автоматическое импульсное зарядное устройство для непрерывной длительной зарядки аккумуляторной батареи автомобиля от сети переменного тока

Формула изобретения

1. Автоматическое импульсное зарядное устройство для непрерывной длительной зарядки аккумуляторной батареи автомобиля от сети переменного тока, содержащее последовательно включенные трансформатор, выпрямитель и токоограничивающий элемент, а также управляющий элемент, обеспечивающий ограничение тока и напряжения заряда, и блок защиты от короткого замыкания в банках аккумуляторной батереи и неправильного подключения ее полярности, подсоединенный к одному входу управляющего элемента, к второму входу которого подключен выход токоограничивающего элемента, отличающееся тем, что к второму входу токоограничивающего элемента подключен выход управляющего элемента, а выход токоограничивающего элемента соединен с выходными клеммами через элемент защиты аккумуляторной батареи от короткого замыкания на линии ее подключения к этим клеммам.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок защиты от короткого замыкания в банках аккумуляторной батареи и неправильного подключения ее полярности снабжен элементом сравнения ЭДС батареи с опорным напряжением, соответствующим напряжению работоспособной батареи.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что к выходу блока защиты от короткого замыкания в банках аккумуляторной батареи и неправильного подключения ее полярности подсоединен индикатор аварийного режима, а к второму выходу управляющего элемента индикатор нормального процесса зарядки, интенсивность свечения которого изменяется по мере зарядки аккумуляторной батареи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электрической промышленности и может быть использовано для зарядки и подзарядки аккумуляторных батарей автомобилей.

Известно устройство для зарядки аккумуляторных батарей (АБ) от сети переменного тока 220 В, содержащее трансформатор, выпрямитель, регулятор зарядного тока и блок управления [1]

Недостатком известного устройства является отсутствие системы защиты АБ от аварийных режимов работы, что требует постоянного контроля за процессом со стороны человека.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа зарядное устройство для заряда АБ импульсными токами [2] содержащее сетевой трансформатор, одна обмотка которого последовательно соединена с блоком синхронизации и управляющим генератором, а вторая с тиристорным выпрямителем; выходы выпрямителя соединены с АБ, а второй вход с цепочкой последовательно связанных регулятора зарядного тока, управляющего генератора и импульсного трансформатора. В устройство введен блок защиты от короткого замыкания и неправильного включения полярности АБ, соединенный входом с соединительной цепью, а выходом с управляющим генератором, и устройство блокировки зарядного тока, передающее сигнал об окончании зарядки от АБ на управляющий генератор.

Недостатком известного устройства является следующее: отключение зарядного устройства при достижении номинальной емкости батареи, что приводит к ее саморазряду при последующем хранении; отсутствие индикации аварийного режима. Не предусмотрена защита АБ от короткого замыкания на подводящей линии.

Целью изобретения является улучшение емкостных характеристик аккумуляторной батареи, поддержание ее работоспособности в течение длительного хранения, контроль за процессом зарядки и уменьшение габаритов устройства.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемое зарядное устройство, содержащее последовательно соединенные сетевой трансформатор, выпрямитель, токоограничивающий элемент, цепочку из блока защиты и управляющего элемента, подсоединенную к выходу и второму входу токоограничивающего элемента, дополнительно снабжено элементом защиты АБ от короткого замыкания на подводящей линии, а также индикатором нормального режима зарядки, соединенного со вторым выходом управляющего элемента, и индикатором аварийного режима, соединенным со вторым выходом блока защиты.

На чертеже приведена блок-схема автоматического зарядного устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные сетевой трансформатор 1, выпрямитель 2, токоограничивающий элемент 3, к выходам которого через линию подключения 4 и элемент защиты 5 присоединена аккумуляторная батарея 6, а ко второму входу цепочка из последовательно соединенных управляющего элемента 7, и блока защиты 8, входы которых соединены с выходом токоограничивающего элемента 3, а также индикатор аварийного режима 9, присоединенный к второму выходу блока защиты 8, и индикатор нормального процесса зарядки 10, присоединенный к второму выходу управляющего элемента 7.

Устройство работает следующим образом. Сетевое напряжение 220 В преобразуется с помощью трансформатора 1 и выпрямителя 2 в двухполупериодное напряжение. В течение каждого периода при достижении напряжения, превышающего напряжение АБ, в цепи зарядки появляется ток, который возрастает по мере роста напряжения на выходе выпрямителя 2. При достижении амплитуды тока порядка 0,6 0,7 А (оптимальная величина зарядного тока, обеспечивающая достаточную скорость зарядки и оптимальные массогабаритные характеристики устройства), управляющий элемент 7, подключенный к выходу токоограничивающего элемента 3, ограничивает дальнейший рост тока и включает зеленый индикатор процесса зарядки 10, интенсивность свечения которого пропорциональна амплитуде зарядного тока АБ. В промежутках времени, когда напряжение на выходе выпрямителя 2 ниже напряжения на АБ, идет процесс разряда АБ на внутреннее сопротивление и сопротивление внешней цепи (токи утечки).

По мере зарядки аккумуляторной батареи ее напряжение поднимается до 14,4 15,0 В [3, с. 99] При достижении этого напряжения управляющий элемент 7 вырабатывает сигнал, ограничивающий дальнейший рост выходного напряжения токоограничивающего элемента 3, который находится в режиме двух ограничений: предельного выходного тока и выходного напряжения. При этом элемент 3 формирует зарядный ток с двойной частотой питающей сети, равный току саморазряда; равенство токов поддерживается в течение всего времени хранения АБ, что исключает глубокий саморазряд и, как следствие, сульфатацию пластин [4]

Перед началом процесса зарядки в первый полупериод выпрямленного напряжения блок защиты 8 сравнивает наличие электродвижущей силы (ЭДС) аккумуляторной батареи с опорным напряжением, которое должно превышать в случае работоспособной АБ 1,75х6 10,5 В [3, с. 103] При отсутствии ЭДС АБ (короткое замыкание на линии) или ЭДС меньше 10,5 В (короткое замыкание в одной или нескольких банках АБ) блок защиты 8 вырабатывает сигнал на управляющий элемент 7, который ограничивает нарастание напряжения на выходе токоограничивающего элемента 3 и включает индикатор аварийного режима 9. При этом элемент 3 переводит зарядное устройство в режим "выключено" и энергия во внешнюю цепь не передается.

Аналогична работа блока защиты 8 в режиме неправильного включения полярности АБ.

В случае короткого замыкания на линии подключения АБ к зарядному устройству элемент защиты 5 разрывает цепь и прерывает процесс зарядки.

Таким образом, предложенное автоматическое импульсное зарядное устройство позволяет заряжать аккумуляторные батареи автомобилей без присутствия человека, поддерживать их в состоянии постоянной готовности к работе. Устройство характеризуется надежностью, малыми габаритами.

Предложенное устройство может быть осуществлено в условиях промышленного производства и использоваться для зарядки аккумуляторных батарей автомобилей.