Устройство управления зарядом аккумуляторов

Контроллер заряда АКБ – что это и для чего он нужен?

Контроллер заряда аккумулятора — это плата, которая защищает элемент питания от скачков напряжения, перезарядки или “глубокой разрядки”. Расскажем об особенностях таких устройств, их видах и способах подключения.

Что такое контроллер заряда аккумулятора

Контроллер заряда работает по разным принципам, что завит от типа батареи, к которой он подключен. В мобильных телефонах, смартфонах, планшетах, ноутбуках используют BMS-плату (микросхему) с распаянными электронными элементами на литий-ионном аккумуляторе. Если исключить плату защиты из цепи, то АКБ быстрее выйдет из строя или взорвется из-за нарушений правил эксплуатации.

В ветрогенераторах используют электронные блоки. Внешние контроллеры подключают к солнечным батареям. Последние выбирают исходя от типа аккумуляторов для накопления электрической энергии. Последние, зачастую представлены в свинцово-кислотном исполнении.

Функции

Контролеры созданы для:

1. Наблюдения за процессом зарядки. При восстановлении емкости от 0 до 10% работает предварительное накопление емкости. От 10 до 70-80% происходит увеличение скорости наполнения постоянным током. Дозарядка проходит медленнее, из-за увеличившегося сопротивления в цепи.
2. Регулировки просадок. Защищает электрическую цепь от короткого замыкания, просадок напряжения.
3. Блокировки перезаряда. У каждой батареи есть лимит максимального напряжения (у Li-Ion он составляет около 4,2 В). Достигнув указанной цифры, питание автоматически отключается, препятствуя вздутию и взрыву АКБ.
4. Защиты от глубокой разрядки. Если напряжение аккумулятора падает ниже критического значения (3 В в Li-Ion), происходит потеря номинальной емкости, уменьшается время автономной работы.
5. Балансировки. Следит за равномерной зарядкой всех звеньев электросхемы, увеличивая срок службы элемента питания.
6. Наблюдения за температурой. При перегреве или переохлаждении срабатывает терморезистор, который отключает питание, поданное на батарею.

Все параметры задают микросхеме или контролеру на этапе производства.

Виды контроллеров

Принцип зарядки батареи зависит от установленного оборудования. Нижеперечисленные контроллеры используют для солнечных батарей, аналогичные устройства применяют и в других сферах восполняемого электричества.

Приборы On/Off

Устройство начального сегмента, которое отключает подачу питания после достижения аккумулятором максимального напряжения. Это защищает батарею от перегрева, перезарядки.

Срабатывает “защита”, когда восстановлено 70-85% емкости — пик напряжения. Далее, ток должен уменьшиться и зарядить АКБ до 100% за 1-3 часа, но этого не происходит из-за особенностей прибора. Как итог, постоянная недозарядка уменьшает срок эксплуатации и емкость аккумулятора.

Контроллер носит второе название ШИМ и работает по принципу широтно-импульсной модуляции тока. По аналогии с печатной платой в смартфонах, где установлены литейно-ионные источники питания, устройство понижает входящее напряжение по достижению его пика и доводит зарядку до 100%.
Стоит устройство выше предыдущего варианта, но позволяет сохранить “резервуары для энергии”.

В прибор заложены алгоритмы для замеров тока и напряжения системы энергоснабжения и определения оптимального соотношения параметров для стабильной работы подключенной станции.
Согласно статистике, MPPT на 35% продуктивнее распределяют энергию, полученную с внешнего источника питания, нежели PWM-варианты. Учитывая стоимость девайса, его принято использовать для автоматизации “солнечных ферм”. Из-за сниженной стоимости, в частных домах практичнее использовать ШИМ.

Гибридные устройства

Такие контроллеры совмещают особенности PWM и MPPT. Их используют для распределения энергии, полученной с ветрогенераторов, которые совмещают с солнечными панелями. Главным отличием от обычных моделей являются вольтамперные параметры.

Способы подключения

Подключение завит от типа устройства.

Специально для пользователей, рядом с клеммами есть обозначения, что к ним подключать. Необходимо учесть строгую последовательность:
1. Подключите аккумулятор.
2. Включите предохранитель на плате, рядом с «+».
3. Вставьте контакты солнечных батарей.
4. Подсоедините контрольную лампу с напряжением 12 или 24 В.

Подключение заметно отличается от ШИМ:

1. Солнечную панель подключают к инвертору.
2. От него плюс заводят в прибор. На минусовой кабель ставят предохранитель.
3. Ко второму плюсу и минусу подключают АКБ с использованием предохранителей.
4. Инвертор и контроллер подключают к заземлению.

Последовательность и тип подключения будет незначительно отличаться:

1. Переведите клеммы в неактивное положение.
2. Достаньте предохранители.
3. Подсоедините батареи.
4. Подключите солнечные батареи.
5. Позаботьтесь о заземлении.
6. Добавьте в цепь датчик температуры.
7. Верните предохранители, активируйте клеммы.

Советы специалистов

Выбор контроллера зависит от сценария использования, напряжения батарей и химического состава АКБ. При ограниченном бюджете делают ставку на PWM. Для поддержания солнечной фермы используют MPPT.
Контроллером заряда аккумулятора снабжают любые источника питания, защищая их от перегрева, перезаряда, недозаряда и потери емкости. Приборы бывают интегрированными или внешними. Последние используют при получении энергии от солнечных панелей или ветряных установок, дополнительно задействуя инвертор.

Источник

Микросхемы управления зарядом аккумуляторов компании ON Semiconductor

Интегральные схемы управления питанием от ON Semiconductor (ONS) уже хорошо известны отечественным разработчикам. Это AC/DC-преобразователи и ШИМ-контроллеры, корректоры коэффициента мощности, DC/DC-преобразователи и, конечно, линейные регуляторы. Однако практически ни одно портативное устройство не может обойтись без аккумулятора и, соответственно, без микросхем для его заряда и защиты. Компания ONS имеет в линейке продукции ряд решений для управления зарядом аккумуляторов, которые традиционно для ONS сочетают достаточную функциональность с невысокой стоимостью и простотой применения.

Основные типы применяемых аккумуляторов

В современной электронике наиболее распространены NiCd/NiMH и Li-Ion/Li-Pol аккумуляторы. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками. Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы дешевы, а также имеют самое большое количество циклов разряда/заряда и большое значение нагрузочного тока. Основными недостатками являются: высокий саморазряд, а также «эффект памяти», который приводит к частичной потере емкости при частом заряде не до конца разряженного аккумулятора.

Никель-металлогидридные (NiMH) аккумуляторы — это попытка устранения недостатков NiCd, в частности «эффекта памяти». Данные аккумуляторы менее критичны к заряду после неполной разрядки и практически в два раза превосходят NiCd по величине удельной емкости. Не обошлось и без потерь, NiMH аккумуляторы обладают меньшим числом циклов разряд/заряд и более высоким саморазрядом по сравнению с NiCd.

Литий-ионные (Li-Ion) аккумуляторы обладают самой высокой плотностью энергии, что позволяет им превосходить другие типы аккумуляторов по величине емкости при тех же габаритных размерах. Низкий саморазряд и отсутствие «эффекта памяти» делают этот тип аккумуляторов неприхотливым в использовании. Однако для обеспечения безопасности использования литий-ионные аккумуляторы требуют применения технологий и конструктивных решений (полиолефиновые пористые пленки для изоляции положительного и отрицательного электродов, наличие терморезистора и предохранительного клапана для сброса избыточного давления), которые приводят к увеличению стоимости аккумуляторов на основе лития по сравнению с другими элементами питания.

Литий-полимерные (Li-Pol) аккумуляторы — это попытка решить проблему безопасности аккумуляторов на основе лития путем использования твердого сухого электролита вместо электролита в виде геля в Li-Ion. Такое решение позволяет получить схожие с Li-Ion аккумуляторами характеристики при меньшей стоимости. Помимо повышенной безопасности, использование твердого электролита позволяет уменьшить толщину аккумулятора (до 1,5 мм). Единственным недостатком по сравнению с Li-Ion аккумуляторами является менее широкий диапазон рабочих температур, в частности Li-Pol аккумуляторы не рекомендуется заряжать при минусовых температурах.

MC33340/42 — контроль заряда NiCd и NiMH аккумуляторов

В современных портативных приложениях требуется максимально быстрый заряд аккумулятора, предотвращение перезаряда, максимальный срок службы и предотвращение потери емкости. MC33340 и MC33342 — контроллеры заряда от ON Semiconductor, которые сочетают в себе все, что необходимо для быстрого заряда и защиты NiCd и NiMH аккумуляторов.

Контроллеры МС33340/42 реализуют:

• быстрый заряд и «капельную» подзарядку (trickle charge);
• окончание зарядки по изменению напряжения и температуры;
• детектирование одноразовых батарей и отказ от их зарядки;
• программируемое время быстрой зарядки от одного до четырех часов;
• детектирование перезаряда и недозаряда батареи, перегрева и перенапряжения по входу;
• паузу перед отключением зарядки при детектировании по изменению напряжения (177 с для MC33340 и 708 с для MC33342).

Данные контроллеры в сочетании с внешним линейным или импульсным преобразователем образуют законченную систему для зарядки аккумуляторов. Пример такой зарядной схемы с использованием классического стабилизатора LM317 показан на рис. 1.

Рис. 1. Схема включения MC33340 и MC33342

LM317 в данной схеме работает как стабилизированный источник тока с установкой зарядного тока резистором R7:

I_chg(fast) = (V_ref + I_adjR8)/R7. Ток капельной подзарядки устанавливается резистором R5:

I_chg(trickle) = (V_in — V_f(D3) — V_batt)/R5. Делитель R2/R1 должен быть рассчитан таким образом, чтобы при полном заряде аккумулятора на входе Vsen было меньше 2 В:

С помощью выводов t1, t2, t3 трехбитной логикой (ключами на схеме) устанавливается либо время заряда 71…283 мин, либо верхний и нижний пределы детектирования температуры.

На основе представленной схемы компания ON Semiconductor предлагает отладочные платы MC33340EVB и MC33342EVB.

NCP1835B — микросхема для заряда Li-Ion и Li-Pol аккумуляторов

Литиевые аккумуляторы требуют высокой стабильности зарядного напряжения, например, для аккумулятора LIR14500 от компании EEMB зарядное напряжение должно находиться в пределах 4,2±0,05 В. Для заряда аккумуляторов на основе лития ONS предлагает полностью интегрированное решение — NCP1835B. Это микросхема заряда с линейным регулятором, профилем заряда CCCV (constant current, constant voltage) и зарядным током 30…300 мА. Питание NCP1835B может осуществляться либо от стандартного AC/DC-адаптера, либо от USB-порта. Вариант схемы включения представлен на рис. 2.

Рис. 2. Схема для отладки NCP1835B

Основные характеристики:

• интегрированный стабилизатор тока и напряжения;
• возможность зарядки полностью разряженной батареи (током 30мА);
• определение окончания зарядки;
• программируемый зарядный ток;
• выходы статуса и ошибки зарядки;
• выход 2,8В для определения присутствия адаптера на входе или питания микроконтроллера током до 2мА;
• входное напряжение от 2,8 до 6,5В;
• защита от продолжительного заряда (программируемое максимальное время заряда 6,6…784 мин).

NCP349 и NCP360 — защита
от перенапряжения с интегрированным
MOSFET-транзистором

Еще одним важным моментом в системах заряда аккумуляторов является защита от превышения допустимого входного напряжения. Решения, предлагаемые ONS, отключают выход от целевой схемы в случае присутствия на входе недопустимого напряжения.

NCP349 — новинка от ONS, которая защищает от перенапряжения по входу до 28 В. Микросхема отключает выход при превышении верхнего порога входным напряжением или если нижний порог не достигнут. Также предусмотрен выход FLAG# для сигнализации перенапряжения на входе. Типовая схема применения показана на рис. 3.

Рис. 3. Схема применения NCP349

Данная микросхема доступна с различными нижними (2,95 и 3,25 В) и верхними (5,68; 6,02; 6,4; 6,85 В) порогами срабатывания, которые закодированы в наименовании. NCP360 обладает такой же функциональностью, что и NCP349, за исключением максимального напряжения на входе: 20 В.

Заключение

Компания ON Semiconductor по сравнению с конкурентами обладает не очень широкой линейкой микросхем для заряда аккумуляторов. Однако представленные решения в своем сегменте характеризуются конкурентоспособными характеристиками и ценой, а также простотой применения.

Источник

устройство управления зарядом аккумулятора

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания для автоматического заряда аккумуляторов в различных устройствах автоматики, а именно для систем пожарной сигнализации. Технический результат заключается в повышении надежности переключения питания нагрузки на питание от аккумулятора (резервное) с визуальной индикацией режимов наличия аккумулятора, правильности его подключения, а также контроля наличия сети при обеспечении автоматической зарядки аккумулятора или его отключении при глубоком разряде, неисправности, обрыве или переполюсовке. Сущность изобретения определена совокупностью существенных признаков устройства, содержащего генератор импульсов, схему цепи разряда, схему индикации, выводы для подключения аккумулятора, ключевой элемент, схему контроля и источник постоянного стабилизированного напряжения, к выходу которого электрически параллельно подключены генератор импульсов, первый вход ключевого элемента, а также через сглаживающий фильтр — нагрузка, через схему цепи разряда параллельно подключены схема индикации и выводы аккумулятора. Новым является введенные токоограничительный элемент, ключевой элемент сброса, электрически подключенный к выходу генератора импульсов, и схема запуска, вход которой электрически связан с выходами ключевого элемента сброса и схемы контроля, а выход — со вторым входом ключевого элемента, электрически соединенного выходом с входом токоограничительного элемента, другой выход которого соединен с входами схемы контроля, схемы индикации и положительным выводом аккумулятора. 2 ил.

Формула изобретения

Устройство управления зарядом аккумулятора, содержащее генератор импульсов, схему цепи разряда, схему индикации, выводы для подключения аккумулятора, ключевой элемент, схему контроля и источник постоянного стабилизированного напряжения, к выходу которого электрически параллельно подключены генератор импульсов, первый вход ключевого элемента, а также через сглаживающий фильтр-нагрузку, через схему цепи разряда параллельно подключены схема индикации и выводы аккумулятора, отличающееся тем, что введены токоограничительный элемент, ключевой элемент сброса, электрически подключенный к выходу генератора импульсов, и схема запуска, вход которой электрически связан с выходами ключевого элемента сброса и схемы контроля, а выход — со вторым входом ключевого элемента, электрически соединенного выходом с входом токоограничительного элемента, выход которого соединен с входами схемы контроля, схемы индикации и положительным выводом аккумулятора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания для автоматического заряда аккумуляторов в различных устройствах автоматики, а именно для систем пожарной сигнализации.

Известно зарядное устройство, описанное в патенте RU 2118032, МПК 6 H 02 J 7/02, 1994.09.15 и содержащее источник постоянного стабилизированного напряжения, выводы подключения аккумулятора, ключевой элемент в виде реле времени, устройство контроля в виде ограничителя тока и реле максимального напряжения, которым автоматическая зарядка аккумулятора осуществляется наиболее полно.

Однако при резервированном питании нагрузки невозможно мгновенное переключение на питание от аккумулятора, а также не предусмотрены защитные режимы эксплуатации указанного устройства для определения наличия или отсутствия аккумулятора, обеспечение отключения аккумулятора при глубоком (аварийном) разряде или внутреннем замыкании самого аккумулятора.

В качестве прототипа выбрано устройство для заряда аккумулятора, описанное в патенте RU 2238608, МПК 6 H 02 J 7/02, 2002.07.16, содержащее генератор импульсов, схему цепи разряда, схему индикации, выводы для подключения аккумулятора, ключевой элемент, схему контроля и источник постоянного стабилизированного напряжения, к выходу которого электрически параллельно подключены генератор импульсов, первый вход ключевого элемента, а также через сглаживающий фильтр — нагрузка, через схему цепи разряда параллельно подключены схема индикации и выводы аккумулятора.

Однако для переключения нагрузки на резервное питание дополнительно необходимо формирование управляющего сигнала для электронного коммутатора, причем при его отказе заряд аккумулятора невозможен, как и невозможен заряд аккумулятора различной емкости одного напряжения. Отсутствие визуального контроля правильности подключения аккумулятора, наличия или отсутствия сети, применение электронных элементов, требующих обеспечения дополнительных мер защиты от электростатических зарядов, а также сложность конструкции снижает надежность устройства и повышает себестоимость изделия.

Перед изобретателями стояла задача автоматизации процесса зарядки аккумулятора для системы электропитания от сети переменного тока автономных объектов с использованием аккумулятора в качестве источника резервного питания и создание надежного, простого устройства управления зарядом аккумулятора с визуальным контролем основных его режимов, автоматизацией как процесса определения технического состояния аккумулятора в целом, так и поддержания его в работоспособном состоянии во всем диапазоне режимов работы системы автономного электроснабжения, а также отключения аккумулятора при одной из его неисправностей.

Поставленная задача решена тем, что предложено устройство управления зарядом аккумулятора, содержащее генератор импульсов, схему цепи разряда, схему индикации, выводы для подключения аккумулятора, ключевой элемент, схему контроля и источник постоянного стабилизированного напряжения, к выходу которого электрически параллельно подключены генератор импульсов, первый вход ключевого элемента, а также через сглаживающий фильтр — нагрузка, через схему цепи разряда параллельно подключены схема индикации и выводы аккумулятора. Новым является то, что введены токоограничительный элемент, ключевой элемент сброса, электрически подключенный к выходу генератора импульсов, и схема запуска, вход которой электрически связан с выходами ключевого элемента сброса и схемы контроля, а выход — со вторым входом ключевого элемента, электрически соединенного выходом с входом токоограничительного элемента, другой выход которого соединен с входами схемы контроля, схемы индикации и положительным выводом аккумулятора.

Технический результат, обусловленный совокупностью существенных признаков заявляемого устройства, заключается в повышении надежности переключения питания нагрузки на питание от аккумулятора (резервное) за счет мгновенного переключения нагрузки на питание от аккумулятора в случае аварийного отключения сети или пропадания сети с визуальной индикацией режимов наличия аккумулятора, правильности его подключения, а также контроля наличия сети. Кроме того, обеспечивается автоматическая зарядка аккумулятора и его отключение при глубоком разряде, неисправности, обрыве или переполюсовке. Введение токоограничительного элемента упрощает устройство за счет исключения стабилизации тока заряда, а применение ключевого элемента сброса позволяет гарантировать величину необходимого тока для включения схемы запуска и при необходимости подключить от одного генератора несколько аналогичных зарядных устройств управления зарядом аккумулятора для осуществления заряда аккумуляторов различных емкостей одного напряжения. Простота выполнения схемы контроля надежно обеспечивает контроль исправности аккумулятора или неисправности аккумулятора. Выполнение заявляемого устройства на недорогих элементах — биполярных транзисторах, не требующих особых режимов при монтаже и эксплуатации, а также его упрощение снижает себестоимость изделия, массогабаритные показатели, повышает технологичность и эксплутационные характеристики.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства управления зарядом аккумулятора; на фиг.2 — пример реализации генератора импульсов.

Устройство управления зарядом аккумулятора содержит источник постоянного стабилизированного напряжения 1 (фиг.1), преобразующий переменное напряжение 220 В частотой 50 Гц в постоянное напряжение 12 В с защитой по максимальному току нагрузки, например промышленно выпускаемый источник вторичного электропитания ИВЭПР 112-1,2-1 (ТУ 4372-013-12215496-02) с током нагрузки не более 1,2 А; генератор импульсов 2 релаксационного типа, выполненный на основе общеизвестной транзисторной схемы аналога динистора с буферизацией выхода, которым формируется периодическая последовательность коротких импульсов низкого уровня большой скважности с периодом приблизительно две секунды, и реализованный, например, представленной схемой на фиг.2; ключевой элемент 3, выполненный на резисторах и биполярном транзисторе (например, КТ814), причем эмиттер, являющийся первым входом ключевого элемента 3 (фиг.1), электрически связан через резистор с базой и другим резистором, выход которого служит вторым входом ключевого элемента 3, а коллектор — его выходом; сглаживающий фильтр 4, выполненный, например, в виде конденсатора (не показано), емкость которого соответствует выражению Rн·С t, где Rн — сопротивление нагрузки, С — емкость конденсатора фильтра, t — длительность периода разряда конденсатора фильтра; нагрузку 5, не превышающую максимальный ток 1,2 А, соответствующий поставленной задаче; схему цепи разряда 6, выполненную в виде диода Шоттки (например, КД 270 В), анод которого является ее входом, катод — выходом; схему индикации 7, выполненную на двухцветном двунаправленном светодиоде с силой света 8 и 7 мкд для, соответственно, красного и зеленого цветов при токе 20 мА (например, LUGR58, Каталог фирмы «Anglia», стр.296, издаваемый SANDALL ROAD WISBECH РЕ 132 PS U.K.), выводы для соответствующего подключения аккумулятора 8, емкость которого может быть в пределах от 4 А·ч до 12 А·ч; токоограничительный элемент 9, выполненный в виде резистора, один вход которого является его входом, другой — выходом, и соответствующий емкости аккумулятора и соотношению I·[А]˜0,1·C[А·ч], где I — ток заряда, А; 0,1 — постоянный коэффициент; С — емкость аккумулятора, А·ч; схему контроля 10, определяющую значение величины напряжения аккумулятора, которая выполнена в виде порогового элемента, а именно цепочки последовательно соединенных стабилитрона (например, КС191) первого и второго резисторов, причем ее входом является катод стабилитрона, а выходом — электрически связанные между собой выводы резисторов, при этом вывод второго резистора связан с общим проводом; ключевой элемент сброса 11, выполненный на биполярном транзисторе (например, КТ3102), база которого является его входом, а коллектор — выходом, при этом эмиттер связан с общим проводом; схему запуска 12, выполненную на биполярном транзисторе (например, КТ3102), база которого является его входом, а коллектор — его выходом, при этом эмиттер связан с общим проводом. Причем к выходу источника постоянного стабилизированного напряжения 1 электрически параллельно подключены генератор импульсов 2, первый вход ключевого элемента 3, а также через сглаживающий фильтр 4 — нагрузка 5, через схему цепи разряда 6 параллельно подключены схема индикации 7 и выводы аккумулятора 8, а выход ключевого элемента 3 электрически связан с входом токоограничительного элемента 9, выход которого параллельно соединен с входом схемы контроля 10, и входами схемы индикации 7, положительным выводом аккумулятора 8, другой вывод которого связан с общим проводом, при этом электрически связанный с выходом генератора импульсов 2 ключевой элемент сброса 11 соединен выходом с входом схемы запуска 12, вход которой электрически связан с выходом схемы контроля 10, а ее выход — со вторым входом ключевого элемента 3. Генератор импульсов 2 (фиг.2) выполнен в виде электрически подключенных к его входу питания параллельно выводов резисторов 18 и 19, при этом другой вывод резистора 18 соединен с базой транзистора 13, коллектором второго транзистора 14 и выводом резистора 20, связанного другим выводом с общим проводом, и резистор 19 другим своим выводом электрически связан с эмиттером транзистора 13, коллектором транзистора 15 и положительным выводом конденсатора 16, связанного другим своим выводом с общим проводом, причем коллектор транзистора 13 связан с базой транзистора 14 и через резистор 21 — с его эмиттером, резистором 22, соединенным другим выводом с общим проводом, и базой транзистора 15, эмиттер которого служит выходом генератора импульсов 2.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме источник постоянного стабилизированного напряжения 1 обеспечивает питание нагрузки 5 и заряд подключенного к соответствующим выводам аккумулятора 8 через открытый ключевой элемент 3 и токограничительный резистор 9. Поскольку напряжение источника постоянного стабилизированного напряжения 1 больше номинального напряжения подключаемого аккумулятора 8, то схема цепи разряда 6 закрыта. Применение источника постоянного стабилизированного напряжения 1 исключает возможность перезарядки аккумулятора 8. Номинальным напряжением подключаемого аккумулятора 8 обеспечивается визуальная индикация исправности зеленым свечением схемы индикации 7 и открывание схемы контроля 10, выходной сигнал которой поддерживает в открытом состоянии схему запуска 12 и ключевой элемент 3 при условии наличия на входе ключевого элемента сброса 11 напряжения низкого уровня. Периодическая последовательность коротких импульсов высокого уровня большой скважности с выхода генератора импульсов 2 усиливается и инвертируется ключевым элементом сброса 11, с выхода которого через схему запуска 12 поступающий сигнал короткого импульса низкого уровня закрывает ключевой элемент 3. По окончании сигнала короткого импульса низкого уровня схема контроля 10 открывается номинальным напряжением подключенного к соответствующим выводам аккумулятора 8, открывая при этом ключевой элемент 3 и возвращая описываемое устройство в начальное состояние.

При пропадании сигнала с выхода источника постоянного стабилизированного напряжения 1 питание нагрузки 5 осуществляется от подключенного к выводам аккумулятора 8 через схему цепи разряда 6. Переключение питания нагрузки 5 от подключенного к выводам аккумулятора 8 осуществляется практически мгновенно, так как время переключения схемы цепи разряда 6 составляет десятки наносекунд, и генератор импульсов 2, ключевой элемент сброса 11, схема запуска 12, ключевой элемент 3, токоограничительный элемент 9 и схема контроля 10 не влияют на процесс переключения питания нагрузки 5.

При глубоком (аварийном) разряде или внутреннем замыкании самого аккумулятора 8 происходит падение напряжения ниже номинального, и сигнал, появляющийся на входе схемы контроля 10, не проходит на схему запуска 12, закрывая при этом ключевой элемент 3 и прекращая процесс зарядки аккумулятора 8. Поступающий импульс высокого уровня с выхода генератора импульсов 2, инвертируемый ключевым элементом сброса 11, не изменяет состояние ключевого элемента 3, на выходе которого отсутствует напряжение. В этом случае схема индикации 7 индицируется очень слабым зеленым светом или не имеет визуального отображения.

При питании нагрузки 5 от источника постоянного стабилизированного напряжения 1, если происходит обрыв аккумулятора 8, то поступающее через открытый ключевой элемент 3 и токоограничительный элемент 9 на его положительный вывод напряжение проходит на схему индикации 7, вызывая индицирование зеленым светом. Поступающий импульс низкого уровня с выхода ключевого элемента сброса 11 закрывает через схему запуска 12, ключевой элемент 3 и схему контроля 10. Причем по окончании прохождения этого импульса состояние схемы контроля 10 не восстанавливается, из-за чего ключевой элемент 3 остается закрытым, и схема индикации 7 не имеет визуального отображения. При неправильном подключении (переполюсовке) выводов аккумулятора 8 на вход схемы контроля 10 не поступает электрический сигнал, схема запуска 12 и ключевой элемент 3 на выходах не имеют напряжения, а «переполюсованный» аккумулятор, электрически связанный только со схемой индикации 7, вызывает ее индицирование красным светом.

Таким образом, устройством управления зарядом аккумулятора осуществляется заряд аккумулятора и поддержание его в заряженном состоянии при наличии постоянного контроля его состояния и визуальной индикации как исправности, так и неисправности, а также неправильного подключения (переполюсовки). При пропадании выходного напряжения сети осуществляется мгновенное переключение нагрузки на питание от аккумулятора, причем возможно параллельное подключение к общей шине питания нескольких аккумуляторов с одинаковым рабочим напряжением.

Источник

Классы МПК:	H02J7/00 Схемы зарядки или деполяризации батарей; схемы питания сетей от батарей H02J9/06 с автоматическим переключением
Автор(ы):
Патентообладатель(и):	Общество с ограниченной ответственностью «Конструкторское бюро пожарной автоматики» (RU)
Приоритеты: