DK159033B - Opladningsregulator - Google Patents

Description

1 DK 159033B

O

Opfindelsen angår et apparat til regulering af opladningsstrømmen i akkumulatorers enkelte celler. Appa-ratet er overvejende tænkt anvendt ved opladning af stationære akkumulatorer i kontinuerlig drift.

5 I en akkumulator opbygget af et antal celler, er de enkelte cellers selvafladning et problem, idet selvafladningsstrømmen kan variere kraftigt fra celle til celle. Den til akkumulatoren tilførte forsyningsstrøm skal være mindst lige så stor som selvafladningsstrømmen for at 10 undgå, at en celle i løbet af nogen tid aflades. Sendes samme strøm gennem samtlige celler, får celler med en lav selvafladning for stor opladningsstrøm, hvilket medfører overspænding i disse celler. Overspænding frembringer bl.a. nedennævnte ulemper: 15 1) Den forårsager uønskede variationer i spæn dingen over de enkelte celler.

2) Den påvirker en celles levetid i negativ retning.

3) Den forårsager gasudvikling i cellen.

20 4)1 hermetisk lukkede celler øges risikoen for skadeligt overtryk.

5) I åbne celler øges vandforbruget.

En kendt fremgangsmåde til tilpasning af forsyningsstrømmen til de enkelte cellers betingelser er at 25 parallelforbinde en modstand med hver enkelt celle, hvilken modstand er så lille, at strømmen gennem modstanden er væsentlig større end den største selvafladningsstrøm.

Herved tilvejebringes en opladning af hver celle til samme polspænding. En ulempe ved denne fremgangsmåde er, at 30 ved bortfald af opladningsstrømmen aflades akkumulatoren med en hastighed, som kan frembringe vanskeligheder. En anden ulempe er, at effekttabene i modstandene ved normal drift er meget store.

En anden kendt fremgangsmåde er at anvende se-35 rieforbundne dioder i stedet for modstande. Herved fjer- 2

DK 159033B

nes den ulempe,at akkumulatoren aflades ved bortfald af opladningsstrømmen. Til fremgangsmåden er knyttet det problem, at forskelle i diodernes karakteristikker ikke kompenseres, hvorfor der kun tilvejebringes en beskeden regu-5 leringsvirkning.

I US patentskrift nr. 4.238.721 er omtalt et anlæg, hvis slutladningsarbejdsmåde minder om den ved den foreliggende opfindelse tilvejebragte. Ved den kendte indretning til opladning af batterier er tilvejebragt en løsning, som 10 afviger fra opfindelsen derved, at der anvendes en tidsmoduleret, konstant strøm til opladningen.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe et apparat til individuel regulering af opladningsstrømmen til enhver i en akkumulator indgående celle, 15 ved hjælp af en med hver celle forbundet regulator, idet akkumulatorcellen anvendes som kraftforsyning, således at cellen og regulatoren udgør en selvstændig enhed.

Det angivne formål opnås med en regulator af den indledningsvis omhandlede art, som ifølge opfindelsen er 20 ejendommelig ved den i kravets kendetegnende del angivne udformning.

Ved opfindelsen er tilvejebragt en regulator, som på simpel vis og med et begrænset strømforbrug udøver-en styring « af opladningsstrømmen til hver enkelt celle i en akkumulator, 25 således at der opnås en til den enkelte celle nøje tilpasset, kontinuerlig, trinløs regulering af denne strøm som en funktion af cellens polspænding.

En foretrukken udførelsesform af opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til teg-30 ningen, på hvilken fig. 1 er et principielt kredsløbsdiagram over en regulator forbundet til en celle i en akkumulator, hvilken akkumulator er forbundet med en jævnspændingskilde, og fig. 2 anskueliggør en regulators spændings/strøm-35 karakteristik.

O

3

DK 159033B

I fig. 1 vises en celle 1 i en akkumulator 2, som indbefatter et antal celler. Akkumulatoren 2 oplades fra et jævnspændingsanlæg 3 med en forsyningsstrøm 1^. Hver celle er forbundet med en regulator 4, hvorved forsynings-5 strømmen 1^ deles i en strøm I2 gennem cellen og en strøm gennem regulatoren 4. For hver celle gælder, at I2 = I1 I3‘

Regulatoren 4 omfatter en impedanskreds 5, hvor en modstand 15 og en transistor 6 udgør kredsmodstanden.

10 Transistoren 6 styres af en operationsforstærker 7, hvilken operationsforstærker, som en funktion af forskellen mellem de på indgangssiden påtrykte spændinger, styrer modstanden over transistoren 6. Indgangsklemmerne på operationsforstærkeren 7 påtrykkes dels spændingen fra en 15 spændingsdeler med to modstande 9 og 10, som frembringer en spænding proportional med polspændingen på cellen 1, dels spændingen fra en referencespændingskilde 11, som eksempelvis kan indbefatte en zenerdiode 12 til fastsættelse af referencespændingsniveauet.

20 Regulatorens arbejdsmåde er som følger: Polspæn dingen på cellen 1 varierer afhængigt dels af opladningstilstanden, dels af størrelsen af opladningsstrømmen I2*

Med en polspænding svarende til en ikke fuldt opladet celle eller en fuldt opladet celle med forsyningsstrøm-25 men 1^=0 frembringer forskellen mellem den spændingsdelte polspænding og referencespændingen en påvirkning af operationsforstærkeren 7 på en måde, så operationsforstærkeren bringer transistoren over i højohmsområdet. Med en polspænding svarende til en fuldt opladet celle, hvorigen-30 nem løber en opladningsstrøm I2/vil cellens egen afladningsstrøm tilvejebringe en sådan spændingsforskel på indgangsklemmerne på operationsforstærkeren 7, at denne styrer transistoren 6 over i lavohmsområdet.

For at opnå størst mulig regulatorstabilitet er 35 der tilvejebragt en fælles tilbagekobling af operationsforstærkeren 7 og transistoren 6 gennem to modstande 13

O

DK 159033B

4 og 14, og de er modkoblede gennem modstanden 15.

I en udførelsesform med følgende komponentværdier: modstanden 9 = 15 Kohm, modstanden 10 = 10 Kohm, modstanden 13 = 10 Kohm, modstanden 14 = 180 Kohm samt modstanden 5 15 = 3 ohm, fås ved en polspænding på 2,20 volt en strøm I3 gennem regulatoren på 0,1 mA. Ved en polspænding på 2,25 volt fås = 300 mA. Regulatoren 4 har i denne udførelsesform en spændings/strømkarakteristik som anskue-liggjort i fig. 2.

10 I den ovenfor anførte udførelsesform indgår en PNP-transistor i impedanskredsen. Det ses umiddelbart, at en NPN-transistor kan anvendes alternativt. Det ses ligeledes umiddelbart, at referencespændingskilden i stedet for en zenerdiode kan indbefatte f.eks. en elek-15 trisk celle.

20 25 30 35

Claims (1)

1. DK 159033B Patentkrav. Regulator (4) med en shuntkreds (5) til regulering af en opladningsstrøm (I2) til en enkelt celle (1) i en af celler sammensat akkumulator (2), hvor opladningsstrømmen 5 (l2) udgør hele eller en del af en til akkumulatoren tilført forsyningsstrøm (Ιχ), kendetegnet ved, at regulatoren (4) indbefatter en brokobling (9,10,11), hvis indgangsklemmer parallelt med shuntkredsen (5) er forbundne med cellens (1) poler, hvorved brokoblingens ene gren til-10 vejebringer en konstant spænding, og den anden gren tilvej ebringer en med cellens polspænding proportional spænding, og hvor forskellen mellem disse to spændinger anvendes til kontinuerlig regulering af shuntkredsens (5) impedans, således at der opnås en kontinuerlig, trinløs regulering af 15 opladningsstrømmen (I2) som en funktion af cellens polspænding, og hvor regulatoren (4) modtager sin driftsspænding fra cellens poler og herigennem sammen med cellen udgør en selvstændig enhed, som gennem tilførslen af forsyningsstrømmen (Ιχ) opretholder en konstant spænding mellem ind- og 2 0 udgangskiemmerne.