УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам заряда аккумуляторных батарей импульсным током, и может быть использована в различных отраслях народного хозяйства.
Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее две входные клеммы для подключения источника постоянного тока и две выходные клеммы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, два тиристора, соединенных согласно в последовательную цепь, диод в цепи заряда аккумуляторной батареи, блок управления, соединенный с выводами тиристорной пары, дроссель и конденсатор, отличающееся тем, что дополнительно введен диод, причем катод диода соединен с анодом диода в цепи зарядка аккумуляторной батареи, а анод диода подключен к общей точке анода первого тиристора и дросселя, другой вывод дросселя соединен с входной клеммой устройства, а общая точка соединения диодов через конденсатор подключена к общей точке соединения тиристорной пары [Патент РФ №2126581, МПК H02J 7/00, опубл. 20.02.1999, авторы Митрофанов А.И., Григорьев Э.Н. «Устройство для заряда аккумуляторной батареи»].
Недостатком данного устройства является то, что в аккумуляторной батарее при ее заряде выходят из строя электроды, и их активация не предусмотрена, и появляются потери электрической емкости, снижается ее ресурс.
Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее аккумуляторную батарею, датчики напряжения, тока, температуры и плотности электролита аккумуляторной батареи, источник зарядного тока, подсоединенный своим первым выходом к положительному электроду аккумуляторной батареи и своим вторым выходом через первый датчик тока к отрицательному электроду аккумуляторной батареи, узел ввода команд, узел индикации и контроллер, подсоединенный своими соответствующими входами к соответствующим выходам узла ввода команд, датчиков напряжения, тока, температуры и плотности электролита аккумуляторной батареи и своими соответствующими выходами к соответствующим входам узла индикации и источника зарядного тока, отличающееся тем, что источник зарядного тока выполнен в виде первого преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение, первого «LC»-фильтра, подсоединенного своими входами к выходам первого преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение и первого управляемого ключа, подсоединенного своим входом к первому выходу первого «LC»-фильтра, и являющийся своим выходом первым выходом источника зарядного тока, и второго преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение, второго «LC»-фильтра, подсоединенного своими входами к выходам второго преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение и второго управляемого ключа, подсоединенного своим входом к первому выходу второго «LC»-фильтра и своим выходом к отрицательному электроду аккумуляторной батареи, подсоединенной своим положительным электродом ко второму выходу второго «LC»-фильтра через второй датчик тока [Патент РФ №2449448, МПК H02J 7/10, опубл. 27.04.2012, автор Логинов А.С. «Устройство для заряда аккумуляторной батареи»].
Недостатком данного устройства является то, что в процессе работы аккумуляторной батареи выходят из строя электроды, и их активация не предусмотрена, и появляются потери электрической емкости.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является активация вышедшей из строя активной массы электродов аккумуляторной батареи и исключение непроизводительных потерь электрической емкости при разряде аккумуляторной батареи и использование этой энергии как заряд разряд аккумуляторной батареи.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для заряда аккумуляторной батареи, содержащем аккумуляторную батарею, датчики напряжения, тока, температуры и плотности электролита аккумуляторной батареи, источник зарядного тока, подсоединенный своим первым выходом к положительному электроду аккумуляторной батареи и своим вторым выходом через первый датчик тока к отрицательному электроду аккумуляторной батареи, узел ввода команд, узел индикации и контроллер, подсоединенный своими соответствующими входами к соответствующим выходам узла ввода команд, датчиков напряжения, тока, температуры и плотности электролита аккумуляторной батареи и своими соответствующими выходами к соответствующим входам узла индикации и источника зарядного тока, источник зарядного тока выполнен в виде первого преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение, первого «LC»-фильтра, подсоединенного своими входами к выходам первого преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение и первого управляемого ключа, подсоединенного своим входом к первому выходу первого «LC»-фильтра, и являющегося своим выходом первым выходом источника зарядного тока, и второго преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение, второго «LC»-фильтра, подсоединенного своими входами к выходам второго преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение и второго управляемого ключа, подсоединенного своим входом к первому выходу второго «LC»-фильтра и своим выходом к отрицательному электроду аккумуляторной батареи, подсоединенной своим положительным электродом ко второму выходу второго «LC»-фильтра через второй датчик тока, в источник зарядного тока введены дополнительно третий и четвертый преобразователи переменного напряжения в постоянное напряжение пониженной величины, четыре управляемых ключа, третий и четвертый «LC»-фильтры, вторая и третья заряжаемые аккумуляторные батареи, выходы третьего и четвертого преобразователей переменного напряжения соединены третьим и четвертым управляемыми ключами, причем третий управляемый ключ соединен с первым управляемым ключом, а четвертый - с первичной обмоткой первого датчика тока, пятый - со вторым управляемым ключом, а шестой - с первичной обмоткой второго датчика тока, причем вторая и третья заряжаемые аккумуляторные батареи установлены на выходе третьего и четвертого «LC»-фильтров до первого и второго управляемых ключей.
Дополнительное введение двух преобразователей переменного напряжения, двух «LC»-фильтров, двух заряженных аккумуляторных батарей с двумя парами управляемых ключей позволяет производить активацию вышедшей из строя активной массы электродов аккумуляторной батареи, и исключение непроизводительных потерь электрической емкости при разряде аккумуляторной батареи, и использование этой энергии как заряд разряд аккумуляторной батареи.
На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства.
На фиг. 2 представлены временные периоды прямоугольных единичных импульсов.
Устройство для заряда аккумуляторной батареи состоит из: аккумуляторная батарея - 1; выход источника зарядного тока - 2; первый преобразователь переменного напряжения постоянное напряжение - 3; обмотка трансформатора - 4; первый «LC»-фильтр - 5; первый управляемый ключ - 6; первый датчик тока - 7; второй преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение - 8; второй «LC»-фильтр - 9; второй управляемый ключ - 10; второй датчик тока - 11; первый датчик напряжения - 12; второй датчик напряжения - 13; датчик температуры - 14; датчик плотности электролита - 15; контроллер - 16; выход узла ввода команд - 17; вход блока индикации - 18; третий «LС»-фильтр - 19; третий управляемый ключ - 20; четвертый управляемый ключ - 21; пятый управляемый ключ - 22; четвертый «LC»-фильтр - 23; шестой управляемый ключ - 24; третий преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение пониженной величины - 25; четвертый преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение пониженной величины - 26, вторая заряжаемая аккумуляторная батарея - 27, третья заряжаемая аккумуляторная батарея - 28.
Устройство работает следующим образом.
Устройство имеет два режима работы.
Первый режим - заряд аккумуляторной батареи. Он работает следующим образом.
Подключают положительный электрод аккумуляторной батареи - 1 к первому выходу источника зарядного тока - 2 и через второй датчик тока - 11 ко второму выводу второго «LC»-фильтра - 9 источника зарядного тока - 2.
Подключают отрицательный электрод аккумуляторной батареи - 1 через первый датчик - 7 тока ко второму выводу первого «LC»-фильтра - 5 источника зарядного тока - 2 и к выходу второго управляемого ключа - 10 источника зарядного тока - 2.
В соответствии с программой, записанной в блоке памяти контроллера 16, осуществляют предварительную диагностику состояния аккумуляторной батареи - 1 и в оперативно-запоминающее устройство контроллера - 16 записывают параметры технологического процесса заряда аккумуляторной батареи - 1, а на экране узла индикации - 18 осуществляют отображение контролируемых параметров.
При запуске процесса заряда аккумуляторной батареи - 1 со второго выхода контроллера - 16 на управляющий вход первого управляемого ключа - 6 поступает управляющий сигнал, сформированный контроллером - 16.
Первый управляемый ключ - 6 замыкает на заданное контроллером - 16 время свои контакты и осуществляет подачу постоянного напряжения с выхода первого преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение - 3, на входы первого «LС»-фильтра - 5 и с первого выхода первого «LС»-фильтра - 5 через замкнутые контакты первого управляемого ключа - 6 с его выхода (первый выход источника зарядного тока - 2); и со второго выхода первого «LС»-фильтра - 5 через первый датчик - 7 тока в виде единичных импульсов прямоугольной формы к электродам аккумуляторной батареи - 1. Форма импульсов, поступающих к электродам аккумуляторной батареи - 1, представлена позициями: - A1; А2; A3 на фиг. 2. По истечении заданного контроллером - 16 времени первый управляемый ключ - 6 размыкает свои контакты и предотвращает поступление первого, а затем и последующих единичных импульсов прямоугольной формы к электродам аккумуляторной батареи - 1. После возвращения в исходное состояние первого управляемого ключа - 6 источника зарядного тока - 2 с третьего выхода контроллера - 16 на управляющий вход второго управляемого ключа - 10 поступает управляющий сигнал сформированный контроллером - 16.
Второй управляемый ключ - 10 замыкает на заданное контроллером - 16 время свои контакты и осуществляет подачу постоянного напряжения с выхода второго преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение - 8 на входы второго «LС»-фильтра - 9 и с первого его выхода через замкнутые контакты второго управляемого ключа - 10 источника зарядного тока - 2 и со второго выхода второго «LС»-фильтра - 9 через второй датчик тока - 11 поступает сигнал к электродам аккумуляторной батареи - 1 в виде единичных импульсов прямоугольной формы. Форма импульсов, поступающих к электродам аккумуляторной батареи - 1, представлена позициями - B1; В2; В3 на фиг. 2.
По истечении времени, заданного контроллером – 16, второй управляемый ключ - 10 размыкает свои контакты и предотвращает поступление к электродам аккумуляторной батареи - 1 первого, а затем и последующих единичных импульсов прямоугольной формы. После возвращения второго управляемого ключа - 10 в исходное состояние контроллер - 16 задерживает формирование последующих управляющих сигналов на определенное время, см. фиг. 2, т.е. создает паузы: - П1; П2, а затем вновь переходит к обеспечению технологического процесса заряда аккумуляторной батареи - 1. При этом контроллер - 16 осуществляет сравнение заданных значений параметров процесса заряда аккумуляторной батареи - 1 с текущими значениями параметров заряда аккумуляторной батареи - 1, поступающими на второй и третий входы контроллера - 16 с выходов первого датчика тока - 7, на четвертый и пятый входы контроллера - 16 с выходов первого датчика - 12 напряжения, на шестой и седьмой входы контроллера - 16 с выхода датчика плотности электролита - 15 аккумуляторной батареи - 1, на восьмой и девятый входы контроллера - 16 с выхода датчика температуры - 14, на десятый и одиннадцатый входы контроллера - 16 с выхода второго датчика напряжения - 13 и на двенадцатый и тринадцатый входы контроллера - 16 с выхода второго датчика тока - 11, и в случае их отключений контроллер - 16 формирует управляющие сигналы с учетом этих отключений и получение на электродах аккумуляторной батареи оптимальных значений параметров импульсных сигналов, обеспечивающих более эффективный заряд аккумуляторной батареи - 1.
Второй режим - тренировка аккумуляторной батареи.
Для тренировки заряжаемой аккумуляторной батареи (1) проводят лечебный цикл разряда, для этого разряжаемые аккумуляторные батареи (27, 28) устанавливают последовательно с источником преобразователя (25, 26) с «LC»-фильтрами (19, 23) с помощью двухпозиционных управляемых ключей, цепи питания стенда от преобразователей переменного напряжения в постоянное напряжение (3, 8) отключаются, а преобразователи переменного напряжения в постоянное напряжение (25, 26) с «LC»-фильтрами (19, 23) подключаются. При этом аккумуляторная батарея (1) заряжается, а аккумуляторные батареи (27, 28) разряжаются, что приводит к уменьшению расхода электроэнергии из внешней цепи стенда и обеспечивает снижение энергозатрат на заряд аккумуляторной батареи (1).
Предлагаемое устройство для заряда аккумуляторной батареи позволяет повысить емкость заряжаемой аккумуляторной батареи, на 13-14% увеличить ресурс аккумуляторной батареи, снизить энергозатраты на зарядку аккумуляторной батареи на 50-70%.