АВТОНОМНЫЙ АККУМУЛЯТОР Российский патент 2006 года по МПК H01M10/46 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к самозаряжающимся автономным электрическим аккумуляторам.

На протяжении ряда десятилетий для питания различных приборов, освещения и других потребителей тока в качестве накопителей и для сохранения электрической энергии человек использует аккумулятор.

Аккумуляторы самых различных типов и конструкций необходимо заряжать, используя для этой цели различные зарядные устройства и адаптеры, что в ряде случаев не всегда удобно из-за различных технических трудностей и проблем.

Известны никель-кадмиевые аккумуляторы, которые для восстановления подключают к зарядно-разрядному блоку (см. RU 2165009 С2, Н 01 М 10/54, опубл. 19.07.2002).

Наиболее близким к предложенному является аккумулятор с функцией самовосстановления, содержащий размещенный в цилиндрическом корпусе гальванический элемент и фотоэлектрический преобразователь, соединенный с электродами гальванического элемента, расположенный на внешней поверхности корпуса и выполненный в виде листа, накрученного на цилиндрический корпус (патент США 6380710, опуб. 30.04.2005). Для зарядки аккумулятора фотоэлектрический преобразователь разматывают и подвергают воздействию световых лучей его наружную поверхность.

Техническим результатом изобретения является повышение удобства зарядки и пользования аккумулятором за счет исключения необходимости разматывания листового фотоэлектрического преобразователя и специального размещения его наружной поверхности со стороны воздействия световых лучей и обеспечения возможности его зарядки в любом его положении по отношению к источнику света.

Технический результат достигается тем, что аккумулятор содержит размещенный в цилиндрическом корпусе гальванический элемент и фотоэлектрический преобразователь, размещенный на внешней поверхности корпуса и соединенный с электродами гальванического элемента, при этом аккумулятор содержит фотоэлектрические преобразователи, имеющие форму колец, установленных на цилиндрической поверхности корпуса.

Кроме того, аккумулятор может быть снабжен размещенным внутри корпуса контроллером заряда-разряда, включенным между фотоэлектрическим преобразователем и электродами гальванического элемента.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана функциональная схема предложенного аккумулятора, на фиг.2 показаны внешний вид аккумулятора и схема расположения и компоновки его элементов.

На фиг.1 и 2 обозначены фотоэлектрический преобразователь 1, чип-контроллер 2 заряда-разряда источника постоянного тока и/или постоянного напряжения и корпус 3 аккумулятора. Позицией 4 обозначена линия связи и выводы чип-контроллера 2 и электродов гальванического элемента аккумулятора. Позицией 5 обозначены линия связи и выход фотоэлектрического преобразователя 1 и дополнительного вывода чип-контроллера 2. Позицией 6 обозначен один из выходов чип-контроллера 2, выполненный с возможностью подключения к потребителю для подачи ему от аккумулятора постоянного тока и/или постоянного напряжения.

Фотоэлектрический преобразователь 1 по-другому может называться солнечной батареей.

Принцип функционирования автономного аккумулятора заключается в следующем. Преобразующий световую энергию в электрическую фотоэлектрический преобразователь 1 посылает полученный электрический сигнал по линии 5 связи чип-контроллера 2 заряда-разряда источника постоянного тока и/или постоянного напряжения, который позволяет не только контролировать включение и выключение заряда гальванического элемента 6, но и регулировать функцию «мягкости» начала заряда-разряда и функцию «мягкости» конца заряда-разряда. Все эти режимы осуществляются с помощью регулятора напряжения, который входит в состав чип-контроллера 2. Вследствие приведенного выше алгоритма функционирования аккумулятора на выходе 7 чип-контроллера 2, являющемся и выходом аккумулятора, появляется электрический сигнал, соответствующий значениям постоянного тока и/или постоянного напряжения от аккумулятора.

В случае применения совместной компоновки аккумулятор с корпусом 3 цилиндрической формы имеет напряжение, например, 1,2 вольта и емкость 0,6 ампер и нанесенных на его поверхность 4-5 фотоэлектрических преобразователей в виде колец с рабочим напряжением каждого 2-2,5 вольта и силой тока 50-60 мА, что вполне достаточно для постоянной его зарядки в течение светового дня. При этом следует иметь в виду, что для увеличения срока службы аккумулятора и практического отсутствия в нем так называемых циклов заряда-разряда внутри корпуса устройства для эксплуатации аккумулятора находится регулятор напряжения контроллера, позволяющий не только контролировать включение и выключение зарядки, но и имеющий функцию «мягкости» начала заряда-разряда и функцию «мягкости» конца заряда-разряда аккумулятора 3.

Вместе с этим в чип-контроллере 2 заряда-разряда источника постоянного тока и/или постоянного напряжения имеется функция отключения аккумулятора от потребителя в случае понижения напряжения и емкости в нем ниже допустимого предела, т.е. ниже их заданных значений. В связи с этим при работе всего устройства и входящего в него аккумулятора их невозможно вывести из строя при глубоком разряде аккумулятора.

Таким образом, в данном устройстве отсутствуют циклы «заряд-разряд», полный разряд аккумулятора, имеется возможность заряда (самовосстановления) аккумулятора без каких-либо зарядных устройств, возможность заряда аккумулятора 3 без демонтажа из корпуса всего устройства для эксплуатации аккумулятора, возможность заряда аккумулятора 3 в любом положении, в каком бы он не находился по отношению к источникам света.

Использование данного изобретения позволяет также увеличить срок службы аккумулятора и устранить циклы «заряд-разряд» аккумулятора.

В случае применения аккумулятора, не имеющего эффекта памяти, рассчитанного на большой запас циклов заряд-разряд и не боящегося глубокой разрядки и перезарядки или уже имеющего в своей конструкции устройство контроля зарядкой и разрядкой, чип-контроллер 2 зарядки-разрядки может быть исключен из функциональной схемы автономного аккумулятора.

Предложенный аккумулятор имеет следующие особенности.

а) встроенный в корпус сверхмалый солнечный источник тока,

б) встроенный в корпус чип-контроллер - регулятор напряжения,

в) отсутствие у аккумулятора циклов заряд-разряд,

г) отсутствие полного разряда аккумулятора,

д) возможность заряда (самовосстановления) аккумулятора без применения каких-либо дополнительных зарядных устройств,

е) возможность заряда аккумулятора без демонтажа из корпуса в устройстве-потребителе в случае применения прозрачного корпуса изделия,

ж) стоимость применяемого в аккумуляторе дополнительного оборудования - фотопреобразователь, чип-контроллер заряда-разряда, ничтожно мала и составляет менее 10% от стоимости всего изделия, следовательно, будет доступна широкому кругу потребителей,

з) возможность заряда аккумулятора в любом положении, в каком бы он не находился по отношению к свету, благодаря кольцеобразной схеме расположения фотопреобразователя.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к самозаряжающимся автономным электрическим аккумуляторам. Автономный аккумулятор содержит размещенный в корпусе гальванический элемент и снабжен, по меньшей мере, одним фотоэлектрическим преобразователем, размещенным на внешней поверхности корпуса и соединенным с электродами гальванического элемента. Корпус аккумулятора предпочтительно имеет цилиндрическую форму, а аккумулятор содержит фотоэлектрические преобразователи, имеющие форму колец, установленных на цилиндрической поверхности корпуса. Аккумулятор дополнительно может быть снабжен размещенным внутри корпуса контроллером заряда-разряда, включенным между фотоэлектрическим преобразователем и электродами гальванического элемента. Изобретение позволяет обеспечить возможность его зарядки в любом его положении по отношению к источнику света. 2 ил.

1. Аккумулятор, содержащий размещенный в цилиндрическом корпусе гальванический элемент и, по меньшей мере, один фотоэлектрический преобразователь, размещенный на внешней поверхности корпуса и соединенный с электродами гальванического элемента, отличающийся тем, что содержит фотоэлектрические преобразователи, имеющие форму колец, установленных на цилиндрической поверхности корпуса.2. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен размещенным внутри корпуса контроллером заряда-разряда, включенным между фотоэлектрическим преобразователем и электродами гальванического элемента.