HU197813B - Circuit arrangement for charging closed ni-cd accumulators and for generating continous direct voltage - Google Patents
Circuit arrangement for charging closed ni-cd accumulators and for generating continous direct voltage Download PDFInfo
- Publication number
- HU197813B HU197813B HU360485A HU360485A HU197813B HU 197813 B HU197813 B HU 197813B HU 360485 A HU360485 A HU 360485A HU 360485 A HU360485 A HU 360485A HU 197813 B HU197813 B HU 197813B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- input
- output
- battery
- controllable
- voltage source
- Prior art date
Links
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
A/a'ftárgya kapcsolási elrende- zes zárt kivitelű Ni-Cd akkumulátorok autó-matikus töltésére és szünetmentes egyenfe- szültség előállítására. A kapcsolási elrendezésnek referencia feszültségforrása (1) van, amelynek bemenete (12) bemeneti feszültség-forrás (Ube) földpontjára, kimenete (11) vezérelhető mérőerősítő (5) második bemenetére (52) csatlakozik. A vezérelhető mérőerősítő (5) első bemenete (51) nagyértékíí terheléskapcsoló (3) első bemenetére (31) és akkumulátor (4) pozitív pólusára (41), első kimenete (53) töltöttséget jelző tároló (6) bemenetére (61), harmadik bemenete (54) a nagyértékű terheléskapcsoló (3) második bemenetére (32) és időalapgenerátor (7) kimenetére (71), a nagyértékíí terheléskapcsoló (3) harmadik bemenete (33) harmadik ellenálláson (R3) keresztül a bemeneti feszültségforrás (Ube) földpontjára, az akkumulátor (4) hegatjv pólusa (42) szintén a földpontra van kötve. A kapcsolási elrendezés jellemző, hogy a referencia feszültségforrás (1) kimenete (11) vezérelhető áramgenerátor (2) első bemenetére (21), a vezérelhető áramgenerátor (2) második bemenete (22) a bemeneti feszültség (Ube) pozitív pontjára (+), kimenete (23) a nagyértékű terheléskapcsoló (3) első bemenetére (31), az akkumulátor (4) pozitív pólusára (41) és a vezérelhető mérőerősítő (5) első bemenetére (51), harmadik bemenete (24) a töltöttséget jelző tároló (6) első kimenetére (62), negyedik bemenete (25) a főldpontra csatlakozik.A / a'function switching scheme charging of Ni-Cd rechargeable batteries and uninterruptible power supplies. tension. The switching arrangement has a reference voltage source (1), the input (12) of which can be controlled to the ground point of the input voltage source (Ube) measuring amplifier (5) to the second input (52) connected. Controllable measuring amplifier (5) a first input (51) of high value to the first input of the load switch (3) (31) and battery (4) positive pole (41), first output (53) is a charge memory (6) input (61), third input (54) the high value load switch (3) is second input (32) and output of time base generator (7) (71), the high value load switch (3) third input (33) third the input voltage source through the resistor (R3) (Ube) to the ground, the battery (4) hegatjv pole (42) is also a tied to a ground point. The switching arrangement it is typical that the reference voltage source is (1) output (11) can be controlled by a current generator (2) to the first input (21), can be controlled second input of current generator (2) (22) to the positive point of the input voltage (Ube) (+), output (23) is a high-value load switch (3) to the first input (31) of battery (4) positive pole (41) and a controllable on the first input of a metering amplifier (5) (51), third input (24) of charge the first output (62) of the signal storage (6), the fourth input (25) is connected to the main point.
Description
A találmány tárgya kapcsolási elrendezés zárt kivitelű Ni-Cd akkumulátorok töltésére és szünetmentes egyenfeszültség előállítására, előnyösen vészjelző, biztonsági berendezések, computerek, játékautomaták, távbeszélő kis alközpontok szünetmentes energiaellátásának biztosítására.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a circuit arrangement for charging Ni-Cd batteries of closed design and for generating uninterruptible DC power, preferably to provide uninterruptible power supply to alarms, security devices, computers, gaming machines, small telephone PBXs.
A szakirodalomból és a jelenlegi gyakorlatból ismeretes több olyan megoldás is, amely akkumulátorok segítségével szünetmentes egyenfeszültséget állít elő. Ezek a berendezések az akkumulátorok állandó feszültség alatt tartását és töltését az akkumulátor töltési karakterisztikájának megfelelő töltési jelleggörbe beállításával valósítják meg és esetenként gyors töltési fokozattal rendelkeznek. Ezeknek a berendezéseknek közös jellemzője, hogy csak viszonylag nagy energiaigény esetén gazdaságosak és nyitott akkumulátorokat alkalmaznak energiatároló elemként. így ezek a töltők elsősorban az ipari gyakorlatban terjedtek el. A kisméretű, zárt kivitelű, Ni-Cd akkumulátorok töltésére különféle akkumulátor-töltőket fejlesztettek ki, de ezek szünetmentes energiaforrásként nem alkalmazhatók, mert a töltők soros áramkorlátozó elemekkel oldják meg a szükséges töltőáram korlátozást. Ezeknek az akkumulátor töltőknek további hátrányuk, hogy az akkumulátorra folyamatosan, hosszú időre (hetekre) rákapcsolva az akkumulátort károsítják.There are several solutions known in the literature and current practice that produce uninterruptible DC voltage using batteries. These devices implement constant voltage and charging of the batteries by adjusting the charge curve according to the charge characteristic of the battery and, in some cases, have a fast charge level. The common feature of these devices is that they are economical only when relatively high power requirements are required and open batteries are used as an energy storage element. Thus, these chargers are mainly used in industrial practice. Various rechargeable battery chargers have been developed to charge small, sealed Ni-Cd batteries, but they cannot be used as an uninterruptible power supply because the chargers use a series of current limiting elements to overcome the necessary charge current limitation. These battery chargers have the additional disadvantage of being permanently attached to the battery for long periods (weeks) of damage to the battery.
A technika fejlődésével a C-MOS áramkörök elterjedésével egyre inkább szükségessé vált relatív , kisteljesítményű szünetmentes energiaforrások létrehozása. Fő alkalmazási területük egyrészt vészjelző, és biztonsági berendezések lehetnek, másrészt computerek, játékautomaták, távbeszélő kis alközpontok energiaellátását biztosíthatják.As technology advances, the development of C-MOS circuits has made it increasingly necessary to create relatively low power uninterruptible power supplies. Their main fields of application are on the one hand alarm and security equipment and on the other hand they can supply power to computers, gaming machines and small PBXs.
A zárt kivitelű Ni-Cd akkumulátorok nagyon kedvezőek az egyenáramú energia tárolására, de a szakirodalomból ismeretes, hogy ezeknek az akkumulátoroknak a töltése bonyolult, ugyanis az akkumulátor üresjárási feszültségéből nem következtethetünk egyértelműen az akkumulátor töltöttségi állapotára. A probléma megoldására a szakirodalom olyan kapcsolási elrendezést ajánl töltésre, amely elrendezés terhelés alatt méri az akkumulátor állapotát. Ez a kapcsolási elrendezés azonban szünetmentes áramellátásra megintcsak nem alkalmas, ugyanis a mérés idején a kimenet terhelhetősége lényegesen lecsökken. Másrészt problémát jelent Ni-Cd akkumulátorok önkisülését pótló töltés is, ugyanis a zárt kivitelű Ni-Cd akkumulátorok feszültségének cellánkénti 1,5 V fölé emelkedésével az akkumulátor tönkremegy a gázképződés miatt, a feszültség-generátorosan kisebb feszültségen tartás pedig nem biztosítja az akkumulátor szintentartását.Closed-end Ni-Cd batteries are very good for storing DC power, but it is known in the literature that these batteries are difficult to charge because the battery's idle voltage does not clearly indicate the battery's charge status. To solve this problem, the literature recommends charging circuitry that measures the condition of the battery under load. However, this switching arrangement is again unsuitable for uninterruptible power supply since the load on the output is significantly reduced during the measurement. On the other hand, self-discharge charging of Ni-Cd batteries is also a problem, as the voltage of the closed Ni-Cd batteries exceeds 1.5 V per cell and the battery breaks down due to gas formation, and keeping the voltage below the generator does not maintain the battery.
A technikai szintet képviselik még a 3039119, a 3040852 és a 332582 lajstromszámú DE szabadalmi leírásokban ismertetett megoldások. A 3039119 lajstromszámú „Töltőkészülék újratölthető akkumulátorok részére c. szabadalmi leírásban ismertetett megoldás lényege, hogy a töltőkészüléknél a töltőáram lekapcsolása nagyobb megbízhatósággal és pontosabban meghatározható időköz után történik, amely kisebb mértékben függ a külső befolyásoló tényezőktől, mint pl. a hőmérséklet, az akkumulátor kapacitás-toleranciája, stb. A találmány szerinti megoldásra jellemző, hogy a feszültségtárolóhoz hozzávezetett feszültség vezérléséhez és a tárolt feszültség határolásához az első feszültségértékre egy kapcsoló berendezéssel és egy differenciál erősítővel rendelkező tárolófeszültség vezérlő berendezés van, amelynek az első bemenetére a tárolt feszültségértéket és a második bemenetére a detektor feszültséget vezetik, és amelynek a kimenete a kapcsoló berendezéssel van összekötve. A kapcsoló berendezés a differenciál erősítő kimeneti jelétől függően a feszültségnek a feszültségtárolóhoz való hozzávezetését megszakítja, ha a tárolt feszültség és a detektorfeszültség között a különbség kisebb, mint egy előre meghatározott feszültségkülönbség. Ennek a megoldásnak az a hátránya, hogy a feszültségmérés és a tárolás pl. digitális feszültségtárolóval történő megvalósítása költséges, illetve egyszerű eszközökkel történő realizálás esetén nem biztosítja a megvalósítható működést. A 3040852 lajstromszámú „Töltő kapcsolás akkumulátorok, különösen Ni-Cd akkumulátorok részére c. szabadalmi leírásban ismertetett megoldásnál az akkumulátorok töltési görbe csökkenését az akkumulátor teljes feltöltése után kapcsolási célokra használják ki. A megoldás lényege, hogy a töltési folyamat alatt az akkumulátor minden egyes töltő feszültségét egy digitális berendezésben tárolják. A tárolt értéket egy előre megadott időintervallumban a töltőfeszültséghez rendelik hozzá, éspedig addig az időpontig, amelyben a töltőfeszültség a maximumát eléri. A töltési folyamat folytatásánál a töltő feszültség csökken és kisebb értéket eredményez, mint a maximális érték, amelyet előtte tároltak. Az akkumulátor aktuális töltő feszültségének a tárolt maximális értékkel való összehasonlítása a töltési folyamat befejezésének kritériumát szolgáltatja. Ennek a megoldásnak az a hátránya, hogy szünetmentes egyenfeszültség előállítására nem alkalmas, nincs megoldva, hogy a mérés idejére az akkumulátor, illetve a terhelés le legyen választva a töltőről, továbbá bonyolult felépítésű, ezért költséges.Other solutions described in DE-A-3039119, A-3040852 and A-332582 represent a state of the art. 3039119, "Charger for rechargeable batteries". The essence of the solution disclosed in the patent is that the charging current of the charger is switched off with greater reliability and at a more precisely defined interval, which is less dependent on external influencing factors, such as: temperature, battery capacity tolerance, etc. It is a feature of the present invention that a voltage control device having a switching device and a differential amplifier for controlling the voltage applied to the voltage storage device and limiting the stored voltage to a first voltage value is provided with a stored voltage value and a second input the output of which is connected to the switching device. Depending on the output signal of the differential amplifier, the switching device interrupts the supply of voltage to the voltage storage device if the difference between the stored voltage and the detector voltage is less than a predetermined voltage difference. The disadvantage of this solution is that voltage measurement and storage e.g. realization with digital voltage storage does not provide feasible operation in the case of expensive or simple means of realization. No. 3040852, entitled "Charging circuit for batteries, particularly Ni-Cd batteries". In the case of the patent, the reduction of the charge curve of the batteries is used for switching purposes after the battery is fully charged. The solution is to store each charger voltage in a digital device during the charging process. The stored value is assigned to the charging voltage at a predetermined time interval, up to the point at which the charging voltage reaches its maximum. As the charging process continues, the charger voltage decreases and results in a value lower than the maximum value previously stored. Comparing the current charger voltage of the battery with the stored maximum value provides a criterion for completing the charging process. The disadvantage of this solution is that it is not capable of generating uninterruptible DC voltage, it is not solved that the battery or the load is disconnected from the charger during the measurement, and it is complicated and therefore expensive.
A 332582 lajstromszámú „Eljárás akkumulátor töltésére c. szabadalmi leírásban ismertetett megoldás lényege, hogy a töltési folyamatot egy előre megadott felső feszültség-értéknél befejezik, azután egy előre megadott alsó értékre kisütik és végül az előre megadott felső feszültségértékre feltöltik, úgy, hogy a második kisülés és feltöltődés közben az akkumulátor pillanatnyi feszült3The procedure for recharging a battery described in the registration number 332582. In the patent, the charging process is terminated at a predetermined upper voltage value, then discharged to a predetermined lower value, and finally charged to a predetermined upper voltage value such that during the second discharge and charging the battery is momentarily energized3.
-3197813 ségértékét egy előre megadott időintervallumban egy kívánt feszültségértékkel összehasonlítják, és egy jelet adnak ki, ha a különbség egy előre megadott értéket túllép. Ennek a megoldásnak az a hátránya, hogy sok áramkörből áll, bonyolult felépítésű, ezért drága, továbbá olcsó és kisfogyasztású készülékek táplálására nem alkalmas.The value of -3197813 is compared to a desired voltage value in a predetermined time interval and a signal is output if the difference exceeds a predetermined value. The disadvantage of this solution is that it consists of a large number of circuits, is complicated in construction and is therefore not suitable for powering expensive and low-cost devices.
A találmány célul tűzte ki, az ismert megoldások hiányosságainak megszüntetését és olyan kapcsolási elrendezés létrehozását, amely alkalmas zárt kivitelű Ni-Cd akkumulátorok töltésére és szünetmentes egyenfeszültség előállítására, amely a Ni-Cd akkumulátorokkal állandóan terhelhető, továbbá kezelés nélküli, automatikus üzemelésre, az akkumulátor üzemképességének az akkumulátor rövidzárási impedancia rendszeres mérésével történő állandó ellenőrzésére, és hiba esetén kijelzésre, figyelmeztetve ezzel a felhasználót a szükséges cserére. A találmány szerinti megoldás azon a felismerésen alapul, hogy ha az akkumulátor töltöttségét a névleges áram 10—20%-ával terhelt állapotban mérjük, akkor a mért feszültség már az akkumulátor töltöttségére lesz jellemző, továbbá olyan vezérelhető áramgenerátort alkalmazunk, amely egy meghatározott feszültség eléréséig állandó árammal, gyors töltéssel tölti az akkumulátort, majd utána egy negatív karakterisztikájú árammal, lassú töltéssel tovább tölti, akkor a negatív karakterisztika biztosítja, hogy a töltési folyamat befejező szakaszában, az akkumulátor feszültsége a továbbtöltésre csökkenjen, a töltőáram megszűnjön, s így az akkumulátor tönkremenetelét megakadályozzuk.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to overcome the shortcomings of the prior art and to provide a circuit arrangement suitable for charging closed Ni-Cd batteries and providing uninterruptible DC power that can be permanently charged with Ni-Cd batteries, unattended, automatic operation, continuous monitoring of the battery by regularly measuring the short-circuit impedance and, in the event of failure, displaying a warning to the user to replace it. The present invention is based on the discovery that when a battery is charged at a load of 10% to 20% of the rated current, the measured voltage will already be characteristic of the battery, and a controllable current generator will be used which is constant until a specific voltage is reached. charging the battery with a fast charge and then charging with a negative characteristic with a slow charge, the negative characteristic ensures that during the final phase of the charging process, the battery voltage is reduced to overcharge, the charging current is eliminated, thus preventing the battery from damaging .
A találmány tárgya tehát kapcsolási elrendezés zárt kivitelű Ni-Cd akkumulátorok automatikus töltésére és szünetmentes egyenfeszültség előállítására. A kapcsolási elrendezésnek referencia feszültségforrása van, amelynek bemenete bemeneti feszültség földpontjára, kimenete vezérelhető mérőerősítő második bemenetére csatlakozik. A vezérelhető mérőerősítő első bemenete nagyértékü terheléskapcsoló első bemenetére és akkumulátor pozitív pólusára, első kimenete töltöttségét jelző tároló bemenetére, harmadik bemenete a nagyértékü terheléskapcsoló második bemenetére és időalapgenerátor kimenetére, a nagyértékű terheléskapcsoló harmadik bemenete harmadik ellenálláson keresztül a bemeneti feszültség földpontjára, az akkumulátor negatív pólusa szintén a földpontra van kötve. A kapcsolási elrendezésre jellemző, hogy a referencia feszültség kimenete vezérelhető áramgenerátor első bemenetére, a vezérelhető áramgenerátor második bemenete a bemeneti feszültség pozitív pontjára, kimenete a nagyértékű terheléskapcsoló első bemenetére, az akkumulátor pozitív pólusára és a vezérelhető mérőerősítő első bemenetére, harmadik bemenete a töltöttségét jelző tároló első kimenetére, negyedik bemenete a Földpontra csatlakozik.The present invention therefore relates to a circuit arrangement for automatically charging Ni-Cd batteries of closed design and for generating uninterruptible DC power. The circuit arrangement has a reference voltage source, the input of which is connected to the ground point of the input voltage, the output of which is connected to the second input of a controllable measuring amplifier. The first input of the controllable power amplifier to the first input of the high-value load switch and to the positive pole of the battery, the first output to the charge storage input, the third input to the second is tied to the ground. The circuit arrangement is characterized by a reference voltage output for a first input of a controllable current generator, a second input of a controlled current generator for a positive point of the input voltage, an output for a first input of a high load switch, its first output, its fourth input is connected to Earth.
A kapcsolási elrendezésnek szünetmentes egyenfeszültség előállítására egy első diódája van, amelynek anódja a bemeneti feszültség pozitív pontjára, katódja egy első kondenzátor egyik fegyverzetére és második dióda katódjára, az első kondenzátor másik fegyverzete a földpontra van kötve. A második dióda anódja a vezérelhető áramgenerátor kimenetére, a nagyértékű terheléskapcsoló első bemenetére, az akkumulátor pozitív pólusára és a vezérelhető mérőerősítő első bemenetére csatlakozik.The switching arrangement has a first diode having an anode at a positive point of the input voltage, a cathode at one arm of a first capacitor and a cathode at a second diode, the other arm of the first capacitor being grounded to produce an uninterruptible DC voltage. The anode of the second diode is connected to the output of the controllable current generator, the first input of the high-value load switch, the positive terminal of the battery, and the first input of the controllable power amplifier.
A találmány szerinti megoldást részletesebben rajzok alapján ismertetjük, amelyek a következők:DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail with reference to the following drawings, which are:
az 1. ábra a kapcsolási elrendezés tömbvázlatát;Figure 1 is a block diagram of a circuit arrangement;
a 2. ábra a kapcsolási elrendezés töltöttségi állapot és/vagy üzemképesség jelzésére szolgáló felépítését;Figure 2 shows a structure of a switching arrangement for indicating a charge state and / or an operational status;
a 3. ábra a vezérelhető áramgenerátor egy előnyös kiviteli alakját;Figure 3 is a preferred embodiment of a controllable current generator;
a 4. ábra a vezérelhető áramgenerátor feszültség-áram karakterisztikáját ábrázolja.Figure 4 illustrates the voltage current characteristic of a controllable current generator.
Az 1. ábrán a kapcsolási elrendezés tömbvázlata látható zárt kivitelű Ni-Cd akkumulátorok automatikus töltésére. A kapcsolási elrendezésnek 1 referencia feszültségforrása van, amelynek 12 bemenete Use bemeneti feszültségforrás földpontjára, 11 kimenete 5 vezérelhető mérőerősítő második 52 bemenetére csatlakozik. Az 5 vezérelhető mérőerősítő első 51 bemenete 3 nagyértékű terheléskapcsoló első 31 bemenetére és 4 akkumulátor pozitív 41 pólusára, első 53 kimenete 6 töltöttségét jelző 61 bemenetére, harmadik 54 bemenete a 3 nagyértékű terheléskapcsoló második 32 bemenetére és 7 időalapgenerátor 71 kimenetére, a 3 nagyértékű terheléskapcsoló harmadik 33 bemenete harmadik R3 ellenálláson keresztül az Ube bemeneti feszültségforrás földpontjára, a 4 akkumulátor negatív 42 pólusa szintén a földpontra van kötve. A kapcsolási elrendezésre jellemző, hogy az 1 referencia feszültségforrás 11 kimenete 2 vezérelhető áramgenerátor első 21 bemenetére, a 2 vezérelhető áramgenerátor második 22 bemenete az Use bemeneti feszültségforrás pozitív „ + “ pontjára 23 kimenete a 3 nagyértékű terheléskapcsoló első 31 bemenetére, a 4 akkumulátor pozitív 41 pólusára és az 5 vezérelhető mérőerősítő első 51 bemenetére, harmadik 24 bemenete a 6 töltöttségét jelző tároló első 62 kimenetére, negyedik 25 bemenete a fölpontra csatlakozik.Figure 1 is a block diagram of a circuit layout for automatically charging Ni-Cd batteries of closed design. The switching arrangement has a reference voltage source 1, the input 12 of which is connected to the ground of the Use input voltage source, the output 11 of which is connected to the second 52 inputs of a controllable measuring amplifier. The first 51 inputs of the controllable measuring amplifier 5 to the first 31 inputs of the high load switch 3 and the positive 41 poles of the battery 4, the 61 in charge 6 of the first 53 output, the third 54 in the second 32 of the high load switch 3 and the 71 Its 33 inputs are connected via a third resistor R3 to the ground point of the Ube input voltage source, and the negative terminal 42 of the battery 4 is also grounded. The circuit arrangement is characterized in that output 11 of reference voltage source 1 to first input 21 of controllable current generator 2, second input 22 of output current generator 2 to positive "+" point of Use input source 23 output to first input 31 of high power switch 3 The third input 24 is connected to the first output 62 of the storage tank 6 and the fourth input 25 to the top.
Az 1. ábrán szaggatott vonallal jelöltük a kapcsolási elrendezés kiegészítését, amely így szünetmentes egyenfeszültség előállítására alkalmas. Az első Dl dióda anódja az Uje bemeneti feszültségforrás pozitív pontjára, katódja első Cl kondenzátor egyik fegyverzetére és második D2 dióda katódjára, az első Cl kondenzátor másik fegyverzete a földpontra van kötve. A második D2In Fig. 1, a dashed line is added to the circuit arrangement to provide uninterruptible DC voltage. The anode of the first diode D1 is connected to a positive point of the input voltage source U1e, the cathode of one arm of the first capacitor C1 and the cathode of the second diode D2, the other arm of the first capacitor C1 is grounded. The second is D2
-4197813 dióda anódja a 2 vezérelhető áramgenerátor 23 kimenetére, a 3 nagyértékű terheléskapcsoló első 31 bemenetére; a 4 akkumulátor pozitív 41 pólusára és az 5 vezérelhető mérőerősítő első 51 bemenetére csatlakozik.Anode of diode -4197813 to output 23 of controllable current generator 2, first input 31 of high value load switch 3; connected to the positive terminal 41 of the battery 4 and the first 51 inputs of the controllable measuring amplifier 5.
A 2. ábrán a kapcsolási elrendezés töltöttségi állapotának és/vagy üzemképességének jelzésére szolgáló felépítését ábrázolja, amelynek 8 üzemképességét jelző tárolója van, amelynek 81 bemenete az 5 vezérelhető mérőerősítő második 55 kimenetére, 82 kimenete 9 kijelző egyik 91 bemenetére, a 9 kijelző másik 92 bemenete a 6 töltöttséget jelző tároló második 63 kimenetére csatlakozik.Fig. 2 illustrates a structure of a switching arrangement for indicating the charge status and / or operability of a switching arrangement having a serviceability memory 8 having 81 inputs for a second 55 output of a controllable amplifier 5, 82 inputs 91 for display 9, and connected to the second output 63 of the charge reservoir 6.
A 3. ábrán a 2 vezérelhető áramgenerátor egy előnyös kiviteli alakja látható negatív-pozitív áramkarakterisztika előállítására, amelynek első 21 bemenete harmadik P3 potencióméter másik végére, második 22 bemenete Al differenciál erősítő tápfeszültség pontjára, harmadik 24 bemenete első Pl potencióméter másik végére és második P2 potencióméter egyik végére, negyedik 25 bemenete a második P2 potencióméter másik végére és csúszkájára, 23 kimenete első RÍ ellenállás másik végére a harmadik P3 potencióméter egyik végére van kötve. A harmadik P3 potencióméter csúszkája az Al differenciál erősítő neminvertáló bemenetére, az Al differenicál erősítő invertáló bemenete az első Pl potencióméter csúszkájára, kimenete az első Pl potencióméter egyik végére és az első RÍ ellenállás egyik végére csatlakozik. Amennyiben pozitív-negatív áram karakterisztika előállítása célszerű, úgy ez aFig. 3 shows a preferred embodiment of a controllable current generator 2 for generating a negative-positive current characteristic having a first input 21 at the other end of a third potentiometer P3, a second input 22 at a power amplifier point A1, a third input 24 at the other end of a first potentiometer P1 and a second potentiometer P2 one end, the fourth input 25 of the second potentiometer P2 is connected to the other end and slider, and the output 23 of the second potentiometer P2 is connected to one end of the third potentiometer P3. The slider of the third potentiometer P3 is connected to the non-inverting input of the differential amplifier A1, the inverting input of the differential amplifier A1 to the slider of the first potentiometer P1, its output is connected to one end of the first P1 potentiometer. If it is expedient to produce a positive-negative current characteristic, then this
3. ábrán látható 2 vezérelhető áramgenerátor Al differenciál erősítője neminvertáló és invertáló bemenetének felcserélésével valósítható meg.The differential amplifier A1 of the controllable current generator 2 shown in FIG. 3 can be implemented by swapping the non-inverting and inverting inputs.
A 4. ábrán a vezérelhető, áramgenerátor feszültség-áram karakterisztikája látható, ahol az Ni-Cd akkumulátor cellánkénti feszültsége 1,5 V; Io állandó áram, amellyel gyors töltéssel töltjük az akkumulátort, majd kb. 1,35 V-nál negatív karakterisztikájú árammal.Figure 4 shows the voltage curve characteristic of a controllable current generator, wherein the Ni-Cd battery has a voltage of 1.5 V per cell; I o a constant current to charge the battery quickly and then for approx. At 1.35 V with a negative current.
A találmány szerinti kapcsolási elrendezés működése a következő:The operation of the circuit arrangement according to the invention is as follows:
A 4 akkumulátor töltését két fokozatban végezzük. Az első fokozatban állandó árammal, gyors töltéssel egy meghatározott feszültségeléréséig (cellánként 1,35 V-ig), majd utána egy negatívkarakterisztikájú árammal, lassú töltéssel tovább töltjük. A 2 vezérelhető áramgenerátor negatív karakterisztikája biztosítja, hogy a töltési folyamat befejező szakaszában, amikor a 4 akkumulátor feszültsége a továbbtöltésre csökken, akkor a töltőáram megszűnjön, s így a 4 akkumulátor tönkremenetelét megakadályozzuk. Részletesebben ismertetve a 7 időalapgenerátor kezdeti időpillanatban gyors töltésre állítja a kapcsolási elrendezést. Ekkor a 2 vezérelhető áramgenerátor a 4 akkumulátor kapa6 citásának megfelelő állandó árammal tölti a 4 akkumulátort. Ezután a 7 időalapgenerátor bekapcsolja a 3 nagyértékü terheléskapcsolót a második 32 bemenetére adott alacsony kitöltési tényezőjű vezérlő impulzussal és ugyanakkor az 5 vezérelhető mérőerősítő harmadik 54 bemenetére vezérlőjelet ad a mérésre. Az 5 vezérelhető, mérőerősítő az alacsony kitöltési tényezőjű vezérlő impulzus időtartama alatt leméri a 4 akkumulátor feszültségét az 1 referencia feszültségforrás feszültségéhez képest, s ha azt egy előre beállított küszöbértéknél kisebbnek ta*álja, akkor az első 53 kimenetén keresztül a 6 töltöttséget jelző tároló gyors töltésre állítja, amely első 62 kimenetén megjelenő jellel a 2 vezérelhető áramgenerátort állandó töltőáramú töltésre kapcsolja.The 4 batteries are charged in two stages. In the first stage, it is charged with a constant current, with a rapid charge until it reaches a defined voltage (up to 1.35 V per cell), and then with a negative characteristic current, with a slow charge. The negative characteristic of the controllable current generator 2 ensures that during the final stage of the charging process, when the voltage of the battery 4 is reduced to further charge, the charging current is eliminated, thus preventing the battery 4 from being damaged. In more detail, the time base generator 7 sets the switching arrangement to a fast charge at an initial instant. The controllable current generator 2 then charges the battery 4 with a constant current corresponding to the capacity of the battery 4. The time base generator 7 then activates the high value load switch 3 with a low duty cycle control pulse applied to its second input 32 and at the same time provides a control signal to the third input 54 of the controllable measuring amplifier 5. The controllable measuring amplifier 5 measures the voltage of the battery 4 over the voltage of the reference voltage source 1 during the low pulse control pulse duration and, if it is less than a preset threshold, charges the battery 6 rapidly through its first output 53 which switches the controllable current generator 2 to a constant charging current by a signal at its first output 62.
Amennyiben a 4 akkumulátor feszültsége az 1 referencia feszültségforrás feszültségéhez képest egy előre beállított küszöbértéknél nagyobb, akkor a 6 töltöttséget jelző tárolót lassú töltésre állítja, amely a 62 kimenetén megjelenő jellel a 2 vezérelhető áramgenerátort harmadik 24 bemenetén keresztül a negatív karakterisztikájú áramgenerátoros állapotba kapcsolja. Szünetmentes egyenfeszültség előállításánál, ameddig a bemeneti Ube feszültségforrás jelen van, addig a kimenet közvetlenül a hálózatról üzemel, s ebben az esetben az első Dl dióda vezet és a második D2 dióda pedig zárva van. Amikor a bemeneti Ube feszültségforrás feszültsége alacsonyabb, mint a 4 akkumulátor feszültsége, akkor a bemeneti LÍje feszültségforrásról nem lehet tölteni a 4 akkumulátort, s ilyenkor a második D2 dióda vezet és az első Dl dióda a bemeneti Ube feszültségforrás bemeneti oldalát leválasztja. Ebben az esetben a 7 időalapgenerátor a 3 nagyértékü terheléskapcsolónak nem ad vezérlést, hogy ilyenkor a 4 akkumulátort feleslegesen ne terhelje.If the voltage of the battery 4 is greater than a preset threshold relative to the voltage of the reference voltage source 1, it will cause the charge accumulator 6 to be slowly charged, which will cause the current generator 2 to switch to a negative generator via the third input 24 of the controllable current generator. In the case of uninterruptible DC voltage generation, as long as the input voltage Ube is present, the output operates directly from the mains, in which case the first diode D1 is led and the second diode D2 is closed. When the voltage of the input Ube voltage source is lower than the voltage of the battery 4, it is not possible to charge the battery 4 from the input voltage source V1i, in which case the second diode D2 leads and the first diode D1 disconnects the input side of the input Ube. In this case, the time base generator 7 does not provide control to the high value load switch 3 to avoid unnecessarily loading the battery 4.
A 4 akkumulátor töltöttségi állapotának és/vagy üzemképességének jelzésére a kapcsolási elrendezésnek 8 üzemképességet jelző tárolója és 9 kijelzője van. Ha a 4 akkumulátor olyan töltöttségi állapotban van, hogy a 6 töltöttséget jelző tároló lassú töltési állapotba kapcsol, akkor az 5 vezérelhető mérőerősítő tovább már minden olyan időpillanatban, amikor a 7 időaiapgenerátortól a harmadik 54 bemenetén keresztül vezérlést kap és ha a 3 nagyértékű terheléskapcsoló rákapcsolása során a 4 akkumulátor feszültségesése egy előre beállított másik küszöbértéknél nagyobb. Ebből az következik, hogy ha a 4 akkumulátor belső ellenállása a kapacitás lecsökkenése miatt nagyobb az előírt értéknél, akkor az 5 vezérelhető mérőerősítő második 55 kimenetén keresztül vezérlő jelet ad a 8 üzem képességet jelző tároló 81 bemenetére, amely 82 kimenetén keresztül a 9 kijelzőn első 91 bemenetére adott jellel jelzi, hogy a 4 akkumulátor kapacitása a névleges kapacitáshoz 5To indicate the charge status and / or operational status of the battery 4, the switching arrangement has an operational memory 8 and a display 9. When the battery 4 is in a charge state that the charge indicator 6 switches to a slow charge state, the controllable measuring amplifier 5 will continue to operate at any time when it is controlled from the time generator 7 through its third input 54 and when the high-value load switch 3 is connected. the voltage drop of the battery 4 is greater than a predetermined other threshold. It follows that, if the internal resistance of the battery 4 is greater than the specified value due to a reduction in capacity, it provides a control signal via the second output 55 of the controllable measuring amplifier 5 to the input 81 of the power storage 8. indicates that the battery has a capacity of 5 for the rated capacity of 5
-5197813 viszonyítva lényegesen csökkent, tehát a 4 akkumulátor „jósága nem megfelelő.Compared to -5197813, the battery has a "good" quality.
A 2 vezérelhető áramgenerátor működését részletesebben a 3. és 4. ábra alapján ismertetjük.The operation of the controllable current generator 2 is described in more detail in Figures 3 and 4.
Tételezzük fel, hogy a harmadik 24 bemenetén a feszültség a bemeneti Ube feszültségforrás feszültségének felel meg, s ekkor az első és második Pl, P2 potencióméter megvalósított feszültségosztása legyen egy „k“ szám, a harmadik P3 potencióméter feszültségosztása pedig egy „n“ szám.Suppose that the voltage at the third input 24 corresponds to the voltage at the input voltage Ube, whereby the realized voltage division between the first and second potentiometers P1, P2 is a number k and the voltage division of the third potentiometer P3 is a number.
Ebben az esetben az h, kimeneti áramra a következő összefüggés lesz jellemző:In this case, the output current h, will have the following relationship:
1w=Iq (k, n)+UtXf (k—n), ahol Ioállandó áram,1w = Iq (k, n) + UtXf (k-n) where Io constant,
U* pedig a 2 vezérelhető áramgenerátor 23 kimenetén mérhető feszültség.And U * is the voltage measured at the output 23 of the controllable current generator 2.
A 2 vezérelhető áramgenerátor h, kimeneti árama két részből áll, mégpedig egy Iq állandó áramból és egy lineárisan változó If áramból, amely a feszültségtől függ, s a „k és „n“ számok különbségével arányos.The output current h, of the controllable current generator 2 consists of two parts, namely a constant current Iq and a linearly changing current If, which depends on the voltage and is proportional to the difference of the numbers "k" and "n".
Ha „k“ = „n“, akkor az IA, kimeneti áram a feszültségtől független és értéke , Uref ahol Uref az 1 referencia feszültségforrás feszültsége.If "k" = "n" then the output current I A , is independent of the voltage and is Uref, where Uref is the voltage of the reference voltage source 1.
Ha a harmadik 24 bemeneten a feszültséget nullára kapcsoljuk, akkor a „k“ szám kisebb lesz mint az „n“ szám, s ekkor az h, kimeneti áram a kapocsfeszültséggel negatív lineáris karakterisztika szerint lesz arányos. A 2 vezérelhető áramgenerátor ily módon a „k“ és „n“ szám változtatásával pozitív és negatív karakterisztikájú áram előállítására egyaránt alkalmas.By switching the voltage at the third 24 inputs to zero, the number "k" will be less than the number "n", and the output current h, will then be proportional to the terminal voltage according to a negative linear characteristic. The controllable current generator 2 is thus capable of generating both positive and negative currents by varying the numbers "k" and "n".
Amennyiben nagyobb értékű töltőáramra van szükség, úgy egy tranzisztor alkalmazása is szükséges, amelynek az emittere a második 22 bemenetre, bázisa az Al differenciál erősítő kimenetére, kollektora pedig az első Pl potencióméter és az első Rl ellenállás közös pöntjára csatlakozik.If a higher charge current is required, a transistor having an emitter at the second input 22, a base at the differential amplifier output A1, and a collector connected to a common pto of the first P1 potentiometer and the first resistor R1 is also required.
A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy előnyös megvalósításánál az 1 referencia feszültségforrás Zener dióda, a 2 vezérelhető áramgenerátor CMOS integrált áramkörből, ellenállásból és potencióméterekből van felépítve, a 3 nagyértékü terheléskapcsoló tranzisztoros felérítésü, a 4 akkumulátor Ni-Cd, amelynek a cellánkénti feszültségeIn a preferred embodiment of the circuit arrangement according to the invention, the reference voltage source 1 is a Zener diode, the controllable current generator 2 is built from a CMOS integrated circuit, a resistor and a potentiometer, the high value load switch 3 is transistor
1,5 V, az 5 vezérelhető mérőerősítő CMOS integrált áramkörös műveleti erősítőből és logikai kapuáramkörökből, a 6 töltöttséget jelző tároló és a 8 üzemképességet jelző tároló RS f 1 ip-flop-ból, a 7 időalapgenerátor CMOS integrált áramkörből és logikai kapuáramkörökből, a 8 kijelző LED-diódákból van felépítve.1.5 V, controllable measuring amplifier 5 from CMOS integrated circuit operation amplifier and logic gate circuits, charge storage 6 and operational storage 8 from RS f 1 ip-flop, time base generator 7 from CMOS integrated circuit and logic gate circuits 8 display is made up of LEDs.
A találmány szerinti áramköri elrendezés célkitűzéseit megvalósította, s lehetővé teszi zárt kivitelű Ni-Cd akkumulátorok automatikus töltését, továbbá szünetmentes egyen6 feszültség előállítását, amely a Ni-Cd akkumulátorokkal állandóan terhelhető. Ezen túlmenően alkalmas az akkumulátor üzemképes? ségének az akkumulátor rövidzárási impedancia rendszeres mérésével történő állandó ellenőrzésére és hiba esetén annak kijelzésére.The object of the circuit arrangement according to the invention has been achieved by enabling the automatic charging of closed Ni-Cd batteries and the generation of uninterruptible voltage which can be continuously charged with Ni-Cd batteries. In addition, is the battery suitable for operation? to regularly check the condition of the battery by periodically measuring the short-circuit impedance of the battery and, in the event of a fault, to display it.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU360485A HU197813B (en) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | Circuit arrangement for charging closed ni-cd accumulators and for generating continous direct voltage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU360485A HU197813B (en) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | Circuit arrangement for charging closed ni-cd accumulators and for generating continous direct voltage |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT45787A HUT45787A (en) | 1988-08-29 |
| HU197813B true HU197813B (en) | 1989-05-29 |
Family
ID=10964754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU360485A HU197813B (en) | 1985-09-25 | 1985-09-25 | Circuit arrangement for charging closed ni-cd accumulators and for generating continous direct voltage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| HU (1) | HU197813B (en) |
-
1985
- 1985-09-25 HU HU360485A patent/HU197813B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUT45787A (en) | 1988-08-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100265709B1 (en) | A secondary charginf apparatus | |
| US5460901A (en) | Battery identification | |
| KR0173961B1 (en) | Mode conversion type battery charging apparatus | |
| US6320354B1 (en) | Method and apparatus for battery charging | |
| US8319650B2 (en) | Apparatus and method for sensing leakage current of battery | |
| US20130285598A1 (en) | Multiple cell battery charger configured with a parallel topology | |
| EP0550620A1 (en) | Cell monitor and control unit for multicell battery | |
| US12126207B2 (en) | Battery controller, wireless battery control system, battery pack, and battery balancing method | |
| KR102592319B1 (en) | Battery management system and battery management method | |
| US20140139187A1 (en) | Power supply circuit | |
| WO2019218316A1 (en) | Storage battery maintainer and method, and electronic device | |
| US20210013729A1 (en) | Battery Charge/Discharge Management Method And System | |
| US4342954A (en) | Battery conditioning methods and apparatus | |
| JPH10285826A (en) | Battery pack | |
| CN101937016A (en) | Low voltage promoting device | |
| CN210199274U (en) | Power supply management device | |
| CN219456432U (en) | Battery electric quantity detection circuit and electronic equipment | |
| CN100401088C (en) | Dump energy calculating device for battery | |
| CN215733590U (en) | Charge and discharge control device, semiconductor chip, battery management system and electric equipment | |
| HU197813B (en) | Circuit arrangement for charging closed ni-cd accumulators and for generating continous direct voltage | |
| JPH1118314A (en) | Method and equipment for charging lithium ion secondary battery | |
| JPH07123604A (en) | Rechargeable battery charger | |
| JPH05121102A (en) | Secondary battery pack | |
| CN218630113U (en) | Electric quantity detection circuit and electronic equipment | |
| CN215300210U (en) | Negative terminal protection MCU and P negative common-ground BMS system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HU90 | Patent valid on 900628 | ||
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |