplotu, pripojených na batériu 120. sú prevedené na dopredu stanovené napäťové úrovne pomocou obvodov 140 vyrovnávacích pamätí napätia, ktoré sa skladajú z diferenčných zosilovačov U9 a U1 a ďalej postupujú do obvodov 150 spracovávajúcich dáta, ktoré sa skladajú z prvých pamäťových obvodov 61. ktoré ukladajú navzorkované dáta o teplote alebo o napätí, obvodov vykonávajúcich aritmetické funkcie 62. ktoré počítajú priemernú hodnotu z údajov o teplote alebo o napätí, uložených v prvých pamäťových obvodoch 61 počas dopredu stanoveného časového úseku, t.j. 5 sekúnd a druhých pamäťových obvodov 62, ktoré ukladajú priemernú hodnotu, vypočítanú v aritmetických obvodoch 62 pre každý dopredu stanovený časový úsek.
Uvedený hodinový signál, vystupujúci z obvodov 101 generujúcich hodinový signál (obr.24) tu vstupuje svorkou 126 do obvodu prepínača 160. zloženého z relé KÍ a ďalej je vstupom uvedených pamäťových obvodov.
Prepínač 160. skladajúci sa z relé KÍ, je normálne v stave vypnutom a zostáva v stave vypnutom, keď na vstupe nie je žiadny signál.
Hodinový signál raz za päť sekúnd spôsobí, že je priemerná hodnota teploty alebo napätia TAy^, ktorá bola každých päť sekúnd vypočítaná pomocou aritmetických obvodov a uložená do druhých pamäťových obvodov 63 je odovzdávaná synchrónne s hodinovým signálom na vstup aritmetických obvodov 151. ktoré sa skladajú z aritmetických obvodov 64. ktoré sú realizované diferenčným zosilňovačom U4. V tom momente, s tým, ako sa prepínač 160 prepne do polohy zopnutej, prejde priemerná hodnota T^y^ prepínačom 160 a je uložená do prechodnej pamäti 150. skladajúcej sa z diferenčných zosilňovačov U2, U3 a kapacitora Cl.
Výstup prechodného pamäťového obvodu 152 je neinvertujúcou vstupnou svorkou diferenčného zosilňovača U4, ktorý realizuje aritmetický obvod a je vypočítaný rozdiel od výstupu druhých pamäťových obvodov 63.
S tým ,ako sa hodinový signál zmení na nízku úroveň, sa rozopne prepínací obvod 160 a dáta o teplote l\vi’ sú na výstupe, sú prvýkrát uložené do prechodných pamäťových obvodov 152.
S ďalším hodinovým pulzom druhá priemerná hodnota Ty\v2’ uložená v druhých pamäťových obvodoch 63. vstúpi do druhých aritmetických obvodov 151 a relatívny rozdiel teploty ΤΑν2-Τ^νι voči TAy-£ je uložený v prechodných pamäťových obvodoch 152 a je určená rýchlosť zmeny teploty v dopredu stanovenom časovom úseku.
Súčasne sú dáta, ktoré boli až ädo tohoto momentu uložené v dočasných pamäťových obvodoch 152. nahradené priemernou hodnotou TAy2> odpovedajúcou tomuto časovému úseku.
S ďalším hodinovým pulzom je podobne odovzdaná tretia priemerná hodnota T^y-j z druhých pamäťových obvodov 63 do druhých aritmetických obvodov 151 a je vypočítaný relatívny rozdiel TAyg - TAy2 vzhľadom na údaj o teplote TAV2, uložený v dočasných pamäťových obvodoch 152 za tým účelom, aby sa určila rýchlosť zmeny teploty v druhom časovom úseku.
V tomto riešení sú teda druhé aritmetické obvody 64 a tretie aritmetické obvody 65 realizované jediným obvodom 151.
Výstup (ΤΑγ2 TAyi) druhého aritmetického obvodu 151 je vstupom do vyrovnávacej pamäte 153. zloženej z diferenčného zosilňovača U5 a do aritmetického obvodu 155. ktorý pomocou diferenčného zosilňovača U8 realizuje aritmetické obvody 66 z tohoto vynálezu.
Výstup (TAV2 -TAV1) druhého aritmetického obvodu 151 prechádza cez prepínač 160. ktorý je v stave zopnutom, vstupuje do vyrovnávacej pamäte 153 a je uložený v oddelených dočasných pamäťových obvodoch 154. zložených z diferenčných zosilňovačov U6, U7 a kapacitora C2.
Nastavením zisku vyrovnávacej pamäte 153 na hodnotu 2 sa docieli to, že z vyrovnávacej pamäte 153 vystupuje napätie, odpovedajúce 2(TAy2 -TAy^).Teda dáta, týkajúce sa rýchlosti zmeny teploty, ktorá bola v prvom časovom úseku uložená v oddelenej dočasnej pamäti 154. sú zmenené na 2(ΤΑγ2 -TAy^)·
Naviac je výstup privedený na vstup invertujúceho vstupu aritmetického obvodu 155. kde sa vypočítava rozdiel rýchlosti zmeny oproti nasledujúcemu časovému úseku, t.j. v druhom časovom úseku od výstupu druhého aritmetického obvodu 151.
Aritmetický obvod 155 teda vykonáva operáciu:
(TAV3 TAV2) ’ 2(TAV2 TAVl) > 0
Štvrté aritmetické obvody 66 vydávajú kladné napätie v prípade, že rýchlosť zmeny napätia v druhom časovom úseku presahuje viac ako dvojnásobok rýchlosti rastu teploty v prvom časovom úseku, získanej vzorkovaním v predchádzajúcich sekundách a tým sa rozhoduje, či. úroveň nabitia nikel-kadmiovej batérie dosiahla takmer 100% a nabíjacia operácia je ukončená.
Podlá uvedenej podmienky je teda privedený výstup štvrtého aritmetického obvodu 66 vstupom na výstupnú svorku 156 k vstupnej svorke 131 riadiaceho obvodu 103 zdroja prúdu z obr.24, aby tranzistor Q2, ktorý je súčasťou riadiaceho obvodu 103 zdroja prúdu, prerušil prúd dodávaný zo zdroja 132 prúdu do nikel-kadmiovej batérie 120.
Obrázok 26 je blokový diagram, vysvetľujúci obvodové zapojenie aritmetických obvodov, ktoré merajú výstupné napätie nikel-kadmiovej batérie, ktorá sa rýchlo dobíja a ktoré sa používajú spoločne s obvodmi, merajúcimi teplotu.
Obvodová schéma na obr.26, popisujúca obvodové zapojenie, je v podstate rovnaká ako zapojenie skôr uvedených obvodov na meranie teploty.
Na obr126 sú teda dáta o napätí zo svoriek 124 a 126 obvodov 41 merajúcich napätie, pripojených na batériu, prevedené na dopredu stanovené napäťové úrovne pomocou dočasnej pamäte 141. ktorá sa skladá z diferenčného zosilňovača U1 a vstupujú do obvodov 150. ktoré tieto dáta spracovávajú, teda najprv do prvých pamäťových obvodov, ktoré uchovávajú navzorkované dáta o napätí,požívané vo vynáleze, ďalej do aritmetických obvodov 62, ktoré vypočítavajú priemerné hodnoty v dopredu stanovených časových úsekoch, napríklad po piatich sekundách, z údajov uložených v prvých pamäťových obvodoch 61 a do druhých pamäťových obvodov 63 . ktoré uchovávajú vypočítané priemerné hodnoty pre každý dopredu stanovený časový úsek, vypočítaný aritmetickými obvodmi 62.
Hodinový signál, ktorý vystupuje z obvodov 101 generujúcich hodinový signál na obr.24, je pripojený na svorku 126. k prepínaciemu obvodu 160. skladajúcemu sa z relé KÍ a k druhým pamäťovým obvodom 63.
Prepínací obvod 160. skladajúci sa z relé KÍ je normálne v polohe vypnutej a v tejto polohe zostáva, pokial nie je na vstupe žiadny impulz.
Hodinový signál, generujúci tento pulz raz za päť sekúnd spôsobuje, že priemerná hodnota V^y^ z priemerných hodnôt napätia v každých piatich sekundách, ktorá bola aritmeticky vypočítaná a uložená v druhých pamäťových obvodoch 63. vystupuje synchrónne s hodinovým signálom na vstup aritmetických obvodov 151. čo sú zmieňované druhé aritmetické obvody 64, skladajúce sa z diferenčného zosilňovača U4. V tomto čase, zatiaľ čo je prepínač 160 v polohe zapnutej, prechádza priemerná hodnota V^y^ prepínacím obvodom 160 a je uložená do dočasného pamäťového obvodu 152. skladajúceho sa z diferenčných zosilňovačov U2, U3 a kapacito.ru Cl.
Výstup dočasného pamäťového obvodu 152 je privedená na neinvertujúcu vstupnú svorku diferenčného zosilňovača U4, ktorý tvorí uvedený aritmetický obvod a vypočíta sa rozdiel od výstupu druhých pamäťových obvodov 63.
Súčasne s tým, ako prejde hodinový signál na úroveň vypnuté, rozopne sa prepínací obvod 160 a údaje o napätí V^y^ sú zapísané do dočasného pamäťového obvodu 152.
S ďalším hodinovým pulzom na vstupe vstupuje druhá priemerná hodnota ul°žená v druhých pamäťových obvodoch 63. do aritmetického obvodu 151 a je vypočítaný rozdiel VAv2 - ^AVl vzhľadom ná údaj 'o napätí V^y-^ v dočasnom pamäťovom obvode 152 a je tak určená veľkosť zmeny v prvom časovom úseku.
Súčasne je údaj o napätí, uložený doteraz v dočasných pamäťových obvodoch 152, nahradený priemernou hodnotou VAV2’ prislúchajúcou tomuto časovému úseku.
Potom ako sa objaví tretí hodinový pulz na vstupe, tretia priemerná hodnota V^y^ vstupuje podobne z druhých pamäťových obvodov 63 do druhých aritmetických obvodov 151 a je vypočítaný rozdiel VaV3 ” ^AV2 vzhľadom na údaj ^AV2’ uložený v dočasných pamäťových obvodoch 152 a tým sa stanoví veľkosť zmeny napätia v druhom časovom úseku.
Výstup (VaV2 ^AVl) druhých aritmetických obvodov 151 vstupuje do dočasnej pamäte 153. realizovanej pomocou diferenčného zosilňovača U5 a do aritmetického obvodu 155.
ktorý odpovedá tomu, čo sa v predchádzajúcej realizácii vynálezu nazývalo aritmetické obvody 66. ktorý je realizovaný pomocou diferenčného zosilňovača U8.
Výstup (ν^γ2 ^AVl^ druhých aritmetických obvodov 151 vstupuje do dočasnej pamäte 153 a po prechode prepínacím obvodom 160. ktorý je v polohe zapnutej, je uložený v oddelených dočasných pamäťových obvodoch 154. zložených z diferenčných zosilňovačov U6, U7 a kapacitoru C2.
Naviac je tento výstup privedený na invertujúcu vstupnú svorku aritmetického obvodu 155. kde sa počíta rozdiel veľkosti zmeny napätia v ďalšom časovom úseku, t.j. v druhom časovom úseku, od výstupu z aritmetického obvodu 153. Aritmetický obvod teda realizuje aritmetickú funkciu (VAV3 VAV2^ ’ (VAV2 VAVp < 0
Štvrté aritmetické obvody 66 majú na výstupe kladné napätie, keď rýchlosť zmeny v druhom časovom úseku je menšia ako rýchlosť zmeny napätia v prvom časovom úseku, získaná vzorkovaním pred 5 sekundami a má na výstupe záporné napätie, podľa čoho sa usúdi, že rýchlosť nabíjania nikel-kadmiovej batérie už dosiahla takmer 100% úroveň. Nabíjacia operácia je potom prerušená, keď logický člen A SÚČASNE (AND) zaznamená súčasný výskyt uvedenej informácie a informácie z obvodov merajúcich teplotu.
Podľa uvedenej podmienky je teda výstup štvrtých aritme tických obvodov 66 vstupom od výstupnej svorky 157 ku vstupnej svorke 130 riadiacich obvodov 103 zdroja prúdu z obr.24, aby vypol tranzistor Q2, z ktorého sa skladá riadiaci obvod 103 zdroja prúdu a tým sa prerušuje dodávka prúdu zo zdroja 132 prúdu do nikel-kadmiovej batérie 120.
Na tento účel, ako je uvedené na obr.24, sa žiada, aby bola vstupná svorka 131 riadiaceho obvodu 103 zdroja, ku ktorej je pripojená výstupná svorka 156 na meranie teploty pripojená na tranzistor Q2 riadiaceho obvodu 103 zdroja pomocou vhodného obvodu nastavujúceho režim a že vstupnú svorku 131 riadiaceho obvodu 103 zdroja, ku ktorej je pripojená výstupná svorka obvodov merajúcich teplotu a vstup37 nú svorku 139 riadiaceho obvodu 103 zdroja, ku ktorej je pripojená výstupná svorka 157 obvodov merajúcich napätie, privádza spoločne na vstup logického obvodu A SÚČASNE (AND)
161 a ďalej cez obvod, nastavujúci režim 162 k tranzistoru Q2 riadiaceho obvodu 103 zdroja.
Ďalej sú konkrétne popísané hodnoty súčiastok z obrázkov 24 až 26 .
V zapoj ení na obr.24:
pF 0,1 pF
NPN tranzistor
2N4403 tranzistor 2N3055 tranzistor 576 kfi kfi
470 Ω kfi
2R0 25 wattov
NE555
V zapoj ení na obr.25:
1,0 pF relé DPDT 50 kfi
R2,R4,R5,R6,R7,R8,RIO,R12,R13 10 kfi
R3,Rll,R15,R17,R18 100 kfi
R14
110 kfi
R16
2,7 kfi
U1,U2,U3,U4,U5,U6,U7,U8,U9
741
V zapoj ení na obr.26:
1,0 pF
relé DPDT r-l so kn
R1,R2,R4,R5,R6,R7,R8,R9, RIO , R12, R13 10 kO
R3.R11 100 kO
Ul,U2,U3,U4,U5,U6,U7,U8 741
Vývojové diagramy ostatných operácií, vykonávaných pri rýchlom nabíjaní nikel-kadmiových batérií podľa tohto vynálezu, sú skrátene popísané v ďalšom texte a sú tiež zobrazené na obr.27 až 50.
Radič U3 na obr.23 je dopredu naprogramovaný, pre odborníkov v tejto oblasti známym spôsobom, aby zaisťoval nasledujúce funkcie: (1) čítal digitálne zakódovaný signál, vyjadrujúci napätie a teplotu batérie od obvodu U2; (2) plynulé monitoroval vzorkovaný vstupný signál, aby mohol detekovať dvojnásobnú rýchlosť rastu teploty batérie alebo pokles v rýchlosti rastu napätia batérie okamžite po časovom úseku, počas ktorého rýchlosť rasto napätia batérie plynulé rástla, alebo obidva javy súčasne; (3) vypnúť tranzistor a tým prerušiť rýchle dobíjanie batérie v závislosti na detekcii jedného alebo obidvoch uvedených javov alebo keď bola prekročená teplotná alebo napäťová charakteristika článku a (4) v reálnom čase zobrazovať na displeji napätie a/alebo teplotu batérie.
Obrázky 27 až 43 sú programové vývojové diagramy, popijúce detailnejšie postupnosť operácií, ktoré sú naprogramované do mikroradiča U3, aby ich vykonával. Obrázok 27 ilustruje inicializačnú sekvenciu, pri ktorej sú nastavené rôzne pracovné registre na neskoršie použitie programom. Obrázok 28 zobrazuje ďalšiu inicializačnú sekvenciu, pri ktorej sú nastavené dátové tabuľky, atď.
Obrázky 29(a) a (b) popisujú zobrazovací podprogram, v ktorom sú binárne dáta konvertované do ASCII formátu, aby mohli byť uložené do dočasnej pamäti. Obrázok 30 je podprogram, ktorý zobrazí obsah dočasnej pamäte na displeji z tekutých kryštálov.
Obrázok 31 je podprogram čítača, ktorý slúži na vypočítanie celkového času, požadovaného na nabitie batérie podľa tohto vynálezu. Obrázky 32, 33 a 34 sú podprogramy, v ktorých sú vyhodnocované priemerné hodnoty, obdržané od analógovo-číslicového prevodníka, aby sa určilo, či už boli dosiahnuté kritériá na nabíjanie podlá vynálezu.
Obrázok 35 je podprogram, ktorý inicializuje displej z tekutých kryštálov tým, že vynuluj e hodnoty na ňom zobrazené. Obrázok 36 je podprogram, ktorý plynulé obnovuje displej tým, že zapisuje obsah uvedenej dočasnej pamäte na tento displej.
Obrázok 37 je podprogram, ktorý vykonáva spriemerovanie údajov a nastavovanie rozsahu, aby správne sformátoval údaje za účelom zobrazovania.
Obrázok 38 je podprogram, ktorý inicializuje prerušenie a časovanie mikroprocesora.
Obrázok 39 je podprogram, ktorý zaisťuje dĺžku vzorkovania analógovo-číslicového prevodníka.
Obrázok 40 je podprogram', ktorý sa používa s volitelným radom (nie je zobrazený) diód LED, ktoré spoločne vytvárajú akýsi stĺpcový graf na indikáciu dosiahnutej úrovne nabitia počas procesu nabíjania batérie, aby bol užívatel vizuálne informovaný o vykonávaní vynálezu.
Obrázok 41 je podprogram, ktorý vykonáva hlavnú nabíjaciu funkciu v súlade s týmto vynálezom.
Obrázok 42 je podprogram, ktorý zaisťuje maximálne a minimálne hodnoty napätie a teploty. Obrázok 43 popisuje dvojicu podprogramov, ktoré v poradí inicializujú analógovo-digitálny prevodník a formátujú hodinové dáta za účelom zobrazovania.
Ako už je asi odborníkom v tejto oblasti zrejmé, je možné v praxi vykonať mnoho úprav a modifikácií tohoto vynálezu, bez zmeny hlavnej myšlienky a rozsahu plarnosti tohoto vynálezu. Rozsah platnosti tohoto vynálezu je definovaný v nasledujúcich patentových nárokoch.
Tabuľka 1
Čas (sek) Merané napätie (V) Rýchlosť rastu napätia (V) Napätie (V) prevedené z namer. teploty Rýchlosť rastu teploty
0.0000 4.2847 33.3
5.0000 4.2773 33.3
10.0000 4.2773 33.4
15.0000 5.8740 33.4
20.0000 5.9839 33.6
25.0000 9.3970 33.7
30.0000 9.5142 ·. 33.7
34.9999 9.5874 33.6
39.9999 9.6533 33.9
44.9999 9.6899 33.9
49.9999 9.7192 33.6
54.9999 9.7485 33.7
59.9999 9.7705 33.9
64.9999 9.7852 14.6 mV 33.6 -0.001
69.9999 9.7998 33.6
74.9999 9.8145 33.7
79.9999 9.8291 33.9
84.9999 9.8364 33.6
89.9999 9.8511 83.6
94.9999 9.8584 33.6
99.9999 9.8730 33.6
104.9998 9.8804 33.3
109.9998 9.8950 33.4
114.9998 9.8950 33.6
119.9998 9.9023 7.3 m V 33.6 0
124.9998 9.9097 33.6
129.9998 9.9170 . 33.6
134.9998 9.9243 33.4
139.9998 9.9243 33.1
144.9998 9.9316 33.4
149.9998 9.9390 33.4
154.9998 9.9463 33.3
159.9998 9.9536 33.3
164.9998 9.9536 33.4
169.9998 9.9609 33.3
174.9997 9.9609 33.1
179.9997 9.9683 7.4 m V 33.3 -0.0025
184.9997 9.9683 33.4
189 - 9997 9.9756 33.4
194.9997 9.9829 33.1
199.9997 9.9829 33.6
204.9997 9.9902 33.6
209.9997 9.9976 33.6
214.9997 9.9976 33.4
219.9997 10.0049 33.3
224.9997 10.0049 33.3
Čas (sek) Merané napätie (V) Rýchlosť rastu napätia (V) Napätie (V) prevedené z narner. teploty Rýchlosť rastu teploty
229.9997 10.0049 33.1
234.9997 10.0122 33.4
239.9997 10.0195 7.3 mv 33.6 +0.0025
244.9996 10.0195 33.7
524.9992 10.1587 32.5
529.9992 10.1514 32.5
534.9992 10.1587 32.5
539.9992 10.1587 32.3
544.9992 10.1587 32.2
549.9992 10.1587 32.3
554.9992 10.1660 32.3
559.9992 10.1660 32.3
564.9992 10.1660 . 32.3
569.9992 10.1733 32; 5
574.9992 10.1660 32.7
579.9992 10.1733 32.3
584.9992 10.1733 32.5
589.9992 10.1733 32.3
594.9991 10.1807 32.0
599.9991 10.1807 32.3
604.9991 10.1807 32.2
609.9991 10.1807 32.2
614.9991 10.1807 32.2
619.9991 10.1880 7.3 m V 32.3 -0.0025
624.9991 10.1880 32.3
629.9991 10.1880 31.9
634.9991 10.1880 32.2
639.9991 10.1880 32.0
644.9991 10.1953 32.0
649.9991 10.1953 32.0
654.9991 10.1953 32.2
659.9991 10.1953 32.2
664.9990 10.2026 32.0
669.9990 10.1953 32.0
674.9990 .10.2026 32.0
679.9990 10.2026 31.7
684.9990 10.2026 32.0
689 ..9990 10.2026 31.9
694.9990 10.2100 31.9
699.9990 10.2100 31.7
704.9990 10.2100 31.7
709.9990 10.2100 31.7
714.9990 ' 10.2100 31.7
719.9990 10.2173 31.9
724.9990 10.2173 31.9
729.9990 10.2173 31.7
734.9989 10.2173 31 · 6
739.9989 10.2173 31 . 6
744.9989 10.2173 31.6
Čas (sek)
749.9989
754.9989
759.9989
764.9989
769.9989
774.9989
779.9989
784.9989
789.9989
794.9989
1074.9985
1079.9985
1084.9984
1089.9984
1094.9984
1099.9984
1104.9984
1109.9984
1114.9984
1119.9984
1124.9984
1129.9984
1134.9984
1139.9984
1144.9984
1149.9984
1154.9983
1159.9983
1164.9983
1169.9983
1174.9983
1179.9983
1184.9983
1189.9983
1194.9983
1199.9983 1204.-9983
1209.9983
1214.9983
1219.9983
1224.9982
1229.9982
1234.9982
1239.9982
1244.9982
1249.9982
1254.9982
1259.9982
1264.9982
Merané Rýchlosť Napätie (V) Rýchlosť
napätie (V) rastu prevedené z rastu
napätia (V) namer. teploty teploty
10.2246 7.3 mV . 31.6 -0.05
10.2246 31.6
10.2246 31.7
10.2246 31.4
10.2319 31.7
10.2246 31.6
10.2319 31.4
10.2319 31.6
10.2319 31.6
10.2393 31.6
10.3052 31.1
10.3052 31.1
10.3052 31.3
10.3052 31·. 4
10.3125 31.0
10.3125 31.3
10.3125 31.1
10.3125 31.3
10.3125 31.1
10.3125 31.1
10.3125 31.1
10.3198 7.3 mV 31.1 0
10.3125 31.0
10.3125 30.8
10.3125 30.8 '
10.3198 30.8
10.3198 31.1
10.3198 31.1
10.3198 31.4
10.3271 31.3
10.3271 31.3
10.3271 31.3
10.3271 31.3
10.3271 31.3
10.3271 31.3
10.3271 31.4
10.3271 31.3
10.3345 31.3
10.3271 31.3
10.3345 31.3
10.3271 31.1
10.3345 31.1
10.3345 31.1
10.3345 30.8
10.3345 31.1
10.3345 31.3
10.3418 31 . 3
10.3418 31.3
10.3418 31.3
Čas (sek) Merané Rýchlosť Napätie (V) Rýchlosť
napätie (V) rastu prevedené z rastu
napätia (V) namer. teploty teploty
1269.9982 10.3418 31.1
1274.9982 10.3418 31.0
1279.9982 10.3418 31.0
1284.9982 10.3491 31.1
1289.9982 10.3418 31.0
1294.9981 10.3491 7.3 m V 31.0 -0.0083
1299.9981 10.3491 31.0
1304.9981 10.3491 · 31.0
1309.9981 10.3491 31.0
1314.9981 10.3491 31.0
1319.9981 10.3491 30.8
1324.9981 10.3491 31.0
1329.9981 10.3564 . 31.0
1334.9981 10.3564 30.8
1339.9981 10.3564 31.0
1344.9981 10.3564 31.0
2174.9969 10.6494 31.1
2179.9969 10.6421 31.1
2184.9969 10.6494 31.3
2189.9969 10.6494 31.3
2194.9969 10.6494 31.3
2199.9969 10.6567 31.3
2204.9968 10.6494 31.3
2209.9968 10.6567 31.3
2214.9968 10.6567 31.3
2219.9968 10.6567 31.1
2224.9968 10.6567 31.0
2229.9968 10.6567 I.’’ 31.1
2234.9968 10.6641 7.3 m V 31.3 +0.016
2239.9968 10.6567 31.0
2244.9968 10.6641 31.4
2249.9968 10.6641 31.4
2254.9968 10.6641 31.3
2259.9968 10.6714 31.3
2264.9968 10.6714 31.1
2269.9968 10.6714 31.1
2274.9967 10.6714 31.0
2279.9967 10.6714 31.3
2284.9967 10.6714 31.3
2289.9967 10.6714 31.4
2294.9967 10.6787 31.6
2299.9967 10.6714 31.7
2304.9967 10.6787 31.6
2309.9967 10.6787 31 . 4
2314.9967 10.6714 31.4
2319.9967 10.6787 31 . 6
2324.9967 10.6787 31 . 3
2329.9967 10.6787 31 . 6
2334.9967 10.6787 31.6
I
Čas (sek) Merané Rýchlosť Napätie (V) Rýchlosť
napätie (V) rastu prevedené z rastu
napätia (V) namer. teploty teploty
2339.9967 10.6787 31.7
2344.9966 10.6787 31.9
2349.9966 10.6787 31.9
2354.9966 10.6787 31.9
2359.9966 10.6787 31.7
2364.9966 10.6787 32.0
2369.9966 10.6860 31.9
2374.9966 10.6787 31.9
2379.9966 10.6860 7.3 Mv 32.0 + 0.05
2384.9966 10.6860 32.2
2389.9966 10.6860 32.2
2394.9966 10.6860 32.2
2399.9966 10.6860 . 32.3
2404.9966 10.6860 32.2
2409.9966 10.6860 32.2
2414.9965 10.6860 32.3
2419.9965 10.6787 -7.3 mV 32.5 + 0.07
2424.9965 10.6787 32.5
2429.9965 10.6787 32.7
2434.9965 10.6787 32.7
2439.9965 10.6860 32.7
2444.9965 10.6787 32.2
2449.9965 10.6787 32.5
2454.9965 10.6860 32.5
2459.9965 10.6787 0 32.7 +0.025
2464.9965 10.6787 32.7
2469.9965 10.6787 32.8
2474.9965 10.6787 0 32.8 + 0.05
2479.9965 10.6787 32.7
2484.9964 10.6787 0 33.0 + 0.1
2489.9964 10.6787 33.0
2494.9964 10.6787 33.0
2499.9964 10.6787 33.0
2504.9964 10.6787 33.1 + 0.05
2509.9964 10.6787 33.1
2514.9964 10.6787 33.1
2519.9964 10.6787 0 33.3 + 0.06
2524.9964 10.6787 33.3
2529.9964 10.6787 33.3
2534.9964 10.6787 33.3
2539.9964 10.6787 33.1
2544.9964 8,9868 33.3
2549.9964 8.7378 33.1
2554.9963 8.7085 33.4
2559.9963 8.6865 33.4
2564.9963 8.6719 33.4
2569.9963 8.6572 33.6
2574.9963 8.6426 33.4
2579.9963 8.6353 33.4
Čas (sek) Merané Rýchlosť Napätie (V) Rýchlosť
napätie (V) rastu prevedené z rastu
napätia (V) namer. teploty teploty
2584.9963 8.6279 33.1
2589.9963 8.6206 33.6
2594.9963 8.6133 33.6
2599.9963 8.5986 33.4
Tabuľka 2
Čas (sek) Merané Rýchlosť Napätie (V)
napätie (V) rastu napätia (V) prevedené z namer. teploty
Rýchlosť rastu teploty
0.0000 5.0610 35.9
5.0000 5.4858 35.7
10.0000 7.1411 36.0
15.0000 7.2437 36.0
20.0000 8.3276 36.0
25.0000 8.4009 35.9
30.0000 8.4082 7.3 m V 35.9
34.9999 . 8.4155 35.9
39.9999 8.4229 35.9
44.9999 8.4302 .35.6
49.9999 8.4375 35.0
54.9999 8.4448 36.0
59.9999 8.4521 7.3 mV 36.0
64.9999 8.4595 35.9
69.9999 8.4668 35.9
74.9999 8.4741 35.9
79.9999 8.4814 7.3 m V 35.9
84.9999 8.4814 35.7
89.9999 8.4888 35.9
94.9999 8.4961 36.0
99.9999 8.5107 36.2
104.9998 8.5107 36.3
109.9998 8.5181 36.3
114.9998 8.5254 36.2
119.9998 8.5327 7.3 m V 36.0
124.9998 8.5327 36.0
129.9998 8.5400 7.3 m V 36.0
134.9998 8.5474 35.9
139.9998 8.5474 36.0
144.9998 8.5547 36.2
149.9998 8.5620 36.3
154.9998 8.5547 36.3
159.9998 8.5547 36.2
164.9998 8.5620 36.0
169.9998 8.5693 36.0
174.9997 8.5767 7.4 mV 36.0
179.9997 8.5767 36.0
184.9997 8.5767 . 36.0
189.9997 8.5840 35.7
194.9997 8.5913 36.2
199.9997 8.5913 36.0
204.9997 8.5986 36.3
209.9997 8.6060 36.2
214.9997 8.6060 36.0
219.9997 8.6133 35.6
224.9997 8.6133 35.9
Čas (sek) Merané napätie (V) Rýchlosť rastu napätia (V) Napätie prevedené namer. te (V) z ploty Rýchlos rastu teploty
229.9997 8.6206 35.9
234.9997 8.6206 35.2
239.9997 8.6279 7.3 mV 36.2 + 0.01
244.9996 8.6279 36.2
799.9989 9.0454 35.2
804.9988 9.0527 35.4
809.9988 9.0454 35.4
814.9988 9.0527 35.6
819.9988 9.0601 35.4
824.9988 9.0601 35.2
829.9988 9.0674 35.2
834.9988 9.0747 7.3 mV 35.1 -0.025
839.9988 9.0894 . 35.4
844.9988 9.0967 35.4
849.9988 9.1040 35.6
854.9988 9.1040 35.6
859.9988 9.1040 35.6
864.9988 9.1113 35.4
869.9988 9.1113 35.2
874.9987 9.1187 35.2
879.9987 9.1260 35.4
884.9987 9.1333 35.6
889.9987 9.1333 35.7
894.9987 9.1406 35.6
899.9987 9.1406 35.1
904.9987 9.1479 35.4
909.9987 9.1479 35.1
914.9987 9.1479 35.2 +0.0083
919.9987 9.1553 7.4 mV 34.9
924.9987 9.1626 35.4
929.9987 9.1699 35.4
934.9987 9.1772 35.4
939.9987 9.1992 35.4
944.9986 9.2065 35.6
949.9986 9.2139 35.6
954.9986 9.2212 7.3 m V 35.6
959.9986 9.2285 35.4
964.9986 9.2285 35.4
969.9986 9.2432 35.2
974.9986 9.2505 35.1
979.9986 9.2578 35.4
984.9986 9.2578 35.2
989.9986 9.2725 35.6
994.9986 9.2944 35.6
999.9986 9.3091 35.7
1004.9986 9.3164 35.7
1009.9986 9.3237 35.6
1014.9985 9.3384 35.4
1019.9985 9.3384 35.4
Čas (sek) Merané Rýchlosť Napätie (V) Rýchlosť napätie (V) rastu prevedené z rastu napätia (V) namer. teploty teploty
1024.9985 9.3457 7.3 mV 35.4 +0.016
1029.9985 9.3604 35.4
1034.9985 9.3677 35.6
1039.9985 9.3750 7.3 mV 35.6
1044.9985 9.3896 14.7 mV 35.7 .
1049.9985 9.4043 14.7 mV 35.6
1054.9985 9.4189 35.6
1059.9985 9.4336 14.7 mV 35.4 0
1064.9985 9.4556 35.6
1069.9985 9.4775 35.6
1074.9985 9.4922 14.7 mV 35.7
1079.9985 9.4849 35.7
1084.9984 9.4995 14.6 mV . 35.9 + 0.01
1089.9984 9.5142 36'. 0
1094.9984 9.5215 35.7
1099.9984 9.5215 36.0
1104.9984 9.5361 14.6 mV 35.7
1109.9984 9.5508 36.0 + 0.02
1114.9984 9.5654 14.6 mV 35.9
1119.9984 9.5728 35.9
1124.9984 9.5801 7.3 mV 35.7
1129.9984 9.5801 36.0
1134.9984 9.5874 7.3 mV 36.2 + 0.04
1139.9984 9.5874 36.3 + 0.1
1144.9984 9.5874 36.5 + 0.2
1149.9984 9.5947 7.3 mV 36.6 0
1154.9983 9.5947 36.6 0
1159.9983 9.5947 36.6 0
1164.9983 9.6094 14.7 mV 36.6 0
1169.9983 9.6167 36.5 .
1174.9983 9.6167 36.6 0
1179.9983 9.6167 0 36.8 + 0.2
1184.9983 9.6167 37.1 + 0.3
1189.9983 9.6094 -7.3 mV 37.2 + 0.1
1194.9983 9.6021 -7.3 mV 37.5 +0.3
1199.9983 9.6094 + 7.3 mV 37.8 + 0.3
1204.9983 9.6021 -7.3 mV 37.8
1209.9983 9.6021 37.8
1214.9983 9.6094 37.8
1219.9983 9.0308 38.1
1224.9982 8.9575 38.5
1229.9982 8.9209 38.8
1234.9982 8.8916 38.9
1239.9982 8.8696 39.1
1244.9982 8.8477 38.6
1249.9982 8.8330 39.1
1254.9982 8.8184 38.9
Tabulka 3
Čas (sek) Merané napätie (V) Rýchlosť Napätie (V) prevedené z namer. teploty
rastu napät ia (V)
0.0000 6.8188 34.5
5.0000 7.9102 34.6
10.0000 8.3496 34.5
15.0000 8.4009 34.6
20.0000 8.4375 34.5
25.0000 8.4668 34.6
30.0000 8.4961 34.6
34.9999 8.5107 34.3
39.9999 8.5400 34.5
44.9999 8.5547 . 34.3
49.9999 8.5767 34.3
54.9999 8.5840 34 . 6
59.9999 8.5986 14.6 mV 34.6
64.9999 8.6206 34.6
69.9999 8.6353 34.8
74.9999 8.6572 34.8
79.9999 8.6719 34.8
84.9999 8.6792 34.8
89.9999 8.6865 34.8
94.9999 8.6938 34.6
99.9999 8.7085 34.6
104.9998 8.7158 34.6
109.9998 8.7231 34.6
114.9998 8.7305 7.4 mV 34.3
119.9998 8.7378 34.6
124.9998 8.7378 34.5
129.9998 8.7524 34.6
134.9998 8.7671 34.5
139.9998 8.7817 34.5
144.9998 8.7891 34.6
149.9998 8.7891 34.5
154.9998 8.7964 34.2
159.9998 8.8037 34.5
164.9998 8.8110 ' -- 34.2
169.9998 8.8110 34.2
174.9997 8.8184 34.5
179.9997 8.8330 34.2
184.9997 8.8477 34.6
189.9997 8.8550 34.6
194.9997 8.8623 34.0
199.9997 8.8696 34.6
204.9997 8.8696 34 . 5
209.9997 8.8770 7.4 mV 34.8
214.9997 8.8770 34.6
219.9997 8.8843 34 . 8
224.9997 8.8916 34 . 8
Rýchlosť rastu teploty
-0.025 +0.025
Čas (sek) Merané Rýchlosť Napätie (V) Rýchlosť napätie (V) rastu prevedené z rastu napätia (V) namer. teploty teploty
229.9997 8.8989 34.8
234.9997 8.9063 34.9
239.9997 8.9063 34.8
244.9996 8.9063 34.6
524.9992 9.3018 35.4
529.9992 9.3091 35.6
534.9992 9.3164 35.6
539.9992 9.3237 35.6
544.9992 9.3311 35.4
549.9992 9.3384 35.4
554.9992 9.3530 35.4
559.9992 9.3604 7.4 mV 35.4 +0.05.
564.9992 9.3750 . 35.4
569.9992 9.3896 35.4
574.9992 9.4116 35.6
579.9992 9.4336 35.6
584.9992 9.4482 35.9
589.9992 9.4556 35.6
594.9991 9.4702 35.7
599.9991 9.4849 35.7
604.9991 9.4922 7.3 mV 35.6 + 0.02
609.9991 9.5142 22 mV 35.6 0
614.9991 9.5361 35.7
619.9991 9.5654 35.7
624.9991 9.5874 22 mV 36.0 + 0.1
629.9991 9.6094 36.0
634.9991 9.6313 21.9 mV 36.0 0
639.9991 9.6460 35.9 0
644.9991 9.6680 22 mV 35.9 0
649.9991 9.6826 35.6
654.9991 9.7046 22 mV 35.4
659.9991 9.7339 35.1
664.9990 9.7632 29.3 mV 35.6
669.9990 9.7998 35.6
674.9990 9.8364 36.6 mV 35.7 0
679.9990 9.8730 36.0
684.9990 9.9023 29.3 mV 36.0 0
689.9990 9.9463 36.3
694.9990 9.9609 36.2
699.9990 9.9756 36.3
704.9990 9.9976 36.5
709.9990 10.0122 36.3
714.9990 10.0415 29.3 mV 36.3 + 0.05
719.9990 10.0562 36.6 +
724.9990 10.0708 36.5
729.9990 10.0854 36.9
734.9989 10.1147 29.3 mV 37 . 2 +0.225
739.9989 10.1221 37.4 + 0 . 2
744.9989 10.1440 21.9 mV 37 . 7 + 0.3
Čas (sek) Merané Rýchlosť Napätie (V) Rýchlosť
napätie (V) rastu prevedené z rastu
napätia (V) namer. teploty teploty
749.9989 10.1221 -22 mV 37.3
754.9989 10.1221 37.7
759.9989 10.1221 38.0
764.9989 10.1221 38.0
769.9989 10.1001 38.1
774.9989 9.8071 . 38.3
779.9989 8.9063 38.5
784.9989 8.8477 38.6
789.9989 8.8037 38.8
794.9989 8.7744 38.6

Claims (16)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1.Prístroj na rýchle nabíjanie nikel-kadmiových batérií, ktorý obsahuje:
    obvody zdroja prúdu, ktoré dodávajú nabíjací prúd do článku, ktorý sa má nabiť;
    obvody merajúce teplotu, ktoré merajú teplotu uvedeného článku;
    vzorkovacie obvody, ktoré merajú teplotu uvedeného článku a ukladajú údaje o tomto meraní alebo odovzdávajú tieto údaje aritmetickým obvodom;
    aritmetické obvody, ktoré vyhodnocujú údaje o teplote uvedeného článku, získané z uvedených vzorkovacích obvodov a vydávajú riadiaci signál, ktorý reprezentuje časový úsek, kedy sa má nabíjacia operácia ukončiť;
    prepínacie obvody, ktoré v závislosti na výstupe uvedených aritmetických obvodov prerušujú dodávku nabíjacieho prúdu z obvodov zdroja prúdu do článku; a riadiace obvody, ktoré riadia všetky uvedené obvody, vyznačujúci sa tým, že uvedené obvody zdroja prúdu v uvedenom nabíjacom prístroji dodávajú počas uvedenej nabíjacej operácie prúd aspoň 2C a že uvedené aritmetické operácie majú prvú aritmetickú funkciu, ktorá počíta rýchlosť rastu teploty uvedeného článku z údajov o teplote, obdržaných z uvedených vzorkovacích obvodov, ktoré ich získali pomocou obvodov, merajúcich teplotu, druhú arirmetickú funkciu, ktorá počíta rýchlosť zmeny tak, že porovnáva rýchlosť rastu teploty uvedeného článku v prvom časovom úseku s rýchlosťou rastu teploty článku v druhom časovom úseku a tretiu aritmetickú funkciu, ktorá porovnáva rýchlosť rastu teploty uvedeného článku v druhom časovom úseku s rýchlosťou rastu teploty v prvom časovom úseku, aby rozhodla, či rýchlosť rastu teploty článku v druhom časovom úseku je viac ako dvakrát väčšia, ako rýchlosť rastu teploty článku v prvom časovom úseku a vydáva signál na prerušenie dodávky nabíjacieho prúdu do uvedeného článku v závislosti na výsledku tohoto porovnania.
  2. 2. Prístroj na rýchle nabíjanie nikel-kadmiových batérií podľa nároku 1, ktorý ďalej obsahuje:
    obvody na meranie napätia, ktoré merajú výstupné napätie uvedeného článku;
    vzorkovacie obvody, ktoré merajú napätie uvedeného článku a ukladajú údaje o tomto meraní alebo odovzdávajú tieto údaje aritmetickým obvodom;
    aritmetické obvody, ktoré vyhodnocujú údaje o napätí uvedeného článku, získané z uvedených vzorkovacích obvodov, vyznačujúci sa tým, že uvedené aritmetické obvody majú štvrtú aritmetickú funkciu, ktorá počíta rýchlosť rastu napätia uvedeného článku z údajov o napätí, obdržaných z uvedených vzorkovacích obvodov, ktoré ich získali pomocou obvodov merajúcich napätie a piatu aritmetickú funkciu, ktorá detekuje prvý pokles v uvedenej rýchlosti rastu napätia po časovom úseku, počas ktorého rýchlosť rastu napätia plynulé rástla a že uvedené aritmetické obvody vydávajú signál na ukončenie dodávky nabíjacieho prúdu do uvedeného článku v závislosti na informácii od tretej funkcie, že rýchlosť rastu teploty uvedeného článku v druhom časovom úseku je viac ako dvakrát väčšia ako rýchlosť rastu teploty článku v prvom časovom úseku a v závislosti na informácii od uvedenej piatej funkcie, že je detekovaný prvý pokles v rýchlosti rastu napätia.
  3. 3. Prístroj na rýchle nabíjanie nikel-kadmiových batérií podľa
    nároku 1 alebo 2, v y z n ačujúci sa tým, že uvedené obvody zdroja prúdu sú ďalej vybavené obvodmi na zmenu veľkosti nabíjacieho prúdu, ktoré menia veľkosť (C
    veľkosť) nabíjacieho prúdu.
  4. 4. Prístroj na rýchle nabíjanie nikel-kadmiových batérií podľa niektorého z bodov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že je pomocou vhodného teplotného čidla meraná povrchová teplota (teplota plášťa) článku alebo vnútorná teplota alebo teplota na výstupných svorkách článku.
  5. 5. Prístroj na rýchle nabíjanie nikel-kadmiových batérií podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že signál, ukončujúci nabíjaciu operáciu, je vydaný v závislosti na piatej aritmetickej funkcii, keď je pokles v rýchlosti rastu napätia článku detekovaný postupne viackrát potom, čo bol detekovaný prvý pokles rastu napätia článku.
  6. 6. Prístroj na rýchle nabíjanie nikel-kadmiových batérií, podlá nároku 1, vyznačujúci sa tým, že aritmetické obvody obsahujú prvé pamäťové obvody na ukladanie údajov o teplote, navzorkované v dopredu stanovených časových intervaloch pomoéou obvodov merajúcich teplotu, prvé aritmetické obvody, ktoré počítajú priemernú hodnotu teploty článku z aspoň dvoch teplotných údajov, odpovedajúcich dopredu stanovenému časovému intervalu, uložených v prvých pamäťových obvodoch, druhé pamäťové obvody na uchovanie priemernej hodnoty teploty článku, vypočítanej prvými aritmetickými obvodmi, druhé aritmetické obvody, ktoré počítajú rýchlosť rastu teploty článku v prvom časovom úseku počas nabíjacej operácie z údajov, uložených v uvedených druhých pamäťových obvodoch na ten účel, aby mohla byť vypočítaná veľkosť zmeny, vztiahnutá k nárastu alebo poklesu teploty článku v okolí dopredu stanoveného časového úseku pomocou údaju o priemernej hodnote teploty článku, uloženej v druhých pamäťových obvodoch, tretie aritmetické obvody, ktoré počítajú rýchlosť rastu teploty článku v druhom časovom úseku nasledujúcom po uvedenom prvom časovom úseku a štvrté aritmetické obvody, ktoré rozhodujú, či rýchlosť rastu teploty článku v druhom časovom úseku, získaná z uvedených tretích aritmetických obvodov je aspoň dvakrát tak veľká ako rýchlosť rastu teploty článku v prvom časovom úseku, získaná z uvedených druhých aritmetických obvodov.
  7. 7. Prístroj na rýchle nabíjanie nikel-kadmiových batérií podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že uvedené aritmetické obvody obsahujú tretie pamäťové obvody na ukladanie údajov o napätí článku, navzorkované v dopredu stanovených časových intervaloch pomocou obvodov merajúcich napätie článku, piate aritmetické obvody, ktoré počítajú priemernú hodnotu napätia článku v dopredu stanovených časových úsekoch z aspoň dvoch údajov o napätí, patriacich do časového úseku, uloženého v uvedených tretích pamäťových obvodoch, štvrté pamäťové obvody na ukladanie priemernej hodnoty napätia článku, vypočítané piatymi aritmetickými obvodmi, šieste aritmetické obvody, ktoré počítajú rýchlosť rastu napätia článku v prvom časovom úseku počas nabíjacej operácie z údajov, uložených v uvedených tretích pamäťových obvodoch na ten účel, aby sa vypočítala veľkosť zmeny, vztiahnutá k nárastu alebo poklesu napätia článku v okolí dopredu stanoveného časového úseku pomocou priemerných hodnôt údajov napätia článku, uložené v uvedených štvrtých pamäťových obvodoch, siedme aritmetické obvody, ktoré počítajú rýchlosť nárastu napätia článku v druhom časovom úseku nasledujúcom po uvedenom prvom časovom úseku a ôsme aritmetické obvody, ktoré detekujú prvý pokles v rýchlosti rastu napätia po časovom úseku, počas ktorého sa rýchlosť rastu napätia plynulé zvyšovala.
  8. 9.Spôsob rýchleho nabíjania nikel-kadmiových batérií dobíjaním akumulátorového článku za stáleho monitorovania teploty tohoto článku, vyznačujúci sa tým, že aplikácia uvedeného nabíjacieho prúdu je prerušená pri detekcii aspoň zdvojnásobenia rýchlosti rastu teploty tohoto článku.
  9. 10.Spôsob rýchleho nabíjania nikel-kadmiových batérií dobíjaním akumulátorového článku za stáleho monitorovania výstupného napätia tohoto článku, vyznačujúci sa tým, že aplikácia uvedeného nabíjacieho prúdu je prerušená pri súčasnej detekcii aspoň zdvojnásobenia rýchlosti rastu teploty tohoto článku a poklesu v rýchlosti rastu napätia batérie po časovom úseku, počas ktorého sa rýchlosť rastu napätia plynulé zvyšovala.
  10. 11.Prístroj na dobíjanie akumulátorových článkov, ktorý obsahuje obvody zdroja prúdu, ktoré dodávajú nabíjací prúd do nikel-kadmiovej batérie a obvody na meranie teploty (RT-pU2) na snímanie teploty uvedeného článku, ktoré vydávajú výstupný vyznačuj u c i signálov (U3), ktoré a pri detekcii aspoň signál reprezentujúci túto teplotu, sa t ý m, že obsahuj e:
    (a) obvody na spracovanie monitorujú uvedený výstupný signál zdvojnásobenia rýchlosti rastu uvedenej teploty vydávajú vypínací signál a (b) prepínacie obvody (Q2) riadené uvedeným vypínacím signálom pre odpojenie uvedeného článku od zdroja prúdu.
  11. 12. Prístroj na dobíjanie akumulátorových článkov, (BT^),ktorý obsahuje obvody zdroja prúdu, ktoré dodávajú nabíjací prúd do nikel-kadmiovej batérie, obvody na meranie teploty (RT-£,U2) na snímanie teploty uvedeného článku, ktoré vydávajú výstupný signál, reprezentujúci túto teplotu a obvody, merajúce výstupné napätie (U2) uvedeného článku, ktoré vydávajú výstupný signál, reprezentujúci túto teplotu, vyznačujúci sa tým, že obsahujú:
    (a) obvody na spracovanie signálov (U3), ktoré monitorujú uvedené výstupné signály a vydávajú vypínací signál pri detekcii:
    (i) aspoň zdvojnásobenia rýchlosti rastu uvedenej teploty alebo (ii) úbytku v rýchlosti rastu napätia uvedenej batérie bezprostredne po časovom úseku, počas ktorého sa uvedená rýchlosť rastu napätia batérie plynulé zvyšovala a (b) prepínacie obvody (Q^) riadené uvedeným vypínacím signálom pre odpojenie uvedeného článku od zdroja prúdu.
  12. 13. Prístroj podľa nároku 1,vyznačuj úci že uvedené obvody, merajúce teplôt napäťový delič (RT-pI^), pripoj en článok.
  13. 14. Prístroj podľa nároku 1,vyznačuj úci že uvedené obvody, merajúce teplotu, obsahujú termistorový napäťový delič (RT-j,R2), pripojený paralelne na uvedený článok.
  14. 15. Prístroj na rýchle nabíjanie nikel-kadmiových článkov podľa nárokov 1 až 7, v y z n a č u j ú c i sa tým, že
    u j úci sa tým, obsahuj ú termistorový paralelne na uvedený u j úci sa tým,
    je pomocou vhodného dipleja zaistené počas dobíjania zobrazovanie buď aspoň údaja o teplote článku alebo údaja o napätí článku alebo obidva tieto údaje.
  15. 16.Spôsob rýchleho nabíjania nikel-kadmiových batérií, zahrňuj úci:
    obvody zdroja prúdu, ktoré dodávajú nabíjací prúd do článku, ktorý sa má nabiť;
    obvody na meranie teploty, ktoré merajú teplotu článku; vzorkovacie obvody, ktoré merajú teplotu článku a namerané údaje buď ukladajú alebo odovzdávajú aritmetickým obvodom;
    aritmetické obvody, ktoré vyhodnocujú údaje o teplote článku, získané z uvedených vzorkovacích obvodov a vydávajú riadiaci signál, reprezentujúci moment na ukončenie nabíjacej operácie;
    prepínacie obvody, riadené výstupom uvedených aritmetických obvodov a odpojujúcich obvody zdroja prúdu od uvedeného článku;
    riadiace obvody, ktoré riadia všetky uvedené obvody, vyznačujúci sa tým, že uvedené obvody zdroja prúdu v uvedenom nabíjacom prístroji dodávajú počas nabíjania nabíjací prúd aspoň 2C; a uvedené aritmetické obvody, ktoré:
    v prvom kroku počítajú rýchlosť rastu teploty článku z údajov o teplote, získaných zo vzorkovacích obvodov, ktoré ich získali pomocou obvodov merajúcich teplotu;
    v druhom kroku počítajú veľkosť zmeny porovnávaním rýchlosti rastu teploty článku v prvom časovom úseku s rýchlosťou rastu teploty článku v druhom časovom úseku a v treťom kroku porovnávajú rýchlosť rastu teploty v druhom časovom úseku s rýchlosťou rastu teploty v prvom časovom úseku a rozhodujú, či je rýchlosť rastu teploty v druhom časovom úseku viac ako dvakrát väčšia ako rýchlosť rastu teploty článku v prvom časovom úseku a v závislosti na výsledku porovnania vydávajú signál na prerušenie dodávky nabíjacieho prúdu do článku.
  16. 17.Prístroj na rýchle nabíjanie nikel-kadmiových článkov podľa nároku 1, ktorý ďalej obsahuje:
    obvody, merajúce napätie, ktoré merajú výstupné napätie článku;
    vzorkovacie obvody, ktoré merajú napätie uvedeného článku a ukladajú údaje o tomto meraní alebo odovzdávajú tieto údaje aritmetickým obvodom; a aritmetické obvody, ktoré vyhodnocujú údaje o napätí uvedeného článku, získané z uvedených vzorkovacích obvodov, vyznačujúci sa tým, že aritmetické obvody vo štvrtom kroku počítajú rýchlosť rastu napätia uvedeného článku z údajov o napätí článku, získaných z uvedených vzorkovacích obvodov pomocou obvodov na meranie napätia a v piatom kroku sníma prvý pokles v uvedenej rýchlosti rastu napätia po časovom úseku, počas ktorého sa rýchlosť rastu napätia plynulé zvyšovala a uvedené aritmetické obvody ďalej vydávajú signál na odpojenie zdroja nabíjacieho prúdu od uvedeného článku v závislosti na informácii, získanej v treťom kroku, že rýchlosť rastu teploty uvedeného článku v druhom časovom úseku je viac ako dvakrát vyššia ako rýchlosť rastu teploty v uvedenom prvom časovom úseku a v závislosti na informácii, získanej v uvedenom piatom kroku, že bol indikovaný prvý pokles v rýchlosti rastu napätia.
SK1263-93A 1992-03-16 1992-07-28 Quick charger and quick charge method for nickel-cadmium battery SK126393A3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA9200113 1992-03-16
PCT/JP1992/000955 WO1993019496A1 (fr) 1992-03-16 1992-07-28 Chargeur rapide et procede de charge rapide pour accumulateur au nickel-cadmium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK126393A3 true SK126393A3 (en) 1995-03-08

Family

ID=4172920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1263-93A SK126393A3 (en) 1992-03-16 1992-07-28 Quick charger and quick charge method for nickel-cadmium battery

Country Status (20)

Country Link
US (1) US5541496A (sk)
EP (1) EP0593770B1 (sk)
JP (1) JP2739133B2 (sk)
KR (1) KR100230586B1 (sk)
CN (1) CN1092846C (sk)
AT (1) ATE159130T1 (sk)
AU (1) AU666662B2 (sk)
CA (1) CA2103156C (sk)
CZ (1) CZ286592B6 (sk)
DE (1) DE69222642T2 (sk)
DK (1) DK0593770T3 (sk)
ES (1) ES2109369T3 (sk)
FI (1) FI935040A (sk)
HK (1) HK1007384A1 (sk)
NO (1) NO934123L (sk)
PL (1) PL176034B1 (sk)
SG (1) SG49780A1 (sk)
SK (1) SK126393A3 (sk)
TW (1) TW235380B (sk)
WO (1) WO1993019496A1 (sk)

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2732204B2 (ja) * 1993-09-29 1998-03-25 株式会社ジップチャージ 二次電池の高速充電方法及びその装置
IT1268191B1 (it) * 1994-12-22 1997-02-21 Olivetti & Co Spa Dispositivo e metodo per caricare batterie con una corrente variabile.
US6008620A (en) * 1996-04-05 1999-12-28 Sony Corporation Battery charging device, method for charging battery pack and battery pack
US5900718A (en) * 1996-08-16 1999-05-04 Total Battery Management, Battery charger and method of charging batteries
KR100265709B1 (ko) * 1996-10-15 2000-09-15 윤종용 2차 배터리 충전 장치
AU8433998A (en) * 1997-07-21 1999-02-16 Chartec Laboratories A/S Method and apparatus for charging a rechargeable battery
JP3378189B2 (ja) 1998-02-28 2003-02-17 株式会社マキタ 充電装置及び充電方法
US6018227A (en) * 1998-06-22 2000-01-25 Stryker Corporation Battery charger especially useful with sterilizable, rechargeable battery packs
GB2346745A (en) * 1999-02-11 2000-08-16 Nec Technologies Battery charger start up timer for fully charged battery
KR20000057966A (ko) * 1999-02-12 2000-09-25 오세광 충전용 배터리 관리기 및 그 관리기에 의한 충전용 배터리관리 방법
US6160383A (en) * 1999-07-02 2000-12-12 Research In Motion Limited Indirect contact battery temperature detection for rechargeable battery system
US6184655B1 (en) 1999-12-10 2001-02-06 Stryker Corporation Battery charging system with internal power manager
JP2002044879A (ja) * 2000-07-21 2002-02-08 Honda Motor Co Ltd 二次電池の充電方法および装置
ATE334483T1 (de) * 2000-10-20 2006-08-15 Ray O Vac Corp Elektrochemische zellen und verfahren und vorrichtung zur regulierung deren aufladung
US6456042B1 (en) * 2000-11-27 2002-09-24 Delphi Technologies, Inc. Method and apparatus for charging batteries at reduced overcharge levels
US20040145344A1 (en) * 2001-10-19 2004-07-29 Bushong William C. Method and apparatus for regulating charging of electrochemical cells
JP2005530468A (ja) * 2002-06-14 2005-10-06 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 蓄電池のための充電器
TW200525854A (en) * 2003-08-15 2005-08-01 Rovcal Inc Method and apparatus for charging electrochemical cells
US20100148731A1 (en) * 2005-06-30 2010-06-17 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Method and charger for boost charging a chargeable battery on the basis of a physical model
CN100344800C (zh) * 2005-07-12 2007-10-24 中国科学院理化技术研究所 一种三硼酸铯单晶的助熔剂生长方法
US20070024246A1 (en) * 2005-07-27 2007-02-01 Flaugher David J Battery Chargers and Methods for Extended Battery Life
JP5221468B2 (ja) * 2009-02-27 2013-06-26 株式会社日立製作所 電池監視装置
CN101969145B (zh) * 2009-07-28 2014-01-01 光阳工业股份有限公司 电动车的充电控制装置及其方法
RU2437190C2 (ru) 2009-08-07 2011-12-20 Геннадий Дмитриевич Платонов Способ восстановления аккумуляторной батареи и устройство для его осуществления
RU2460182C1 (ru) * 2011-03-10 2012-08-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ) Способ ускоренного формирования емкости закрытых никель-кадмиевых аккумуляторов при помощи заряда асимметричным током
US9252623B2 (en) * 2012-09-24 2016-02-02 Samsung Sdi Co., Ltd. Protection apparatus for secondary battery
CN103794828B (zh) * 2012-10-30 2016-05-18 中国科学院上海高等研究院 一种锂离子电池快速充电方法与装置
US20150001943A1 (en) * 2013-06-28 2015-01-01 General Electric Company System with dual battery back-up and related methods of operation
US10099562B2 (en) 2014-10-15 2018-10-16 Johnson Controls Technology Company Cooling strategy for battery systems
US10164450B2 (en) * 2015-08-17 2018-12-25 Ford Global Technologies, Llc Early alert of battery thermal state based on voltage
KR101683181B1 (ko) * 2015-11-16 2016-12-08 주식회사 투엠아이 열적 안전성을 고려한 배터리의 급속 충전 시스템 및 방법
RU2622041C1 (ru) * 2015-12-28 2017-06-09 Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Сигма" Способ заряда аккумуляторных батарей асимметричным током и устройство для его осуществления
KR20180037733A (ko) * 2016-10-05 2018-04-13 삼성전자주식회사 배터리 온도 제어 방법, 배터리 관리 장치 및 시스템
US10903672B2 (en) * 2017-03-30 2021-01-26 International Business Machines Corporation Charge method for solid-state lithium-based thin-film battery
US10622680B2 (en) 2017-04-06 2020-04-14 International Business Machines Corporation High charge rate, large capacity, solid-state battery
US10636504B2 (en) * 2017-10-31 2020-04-28 Sandisk Technologies Llc Read verify for improved soft bit information for non-volatile memories with residual resistance
KR102516361B1 (ko) 2017-12-07 2023-03-31 삼성전자주식회사 배터리 충전 방법 및 장치
CN108054805B (zh) * 2018-01-09 2024-05-28 西安炽云老虎充电科技有限公司 一种可调电压范围的电动汽车充电保护方法
CN110871798B (zh) * 2018-08-28 2024-04-30 罗伯特·博世有限公司 车辆控制系统、方法、装置和设备
CN109521315A (zh) * 2018-11-19 2019-03-26 北京新能源汽车股份有限公司 一种电池内部短路的检测方法、装置及汽车
CN112952223B (zh) * 2021-03-17 2022-08-30 深圳市安仕新能源科技有限公司 一种电池的充电方法、装置及电池管理系统
CN114665576B (zh) * 2022-05-24 2022-08-30 筑泰(深圳)信息技术有限公司 一种基于物联网的警务用智能背夹及其控制方法
CN116190831B (zh) * 2023-04-25 2023-09-15 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池温度控制方法及系统

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5924505B2 (ja) * 1976-03-18 1984-06-09 株式会社ユアサコーポレーション 充電制御方式
JPS5822931B2 (ja) * 1979-10-13 1983-05-12 松下電工株式会社 充電器
JPS57134868A (en) * 1981-02-16 1982-08-20 Furukawa Battery Co Ltd:The Method of controlling quick battery charging
JPS57163679A (en) * 1981-03-31 1982-10-07 Mitsuo Hayashi Device for carrying in and out freight for container
JPS57163679U (sk) * 1981-04-07 1982-10-15
JPS5822931A (ja) * 1981-08-05 1983-02-10 Toshiba Corp 熱量計
JPS5924505A (ja) * 1982-07-30 1984-02-08 Kawasaki Steel Corp スラブの粗圧延機
US4503378A (en) * 1983-05-02 1985-03-05 General Motors Corporation Charging system for nickel-zinc batteries
JPH0681427B2 (ja) * 1986-02-20 1994-10-12 松下電工株式会社 充電器の制御回路
US4843299A (en) * 1987-06-01 1989-06-27 Power-Tech Systems Corporation Universal battery charging system and a method
DE3728645A1 (de) * 1987-08-27 1989-03-09 Klaus Dipl Ing Becker Schaltungsanordnung zur schnelladung von sekundaerbatterien
DE69121432T2 (de) * 1990-02-28 1997-03-20 Hitachi Maxell Verfahren zum Laden einer Sekundärbatterie
JPH04109832A (ja) * 1990-08-28 1992-04-10 Sony Corp 2次電池用充電器
US5391974A (en) * 1990-10-15 1995-02-21 Toshiba Battery Co., Ltd. Secondary battery charging circuit
JP3003243B2 (ja) * 1991-03-18 2000-01-24 ソニー株式会社 バッテリー
US5352969A (en) * 1991-05-30 1994-10-04 Black & Decker Inc. Battery charging system having logarithmic analog-to-digital converter with automatic scaling of analog signal
US5403093A (en) * 1993-11-12 1995-04-04 Anton/Bauer, Inc. DT/Dt detector for cell pack charge determination

Also Published As

Publication number Publication date
CA2103156A1 (en) 1993-09-17
PL176034B1 (pl) 1999-03-31
TW235380B (sk) 1994-12-01
HK1007384A1 (en) 1999-04-09
ES2109369T3 (es) 1998-01-16
AU666662B2 (en) 1996-02-22
FI935040A0 (fi) 1993-11-15
EP0593770B1 (en) 1997-10-08
DK0593770T3 (da) 1998-02-23
US5541496A (en) 1996-07-30
CZ286592B6 (cs) 2000-05-17
AU2346692A (en) 1993-10-21
CA2103156C (en) 1997-03-18
CN1092846C (zh) 2002-10-16
CZ245293A3 (en) 1994-10-19
NO934123D0 (no) 1993-11-15
CN1085692A (zh) 1994-04-20
JP2739133B2 (ja) 1998-04-08
NO934123L (no) 1994-01-14
FI935040A (fi) 1993-12-29
SG49780A1 (en) 1998-06-15
ATE159130T1 (de) 1997-10-15
EP0593770A4 (sk) 1994-08-03
DE69222642T2 (de) 1998-04-23
WO1993019496A1 (fr) 1993-09-30
EP0593770A1 (en) 1994-04-27
KR100230586B1 (ko) 1999-11-15
DE69222642D1 (de) 1997-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SK126393A3 (en) Quick charger and quick charge method for nickel-cadmium battery
CN101460859B (zh) 电池组件的异常判断方法及电池组件
US6504344B1 (en) Monitoring battery packs
US6307349B1 (en) Battery pack having memory
CA2150347C (en) Method for high-speed charging of secondary batteries and apparatus therefor
US6043631A (en) Battery charger and method of charging rechargeable batteries
US6271643B1 (en) Battery pack having memory
US6252380B1 (en) Battery pack having memory
US7262580B2 (en) Method and system for charging multi-cell lithium-based batteries
US6563318B2 (en) Detecting method for detecting internal state of a rechargeable battery, detecting device for practicing said detecting method, and instrument provided with said detecting device
US6097172A (en) Method and apparatus for determining when to terminate charging of a battery
EP0546872A1 (en) Improvements in or relating to batteries and battery systems
TWI249870B (en) Battery apparatus and discharge controlling method of battery apparatus
US20020101218A1 (en) Battery pack having memory
US20060076929A1 (en) Method of detecting state-of-charge of battery and power device
US20060113959A1 (en) Rechargeable battery life judging method
JPH11329512A (ja) 二次電池の容量劣化判断方法およびその判断装置
US5714868A (en) Battery pack and charger arrangement which intermittently monitors battery temperature during recharging and a method thereof
JPH0627207A (ja) 電池の放電状態を監視する方法
CA2361842A1 (en) Rapid determination of present and potential battery capacity
EP0545747A1 (en) Improvements in or relating to batteries and battery systems
PL172473B1 (pl) Sposób i urzadzenie do ladowania akumulatorów PL PL PL PL PL
JPS5942538B2 (ja) 二次電池の充電状態の指示および制御のための装置およびシステム
EP1132989A2 (en) Device and method for controlled charging of a secondary battery
JP2010008133A (ja) 携帯型充電器およびそれに用いる二次電池の劣化診断方法