УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ Российский патент 1997 года по МПК H02J7/10 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах заряда аккумуляторных батарей от сети переменного тока (напряжения), постоянным или асимметричным током.

Известно "Устройство для заряда аккумуляторной батареи" [1] содержащее входные и выходные выводы, согласующий трансформатор, подключенный к выходным клеммам, ключевой элемент с параллельно включенным резистором, выпрямительный диод и пороговую схему контроля напряжения заряжаемой аккумуляторной батареи на основе резисторного делителя напряжения и тиристора, ключевой элемент выполнен на основе термобиметаллической пластины с выключателем, при этом проволочный резистор намотан на термобиметаллическую пластину и включен последовательно с тиристором пороговой схемы, термобиметаллическая пластина включена последовательно с выпрямительным диодом и размыкающим контактом выключателя.

Недостатком устройства является относительно большое время заряда аккумуляторной батареи, вызванной невозможностью регулирования тока заряда, и относительно малая надежность устройства, вызванная наличием в цепи заряда аккумуляторной батареи контактного элемента.

Известно также "Устройство для заряда аккумуляторной батареи" [2] содержащее входные и выходные выводы, согласующий трансформатор, ключевой элемент на основе термобиметаллического элемента с выключателем, выпрямительный диод в зарядной цепи и сигнальную лампу, термоизолированную камеру, в которую помещен ключевой элемент и переменный резистор, при этом переменный резистор включен последовательно с выпрямительным диодом и зарядной цепи, размыкающий контакт термобиметаллического элемента включен последовательно с первичной обмоткой согласующего трансформатора, а сигнальная лампа включена параллельно первичной обмотке согласующего трансформатора.

Недостатком известного устройства является сложность эксплуатации устройства, вызванная необходимостью регулирования вручную тока заряда, с помощью переменного резистора и малая надежность устройства, вызванная наличием контактных элементов в цепи относительно большого зарядного тока аккумуляторной батареи.

Известно также наиболее близкое к предлагаемому "Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током" [3] содержащее силовой трансформатор, управляемые вентили, вентили, включенные в цепи управляющего входов управляемых вентилей, блок программного управления указанными управляемыми вентилями и токоограничивающие сопротивления, плюсовой вывод аккумуляторной батареи подключен к средней точке вторичной обмотки трансформатора, а минусовой к общим точкам попарно и встречно включенных управляемых вентилей через ограничительные сопротивления, связанных с выводами вторичной обмотки упомянутого трансформатора.

Недостатком этого устройства является относительно большие массо- и весогабаритные параметры устройства, вызванные относительно малым коэффициентом использования силового трансформатора (однополупериодное протекание тока по полуобмотке (вторичной) трансформатора, особенно при относительно большом зарядном токе аккумуляторной батареи), и относительно большая потребляемая мощность цепи управления, невозможность регулирования угла включения управляемых вентилей в широком диапазоне, не исключается возможность кратковременных коротких замыканий; относительно малая надежность устройства, вызванная кратковременными короткими замыканиями пластин аккумуляторной батареи (особенно длительных), приводящими к перегреву и выходу из строя (пробою) управляемых вентилей, использование же плавких предохранителей требует присутствия человека.

Целью изобретения является уменьшение массо- и весогабаритных показателей устройства, уменьшение потребляемой мощности, увеличение надежности (защищенности), и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для заряда аккумуляторной батареи, содержащем силовой трансформатор, вентиль и управляемые вентили, управляющие выводы которых подключены к первым выводам для подключения соответствующих управляющих источников соответствующих управляемых вентилей, ограничители тока, вторичная обмотка силового трансформатора содержит выводы, симметричные среднему выводу вторичной обмотки трансформатора, введены управляемые сопротивления по числу управляемых вентилей, причем соответствующие управляемые вентили и ограничители тока включены последовательно, точки соединений первых выводов соответствующих управляемых вентилей и ограничителей тока подключены к соответствующим вторым выводам для подключения соответствующих управляющих источников соответствующих управляемых вентилей, управляющие выводы которых подключены к вторым выводам соответствующих ограничителей тока своих последовательных цепей, первые свободные выводы последовательных цепей подключены к соответствующим выводам вторичной обмотки силового трансформатора, а вторые свободные выводы последовательных цепей объединены и подключены к первому выводу для подключения аккумуляторной батареи или непосредственно, или через ограничитель тока и к первому выводу первого вентиля или непосредственно, или через ограничитель тока, второй вывод первого вентиля подключен к среднему выводу вторичной обмотки трансформатора или непосредственно, или через ограничитель тока, одноименные первые выводы второго и третьего вентилей объединены и подключены к второму выводу для подключения аккумуляторной батареи, а вторые выводы второго и третьего вентилей подключены к соответствующим выводам вторичной обмотки силового трансформатора, симметричным относительно среднего вывода вторичной обмотки силового трансформатора.

Цель достигается также тем, что первый вентиль выполнен в виде последовательно включенных управляемого вентиля и ограничителя тока, точка соединения первых выводов управляемого вентиля ограничителя тока подключена к второму выводу для подключения управляющего источника для данного управляемого вентиля через управляемое сопротивление, управляющий вывод которого подключен к второму выводу данного ограничителя тока.

Также тем, что с целью упрощения первые выводы управляемых вентилей объединены или соответственно объединены, вторые выводы для подключения соответствующих управляющих источников объединены или соответственно объединены.

Цель достигается тем, что соответствующее управляемое устройство содержит дополнительный или соответствующий дополнительный управляющий вход, подключенный или соответственно подключенный к дополнительному, или соответствующему дополнительному или датчику, или индикатору, или управляющему источнику, или выполнен или соответственно выполнен в виде соответствующего или датчика, или индикатора, или их различной совокупности.

Достигается тем, что соответствующее управляемое устройство содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу управляемого вентиля соответствующей (своей) цепи, или цепи разряда, или их совокупности.

Достигается тем, что соответствующее управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу дополнительно введенного соответствующего управляемого ключа (сопротивления), причем управляющий вывод соответствующего управляемого вентиля дополнительно подключен или ко второму выводу соответсвующего ограничителя тока, или первому выводу для подключения аккумуляторной батареи через или дополнительный введенный соответствующий управляемый (соответствующее управляемое) ключ (сопротивление), или через последовательно включенную цепь из соответствующего управляемого ключа (сопротивления) и или дополнительного источника питания, например предварительно заряженного конденсатора, или дополнительного выхода управляемого сопротивления (своей цепи), или дополнительного или датчика, или индикатора, или управляющего входа, или выхода, или различной их совокупности.

Достигается тем, что управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу дополнительного введенного соответствующего управляемого ключа (сопротивления), причем соответствующая точка соединения первых выводов соответствующих управляемых вентилей и соответствующих или общего ограничителей или ограничителя тока дополнительно подключена ко второму выводу соответствующего управляемого вентиля через или дополнительно введенное соответствующее (соответствующий) управляемое сопротивление (управляемый ключ) или через соответствующую последовательную цепь из введенных соответствующих управляемых ключей (сопротивлений) и или дополнительного источника питания, например предварительно заряженного конденсатора, или дополнительного выхода управляемого сопротивления, или дополнительного или датчика, или индикатора, или управляющего входа, или управляющего выхода, или различной их совокупности.

Достигается тем, что соответствующий или общий ограничитель тока содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу (дополнительному), или управляемого сопротивления, или управляемого ключа (сопротивления), или управляющего входа управляемого элемента цепи разряда, или различной их совокупности.

Достигается тем, что соответствующий или общий ограничитель тока выполнен дополнительно или соответственно дополнительно в виде управляемого, управляющий или соответствующий управляющий вход которого подключен или соответственно подключен к дополнительному или датчику, или индикатору, или выходу, или управляющему входу, или выходу, или их совокупности.

Сущность изобретения заключается в введении управляемого сопротивления и изменении способа управления, позволяющих обеспечить двухполупериодное протекание зарядного тока по всей или большей части вторичной обмотки трансформатора при заряде аккумуляторной батареи относительно большим зарядным или разрядным и дозарядным токами, а в режиме дозаряда аккумуляторной батареи или режиме исключения саморазряда относительно маломощном режиме устройства используется однополупериодное протекание тока по вторичной полуобмотке силового трансформатора, что позволяет уменьшить массу, габариты и вес используемого устройства. Обеспечение же самоформирования управляющих включающих сигналов для отключения управляющих источников в период протекания зарядного тока по управляемому вентилю, а также возможность отключения его в различные моменты времени, аварийные для устройства, или обеспечение запирания управляемых вентилей при кратковременных или длительных перегрузках устройства, или пробое электродов аккумуляторной батареи позволяет обеспечить автоматическое выключение заряда аккумулятора и ограничить величину тока дозаряда изменением проводимости ограничителя тока как дополнительно управляемого. Использование комбинированного включения или выключения, или включения и выключения соответствующих управляемых вентилей цепи заряда, или разряда, или и заряда, и разряда позволяет существенно уменьшить коммутационные потери управляемых вентилей и, следовательно, расширить их предельно допустимый диапазон коммутируемых токов устройства и др. Использование различных (всевозможных) или датчиков, или индикаторов в устройстве позволяет автоматизировать процесс управления зарядом аккумуляторной батареи, в том числе и его аварийное отключение, обеспечение защищенности аккумуляторной батареи от выхода и всего устройства в целом, например, при коротких замыканиях, перенапряжении, перезаряде и др.

Использование: в качестве устройства заряда аккумуляторной батареи от однофазной сети переменного тока. Устройство содержит трансформатор со средней точкой вторичной обмотки, вентили, управляемые вентили, ограничители тока, управляемые сопротивления, аккумуляторную батарею, цепь ее разряда, выводы для подключения аккумуляторной батареи. 8 з.п. ф-лы.

1. Устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее силовой трансформатор, вентили и управляемые вентили, управляющие выводы которых подключены к соответствующим первым выводам для подключения соответствующих управляющих источников соответствующих управляемых вентилей, ограничители тока, отличающееся тем, что, с целью уменьшения массогабаритных показателей и уменьшения потребляемой мощности цепи управления, введены управляемые сопротивления по числу управляемых вентилей, причем соответствующие управляемые вентили и соответствующие ограничители тока включены последовательно, точки соединения первых выводов соответствующих управляемых вентилей и ограничителей тока (последовательных цепей) подключены к соответствующим вторым выводам для подключения соответствующих вторых выводов для подключения соответствующих управляющих источников соответствующих управляемых вентилей через соответствующие введенные управляемые сопротивления, управляющие выводы которых подключены к вторым выводам соответствующих ограничителей тока (своих последовательных цепей), первые свободные выводы последовательных цепей подключены к соответствующим выводам вторичной обмотки силового трансформатора (симметричными относительно общего вывода вторичной обмотки трансформатора), вторые свободные выводы последовательных цепей объединены и подключены к первому выводу для подключения аккумуляторной батареи или непосредственно, или через ограничитель тока и к первому выводу первого вентиля или непосредственно, или через ограничитель тока, второй вывод первого вентиля подключен к среднему выводу вторичной обмотки силового трансформатора или непосредственно, или через ограничитель тока, одноименные первые выводы второго и третьего вентилей объединены и подключены к второму выводу для подключения аккумуляторной батареи, вторые выводы второго и третьего вентилей подключены к соответствующим выводам вторичной обмотки силового трансформатора (симметричным относительно среднего вывода вторичной обмотки силового трансформатора). 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый вентиль выполнен в виде последовательно включенных управляемого вентиля и ограничителя тока, причем точка соединения первых выводов управляемого вентиля и ограничителя тока подключена к второму выводу для подключения управляющего источника для данного управляемого вентиля через управляемое сопротивление, управляющий вывод которого подключен к второму выводу ограничителя тока данной последовательной цепи. 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что, с целью упрощения, первые выводы управляемых вентилей объединены или соответственно объединены, вторые выводы для подключения соответствующих управляющих источников объединены или соответственно объединены. 4. Устройство по п.1, или 2, или 3, отличающееся тем, что соответствующее управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный управляющий вход, подключенный или соответственно подключенный к дополнительному или датчику, или индикатору, или управляющему источнику, или выходу, или их совокупности, или выполнен или соответственно выполнен в виде или датчика, или индикатора, или их совокупности, или соответствующему или общему, или общим. 5. Устройство по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающееся тем, что соответствующее управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу управляемого вентиля соответствующей (своей) цепи, или цепи разряда, или их совокупности. 6. Устройство по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающееся тем, что соответствующее управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу дополнительно введенного соответствующего управляемого ключа (сопротивления), причем управляющий вывод соответствующего управляемого вентиля дополнительно подключен к или второму выводу соответствующего ограничителя тока, или первому выводу для подключения аккумуляторной батареи через или дополнительно введенный (введенное) управляемый ключ (управляемое сопротивление), или через последовательно включенную соответствующую цепь из соответствующего управляемого ключа (сопротивления) и/или дополнительного управляющего источника, например, выполненного в виде предварительно заряженного конденсатора, или дополнительного выхода соответствующего управляемого сопротивления, или дополнительного или датчика, или индикатора, или управляющего входа, или выхода, или различной их совокупности. 7. Устройство по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, отличающееся тем, что соответствующее управляемое сопротивление содержит дополнительный или соответствующий дополнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему входу дополнительно введенного соответствующего управляемого ключа (сопротивления), причем соответствующая точка соединения первых выводов соответствующих управляемого вентиля и ограничителя тока (или соответствующего, или общего) дополнительно подключена к второму выводу соответствующего управляемого вентиля через или дополнительно введенный (введенное) управляемый ключ (управляемое сопротивление), или последовательно включенную соответствующую цепь из соответствующих или управляемого ключа (сопротивления), и/или дополнительного управляющего источника, например предварительно заряженного конденсатора, или дополнительного выхода управляемого сопротивления, или дополнительного или датчика, или индикатора, или управляющего входа, или выхода, или различной их совокупности. 8. Устройство по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, отличающееся тем, что соответствующий или общий ограничитель тока содержит дополнительный или соответствующий до- полнительный выход, подключенный или соответственно подключенный к управляющему или соответствующему управляющему или дополнительному управляющему входу или управляемого сопротивления, или управляемого ключа (сопротивления) или цепи разряда, или их совокупности, или выполнен в виде или датчика, или индикатора. 9. Устройство по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, или 7, или 8, отличающееся тем, что соответствующий или общий ограничитель тока выполнен дополнительно или соответственно дополнительно в виде управляемого, управляющий или соответствующий управляющий вход которого подключен или соответственно подключен к дополнительному или датчику, или индикатору, или выходу, или управляющему входу, или выходу, или их совокупности.