ШКАФ ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ СО ВСТРОЕННЫМ ЗАРЯДНО-РАЗРЯДНЫМ ДЕСУЛЬФАТИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ "СВЕТОЧ-01-01"

Полезная модель (ПМ) относится к области электротехники, в частности, к устройствам заряда и разряда аккумуляторных батарей (АКБ) с различными предустановленными алгоритмами заряда различных типов батарей, в том числе и алгоритмом десульфатации кислотных АКБ, имеет удобную конструкцию с защитной крышкой для установки и подключения АКБ.
Известно устройство [Патент Российской Федерации №2219638, H02J 7/10, 2003] для ускоренного заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее схему управления силовой частью, включающую блок фильтров, три блока усилителей, блок аккумуляторной батареи, и схему управления по заданному алгоритму, включающую блок управления, соединенный с блоком задания алгоритма заряда, блоком задания режима заряда и блоком индикации, блок датчика напряжения, блок питания, соединенный с выводами питающего напряжения ~220 В. Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками ПМ, являются: схема управления по заданному алгоритму, блок питания.
Данное устройство способно осуществлять продолжительный разряд АКБ, однако величины зарядных и разрядных токов определяются емкостью конденсаторов, включенных в соответствующие цепи, что исключает возможность изменения зарядного или разрядного тока для различных типов АКБ. Для заряда АКБ большой номинальной емкости и напряжения, потребуется использование конденсаторов очень больших габаритных размеров и веса, что делает применение данного устройства практически нереализуемым. Другими недостатками данного устройства являются отсутствие стабилизации зарядного или разрядного тока при колебаниях сетевого напряжения и отсутствие гальванической развязки АКБ от питающей сети.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство «Станция автоматическая зарядно-разрядная» [Патент Российской Федерации №2327268, H02J 7/10, 2006], содержащее схему управления силовой частью, включающую блок фильтров, соединенный с выводами питающего напряжения, три блока усилителей, блок аккумуляторной батареи, и схему управления по заданному алгоритму, включающую блок управления, соединенный с блоком задания алгоритма заряда, блоком задания режима заряда и блоком индикации, блок датчика напряжения, блок питания, соединенный с выводами питающего напряжения, отличающееся тем, что в схему управления силовой частью введены блок выпрямителя, соединенный с блоком фильтров, блок сетевого фильтра, соединенный с блоком сетевого выпрямителя, блок регулируемого источника зарядного тока, соединенный с блоком сетевого фильтра и с первым блоком усилителей, блок высокочастотного выпрямителя, соединенный с блоком регулируемого источника зарядного тока, блок фильтра, соединенный с блоком высокочастотного выпрямителя, блок ключа, соединенный со вторым блоком усилителей и с блоком фильтра, блок разряда конденсаторов, соединенный с точкой соединения блока фильтра и блока ключа, блок нагрузки, соединенный с блоком разряда конденсаторов, блок регулируемого источника разрядного тока, соединенный с блоком ключа, с третьим блоком усилителей и с точкой соединения блока ключа, блока разряда конденсаторов и блока фильтра, блок индуктора, соединенный с точкой соединения блока ключа и блока регулируемого источника разрядного тока, блок подключения аккумуляторных батарей, соединенный с блоком индуктора, блоком датчика напряжения и с блоком АКБ, а в схему управления по заданному алгоритму введены блок датчика тока, соединенный с блоком подключения аккумуляторных батарей, блок аналого-цифрового преобразования (АЦП), соединенный с блоком датчика тока, блоком датчика напряжения и блоком управления, блок широтно-импульсной модуляции (ШИМ), соединенный с блоком управления и с тремя блоками усилителей, блок звуковой сигнализации, соединенный с блоком управления и блок пульта управления, соединенный с блоком задания режима заряда.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками ПМ, являются блоки: блок защиты от перепадов напряжения (блок фильтров у аналога), блок вспомогательного питания (блок питания у аналога), блок управления (однокристальный микропроцессор с блоком управления, блоком ШИМ, блоком задания алгоритма заряда, блоком АЦП и блоком задания режима заряда у аналога), блок индикации, блок выбора алгоритма заряда (блок пульта управления у аналога).
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: отсутствие блока защит от перегрузок, отсутствие блока защиты от неверного подключения аккумуляторной батареи, блок нагрузки не имеет дополнительного блока охлаждения, что ограничивает максимальную мощность разряда АКБ, к тому же блок подключения АКБ не имеет защиты от доступа человека к АКБ во время заряда.
Задача, на решение которой направлена ПМ, состояла в создании шкафа для заряда аккумуляторных батарей со встроенным зарядно-разрядным десульфатирующим устройством, имеющее простой человеко-машинный интерфейс с заданными алгоритмами циклов обслуживания (заряда/разряда) различных типов АКБ, с конструктивом, обеспечивающим удобную установку и подключение аккумуляторной батареи с защитой от доступа человека во время заряда.
Технический результат достигается тем, что шкаф для заряда аккумуляторных батарей содержит блок защиты от перегрузок, блок защиты от неверного подключения АКБ, блок задания алгоритма заряда, блок питания, блок индикации, блок охлаждения разряда и место для установки АКБ с защитной крышкой.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом (фиг.), где:
1) блок питания;
2) блок защиты от перегрузки;
3) блок задания алгоритма заряда;
4) место установки АКБ с защитной крышкой;
5) блок защиты от перепадов напряжения;
6) блок управления;
7) блок защиты от неверного подключения АКБ;
8) блок индикации;
9) блок охлаждения разряда.
Работа устройства начинается с подачи питающего напряжения на блок защиты от перепадов напряжения (5). В этом блоке входное напряжение, поступающее на модуль, фильтруется и дальше подается на блок питания (1).
Бок питания (Ошибка! Источник ссылки не найден. формирует гальванически изолированное от входных цепей питающее напряжение для блока управления (6). Выдача питающего напряжения на блок управления (6) осуществляется независимо от того, подключена ли АКБ и осуществляется или нет в данный момент ее заряд/разряд. Это позволяет еще до подачи команды на обслуживание АКБ выбрать ее тип и задать нужный алгоритм заряда.
Установка АКБ осуществляется при помощи специализированного места установки (4), имеющего ролики для удобной установки/извлечения АКБ и защитную крышку, которая предотвращает свободный доступ к АКБ во время обслуживания, а так же снижает испарения от АКБ во время заряда.
После установки АКБ на блоке индикации (8) отображается текущее напряжение батареи. В случае неверного подключении контактов АКБ блок защиты от неверного подключения АКБ (7) передает информацию об этом на блок управления, при этом запуск заряда или разряда АКБ будет заблокирован. Если АКБ подключена верно, то, с помощью блока задания алгоритма заряда (3), пользователь задает тип АКБ и способ ее зарядки. После выбора алгоритма заряда блок управления (6) начинает заряд батареи. В процессе заряда блок управления (6) постоянно контролирует зарядный ток и напряжение, и в случае, если они не соответствуют заданным параметрам, эта информация сообщается пользователю. Так же в процессе работы устройства блок защиты от перегрузок (2) контролирует ток, потребляемый устройством, и в случае его выхода за допустимый диапазон, блокирует заряд АКБ и информирует об ошибке блок управления (6).
Шкаф для заряда аккумуляторных батарей «Светоч-01-01» поддерживает четыре алгоритма заряда: заряд щелочной АКБ, заряд кислотной АКБ, десульфатация однократно, десульфатация непрерывно. При заряде щелочной АКБ сначала блок управления (6) определяет текущее напряжение на АКБ, и, если оно меньше, чем 0,8 В на один элемент, то сначала осуществляется предзаряд АКБ, затем осуществляется переход на плавный набор зарядного тока. После достижения нужного уровня тока устройство переходит на режим заряда до тех пор, пока зарядное напряжение не уменьшится на 30 мВ или более на один элемент АКБ. При заряде кислотного АКБ блок управления (6) выставляет граничные значения зарядного тока и зарядного напряжения, затем напряжение постепенно повышается так, чтобы поддерживать постоянным зарядный ток до тех пор, пока не достигнет граничное значение, после чего напряжение остается постоянным, а ток постепенно уменьшается, пока не станет в восемь раз меньше. После этого блок переходит в режим дозаряда в течение двух часов. При выборе однократной десульфатации заряд осуществляется реверсными токами в соотношении: на три периода зарядного тока один период разрядного тока. При этом соотношения зарядного и разрядного токов равны 10 к 1 соответственно. Этот цикл заряда продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто граничное значение зарядного напряжения и зарядный ток не уменьшится в два раза. После этого режим реверсивных токов отключается и продолжается заряд при постоянном напряжении до тех пор, пока зарядный ток не уменьшится в два раза, после чего осуществляется дозарядка АКБ в течение двух часов. При выборе непрерывной десульфатации режим заряда полностью повторяет режим однократной десульфатации, за тем исключением, что дозаряд АКБ в течение двух часов не осуществляется, а вместо этого начинается разряд АКБ, после которого следует повторный заряд реверсными токами. Эта последовательность циклов повторяется до тех пор, пока не будет прервана пользователем. Кроме разных режимов заряда пользователь может задать режим и только разряда АКБ без последующего заряда.
Блок охлаждения разряда (9) предназначен для дополнительного охлаждения нагрузочных элементов при больших токах разряда и распределения воздушных потоков наиболее оптимальным образом для эффективного отвода тепла.
В настоящее время на предприятии ООО "КРОН" изготовлены опытные образцы предлагаемого устройства. Испытания подтвердили их работоспособность и соответствие всем заявленным характеристикам.