SU1638762A1

SU1638762A1 - Automatic device for charging storage battery

Info

Publication number: SU1638762A1
Application number: SU894703658A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Ильич Кашуба; Григорий Михайлович Кузнецов
Original assignee: Грозненское Научно-Производственное Объединение "Промавтоматика"
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1991-03-30

Abstract

Изобретение относитс к электротехнической промышленности и может быть использовано дл автоматического зар да и разр да аккумул торной батареи (АБ). Цель изобретени - повышение надежности и уменьшении габаритов. Устройство содержит входные клеммы 1 дл подключени переменного напр жени , выпр мители 2, 3, первый ключ 4, второй ключ 7, источник 10 опорного напр жени , резисторы 11-14, диод 15, элемент сравнени 16 и выходные клеммы дл подключени АБ. Ключи 4 и 7 имеют одинаковое устройство. При полном зар де АБ ключи 4 и 7 закрыты и резистор 12 отключен от резисторов 13 и 14. При разр де батареи до установленного напр жени элемент сравнени открывает ключи 4 и 7, а резистор 12 включаетс параллельно резистору 14 Начинаетс зар д АБ Контроль за напр жением батареи благодар ключу 7 осуществл етс при нулевом значении зар дного тока. 1 ил. (Л СThe invention relates to the electrical industry and can be used to automatically charge and discharge a battery. The purpose of the invention is to increase reliability and reduce size. The device contains input terminals 1 for connecting alternating voltage, rectifiers 2, 3, first switch 4, second switch 7, reference source 10, resistors 11-14, diode 15, reference element 16 and output terminals for connecting the battery. Keys 4 and 7 have the same device. When fully charged, the AB switches 4 and 7 are closed and the resistor 12 is disconnected from the resistors 13 and 14. When the battery is discharged before the voltage is set, the reference element opens the keys 4 and 7, and the resistor 12 is turned on in parallel to the resistor 14 By means of the battery, the switch 7 is performed at a zero value of the charging current. 1 il. (Ls

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического заряда аккумуляторной батареи в различных областях промышленности,The invention relates to electrical engineering and can be used to automatically charge a battery in various industries,

Цель изобретения - повышение надежности устройства и уменьшение габаритов.The purpose of the invention is to increase the reliability of the device and reduce the size.

На чертеже представлена схема автоматического устройства для заряда.аккумуляторной батареи.The drawing shows a diagram of an automatic device for charging a rechargeable battery.

Устройство содержит входные клеммы 1 для подключения переменного напряжения, выпрямители 2 и 3, первый ключ 4, имеющий токовый вход 5 и вход 6 управления, второй ключ 7 с токовым входом 8 и входом 9 управления, источник опорного напряжения 10, резисторы 11-14, диод 15, элемент 16 сравнения с инверсным 17 и прямым 18 входами, выходные клеммы 19, 20 для подключения аккумуляторов 21, ключи 4 и 7 имеют одинаковое устройство. Возможно несколько вариантов их выполнения. На фиг. 2 представлена схема ключей 4 и 7, выполненных на биполярных транзисторах прямой проводимости. Входы ключа 7 обозначены цифрами в скобах. При этом они содержат резисторы 22-24 и транзистор 25.The device contains input terminals 1 for connecting an alternating voltage, rectifiers 2 and 3, a first switch 4 having a current input 5 and a control input 6, a second switch 7 with a current input 8 and a control input 9, a reference voltage source 10, resistors 11-14, diode 15, comparison element 16 with inverse 17 and direct 18 inputs, output terminals 19, 20 for connecting batteries 21, keys 4 and 7 have the same device. There are several options for their implementation. In FIG. 2 shows a diagram of keys 4 and 7, made on bipolar transistors of direct conduction. The inputs of the key 7 are indicated by numbers in brackets. Moreover, they contain resistors 22-24 and transistor 25.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На входные клеммы 1 подается переменное напряжение от внешнего источника. Действующее значение входного переменного напряжения выбирается равным или несколько большим номинального напряжения заряженной аккумуляторной батареи 21. Входное переменное напряжение выпрямляется выпрямителями 2 и 3. На выводе плюсового выхода выпрямителя 2 создается постоянное пульсирующее напряжение относительно минусового выхода выпрямителя 2. На плюсовом, выходе выпрямителя 3 создается точно такое же по форме и амплитуде постоянное пульсирующее напряжение и так же относительно минусового выхода выпрямителя 2. Эти постоянные пульсирующие напряжения с выходов выпрямителей 2 и 3 подаются соответственно на токовый вход 5 первого ключа 4, а также на токовый вход 8 второго ключа 7.Input terminals 1 are supplied with alternating voltage from an external source. The effective value of the input AC voltage is selected to be equal to or slightly higher than the rated voltage of the charged battery 21. The input AC voltage is rectified by rectifiers 2 and 3. At the output of the positive output of rectifier 2, a constant pulsating voltage is generated relative to the negative output of rectifier 2. On the positive, output of rectifier 3 is created exactly the same in shape and amplitude constant pulsating voltage and also relative to the negative output of the rectifier 2. These constant pool The surge voltages from the outputs of the rectifiers 2 and 3 are supplied respectively to the current input 5 of the first switch 4, as well as to the current input 8 of the second switch 7.

Работа устройства при заряде 12-вольтовой кислотной аккумуляторной батареи.The operation of the device when charging a 12-volt acid battery.

Предположим, что аккумуляторная батарея 21 была ранее полностью заряжена. В этом случае ключи 4 и 7 закрыты, на инверсном входе 17 элемента 16 сравнения присутствует напряжение, равное выходному напряжению источника 10 опорного напряжения. Падением напряжения на резисторе 11 можно пренебречь, так как инверсный вход 17, (а также и прямой вход 18) элемента 16 сравнения имеет очень высокое входное сопротивление. Величина напряжения на прямом входе 18 элемента 16 сравнения определяется соотношением сопротивлений резисторов 13 и 14. Эти сопротивления выбираются таким образом, что в рассматриваемом режиме напряжение на входе 18 больше, чем на инверсном входе 17 элемента 16 сравнения. При этом на выходе элемента 16 сравнения присутствует высокий логический уровень. Элемент 16 сравнения может иметь транзисторный выход с открытым коллектором. В этом случае выходной транзистор элемента 16 сравнения закрыт, диод 15 и резистор 12 отключены от делителя на резисторах 13, 14.Assume that the battery 21 was previously fully charged. In this case, the keys 4 and 7 are closed, at the inverse input 17 of the comparison element 16 there is a voltage equal to the output voltage of the reference voltage source 10. The voltage drop across the resistor 11 can be neglected, since the inverse input 17, (as well as the direct input 18) of the comparison element 16 has a very high input resistance. The voltage at the direct input 18 of the comparison element 16 is determined by the ratio of the resistances of the resistors 13 and 14. These resistances are selected so that in the considered mode, the voltage at the input 18 is greater than at the inverse input 17 of the comparison element 16. At the same time, at the output of the comparison element 16 there is a high logical level. The comparison element 16 may have an open collector transistor output. In this case, the output transistor of the comparison element 16 is closed, the diode 15 and the resistor 12 are disconnected from the divider on the resistors 13, 14.

Стечением времени происходит разряд аккумуляторной батареи 21, в результате· напряжение на ней уменьшается. Величина резистора 14 выбирается такой, что когда напряжение на аккумуляторной батареи 21 упадет до 12,5 В, напряжение на прямом входе 18 элемента 16 сравнения сравняется с напряжением на его инверсном входе 17. Элемент 16 сравнения срабатывает, на его выходе появляется нулевой логический уровень. При этом через диод 15 к делителю на резисторах 13 и 14 подключается резистор 12 (параллельно резистору 14), а напряжение на прямом входе 18 еще более уменьшается. На выходе элемента 16 сравнения остается нулевой логический уровень, который, поступая на управляющие входы 6 и 9, открывает ключи 4 и 7. При этом с плюсовой выходной клеммы выпрямителя 2 через ключ 4 протекает зарядный ток аккумулятора 21, величина которого ограничивается внутренним сопротивлением источника входного переменного напряжения (не показан).Over time, the battery 21 is discharged, as a result of which the voltage on it decreases. The value of the resistor 14 is selected such that when the voltage on the battery 21 drops to 12.5 V, the voltage at the direct input 18 of the comparison element 16 is equal to the voltage at its inverse input 17. The comparison element 16 is triggered, a zero logic level appears at its output. In this case, through the diode 15, a resistor 12 is connected to the divider on the resistors 13 and 14 (parallel to the resistor 14), and the voltage at the direct input 18 is further reduced. At the output of the comparison element 16 there remains a zero logic level, which, entering the control inputs 6 and 9, opens the keys 4 and 7. At the same time, the charging current of the battery 21 flows from the positive output terminal of the rectifier 2 through the key 4, the value of which is limited by the internal resistance of the input source AC voltage (not shown).

По мере заряда аккумуляторной батареи21 напряжение на ней возрастает. Соответственно увеличивается напряжение на прямом входе 18 элемента 16 сравнения. Сопротивление резистора 12 выбирается таким,.что напряжение на прямом входе 18 сравнивается с напряжением на инверсном входе 17, равным напряжению опорного источника 10. при достижении напряжения на аккумуляторной батареи 21 значения 13,514 В. При этом элемент 16 сравнения переключается в исходное состояние и на его выходе появляется высокий логический уровень. Ключи 4 и 7 закрываются. Заряд аккумулятора прекращается. Диод 15 запирается. Резистор 12 оказывается отключенным от делителя на резисторах 13 и 14, благодаря чему напряжение на прямом входе 18 еще более возрастает. Когда в результате разряда аккумуляторной батареи 21 напряжение на ней упадет до 12,5 В, все процессы повторятся. Благодаря наличию второго ключа 7 в режиме заряда аккумулятора (описан выше) сравнение напряжения на резисторах 12, 13 и 14 с напряжением источника 10 опорного напряжения производится только в те моменты времени, когда амплитуда входного напряжения на клеммах 1 становится меньше напряжения на выходе источника 10 опорного напряжения, т.е. контроль напряжения на аккумуляторной батарее 21 производится при отсутствии. ее тока заряда. Это осуществляется следующим образом. Ключ 7 имеет устройство. аналогичное ключу 4, представленному на фиг. 2. Выходное напряжение источника 10 опорного напряжения выбирается меньшим минимально возможного напряжения аккумуляторной батареи 21 при нормальных условиях ее эксплуатации.As the battery charge21, voltage increases. Accordingly, the voltage at the direct input 18 of the comparison element 16 increases. The resistance of the resistor 12 is selected such that the voltage at the direct input 18 is compared with the voltage at the inverse input 17 equal to the voltage of the reference source 10. When the voltage on the battery 21 reaches a value of 13.514 V. In this case, the comparison element 16 switches to its original state and to the output appears a high logical level. Keys 4 and 7 are closed. The battery is depleted. Diode 15 is locked. The resistor 12 is disconnected from the divider on the resistors 13 and 14, so that the voltage at the direct input 18 increases even more. When the voltage on it drops to 12.5 V as a result of the discharge of the battery 21, all processes will be repeated. Due to the presence of the second switch 7 in the battery charge mode (described above), the voltage at the resistors 12, 13, and 14 is compared with the voltage of the reference voltage source 10 only at times when the amplitude of the input voltage at terminals 1 becomes lower than the voltage at the output of the reference source 10 voltage i.e. voltage control on the battery 21 is carried out in the absence. its charge current. This is as follows. Key 7 has a device. similar to key 4 shown in FIG. 2. The output voltage of the reference voltage source 10 is selected less than the minimum possible voltage of the battery 21 under normal operating conditions.

В режиме заряда аккумуляторной батареи 21 открытый ключ 7 соединяет инверсный вход 17 элемента 16 сравнения с плюсовой выходной клеммой выпрямителя 3. При этом в моменты времени, когда амплитуда входного напряжения на клеммах 1 превышает выходное напряжение опорного источника 10, напряжение с плюсовой выходной клеммы выпрямителя 3 беспрепятственно проходит на инверсный вход 17 элемента 16 сравнения и удерживает последний во включенном состоянии, потому что в этом случае напряжение на инверсном входе 17 на много превышает напряжение на прямом входе 18. В моменты, когда мгновенное значение входного напряжения на клеммах 1 оказывается меньшим напряжения источника 10 опорного напряжения, диоды выпрямителя 3 оказываются запертыми. При этом напряжение на инверсном входе 17 элемента 16 сравнения равно опорному напряжению на выходе источника 10. В этот момент диоды выпрямителя 2 также заперты, так как входное напряжение на клеммах 1 меньше опорного, а следовательно, оно меньше и напряжения на аккумуляторе 21. Зарядный ток не протекает.In the charge mode of the battery 21, the public key 7 connects the inverse input 17 of the comparison element 16 to the positive output terminal of the rectifier 3. At the same time, when the amplitude of the input voltage at terminals 1 exceeds the output voltage of the reference source 10, the voltage from the positive output terminal of the rectifier 3 freely passes to the inverse input 17 of the comparison element 16 and keeps the latter in the on state, because in this case the voltage at the inverse input 17 is much higher than the voltage at the direct input ode 18. At times when the instantaneous value of the input voltage at terminals 1 is lower than the voltage of the reference voltage source 10, the rectifier diodes 3 are locked. The voltage at the inverse input 17 of the comparison element 16 is equal to the reference voltage at the output of the source 10. At this point, the rectifier diodes 2 are also locked, since the input voltage at the terminals 1 is less than the reference, and therefore it is less than the voltage on the battery 21. Charging current not leaking.

Элемент 16 сравнения только в этом 5 случае может переключаться и закрыть ключи 4 и 7 при условии, если напряжение на аккумуляторной батареи 21 превысит порог 13,5 В, установленный величинами сопротивлений резисторов 12, 13 и 14.The comparison element 16 only in this 5 case can switch and close the keys 4 and 7, provided that the voltage on the battery 21 exceeds a threshold of 13.5 V, set by the resistance values of the resistors 12, 13 and 14.

Claims

10 claims

An automatic device for charging a battery containing input terminals, a charging rectifier, two resistors, a diode, two keys, a voltage reference source, a voltage divider, a comparison element and two output terminals, the first of which is connected to the first output of the voltage divider, the second output of which connected to the second output terminal 20-, the second output of the charging rectifier and a common wire, the power input of the first key is connected to the first output of the charging rectifier, the control inputs of the keys are connected to the cathode of the diode and to the 25th output of the comparison element, the first input of which is connected to the first output of the first resistor, the second output of the first resistor is connected to the output of the reference voltage source, the anode of the diode is connected to the first output of the second resistor, the second output of which is connected to the middle terminal of the voltage divider and to the second the input of the comparison element, characterized in that, in order to increase reliability and reduce dimensions, an additional rectifier is introduced into it, the input of which is connected to the input terminals and the input of the charging rectifier, The additional rectifier is connected to the power input 40 of the second switch, the output of which is connected to the first input of the comparison element, and the output of the first switch is connected to the first output of the voltage divider and the first output terminal.