PL236237B1

PL236237B1 - System for charging 12-volt monoblocks of VRLA single storage battery, in particular 48V

Info

Publication number: PL236237B1
Application number: PL426388A
Authority: PL
Inventors: Paweł GODLEWSKI; Paweł Godlewski; Bogdan Chojnacki; Ryszard KOBUS; Ryszard Kobus; Kazimierz NIECHODA; Kazimierz Niechoda; Krzysztof Olechowski; Barbara Regulska
Original assignee: Inst Lacznosci Panstwowy Inst Badawczy
Priority date: 2018-07-19
Filing date: 2018-07-19
Publication date: 2020-12-28
Also published as: PL426388A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ do ładowania 12-woltowych monobloków pojedynczej baterii akumulatorów VRLA, zwłaszcza o napięciu 48V - mający zastosowanie w systemie zasilania urządzeń telekomunikacyjnych.The subject of the invention is a system for charging 12-volt monoblocks of a single VRLA battery bank, especially with a voltage of 48V - applicable in the power supply system of telecommunications devices.

Infrastruktura techniczna, tworząca sieci telekomunikacyjne, dla zachowania ciągłości pracy wymaga bezprzerwowego dostarczania energii także w razie zaniku napięcia 230/400V w sieci elektroenergetycznej AC. W związku z tym typowy system zasilania DC urządzeń telekomunikacyjnych w obiekcie składa się z siłowni AC/DC z zespołami prostownikowymi zasilanymi napięciem sieci 230/400V, połączonymi z odbiorami energii DC i z rezerwowym źródłem zasilania w postaci baterii akumulatorów (najczęściej o napięciu znamionowym 48V). Wymagane napięcie baterii akumulatorów VRLA uzyskuje się poprzez szeregowe połączenie identycznych monobloków/akumulatorów (np. o napięciu znamionowym 12V).The technical infrastructure that forms the telecommunications networks requires uninterrupted power supply in the event of a 230 / 400V AC power failure in the event of a power failure. Therefore, a typical DC power supply system for telecommunications devices in a facility consists of an AC / DC power plant with rectifier units powered by 230 / 400V mains voltage, connected to DC energy receivers and with a backup power source in the form of a battery bank (usually with a rated voltage of 48V). The required battery voltage VRLA is obtained by serial connection of identical monoblocks / batteries (e.g. with a rated voltage of 12V).

W stanie normalnej pracy prostowniki podają na odbiory energii DC i na baterie VRLA „napięcie buforowania” 54V (13,50V/ monoblok) i wtedy baterie, pobierając niewielki prąd konserwujący, nie ulegają ani rozładowaniu, ani przyśpieszonej degradacji. Po zaniku napięcia sieci elektroenergetycznej AC zasilanie urządzeń będących „odbiorami energii DC” przejmują baterie VRLA.In normal operation, the rectifiers provide DC power loads and VRLA batteries with the "buffering voltage" of 54V (13.50V / monoblock), and then the batteries, consuming a small maintenance current, do not discharge or accelerate degradation. After a power failure in the AC power network, the VRLA batteries take over the power to the devices that are "DC consumers".

Ponieważ rozładowaną baterię VRLA należy możliwie szybko naładować - po powrocie napięcia AC realizują to prostowniki siłowni, natomiast po kontrolnym rozładowaniu (realizowanym dla pomiaru dysponowanej pojemności baterii) - realizuje to przetwornica DC/DC zawarta w urządzeniu kontrolno-pomiarowym.Because the discharged VRLA battery should be recharged as quickly as possible - after the AC voltage is restored, it is done by the power plant rectifiers, while after the control discharge (performed to measure the available battery capacity) - it is done by the DC / DC converter included in the control and measurement device.

Ładowanie baterii akumulatorów VRLA (tu - 48V) wyłącznie do „napięcia buforowania” 54V pozostawia ich monobloki/akumulatory nieco niedoładowane, co skutkuje zasiarczaniem i w efekcie spadkiem ich pojemności. Wobec tego baterie ładuje się do napięcia wyższego (tzw. ładowanie absorpcyjne), korzystając np. w siłowni z jej funkcji „ładowanie podwyższonym napięciem” (producenci dla monobloku 12V zalecają napięcie 14,40V /monoblok). Rozrzuty technologiczne powodują jednak, że podczas ładowania baterii do napięcia 57,4V (4 x 14,40V) niektóre jej monobloki będą miały jeszcze niskie napięcie, gdy na innych pojawi się już napięcie powyżej dopuszczalnego (ok. 15V), skutkując wydzielaniem wodoru i w efekcie spadkiem ich pojemności. Dla uniknięcia tego zjawiska - albo pozostawia się monobloki VRLA nieco niedoładowane, ładując ich łańcuchy napięciem niższym (typowo 55,5V), albo stosuje się indywidualne ładowanie monobloków (US09816980), albo na zaciskach monobloków instaluje się tzw. „wyrównywacze napięcia”, których zadaniem jest „rozładowywanie” monobloków o zbyt wysokim napięciu (US5504415) i ew. doładowywanie monobloków o napięciu za niskim (względem wartości średniej).Charging the VRLA battery (here - 48V) only to the "buffering voltage" of 54V leaves their monoblocks / batteries slightly undercharged, which results in sulphation and, as a result, a decrease in their capacity. Therefore, the batteries are charged to a higher voltage (the so-called absorption charging), using, for example, in a power plant its "high voltage charging" function (manufacturers recommend a voltage of 14.40V / monoblock for a 12V monoblock). However, technological spreads mean that when charging the battery to a voltage of 57.4V (4 x 14.40V), some of its monoblocks will still have a low voltage, while on others there is already a voltage above the permissible (approx. 15V), resulting in the release of hydrogen and, as a result, decrease in their capacity. To avoid this, either the VRLA monoblocks are left slightly undercharged and their chains are charged with a lower voltage (typically 55.5V), or the monoblocks are individually charged (US09816980), or the so-called monoblocks are installed on the terminals of the monoblocks. "Voltage equalizers", whose task is to "discharge" monoblocks with too high voltage (US5504415) and possibly recharge monoblocks with too low voltage (relative to the average value).

Znane i czasem stosowane jest rozwiązanie, w którym dla doładowania tzw. „opóźnionego” monobloku (tzn. takiego, który nie osiągnął wymaganego końcowego napięcia, eliminującego zjawisko zasiarczania) wchodzącego w skład baterii akumulatorów - po naładowaniu całej baterii (tzw. ładowaniu absorpcyjnym) ręcznie dołącza się do niego na kilka godzin ładowarkę, np. akumulatorów samochodowych. Wadą rozwiązania jest konieczność ręcznego dołączenia ładowarki oraz fakt, że jeżeli jeden akumulator pozostał niedoładowany, to co najmniej na jednym z pozostałych zostało przekroczone zalecane napięcie ładowania, powodując uwalnianie wodoru (i trwały spadek pojemności).A well-known and sometimes used solution in which the so-called The "delayed" monoblock (i.e. one that has not reached the required final voltage, eliminating the sulfation phenomenon) included in the battery pack - after the entire battery is charged (the so-called absorption charging), a charger is manually connected to it for a few hours, e.g. car batteries . The disadvantage of this solution is the need to manually connect the charger and the fact that if one battery remained undercharged, the recommended charging voltage was exceeded on at least one of the others, causing hydrogen release (and a permanent drop in capacity).

Znane jest rozwiązanie ładowarki akumulatorów, zapewniającej równoległe ładowanie wszystkich monobloków (US6586909). Wadą rozwiązania jest konieczność stosowania wielu ładowarek.There is known a solution of a battery charger ensuring parallel charging of all monoblocks (US6586909). The disadvantage of this solution is the necessity to use multiple chargers.

Znane jest z opisu patentowego US9866050 firmy Boeing rozwiązanie, dotyczące rozładowania i ładowania szeregowo połączonych cel (ogniw) akumulatorów lithium-ion, gdzie dla każdej celi zastosowano dołączone na stałe indywidualne kontrolery, połączone z kontrolerami rozładowania i ładowania całej baterii. Wadą rozwiązania jest przede wszystkim wysoki koszt, akceptowalny przez wytwórcę samolotów, ale zbyt wysoki dla europejskich operatorów telekomunikacyjnych.There is known from the patent US9866050 by Boeing a solution for discharging and charging serially connected lithium-ion battery cells (cells), where for each cell there are individual permanently connected controllers connected with discharge and charge controllers of the entire battery. The disadvantage of the solution is primarily the high cost, acceptable to the aircraft manufacturer, but too high for European telecommunications operators.

Znany jest z patentu P.210402 układ do wyrównywania napięć ogniw baterii akumulatorów, zwłaszcza dla siłowni telekomunikacyjnych prądu stałego, w którym za pomocą jednozestykowych przekaźników elektronicznych dołącza się do jej ogniw/monobloków albo układ pomiaru napięcia, albo obciążenie prądowe, przy czym dołączane okresowo obciążenie zapobiega przekroczeniu dopuszczalnego napięcia „najgorszego” akumulatora (z reguły o zaniżonej pojemności) podczas jego ładowania. Rozwiązanie jest idealne przy „słabym” pojedynczym monobloku, ale nie sprawdza się, gdy monobloki wchodzące w skład baterii mają bardzo zróżnicowane rzeczywiste pojemności i upływności.There is known from the patent P.210402 a system for equalizing the voltages of battery cells, especially for DC telecommunication power plants, in which, by means of single-contact electronic relays, either a voltage measurement system or a current load is connected to its cells / monoblocks, with a load connected periodically prevents exceeding the permissible voltage of the "worst" battery (usually of low capacity) during its charging. The solution is ideal for a "weak" single monoblock, but it does not work when the monoblocks in the battery have very different real capacities and leakages.

PL 236 237 B1PL 236 237 B1

Znany jest z katalogu firmy „Linear Technology” układ scalony LTC4020 do optymalnego ładowania baterii akumulatorów. Wadą tego rozwiązania jest zbyt niski dla akumulatorów stosowanych w telekomunikacji prąd ładowania oraz zbyt niskie do naładowania akumulatorów ołowiowych VRLA, końcowe napięcie ładowania całej baterii (maks. 55 V przy wymaganym napięciu ok. 57V).The LTC4020 integrated circuit for optimal battery charging is known from the "Linear Technology" catalog. The disadvantage of this solution is the charging current too low for batteries used in telecommunications and too low to charge VRLA lead batteries, the final charging voltage of the entire battery (max. 55 V at the required voltage of approx. 57V).

Znany jest z „XV Krajowej Konferencji Elektroniki” (Darłówko Wsch., 6-10.06.2016) artykuł „Innowacyjne systemy wyrównywania napięć na 12-woltowych akumulatorach ołowiowych pracujących w połączeniu szeregowym”. Opisywane rozwiązanie polega na wyrównywaniu napięć na poszczególnych akumulatorach (12V) baterii akumulatorów 48V, głównie podczas ich ładowania tzw. absorpcyjnego, poprzez sekwencyjne dołączanie, za pomocą 10 tranzystorów MOS FET z kanałem typu n, akumulatora pomocniczego i w ten sposób na doładowywaniu lub rozładowaniu (zależnie od napięcia) poszczególnych monobloków tej baterii. Wadą tego rozwiązania jest konieczność stosowania specjalizowanego układu sterującego i znaczącej liczby elementów (tranzystorów i biernych elementów aplikacyjnych) oraz dodatkowego akumulatora lub spełniającej jego rolę dwukierunkowej przetwornicy DC/DC.Known from the "XV National Conference of Electronics" (Darłówko Wsch., 6-10.06.2016), the article "Innovative voltage equalization systems for 12-volt lead-acid batteries operating in series". The described solution consists in equalizing the voltages on individual batteries (12V) of a 48V battery bank, mainly during their charging, the so-called absorption, by sequentially connecting, by means of n-channel MOS FETs, an auxiliary battery and thus recharging or discharging (voltage-dependent) individual monoblocks of this battery. The disadvantage of this solution is the need to use a specialized control system and a significant number of elements (transistors and passive application elements) and an additional battery or a bidirectional DC / DC converter fulfilling its role.

Znane też jest rozwiązanie polegające na przekazywaniu ładunku z jednego monobloku do drugiego (US5710504) poprzez kondensator. Wadą rozwiązania są m.in. znaczne gabaryty kondensatora.Also known is a solution that transfers the charge from one monoblock to another (US5710504) through a capacitor. The disadvantage of the solution are, among others large dimensions of the capacitor.

Układ do ładowania 12-woltowych monobloków pojedynczej baterii akumulatorów VRLA, zwłaszcza o napięciu 48V, według wynalazku charakteryzuje się tym, że do bieguna dodatniego (+) monobloku pierwszego jest dołączone wyjście czwarte przekaźnika Foto MOS pierwszego, którego wejście trzecie jest połączone z wejściem trzecim przekaźnika Foto MOS trzeciego, z wejściem trzecim przekaźnika Foto MOS piątego, z wejściem trzecim przekaźnika Foto MOS siódmego i z biegunem dodatnim (+) zasilacza, przy czym biegun ujemny (-) zasilacza jest połączony z wejściem trzecim przekaźnika Foto MOS drugiego, z wejściem trzecim przekaźnika Foto MOS czwartego, z wejściem trzecim przekaźnika Foto MOS szóstego i z wejściem trzecim przekaźnika Foto MOS ósmego, natomiast wyjście czwarte przekaźnika Foto MOS drugiego i wyjście czwarte przekaźnika Foto MOS trzeciego są połączone z biegunem ujemnym (-) monobloku pierwszego i z biegunem dodatnim (+) monobloku drugiego, którego biegun ujemny (-) jest połączony z biegunem dodatnim (+) monobloku trzeciego oraz z wyjściem czwartym przekaźnika Foto MOS czwartego i z wyjściem czwartym przekaźnika Foto MOS piątego, przy czym biegun ujemny (-) monobloku trzeciego jest połączony z biegunem dodatnim (+) monobloku czwartego i z wyjściami czwartymi przekaźnika Foto MOS szóstego i przekaźnika Foto MOS siódmego, a biegun ujemny (-) monobloku czwartego jest połączony z wyjściem czwartym przekaźnika Foto MOS ósmego, a ponadto anoda diody LED przekaźnika Foto MOS pierwszego jest połączona z katodą diody LED przekaźnika Foto MOS drugiego, anoda diody LED przekaźnika Foto MOS trzeciego jest połączona z katodą diody LED przekaźnika Foto MOS czwartego, anoda diody LED przekaźnika Foto MOS piątego jest połączona z katodą diody LED przekaźnika Foto MOS szóstego, a anoda diody LED przekaźnika Foto MOS siódmego jest połączona z katodą diody LED przekaźnika Foto MOS ósmego, przy czym katoda diody LED przekaźnika Foto MOS pierwszego jest połączona z wejściem pierwszym, katoda diody LED przekaźnika Foto MOS trzeciego jest połączona z wejściem trzecim, katoda diody LED przekaźnika Foto MOS piątego jest połączona z wejściem piątym, katoda diody LED przekaźnika Foto MOS siódmego jest połączona z wejściem siódmym, natomiast anoda diody LED przekaźnika Foto MOS drugiego jest połączona z wejściem drugim, anoda (1) diody LED przekaźnika Foto MOS czwartego jest połączona z wejściem czwartym, anoda diody LED przekaźnika Foto MOS szóstego jest połączona z wejściem szóstym, a anoda diody LED przekaźnika Foto MOS ósmego jest połączona z wejściem ósmym a ponadto w układzie korzystnie wejście pierwsze, trzecie, piąte i siódme są połączone ze wspólnym ujemnym punktem odniesienia, przy czym wejście drugie, wejście czwarte, wejście szóste i wejście ósme są połączone z indywidualnymi wyjściami zewnętrznego układu sterującego, a ponadto w układzie również korzystnie wejście drugie, wejście czwarte, wejście szóste i wejście ósme są połączone ze wspólnym dodatnim punktem odniesienia, natomiast wejście pierwsze, wejście trzecie, wejście piąte i wejście siódme są połączone z indywidualnymi wyjściami zewnętrznego układu sterującego.The circuit for charging 12-volt monoblocks of a single VRLA battery, especially with a voltage of 48V, according to the invention, is characterized in that the positive (+) pole of the first monoblock is connected to the fourth output of the first Foto MOS relay, the third input of which is connected to the third input of the relay Photo MOS of the third, with the third input of the Photo MOS fifth relay, with the third input of the Foto MOS of the seventh relay and with the positive (+) pole of the power supply, the negative (-) pole of the power supply is connected to the third input of the second Foto MOS relay, with the third input of the Photo MOS of the fourth, with the third input of the Foto MOS relay of the sixth and with the third input of the Foto MOS relay of the eighth, while the fourth output of the Foto MOS relay of the second and the fourth output of the Foto MOS relay of the third are connected to the negative pole (-) of the first monoblock and to the positive pole (+) of the second monoblock whose negative pole (-) is connected to the pole positive (+) monoblock of the third and with the fourth output of the fourth Foto MOS relay and with the fourth output of the fifth Foto MOS relay, while the negative pole (-) of the third monoblock is connected with the positive (+) pole of the fourth monoblock and with the fourth outputs of the sixth Foto MOS relay and the relay Photo MOS of the seventh, and the negative pole (-) of the fourth monoblock is connected to the fourth output of the Foto MOS relay of the eighth, and in addition, the LED anode of the Foto MOS relay of the first is connected to the cathode of the LED of the Foto MOS relay of the second, the anode of the LED of the Foto MOS of the third is connected to the cathode of the LED of the Photo MOS of the fourth relay, the anode of the LED of the Foto MOS of the fifth is connected to the cathode of the LED of the Foto MOS of the sixth relay, and the anode of the LED of the Foto MOS of the seventh is connected to the cathode of the LED of the Foto MOS of the eighth relay, with the cathode The LED of the Foto MOS relay of the first is connected to the first input, the cathode The LED of the Foto MOS of the third is connected to the third input, the LED of the LED of the Foto MOS of the fifth is connected to the fifth input, the cathode of the LED of the Foto MOS of the seventh is connected to the seventh input, and the anode of the LED of the Foto MOS of the second is connected to the input on the second, the anode (1) of the LED of the fourth Foto MOS relay is connected to the fourth input, the anode of the LED of the Foto MOS sixth relay is connected to the sixth input, and the anode of the LED of the Foto MOS eighth relay is connected to the eighth input, and in the system preferably the first, third, fifth and seventh are connected to a common negative reference point, the second input, the fourth input, the sixth input and the eighth input are connected to the individual outputs of the external control circuit, and further preferably also the second input, the fourth input, the input the sixth and the eighth input are connected to a common positive reference point enia, while the first input, third input, fifth input and seventh input are connected to individual outputs of the external control system.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że bateria akumulatorów o napięciu znamionowym 48V może być zawsze ładowana wyłącznie do bezpiecznego „napięcia buforowania” 54V, a uruchamiany po nim proces tzw. ładowania absorpcyjnego, tożsamy z okresowym ładowaniem wyrównawczym (dokładnie do napięcia zalecanego przez producenta bloków akumulatorowych) nie wymaga uruchamiania w siłowni dodatkowej funkcji „ładowania podwyższonym napięciem”. Podczas tego ładowania bateria pozostaje dołączona do prostowników siłowni i odbiorów DC, i jest cały czas gotowa spełnić rolę rezerwy energetycznej siłowni AC/DC, nawet dla udarów prądowych na poziomie tysięcy amperów, co ma miejsce np. przy zadziałaniu indywidualnych zabezpieczeń prądowych odbiorników energii DC.The advantage of the solution according to the invention is that the battery of batteries with a rated voltage of 48V can always be charged only to the safe "buffering voltage" of 54V, and the so-called absorption charging, identical to periodic equalizing charging (exactly to the voltage recommended by the manufacturer of battery blocks) does not require the additional function of "charging with increased voltage" to be activated in the engine room. During this charging, the battery remains connected to the rectifiers of the power plant and DC loads, and is still ready to act as an energy reserve of the AC / DC power plant, even for current surges at the level of thousands of amperes, which takes place, for example, when individual current protections of DC energy receivers are activated.

PL 236 237 B1PL 236 237 B1

Układ do optymalnego ładowania 12-woltowych monobloków pojedynczej baterii akumulatorów VRLA, zwłaszcza o napięciu 48V, według wynalazku, jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu, zaś Fig. 2 uwidocznia schemat blokowy przedmiotowego układu przy realizacji pierwszego sposobu sterowania, a Fig. 3 uwidocznia schemat blokowy przedmiotowego układu przy realizacji drugiego sposobu sterowania.The circuit for optimal charging of the 12-volt monoblocks of a single VRLA battery, especially with a voltage of 48V, according to the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a block diagram of the circuit, and Fig. 2 shows a block diagram of the circuit in its implementation. of the first control method, and Fig. 3 shows a block diagram of the present system when the second control method is implemented.

W układzie do ładowania 12-woltowych monobloków pojedynczej baterii akumulatorów VRLA, zwłaszcza o napięciu 48V, według wynalazku, biegun ujemny monobloku pierwszego blok-1 jest połączony z biegunem dodatnim monobloku drugiego blok-2, którego biegun ujemny jest połączony z biegunem dodatnim monobloku trzeciego blok-3, którego biegun ujemny jest połączony z biegunem dodatnim monobloku czwartego blok-4, którego biegun ujemny jest połączony z biegunem ujemnym obciążeń OBC i z biegunem ujemnym (-) prostownika PR zapewniającego ładowanie baterii do napięcia „buforowania”, którego drugi biegun dodatni (+) jest połączony z biegunem dodatnim akumulatora pierwszego blok-1, a do bieguna dodatniego (+) monobloku pierwszego blok-1 jest dołączone wyjście czwarte 4 przekaźnika Foto MOS pierwszego PM-1, którego wejście trzecie 3 jest połączone z wejściem trzecim 3 przekaźnika Foto MOS trzeciego PM-3, z wejściem trzecim 3 przekaźnika Foto MOS piątego PM-5, z wejściem trzecim 3 przekaźnika Foto MOS siódmego PM-7 i z biegunem dodatnim (+) zasilacza ZAS, przy czym biegun ujemny (-) zasilacza ZAS jest połączony z wejściem trzecim 3 przekaźnika Foto MOS drugiego PM-2, z wejściem trzecim 3 przekaźnika Foto MOS czwartego PM-4, z wejściem trzecim 3 przekaźnika Foto MOS szóstego PM-6 i z wejściem trzecim 3 przekaźnika Foto MOS ósmego PM-8, natomiast wyjście czwarte 4 przekaźnika Foto MOS drugiego PM-2 i wyjście czwarte 4 przekaźnika Foto MOS trzeciego PM-3 jest połączone z biegunem ujemnym (-) monobloku pierwszego blok-1 i z biegunem dodatnim (+) monobloku drugiego blok-2, którego biegun ujemny (-) jest połączony z biegunem dodatnim (+) monobloku trzeciego blok-3 oraz z wyjściem czwartym 4 przekaźnika Foto MOS czwartego PM-4 i z wyjściem czwartym przekaźnika Foto MOS piątego PM-5, przy czym biegun ujemny (-) monobloku trzeciego blok-3 jest połączony z biegunem dodatnim (+) monobloku czwartego blok-4 i z wyjściami czwartymi 4 przekaźnika Foto MOS szóstego PM-6 i przekaźnika Foto MOS siódmego PM-7, a biegun ujemny (-) monobloku czwartego blok-4 jest połączony z wyjściem czwartym 4 przekaźnika Foto MOS ósmego PM-8, a ponadto anoda 1 diody LED przekaźnika Foto MOS pierwszego PM-1 jest połączona z katodą 2 diody LED przekaźnika Foto MOS drugiego PM-2, a anoda 1 diody LED przekaźnika Foto MOS trzeciego PM-3 jest połączona z katodą 2 diody LED przekaźnika Foto MOS czwartego PM4, a anoda 1 diody LED przekaźnika Foto MOS piątego PM-5 jest połączona z katodą 2 diody LED przekaźnika Foto MOS szóstego PM-6, a anoda 1 diody LED przekaźnika Foto MOS siódmego PM-7 jest połączona z katodą 2 diody LED przekaźnika Foto MOS ósmego PM-8, przy czym katoda 2 diody LED przekaźnika Foto MOS pierwszego PM-1 jest połączona z wejściem pierwszym s1_, katoda 2 diody LED przekaźnika Foto MOS trzeciego PM-3 jest połączona z wejściem trzecim s3, katoda diody LED przekaźnika Foto MOS piątego PM-5 jest połączona z wejściem piątym s5, katoda diody LED przekaźnika Foto MOS siódmego PM-7 jest połączona z wejściem siódmym s7, natomiast anoda 1 diody LED przekaźnika Foto MOS drugiego PM-2 jest połączona z wejściem drugim s2, anoda 1 diody LED przekaźnika Foto MOS czwartego PM-4 jest połączona z wejściem czwartym s4, anoda 1 diody LED przekaźnika Foto MOS szóstego PM-6 jest połączona z wejściem szóstym s6, a anoda 1 diody LED przekaźnika Foto MOS ósmego PM-8 jest połączona z wejściem ósmym s8, a ponadto wejście pierwsze s1, wejście drugie s2, wejście trzecie s3, wejście czwarte s4, wejście piąte s5, wejście szóste s6, wejście siódme s7 i wejście ósme s8 są połączone z indywidualnymi wyjściami zewnętrznego układu sterującego.In the system for charging 12-volt monoblocks of a single VRLA battery, especially with a voltage of 48V, according to the invention, the negative pole of the monoblock of the first block-1 is connected to the positive pole of the monoblock of the second block-2, the negative pole of which is connected to the positive pole of the monoblock of the third block -3, the negative pole of which is connected to the positive pole of the fourth block-4 monoblock, the negative pole of which is connected to the negative pole of the OBC loads and the negative pole (-) of the PR rectifier ensuring battery charging to the "buffering" voltage, the second positive pole of which (+ ) is connected to the positive pole of the battery of the first block-1, and the fourth output 4 of the first PM-1 Foto MOS relay, the third input of which 3 is connected to the third input of the Foto MOS relay, is connected to the positive (+) pole of the first block-1 the third PM-3, with the third input 3 of the Foto MOS relay, the fifth PM-5, with the third input of the Foto MOS relay sió dmego PM-7 and with the positive (+) pole of the ZAS power supply, the negative (-) pole of the ZAS power supply is connected to the third input 3 of the second PM-2 Foto MOS relay, to the third input 3 of the fourth PM-4 Foto MOS relay, with the input the third 3 of the Foto MOS relay of the sixth PM-6 and the third input 3 of the Foto MOS relay of the eighth PM-8, while the fourth output 4 of the Foto MOS relay of the second PM-2 and the fourth output 4 of the Foto MOS relay of the third PM-3 are connected to the negative pole (- ) of the monoblock of the first block-1 and with the positive pole (+) of the monoblock of the second block-2, whose negative pole (-) is connected to the positive pole (+) of the monoblock of the third block-3 and to the fourth output 4 of the Foto MOS relay of the fourth PM-4 iz with the fourth output of the Foto MOS relay of the fifth PM-5, where the negative pole (-) of the third monoblock of the third block-3 is connected to the positive (+) pole of the fourth block-4 and to the fourth outputs 4 of the Foto MOS relay of the sixth PM-6 and the Foto MOS relay the seventh PM-7, and the negative pole (-) of the fourth block-4 monoblock is connected to the fourth output 4 of the Foto MOS relay of the eighth PM-8, and in addition, the anode 1 of the LED of the Foto MOS relay of the first PM-1 is connected to the cathode 2 of the LED of the relay Photo MOS of the second PM-2, and the anode 1 of the LED of the Foto MOS of the third PM-3 is connected to the cathode of the 2 LEDs of the Foto MOS of the fourth PM4, and the anode 1 of the LED of the Photo MOS of the fifth PM-5 is connected to the cathode of the 2 diodes LED of the Foto MOS relay of the sixth PM-6, and the anode 1 of the LED of the Foto MOS relay of the seventh PM-7 is connected to the cathode of the 2 LEDs of the Foto MOS relay of the eighth PM-8, and the cathode of the LEDs of the Photo MOS of the first PM-1 is connected to the first input s1_, cathode 2 of the Foto MOS LED of the third PM-3 is connected to the third input s3, the cathode of the Foto MOS LED of the fifth PM-5 is connected to the fifth input s5, cathode of the Foto MOS LED of the seventh PM- 7 is combined with we the seventh output s7, while the anode 1 of the Foto MOS LED of the second PM-2 is connected to the second input s2, the anode 1 of the LED of the Foto MOS relay of the fourth PM-4 is connected to the fourth input s4, anode 1 of the LED of the Foto MOS relay of the sixth PM -6 is connected to the sixth input s6, and the anode 1 of the LED of the eighth PM-8 Foto MOS relay PM-8 is connected to the eighth input s8, in addition, the first input s1, the second input s2, the third input s3, the fourth input s4, the fifth input s5, the sixth input s6, the seventh input s7 and the eighth input s8 are connected to individual outputs of the external control circuit.

Korzystnie w układzie wejście pierwsze s1, wejście trzecie s3, wejście piąte s5 i wejście siódme s7 są połączone ze wspólnym ujemnym punktem odniesienia -O, natomiast wejście drugie s2, wejście czwarte s4, wejście szóste s6 i wejście ósme s8 są połączone z indywidualnymi wyjściami zewnętrznego układu sterującego. Korzystnie w układzie wejście drugie s2, wejście czwarte s4, wejście szóste s6 i wejście ósme s8 są połączone ze wspólnym dodatnim punktem odniesienia +O, natomiast wejście pierwsze s1_, wejście trzecie s3, wejście piąte s5 i wejście siódme s7 są połączone z indywidualnymi wyjściami zewnętrznego układu sterującego.Preferably, in the circuit, the first input s1, the third input s3, the fifth input s5 and the seventh input s7 are connected to the common negative reference point -O, while the second input s2, the fourth input s4, the sixth input s6 and the eighth input s8 are connected to the individual outputs of the external control system. Preferably, in the circuit, the second input s2, the fourth input s4, the sixth input s6 and the eighth input s8 are connected to the common positive reference point + O, while the first input s1_, the third input s3, the fifth input s5 and the seventh input s7 are connected to the individual outputs of the external control system.

W przedmiotowym układzie bateria akumulatorów BAT złożona z czterech połączonych szeregowo monobloków blok-1, blok-2, blok-3, blok-4 jest ciągle ładowana do napięcia buforowania (ok. 54V) za pomocą prostownika PR, który jednocześnie zasila włączone równolegle z bateria BAT obciążenie OBC. W razie zaniku napięcia zasilającego prostownik PR, obciążenie OBC jest zasilane z baterii BAT,In the system in question, the BAT battery pack consisting of four series-connected monoblocks block-1, block-2, block-3, block-4 is constantly charged to the buffering voltage (approx. 54V) by means of a PR rectifier, which simultaneously supplies the battery in parallel with BAT load of OBC. In the event of a power failure to the PR rectifier, the OBC load is supplied from the BAT battery,

PL 236 237 B1 a po powrocie napięcia zasilającego prostownik PR przejmuje ponownie zasilanie obciążenia oraz ładuje baterię BAT do napięcia buforowania (z reguły według charakterystyki IU). Gdy prąd ładowania spadnie do poziomu prądu konserwującego baterię, nie odłączając baterii BAT od prostownika PR i obciążenia OBC, uruchamia się układ do ładowania 12-woltowych monobloków pojedynczej baterii akumulatorów VRLA, zwłaszcza o napięciu 48V”. Poszczególne monobloki ładowane są kolejno do ustalonego napięcia. Dla naładowania monobloku pierwszego blok-1 wysterowuje się przekaźnik Foto MOS pierwszy PM-1 i przekaźnik Foto MOS drugi PM-2, dla naładowania monobloku drugiego blok-2 wysterowuje się przekaźnik Foto MOS trzeci PM-3 i przekaźnik Foto MOS czwarty PM-4, dla naładowania monobloku trzeciego blok-3 wysterowuje się przekaźnik Foto MOS piąty PM-5 i przekaźnik Foto MOS szósty PM-6, a dla naładowania monobloku czwartego blok-4 wysterowuje się przekaźnik Foto MOS siódmy PM-7 i przekaźnik Foto MOS ósmy PM-8. Wysterowane przekaźniki łączą biegun dodatni „+” odpowiedniego monobloku z biegunem dodatnim zasilacza ZAS, natomiast jego biegun ujemny „-” z biegunem ujemnym zasilacza ZAS. Zasilacz ZAS, o ustalonym maksymalnym napięciu (ok. 14,4V) i z ograniczeniem prądowym (prąd około 1A dla akumulatora 100Ah) przez kilkanaście godzin realizuje ładowanie absorpcyjne według charakterystyki IU, umożliwiając pełne naładowanie monobloku do zalecanego przez producenta napięcia, z pełną gwarancją, iż na pozostałych monoblokach nie przekroczy się zalecanych napięć (będą nieco niższe niż podczas ładowania wyrównawczego). Pary przekaźników można wysterować, albo podając napięcie dodatnie na anodę 1 diody LED przekaźnika Foto MOS drugiego PM-2, lub czwartego PM-4, lub szóstego PM-6, lub ósmego PM-8, przy czym katody 2 diod LED przekaźników Foto MOS pierwszego PM-1, trzeciego PM-3, piątego PM-5 i siódmego PM-7 są połączone ze wspólnym ujemnym potencjałem odniesienia -O, albo podając napięcie ujemne na katodę 2 diody LED przekaźnika Foto MOS pierwszego PM-1, lub trzeciego PM-2, lub piątego PM-5 lub siódmego PM-7, przy czym anody 1 diod LED przekaźników Foto MOS drugiego PM-3, czwartego PM-4, szóstego PM-6 i ósmego PM-8 są połączone ze wspólnym dodatnim potencjałem odniesienia +O.After the supply voltage is restored, the rectifier PR takes over the power supply to the load again and charges the battery BAT to the buffering voltage (usually according to the IU characteristic). When the charging current drops to the level of the current conserving the battery, without disconnecting the BAT battery from the PR rectifier and the OBC load, the system for charging the 12-volt monoblocks of a single VRLA battery bank, especially with a voltage of 48V, is started ”. The individual monoblocks are charged sequentially to a set voltage. To charge the monoblock of the first block-1, the first Foto MOS relay PM-1 and the second Foto MOS relay PM-2 are activated, to charge the monoblock of the second block-2, the Foto MOS relay, the third PM-3 and the Foto MOS relay, the fourth, PM-4, are activated, to charge the third monoblock, block-3, the Foto MOS relay, the fifth PM-5 and the Foto MOS relay, the sixth PM-6, are actuated, and to charge the monoblock of the fourth block-4, the Foto MOS relay, the seventh PM-7 and the Foto MOS relay, the eighth, PM-8, are actuated . The actuated relays connect the positive pole "+" of the appropriate monoblock with the positive pole of the ZAS power supply, while its negative pole "-" with the negative pole of the ZAS power supply. The ZAS power supply, with a fixed maximum voltage (about 14.4V) and current limitation (current about 1A for a 100Ah battery), performs absorption charging according to the IU characteristics for several hours, enabling the monoblock to be fully charged to the voltage recommended by the manufacturer, with a full guarantee that the recommended voltages will not be exceeded on the other monoblocks (they will be slightly lower than during the equalizing charge). Relay pairs can be actuated either by giving a positive voltage to the anode 1 of the LED of the Photo MOS relay of the second PM-2, or of the fourth PM-4, or of the sixth PM-6, or of the eighth PM-8, while the cathodes of 2 LEDs of the Photo MOS relays of the first PM-1, the third PM-3, the fifth PM-5 and the seventh PM-7 are connected to the common negative reference potential -O, or by giving a negative voltage to the cathode 2 LEDs of the Foto MOS relay of the first PM-1 or the third PM-2 , or a fifth PM-5 or a seventh PM-7, wherein the anodes 1 of the Photo MOS relays of the second PM-3, fourth PM-4, sixth PM-6 and eighth PM-8 are connected to the common positive reference potential + O.

Claims

Patent claims

1. A system for charging 12-volt monoblocks of a single VRLA battery bank, especially with a voltage of 48V, including batteries connected in series with the load and a rectifier, as well as a power supply and electronic relays, characterized in that to the positive (+) pole of the first monoblock (block-1 ), the fourth output (4) of the first Photo MOS relay (PM-1) is connected, the third input (3) of which is connected to the third input (3) of the third Photo MOS relay (PM-3), with the third input (3) of the Photo relay MOS of the fifth (PM-5), with the third input (3) of the Foto MOS of the seventh (PM-7) and the positive pole (+) of the power supply (ZAS), with the negative pole (-) of the power supply (ZAS) connected to the third input (3) the second Photo MOS relay (PM-2), with the third input (3) of the fourth Photo MOS relay (PM-4), with the third input (3) of the sixth Photo MOS relay (PM-6) and with the third input (3) the eighth Photo MOS relay (PM-8), while the fourth output (4) of the relay The photo MOS of the second (PM-2) and the fourth output (4) of the Foto MOS relay of the third (PM-3) are connected to the negative (-) pole of the first monoblock (block-1) and to the positive (+) pole of the second monoblock (block-2) ), the negative pole of which (-) is connected to the positive pole (+) of the third monoblock (block-3) and to the fourth output (4) of the fourth Foto MOS relay (PM-4) and to the fourth output (4) of the fifth Foto MOS relay ( PM-5), the negative pole (-) of the third monoblock (block-3) is connected to the positive pole (+) of the fourth monoblock (block-3) and to the fourth outputs (4) of the sixth Foto MOS relay (PM-6) and the seventh Foto MOS relay (PM-7), and the negative pole (-) of the fourth monoblock (block-4) is connected to the fourth output (4) of the eighth Foto MOS relay (PM-8), and also the anode (1) of the LEP diode of the relay The Photo MOS of the first (PM-1) is connected to the cathode (2) of the LED of the second Photo MOS relay (PM-2), and the anode (1) of the LED of the third Photo MOS relay (PM-3) is connected to the cathode (2) of the fourth LED of the Photo MOS relay (PM-4), and the anode (1) of the LED of the Photo MOS of the fifth (PM-5) is connected to the cathode (2) of the LED of the Photo MOS of the sixth (PM- 6), and the anode (1) of the Photo MOS seventh (PM-7) LED is connected to the cathode (2) of the eighth Foto MOS relay (PM-8) LED, with the cathode (2) of the Foto MOS of the first LED (PM-1) is connected to the first input (s1), cathode

PL 236 237 B1 (2) the third Photo MOS relay LED (PM-3) is connected to the third input (s3), the Photo MOS fifth (PM-5) LED cathode is connected to the fifth input (s5), the diode cathode The LED of the seventh Foto MOS relay (PM-7) is connected to the seventh input (s7), while the anode (1) of the second LED of the second Foto MOS relay (PM-2) is connected to the second input (s2), the anode (1) of the LED of the fourth Photo MOS relay (PM-4) is connected to the fourth input (s4), the anode (1) of the Photo MOS sixth relay LED (PM-6) is connected to the sixth input (s6), and the anode (1) of the relay LED Photo of the eighth MOS (PM-8) is connected to the eighth input (s8).

2. The system according to claim The method according to claim 1, characterized in that the first input (s1), the third input (s3), the fifth input (s5) and the seventh input (s7) are connected to the common negative reference point (-O), while the second input (s2), the fourth input (s4), the sixth input (s6) and the eighth input (s8) are connected to the individual outputs of the external control circuit.

The system according to p. 1, characterized in that the second input (s2), the fourth input (s4), the sixth input (s6) and the eighth input (s8) are connected to the common positive reference point (+ O), while the first input (s1), the third input (s3), the fifth input (s5) and the seventh input (s7) are connected to the individual outputs of the external control circuit.