СПОСОБ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА Российский патент 1997 года по МПК H01M10/42 H02J7/00 B60L1/10 

Изобретение относится к электрооборудованию транспортных средств разнообразного назначения (тепловозы, электровозы, дизель-поезда, электропоезда, пассажирские вагоны, рефрижераторные поезда, автомобильный, водный, аккумуляторный транспорт и т. п.), на которых используются аккумуляторные батареи, и предназначено для их технического обслуживания в стационарных условиях.

Наиболее близким к изобретению в объеме всех пунктов его формулы является техническое решение, которое предусматривает при заряде аккумуляторных батарей транспортных средств соответствующие преобразования электрической энергии. Известное техническое решение осуществляется при помощи импульсного регулятора тока, который состоит из диода, реактора, полупроводникового ключа с блоком управления и имеет клеммы для подключения источника и потребителя электрической энергии. Потребителем является заряжаемая аккумуляторная батарея.

Известному техническому решению присущи следующие недостатки:
оно имеет сложное исполнение и управление, не обеспечивает хорошей надежности, сложность исполнения вызвана тем, что требуется устройство регулирования напряжения источника, сложность управления вызвана необходимостью изменять напряжение источника энергии, регулирование напряжения сопровождается дополнительными потерями электрической энергии;
при напряжении батареи, большем напряжения источника, на выводах полупроводникового ключа повышается напряжение, что является причиной неудовлетворительной надежности.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Во время технического обслуживания аккумуляторных батарей, которое предусматривает выполнение их зарядов и разрядов, наряду с операцией преобразования электрической энергии дополнительно выполняют следующие операции (п.1 формулы). Совмещают во времени заряд и разряд одновременно обслуживаемых батарей. Их одновременное обслуживание производят с возможностью использования энергии разряжаемых батарей для заряда одновременно обслуживаемых с ними батарей. Для этого энергию разряжаемых батарей периодически накапливают в реакторе и накопленную энергию периодически передают в заряжаемые батареи.

Способ изобретения может быть реализован при помощи устройства, выполненного на основе импульсного регулятора тока, включающим в себя диод, реактор, полупроводниковый ключ с блоком управления и клеммы для подключения источника электрической энергии и ее потребителя, в качестве которого используется заряжаемая батарея. Выполнение дополнительных операций способа обеспечивают тем, что в этом устройстве в качестве источника электрической энергии используют разряжаемую батарею, а диод, реактор и полупроводниковый ключ соединяют последовательно, полупроводниковый ключ выполняют в виде транзистора n-p-n типа и соответствующим образом соединяют между собой элементы импульсного регулятора и батареи (п.2 формулы). При этом выводы питания блока управления соединяют с клеммами импульсного регулятора, предназначенными для подключения к полюсам разряжаемой батареи (п.3 формулы), а также обмотку реактора выполняют с отпайками, к одной из которых подключают соответствующий полюс разряжаемой батареи (п.4 формулы), и одну из отпаек соединяют с соответствующим выводом диода (п.5 формулы).

Этим достигается технический результат, который направлен на упрощение технических средств обслуживания аккумуляторных батарей и его технологии, на повышение надежности и экономию электрической энергии, что позволяет сократить эксплуатационные расходы (п.1-5 формулы). Предусмотренные п.3 формулы связи между элементами импульсного регулятора и разряжаемой батареей позволяют обеспечить работу устройства без дополнительного источника напряжения и за счет этого получить эффект дополнительного упрощения. Выполнение обмотки реактора с отпайками (отводами) и соответствующее подключение к одной из них или разряжаемой батареи или диода (п.4,5 формулы) обеспечивают расширение возможностей изобретения благодаря его использованию для технического обслуживания батарей с разными номинальными параметрами.

На фиг. 1-3 приведены принципиальные электрические схемы вариантов устройства, реализующего способ изобретения.

На схемах показаны разряжаемая 1 и заряжаемая 2 аккумуляторные батареи, импульсный регулятор тока 3 с блоком управления 4. Регулятор 3 содержит последовательно соединенные диод 3.1, реактор 3.2, полупроводниковый ключ, который выполнен в виде транзистора 3.3 n-p-n типа и снабжен первой 3.4 - четвертой 3.7 клеммами для подключения источника (батареи 1), потребителя (батареи 2) электрической энергии. Управляющий вход 3.8 регулятора 3 соединен с выходом блока 4. Выводы питания блока 4 соединены с клеммами 3.5 и 3.6, предназначенными для подключения к полюсам батареи 1. Обмотка реактора 3.2 может быть выполнена без отводов (фиг. 1) и с отводами 3.9 (фиг. 2.3). Варианты устройства фиг. 1,2 и 3 соответствуют п.2,4 и 5 формулы, ее п.3 распространяется на все варианты устройства изобретения.

Устройство фиг. 1 работает следующим образом.

Пока из блока 4 на базу транзистора 3.3 не подаются импульсы тока, в цепях батарей 1 и 2 ток отсутствует. Диод 3.1 препятствует разряду батареи 2 через обмотку реактора 3.2. При поступлении периодической последовательности импульсов тока в цепь базы транзистора 3.3 он периодически отпирается и запирается на время, равное соответственно длительности импульса и паузы. Когда транзистор 3.3 отперт, то в контуре 1-3.2-3.3 протекает нарастающий ток, направление которого показано стрелкой, батарея 1 разряжается, напряжение обмотки реактора 3.2 имеет полярность, которая показана знаками без скобок. Батарея 1 отдает в цепь реактора 3.2 энергию, которая накапливается в его электромагнитном поле. После запирания транзистора 3.3 ток в цепи батареи 1 прекращается, появляется убывающий ток в контуре 2-3.1-3.2 и протекает в направлении, показанном на схеме стрелкой. Напряжение обмотки реактора 3.2 имеет полярность, показанную знаками в скобках, и обеспечивает заряд батареи 2. Энергия, накопленная в электромагнитном поле реактора 3.2, поступает в цепь батареи 2 и расходуется на ее заряд. После отпирания транзистора 3.3 заряд батареи 2 прекращается и работа устройства продолжается в описанной последовательности.

Особенность работы устройства, выполненного по фиг. 2 и 3, состоит в том, что токи батарей 1 и 2 протекают через разное количество витков обмотки реактора 3.2. В схеме фиг. 2 (фиг. 3) ток батареи 1 протекает по части витков (по всем виткам) обмотки реактора, а ток батареи 2 замыкается через все витки (через часть витков) его обмотки. При меньшем (большем) количестве витков контура тока батареи 1 он больше (меньше) тока батареи 2. Такое свойство устройства позволяет использовать его для одновременного обслуживания батарей, которые имеют разные емкости и соответственно неодинаковые разрядные и зарядные токи. Устройство фиг. 2 (фиг. 3) позволяет разряжать батареи большей (меньшей) емкости на батареи меньшей (большей) емкости, производить техническое обслуживание батареи большей емкости с использованием нескольких батарей меньшей емкости.

Способ технического обслуживания аккумуляторных батарей транспортных средств в производственном помещении с использованием стационарных устройств технического обслуживания, предусматривающий выполнение зарядов и разрядов обслуживаемых батарей, которые обеспечивают их контрольно-тренировочные циклы, и преобразование электрической энергии, получаемой в процессе разряда обслуживаемых батарей и отличающийся тем, что совмещают во времени заряд и разряд одновременно обслуживаемых батарей и производят их обслуживание с возможностью использования электрической энергии разряжаемых батарей для заряда одновременно обслуживаемых и заряжаемых батарей и для этого производят периодически повторяющиеся накопления в реакторе электрической энергии разряжаемых батарей и передачу накопленной энергии в заряжаемые батареи. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ технического обслуживания аккумуляторных батарей транспортных средств в производственном помещении с использованием стационарных устройств технического обслуживания, предусматривающий выполнение зарядов и разрядов обслуживаемых батарей, которые обеспечивают их контрольно-тренировочные циклы, и преобразование электрической энергии, получаемой в процессе разряда обслуживаемых батарей, отличающийся тем, что совмещают во времени заряд и разряд одновременно обслуживаемых батарей и производят их обслуживание с возможностью использования электрической энергии разряжаемых батарей для заряда одновременно обслуживаемых и заряжаемых батарей и для этого производят периодически повторяющиеся накопления в реакторе электрической энергии разряжаемых батарей и передачу накопленной энергии в заряжаемые батареи. 2. Устройство для технического обслуживания аккумуляторных батарей транспортных средств, содержащее импульсный регулятор тока с клеммами для подключения источника электрической энергии и потребителя электрической энергии, включающий в себя диод, реактор и полупроводниковой ключ, управляющий вход которого использован в качестве управляющего входа регулятора, соединенного с выходом блока управления, причем в качестве потребителя электрической энергии использована заряжаемая аккумуляторная батарея, отличающееся тем, что в качестве источника электрической энергии использована разряжаемая аккумуляторная батарея, диод, реактор и полупроводниковый ключ соединены последовательно, полупроводниковый ключ выполнен в виде транзистора n-p-n-типа, эмиттер которого соединен с первой клеммой импульсного регулятора, предназначенной для подключения отрицательного полюса разряжаемой батареи, коллектор транзистора соединен с второй клеммой импульсного регулятора, предназначенной для подключения положительного полюса заряжаемой батареи непосредственно и через реактор соединен с катодом диода и третьей клеммой импульсного регулятора, к которой подключен положительный полюс разряжаемой батареи, анод диода импульсного регулятора соединен с четвертой клеммой, предназначенной для подключения отрицательного полюса заряжаемой батареи, а в качестве управляющего входа импульсного регулятора использован вывод базы транзистора. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что выводы питания блока управления соединены с соответствующими клеммами импульсного регулятора, предназначенными для подключения к полюсам разряжаемой батареи. 4. Устройство по пп.2 и 3, отличающееся тем, что обмотка реактора выполнена с отпайками, к одной из которых подключен положительный полюс разряжаемой батареи. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что одна из отпаек обмотки реактора соединена с катодом диода.