189832. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés ismeretlen töltöttségi állapotú NiCd akkumulátorok feltöltésére
1 189.832 2 A találmány tárgya eljárás' ismeretlen töltöttségi állapotú Ni-Cd akkumulátorok feltöltésére, amelynek során állandö áramú feltöltésí és azt követő kisütési szakaszok ismétlődő sorozatát állítjuk elő, és az akkumulátor töltöttségére a kisütési szakaszban végzett feszültség érzékelés alapján következtetünk. Az eljárás foganatosítására alkalmas kapcsolási elrendezés tartalmaz az akkumulátorhoz csatlakozó áramgenerátoros töltő áramkört, kisütő áramkört, a töltési és kisütési szakaszokat meghatározó impulzusokat előállító impulzusgenerátort, ennek kimenetéhez kapcsolt egy vagy több vezérelt kapcsolót, amelyek a töltő és kisütő áramkörök engedélyező és tiltó bemenetéihez kapcsolódnak, feszültség érzékelő és beavatkozó egységet, amelynek a kisütési szakaszban engedélyezett vezérlő bemenete van. A találmány szerinti megoldás elsősorban olyan esetekben használható, amelyeknél a folytonos üzemkészség fenntartása elsőrendű szempont. A Ni-Cd akkumulátorok használata során a legnagyobb probléma abból származik, hogy egyéb típusú akkumulátorokkal ellentétben a töltés során kialakuló akkumulátorfeszültség nem ad kellő megbízhatóságú és pontosságú tájékoztatást az akkumulátor töltöttségi állapotára vonatkozóan. A felhasználások legnagyobb részénél nem ismert az akkumulátorból a használat során kivett energia, így a hagyományos töltési módszerekkel alul- vagy túltöltés is előfordulhat. Alultöltés esetén a feltöltöttnek tekintett akkumulátor üzemkészsége nem lesz kielégítő, a túltöltés pedig ismert módon az élettartamot csökkenti. A töltés során kialakuló feszültség szórása olyan nagy, hogy az ennek alapján végzett szabályozás 40%os töltöttségi állapot szórást is eredményezhet. A fenti probléma csökkentésére ismert már olyan akkumulátortöltő Ni-Cd akkumulátorokhoz (Gelder, Hirschman: Schaltungen mit Halbleiter Bauelementen — Siemens kiadás 1970, Band III, 257. oldal), amelyben idővezérelt jelfogó kapcsolgatja az akkumulátorra a töltő áramkört, illetve egy terhelő és feszültségellenőrző áramkört. Ez a megoldás a töltési szakasz befejeződése után adott nagy kapacitás feltöltésével kapcsol terhelést az akkumulátorra, és a töltöttség mértékét a kisütés alatt mérhető feszültség alapján döntik el. A megoldás hátránya a jelfogó kapcsolgatásból adódó megbízhatósági problémákon túlmenően, hogy a terhelés nem állandó mértékű, a töltődő kondenzátor egyenetlen terhelést jelent, ami a küszöbfeszültség megállapításánál bizonytalanságot eredményez. Az akkumulátor feszültsége az ilyen rövid időtartamú kisütés során nem reprezentálja kellő hűséggel az akkumulátor töltöttségi állapotát. A találmány feladata olyan eljárás és kapcsolási elrendezés létrehozása, amely a Ni-Cd akkumulátorok üzemkészségét ismeretlen kezdeti töltöttségi állapot mellett is garantálni tudja, és amely töltéskor az akkumulátort maximálisan kíméli. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a Ni-Cd akkumulátorok feszültsége a töltést követő adott mértékű és időtartamú kisütés után lényegesen kisebb szórás mellett tükrözi a töltöttség mértékét, így célszerű ezen szint mérésére visszavezetni a töltési szakasz végső időpontjának meghatározását. A találmány szerinti eljárásnál a fentiekben hivatkozott megoldáshoz képestfelhagyhatunka kondenzátor feltöltésén alapuló kisütéssel, helyette adott időtartam1 állandó áramú kisütést alkalmazunk, továbbá a feszültség ellenőrzését a kisütést követő meghatározott késleltetés elteltével végezzük. Ha az így mért feszültség alapján a töltés befejezhető, akkor a töltés leállítása mellett a figyelést egy kis mértékben megnövelt küszöbszint mellett tovább folytatjuk és a töltést ismét aktiváljuk, ha az üresjárási akkumulátorfeszültség ezen újabb szint alá csökken. Előnyös, ha a kisütési szakaszok hosszát a töltési szakaszok negyedénél rövidebbre választjuk. A mérés pontossága szempontjából előnyös, ha a késleltetési idő hossza legalább 5 s. A másik és az első küszöbszint aránya célszerűen 1,06 és 1,03 közé állítandó be, így kellő érzékenységet kapunk. Az eljárás foganatosítására alkalmas kapcsolási elrendezés a hivatkozott kapcsolástól annyiban tér el, hogy áramgenerátoros kisütő áramkörrel van elltáva, továbbá a kisütési szakasz engedélyező vonalához kapcsolt késleltető tagja van, amelynek kimenete ÉS kapu egyik bemenetével kapcsolódik, az ÉS kapu másik bemenete a feszültség érzékelő egység egyik kimenetével kapcsolódik, kiemenete komparátor jelbemenetével van összekötve, a komparátor a generátort és az áramgenerátoros töltő áramkört, valamint az áramgenerátoros kisütő áramkört letiltó kimenettel rendelkezik, továbbá egy a komparálási küszöbszintet megváltoztató kimenete van. A találmány szerinti megoldás révén töltési szakaszok időtartama éppen az akkumulátor által igényelt energiától függ, az egyes akkumulátorok között létező szórás hatása lényegesen csökkent mértékű. A találmányt a továbbiakban egy kiviteli példa kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy kiviteli alakjának tömbvázlata, és a 2. ábra a töltés és a kisütés során mérhető feszültségek töltöttségi állapot diagramja az egyedi szórás határainak feltüntetésével. A találmány szerinti akkumulátortöltő áramkörben a feltöltendő 1 akkumulátor pozitív kapcsához 2 áramgenerátoros töltő áramkör és 3 áramgenerátoros kisütő áramkör csatlakozik. A 2 áramgenerátoros töltő áramkör +U&. tápfeszültségről kap táplálást és állandó értékű töltőáramának nagysága az 1 akkumulátor típusától függően beállítható. A 2 áramgenerátoros töltő áramkör vezérlése ÉNT engedélyező bemenetén és BIT tiltó bemeneten keresztül 4 és 6 vezérelt kapcsolókkal történik. A töltési állapot kijelzése céljából a töltő áram egy söntágába 5 fénykibocsátó dióda kapcsolódik, amely normál töltési üzemben világít. A 3 áramgenerátoros kisütő áramkör az 1 akkumulátorra terhelésként kapcsolódik, és aktiválása állandó terhelőáram kivételét jelenti. A vezérlést az ENK engedélyező bemenet és BIK tiltó bemenet vezérlésével a 4 és 6 vezérelt kapcsolók állapota határozza meg. A rajzon megfigyelhetjük, hogy a 4 és 6 vezérelt kapcsolók ellentétesen kapcsolódnak a 2 áramgenerátoros töltő áramkörhöz és a 3 áramgenerátoros kisütő áramkörhöz, azaz a 4 vezérelt kapcsoló aktivált állapota a töltést engedélyezi és a kisütést tiltja, míg a 6 vezérelt kapcsoló aktív állapotában a töltés van letiltva és a kisütés engedélyezett. Az 5 fénykibocsátó diódához hasonlóan a kisütést 7 fénykibocsátó dióda jelzi. A töltési és kisütési állapotok felváltva ismétlődnek, időtartamukat 8 generátor határozza meg, 5 10 15 ?0 ?5 30 35 40 45 50 55 60 2
