197813. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés zárt kivitelű NI-CD akkumulátorok töltésére és szünetmentes egyenfeszültség előállítására
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. 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. 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. 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. A technikai szintet képviselik még a 3039119, a 3040852 és a 332582 lajstromszámú DE szabadalmi leírásokban ismertetett megoldások. A 3039119 lajstromszámú 1 „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. 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 feszült-3 2 3 19781 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
