189832. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés ismeretlen töltöttségi állapotú NiCd akkumulátorok feltöltésére
1 189.832 2 amelynek f\ kimeneté a 4 vezérelt kapcsoló vezérlő CK bemenetéhez, Q knnenete pedig a 6 vezérelt kapcsoló vezérlő CK bemenetéhez kapcsolódik. Az inverz vezérlés gondoskodik a töltési és kisütési ciklusok alternatív ismétlődéséről. Az 1 akkumulátor töltöttségi állapotát 9 potenciméterből és 10 ellenállásból álló osztó figyeli. A 9 potenciométer csúszkája 11 ÉS kapu egyik bemenetével van összekötve. A 11 ÉS kapu másik bemenetéhez olyan 12 késleltető tag kimenete csatlakozik, amelynek bemenete a 8 generátor Q> kimenetével van összekötve. A 11 ÉS kapu kimenete 13 koinparátor jelbemenetével kapcsolódik. A 13 komparátor második (referencia) bemenete 14 referencia feszültségforrással van összekötve, három kimenete pedig párhuzamos belső vezérlést kap, és háromfelé ágazik el. Az első kimenet 15 erősítő bemenetét vezérli. A 15 erősítőnek két egymástól elválasztott, közösen vezérelt kimenete van, amelyek a 2 áramgenerátoros töltő áramkör BIT tiltó bemenetéhez, illetve a 3 áramgenerátoros kisütő áramkör B1K tiltó bemenetéhez csatlakoznak. A 15 erősítő aktivált állapotát 16 fénykibocsátó dióda jelzi. A 13 komparátor másik kimenete a 9 poteneiométer és a 10 ellenállás osztáspontjához csatlakozik, hogy a későbbiekben leírt módon az osztó osztási arányát a 13 komparátor bebillent állapotában adott mértéknek megfelelően megváltoztassa. A harmadik kompará torkimenet a 8 generátor T leállító bemenetéhez csatlakozik. A teljesség kedvéért az 1. ábrán feltüntettük, hogy a 8 generátornak, a 11 ÉS kapunak, a 13 komparátornak, a 15 erősítőnek es a 12 késleltető tagnak külön +US2 tápfeszültség vonala van. A két tápfeszültség negatív -Us ága közös. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés működését és az. eljárás egy célszerű foganatosítási módját az alábbiakban ismertetjük. Az 1 akkumulátor csatlakoztatásakor semmilyen információ sem áll rendelkezésre annak töltöttségi fokáról. Alapvető feladat, hogy bármilyen kezdeti töltöttség esetén az akkumulátor töltése optimális legyen és a töltés akkor fejeződjék be, amikor a teljes feltöltésről már meggyőződtünk. Kezdetben a 8 generátor (amelyet célszerűen astabil multivibrátor képez), egyenletlen kitöltési tényezőjű impulzussorozatot bocsát ki kimenetén. Egy példakénti esetben a Q, kimenet impulzusának időtartama 1 perc, a Q, kimeneté pedig 10 s. Az 1 perces idő alatt a 4 vezérelt kapcsoló nyit, tiltja a 3 áramgenerátoros kisütő áramkört, engedélyezi a 2 áramgenerátoros töltő áramkört, és ennek hatására az 1 akkumulátorba töltőáram folyik. Egy előnyös kiviteli alaknál a töltőáram értéke az 1 akkumulátor amperóra kapacitásának 1/7 1/8 értéke között van. A töltési ciklus befejeződését a 8 generátor kimenetének állapotváltozása váltja ki, ugyanekkor a 6 vezérelt kapcsoló kap vezérlést és annak kimenete a 2 áramgenerátoros töltő áramkört letiltja, a 3 áramgenerátoros kisütő áramkört pedig engedélyezi. A kisütő áram értéke a töltő áram fele és harmada között van, így a kisütés során a kivett energia lényegesen kisebb a betápláltnál (a kisütési idő a töltés idejének hatoda). A kisütési ciklus indulásakor a Q kimenet logikai 1-es értékű lesz, ez a jel vezérli a 1 2 késleltető tagot, amelynek késleltetése például 8 s, azaz a 10 s hosszúságú kisütési ciklusnál valamivel rövidebb. Az I akkumulátor feszültségének figyelése a 8 s-os késleltetési idő leteltekor kezdődik azáltal, hogy az 1-es szint a 11 ÉS kapu bemenetére jut és azt engedélyezi. A 9 potenciométerből és a 10 ellenállásból álló osztó, továbbá a 14 referencia feszültségforrás és a 13 komparátor úgy vannak beállítva, hogy a 13 komparátor akkor billen át, ha az 1 akkumulátor feszültsége elér egy, a töltöttségnek megfelelő értéket. Adott mértékű kisütés után (meghatározott komparálási szint mellett) a Ni-Cd akkumulátorok egyes példányai különbözősége miatt a billenéshez tartozó töltöttségi szintben mintegy 5%-os szórás tapasztalható. Ez lényegesen kisebb a töltés közben és kisütés kezdetén tapasztalható 40%-os töltöttségi állapot szóráshoz képest. Ha a kisütési periódusban, a késleltetési idő végén vett feszültségminta az 1 akkumulátor feltöltöttségét jelzi, akkor a 13 komparátor átbillen és a következő események történnek: — a 15 erősítő aktiválódik és működteti a 2 áramgenerátoros töltő áramkör BIT és BIK tiltó bemenetéit, ezért az 1 akkumulátorról mind a töltés, mind pedig a kisütés lekapcsolódik. Ezt a tényt a 16 fénykibocsátó dióda fénye jelzi. — a 8 generátor leáll, mert T beállító bemenete ilyen vezérlést kap. — a 10 ellenállás és a 9 potenciométer osztáspontjának feszültsége megváltozik, ennek hatására (változatlan akkumulátorfeszültség mellett) a 13 komparátor jelbemenetén a feszültségszint mintegy 5%kal megnövekszik. A feszültségszint megváltozása hiszterézises tulajdonságot kölcsönöz a leállító áramkörnek, ami a kapcsolás berezgését kizárja, és további előnyök forrrása. Ebben a szakaszban a töltési folyamat leáll. Ha az akkumulátor még nem volt kellően feltöltve, akkor terheletlen állapotban feszültsége lassan csökkeni kezd. Ha ez a csökkenés a példaként említett 5%-os mértéket eléri, akkor a 13 komparátor alapállapotba billen es a ciklikusan ismétlődő töltési és kisütési periódusok sorozata újra kezdődik. A töltés tehát követi az akkumulátor állapotát. Kezdetben még nagy energiatartalmú akkumulátorok esetében túltöltés nem következhet be, a teljes feltöltés után a töltési folyamat leáll. Nagyobb mértékben kimerül akkumulátorok esetében a töltési folyamat tovább tart, majd először rövidebb, majd egyre hosszabb szünetek szakítják mega töltési folyamatot. A 2. ábra jól érzékelhetően szemlélteti, hogy a Ni-Cd akkumulátoroknál a töltés során a cellafeszültség ingadozása lényegesen nagyobb (A görbe), mint adott mértékű kisütést követően (B görbe). Azáltal, hogy a töltés abbahagyására vonatkozó döntést a kisütést követő időpontokban végzett mérésekre vezettük vissza, sikerült kiküszöbölni a Ni-Cd akkumulátorok (eltöltésénél jelentkező problémák legnagyobb részét. Az állandó árammal, állandó időtartamra végzett kisütések sorozata az egyes érzékeléseket egymással összevethetővé teszi. Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás ismeretlen töltöttségi állapotú Ni-Cd akkumulátorok feltöltésére, amelynek során állandó áramú töltési és azt követő kisütési szakaszok ismét-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
