СИСТЕМА ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ Российский патент 1994 года по МПК H02J7/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для импульсного заряда аккумуляторных батарей (АБ).

Известны устройства [1,2] , в которых осуществляется циклический пpоаккумуляторный заряд АБ от источника постоянного тока через полупроводниковые ключи.

Недостатком данных устройств является отсутствие возможности контроля степени заряженности каждого аккумулятора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для заряда аккумуляторной батареи [3] , содержащее источник постоянного тока, задающий генератор, распределитель, транзисторные ключи, источник эталонного напряжения и схемы управления, причем выход задающего генератора соединен с входом распределителя, первые входы схем управления, подключенных к выходу источника эталонного напряжения, их вторые и третьи входы соединены с выводами для подключения положительных и отрицательных зажимов аккумуляторов, а первый и второй выходы схем управления подключены к соответствующим парам транзисторных ключей, через которые источник постоянного тока соединен с соответствующими зажимами аккумуляторов.

Недостатком этого устройства является наличие "холостых" тактов, т. е. ситуаций, когда при отключении системой управления уже заряженных аккумуляторов источник постоянного тока на отдельных временных интервалах (на тех временных интервалах, когда должны были быть подключены уже заряженные аккумуляторы) не подключен ни к одному из аккумуляторов. Это снижает коэффициент использования источника по мощности и увеличивает время заряда аккумуляторной батареи.

Цель изобретения - улучшение технико-экономических показателей путем повышения коэффициента использования источника постоянного тока по мощности и ускорения процесса заряда аккумуляторов.

Это достигается тем, что в устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее источник постоянного тока, задающий генератор, распределитель, транзисторные ключи, источник эталонного напряжения и схемы управления, причем выход задающего генератора соединен с входом распределителя, первые входы схем управления подключены к выходу источника эталонного напряжения, их вторые и третьи входы соединены с выводами для подключения положительных и отрицательных зажимов аккумуляторов, а первый и второй выходы схем управления подключены к соответствующим парам транзисторных ключей, через которые источник постоянного тока соединен с соответствующими зажимами аккумуляторов, введены блок коммутации с информационными и счетными входами и выходами, по числу аккумуляторов. Кроме того, схемы управления снабжены третьими выходами, при этом счетные входы блока коммутации подключены к выходам распределителя, его информационные входы - к третьим выходам схем управления, а выходы соединены с четвертыми входами схем управления соответственно. Блок коммутации выполнен в виде совокупности информационных трактов, каждый из которых содержит две схемы И, две схемы ИЛИ и схему НЕ, причем в каждом тракте информационный вход подключен к первому входу первой схемы И и через схему НЕ - к первому входу второй схемы И. Счетный вход соединен с первыми входами первой и второй схем ИЛИ, выход второй схемы ИЛИ соединен с вторым входом второй схемы И, выход которой является соответствующим выходом блока коммутации, выход первой схемы И подключен к вторым входам первой и второй схем ИЛИ последующих по циклу информационных трактов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема системы для заряда аккумуляторной батареи, состоящей из трех аккумуляторов; на фиг. 2 - схема блока коммутации.

Система для заряда АБ содержит задающий генератор 1, распределитель 2, источник 3 постоянного тока, аккумуляторы 4-6 заряжаемой АБ, схемы 7-9 управления, транзисторные ключи 10-15, источник 16 эталонного напряжения и блок 17 коммутации. Подключение источника 3 постоянного тока к заряжаемым аккумуляторам 4-6 осуществляется через соответствующие пары транзисторных ключей 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15.

Управление подключением (управление состоянием ключей) осуществляют соответствующие схемы управления 7, 8 и 9, имеющие четыре входа и три выхода. Первые входы подключены к выходу источника 16 эталонного напряжения, вторые и третьи входы соединены с выводами для подключения положительных и отрицательных зажимов аккумуляторов 4, 5 и 6, четвертые входы подключены к выходам блока 17 коммутации.

Первый и второй выходы схем управления 7, 8 и 9 подключены к соответствующим парам транзисторных ключей 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15, выходы распределителя 2 - к соответствующим счетным входам блока 17 коммутации. Третьи выходы схем управления 7, 8 и 9 соединены с соответствующими информационными входами блока 17 коммутации.

Если напряжение на выходных клеммах аккумулятора ниже номинального значения (разряжен), то на третьем управляющем выходе схемы управления сигнал низкого уровня (логический нуль), а если превышает заданное значение (заряжен), то на третьем управляющем выходе схемы управления - сигнал высокого уровня (логическая единица). Для реализации данной логики функционирования достаточно использовать схему компаратора.

Блок коммутации 17 выполнен в виде информационных трактов и содержит схемы ИЛИ на два входа 18, 19 и 20, схемы И на два входа 21, 22 и 23, схемы ИЛИ на два входа 24, 25 и 26, схемы НЕ 27, 28 и 29, а также схемы И на два входа 30, 31 и 32. Информационные входы блока коммутации соединены соответственно с входами схем И 21, 22 и 23 и схем НЕ 27, 28 и 29. Счетные входы подключены соответственно к входам схем ИЛИ 18, 19 и 20 и входам схем ИЛИ 24, 25 и 26. Выходы схем И 30, 31 и 32 являются выходами блока коммутации 17.

Система работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает импульсы заданной частоты, которые поступают на вход распределителя 2, По приходу очередного импульса на каждом из выходов распределителя последовательно появляется сигнал, который поступает на соответствующий счетный вход блока 17 коммутации. Разрешающий сигнал на соответствующем выходе блока 17 появляется только в том случае, если присутствует сигнал низкого уровня (логический нуль) на соответствующем информационном входе блока коммутации.

Допустим, что аккумуляторы 4, 5 и 6 разряжены. Тогда напряжения на клеммах аккумуляторов, поступающие на вторые и третьи входы соответствующего устройства управления 7, 8 и 9 менее номинального, подаваемого на первые входы схем управления от источника эталонного напряжения. В этом случае на третьих выходах схем управления 7, 8 и 9 сигналы низкого уровня, которые с информационных входов блока 17 поступают на первые входы схем И 21, 22 и 23 и через схемы НЕ 27, 28 и 29 - на первые входы схем И 30, 31 и 32. При наличии разрешающего сигнала на первом выходе распределителя 2 появляется разрешающий сигнал на первом выходе блока коммутации (соединенном с выходом схемы И 30), который поступает на четвертый вход схемы 7 управления, вызывая на ее прямом и инверсном выходах (выходы 1 и 2) появление напряжений, открывающих пару ключей 10 и 11. Осуществляется заряд аккумуляторов 4.

По следующему импульсу задающего генератора 1 появляется разрешающий сигнал на втором выходе распределителя 2, затем соответственно - на втором выходе блока 17 коммутации, что обеспечит протекание импульса зарядного тока через пару ключей 12-13 и аккумулятор 5. Таким образом, по циклу осуществляется заряд аккумуляторов: 4-5-6-4-. . .

Если напряжение на аккумуляторе достигло номинальной величины, то на прямом и инверсном выходах соответствующего устройства управления не появляются сигналы, открывающие соответствующие пары ключей 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15, и заряд соответствующего аккумулятора прекращается.

Однако блок 17 коммутации позволяет исключить "холостые" такты, т. е. ситуации, когда импульс задающего генератора не сопровождается подключением источника к клеммам ближайшего по порядку не заряженного аккумулятора.

Предположим, что напряжение на клеммах аккумулятора 4 достигло номинальной величины, а на клеммах аккумуляторов 5 и 6 не достигло. В этом случае на третьем выходе схемы 7 управления появляется потенциал высокого уровня, который запирает схему И 30 (через схему НЕ 27) и подготавливает к открытию схему И 21. При появлении сигнала на первом выходе распределителя 2 разрешающий сигнал появляется на втором выходе блока 17 коммутации, т. е. на выходе схемы И 31 (цепь прохождения сигнала - через схемы ИЛИ 18, И 21 и ИЛИ 25).

При появлении сигнала на втором выходе распределителя 2 разрешающий сигнал появляется также на втором выходе блока 17 коммутации, то означает, что в течение двух тактов схема управления 8 открывает пару ключей 12 и 13 и осуществляется заряд аккумулятора 5. Появление сигнала на третьем выходе распределителя 2 обеспечивает появление разрешающего сигнала на третьем выходе блока 17 коммутации (через схемы ИЛИ 26, НЕ 29 и И 32) и заряд в течение этого такта аккумулятора 6.

Если заряжены аккумуляторы 4 и 5, а разряжен аккумулятор 6, то появление сигналов на первом и втором выходах распределителя 2 обуславливает появление разрешающего сигнала только на третьем выходе блока коммутации 17 (выходе схемы И 32) через схемы ИЛИ 18, И 21, ИЛИ 19, И 22, ИЛИ 26, НЕ 29, И 32 и схемы ИЛИ 19, И 22, ИЛИ 26, НЕ 29, И 32, соответственно, т. е. в течение всех трех тактов цикла будет осуществляться заряд аккумулятора 6.

В случае, если заряжен аккумулятор 6, а разряжен аккумулятор 4, схема И 32 заперта через схему НЕ 29 и появление сигнала на третьем выходе распределителя 2 сопровождается разрешающим сигналом на первом выходе блока коммутации 17 (через схемы ИЛИ 20, И 23, НЕ 27, ИЛИ 24), что обеспечивает заряд на третьем такте аккумулятора 4.

Т. е. при наличии разряженных аккумуляторов в батарее, по каждому тактовому импульсу генератора 1 осуществляется подключение к источнику 3 аккумулятора в соответствии с изложенным алгоритмом. По мере уменьшения количества незаряженных аккумуляторов ввиду увеличения отключенных заряженных доля зарядной энергии, отдаваемой источником постоянного тока оставшимся аккумуляторам, растет и в результате этого процесса заряд аккумуляторов ускоряется.

Использование изобретения позволяет исключить "холостые" такты, т. е. ситуации, когда импульс задающего генератора не сопровождается подключением источника к клеммам ближайшего по циклу не заряженного аккумулятора, что обеспечивает улучшение технико-экономических показателей путем повышения коэффициента использования источника постоянного тока по мощности и ускорения процесса заряда аккумуляторов.

Использование: система может быть использована для импульсного заряда аккумуляторных батарей. Сущность изобретения: система содержит источник постоянного тока, тактовый генератор, распределитель, блок коммутации, источник эталонного напряжения, схемы управления и пары транзисторных ключей по числу аккумуляторов. Система обеспечивает циклический заряд аккумуляторов батереи с одновременным контролем степени их заряженности. По мере заряда аккумуляторов происходит ускорение процесса заряда оставшихся аккумуляторов. 2 ил.

СИСТЕМА ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ, содержащая источник постоянного тока, задающий генератор, распределитель, транзисторные ключи, источник эталонного напряжения и схемы управления, причем выход задающего генаратора соединен с входом распределителя, первые входы схем управления подключены к выходу источника эталонного напряжения, их вторые и третьи входы соединены с выводами для подключения положительных и отрицательных зажимов аккумуляторов, а первый и второй выходы схем управления подключены к соответствующим парам транзисторных ключей, через которые источник постоянного тока соединен с соответствующими зажимами аккумуляторов батареи, отличающаяся тем, что, с целью улучшения технико-экономических показателей, путем повышения коэффициента использования источника постоянного тока по мощности и ускорения процесса заряда аккумуляторов, в систему дополнительно введен блок коммутации с информационными и счетными входами и выходами по числу аккумуляторов батареи, кроме того схемы управления снабжены третьими выходами , при этом счетные входы блока коммутации подключены к выходам распределителя, его информационные входы - к третьим выходам схем управления, а выходы распределителя соединены четвертыми входами схем управления соответственно, блок коммутации выполнен в виде совокупности информационных трактов, каждый из которых содержит две схемы И, две схемы ИЛИ и схему НЕ, причем в каждом тракте информационный вход подключен к первому входу первой схемы И и через схему НЕ - к первому входу второй схемы И, счетный вход соединен с первыми входами первой и второй схем ИЛИ, выход второй схемы ИЛИ соединен с вторым входом второй схемы И, выход которой является соответствующим выходом блока коммутации, выход первой схемы И подключен к вторым входам первой и второй схем ИЛИ последующих по циклу информационных трактов.