Система зарядки аккумуляторных батарей для электротранспорта от сетевого напряжения 220 В Российский патент 2021 года по МПК H02J7/02 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к схемам зарядки или деполяризации батарей; схемам питания сетей от батарей, а также схемам зарядки батарей от сети переменного тока через преобразователи, которые применяется в электромобилях, зарядке нескольких групп аккумуляторов от переменной сети.

Известно устройство для заряда тяговых аккумуляторных батарей, содержащие силовой трансформатор, выпрямитель на неуправляемых вентилях, датчик контроля утечки тока и систему автоматического регулирования зарядным током, выполненные на тиристорах, коммутируемых блоком импульсного управления (патент СССР № 303692, МПК H02J 7/10, опубл. 1971).

Недостатками известного устройства являются значительные габариты и недостаточная надежность.

Известно устройство зарядки аккумуляторной батареи на борту транспортного средства, в котором в цепи регулятор напряжения, генератор, выпрямитель между плюсовыми выводами выпрямителя и АБ включен ключ заряда, зашунтированный встречно диодом, а параллельно выводам батареи включен ключ разряда, управление ключами осуществляется коммутатором прямоугольных импульсов генератора, скважность которых изменяется по команде порогового устройства (патент СССР №1762369, МПК H02J 7/14, H01M 10/46, опубл. 1992). Используется устройство в системах электрооборудования транспортных средств и предназначено для обеспечения оптимального режима зарядки установленных на них аккумуляторных батарей (АБ).

Недостатками известного устройства является то, что для зарядки можно использовать только одну аккумуляторную батарею.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является устройство для заряда химического источника тока асимметричным током, содержащее выпрямительный диод обратной полярности, два ограничительных резистора, два стабилитрона, переменный резистор, управляющий и выходной транзисторы, разрядный резистор, амперметр, источник переменного тока, к первому выходу которого подключен выпрямительный диод обратной полярности, выход которого через последовательно соединенные первый ограничительный резистор, первый и второй стабилитроны соединен с вторым выходом источника переменного тока, выход выпрямительного диода обратной полярности соединен также с коллектором управляющего транзистора, база которого подключена к движку переменного резистора, одним выходом подсоединенного к второму выходу источника переменного тока, а эмиттер через второй ограничительный резистор соединен с базой выходного транзистора, коллектор которого подключен к положительному выводу устройства, между выпрямительным диодом обратной полярности и отрицательным выводом устройства включен амперметр, разрядный резистор включен между положительным и отрицательным выводами устройства (патент РФ № 2006132, МПК Н02J 7/10, опубл. 1994).

Недостатком известного автоматического зарядного устройства является низкая эффективность зарядки, отсутствие системы защиты аккумуляторных батарей от аварийных режимов работы, что требует постоянного контроля за процессом со стороны человека.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности зарядки аккумуляторных батарей, без использования повышающих трансформаторов, электромеханических коммутирующих устройств, от сети напряжением 220 В, обеспечивающая единый уровень напряжения на всех аккумуляторах, высокую надёжность и низкую себестоимость.

В результате использования предлагаемого изобретения повышается эффективность зарядки аккумуляторных батарей для электротранспорта от переменного сетевого напряжения 220 В путем обеспечения единого уровня напряжения на всех аккумуляторах за счет того, что система зарядки снабжена аккумуляторами, резисторами, транзисторами, диодами, диодными лампами, стабилитронами, конденсаторами, плавкой вставкой и контактором, соединенных последовательно между собой и разделенных на десять зарядных групп. Предлагаемая система зарядки аккумуляторных батарей для электротранспорта от сетевого напряжения 220 В обеспечивает равномерную зарядку аккумуляторов, соединённых последовательно в одну аккумуляторную батарею, при этом аккумуляторы разделены на группы, где каждая группа имеет своё зарядное устройство.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемая система зарядки аккумуляторных батарей для электротранспорта от сетевого напряжения 220 В, включающая ограничительные резисторы, конденсаторы, транзисторы, стабилитроны, согласно изобретению, содержит диоды, светодиоды, плавкую вставку, контактор, две параллельные зарядные ветви, каждая из которых включает пять зарядных групп, обеспечивающие заряд от сетевого переменного напряжения 220 В последовательно соединённых аккумуляторов общим напряжением 480 – 520 В путем заряда каждой зарядной группой соответствующей группы аккумуляторов, причём при зарядке аккумуляторы не разъединяются, где переменное напряжение 220 В протекает через контактор и два конденсатора, подключенные к последовательно включенным аккумуляторам и плавкую вставку, выпрямительные диоды, при этом сетевая линия разделяется на две зарядные ветви, соединенные параллельно, а каждая зарядная группа имеет три параллельные линии, где в первой линии имеются четыре последовательно соединенных аккумулятора, во второй линии ограничительный резистор, одним концом подключен к коллектору транзистора и аккумуляторам, другим концом к светодиоду, который в свою очередь одним концом соединен с базой транзистора и первым концом стабилитрона, второй конец которого подключен к аккумуляторам, ограничительному резистору следующей зарядной группы и к коллектору транзистора первой зарядной группы и эмиттеру транзистора следующей зарядной группы, в третьей линии имеется транзистор, эмиттером подключенный к резистору и аккумуляторам, базой подключенный к светодиоду и стабилитрону, коллектором подключенный к эмиттеру транзистора и к резистору следующей зарядной группы, стабилитрону и аккумуляторам, обеспечивающие заряд аккумуляторов напряжением до 520 В, а сама система зарядки размещена на электротранспорте.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая электрическая схема системы зарядки аккумуляторных батарей для электротранспорта от сетевого напряжения, на фиг.2 представлена зарядная группа.

Система зарядки аккумуляторных батарей для электротранспорта от сетевого напряжения 220 В содержит контактор 1, конденсатор 2, плавкую вставку 3, диоды 4 и 5, десять зарядных групп, из которых пять зарядных групп 12 и пять зарядных групп 13, соединенных между собой последовательно, сетевая линия разделяется на две зарядные ветви 14 и 15 каждая из которых включает три линии, первая линия 16 содержит аккумуляторные батареи 9, вторая линия 17 содержит ограничительные резисторы 6, светодиоды 7, стабилитроны 10, третья линия 18 содержит транзисторы 8, каждая зарядная группа из десяти содержит резистор 6, светодиод 7, транзистор 8, аккумуляторная батарея 9, которая включает в себя четыре аккумулятора, стабилитрон 10.

Зарядная группа включает в себя четыре аккумулятора, соединенные последовательно в одну аккумуляторную батарею 9, стабилитрон 10 для стабилизации напряжения, транзистор 8для шунтирования цепи, светодиод 7 для определения заряда аккумулятора, ограничительный резистор 6. В первой линии 16 имеются четыре последовательно соединенных аккумулятора 9. Во второй линии 17 ограничительный резистор 6, одним концом подключен к коллектору транзистора 8 и аккумуляторам 9, другим концом к светодиоду 7, который в свою очередь одним концом соединен с базой транзистора 8 и первым концом стабилитрона 10, второй конец которого подключен к аккумуляторам 9, ограничительному резистору 6 следующей зарядной группы и к коллектору транзистора 8 первой зарядной группы и эмиттеру транзистора 8 следующей зарядной группы. В третьей линии 18 имеется транзистор 8, эмиттером подключенный к резистору 6 и аккумуляторам 9, базой подключенный к светодиоду 7 и стабилитрону 10, коллектором подключенный к эмиттеру транзистора 8 и к резистору 6 следующей зарядной группы, стабилитрону 10 и аккумуляторам 9.

Диоды 4 и 5 служат для преобразования переменного напряжения в постоянное.

Устройство работает следующим образом.

На вход системы зарядки подаётся переменное напряжение 220 В, включается контактор 1, ток проходит через плавкую вставку 3 переменное напряжение проходит через диоды 4 и 5, преобразуется в постоянное напряжение и подаётся на зарядные группы 13, в случае положительной полуволны, на зарядные группы 12 в случае отрицательной полуволны, если напряжение больше чем напряжение пробоя стабилитронов 10, стабилитроны пробиваются и пропускают напряжение на базу транзисторов 8, которые шунтируют каждую группу аккумуляторов 9. Светодиоды 7 включены во время зарядки аккумуляторов 9 на каждой из десяти зарядных групп, далее на резисторы 6, которые служат для ограничения напряжения, подающего на базу транзисторов 8. Конденсаторы 2 и 11 установлены на входе каждой ветви для снижения отрицательных гармоник.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для зарядки аккумуляторов электромобилей. В результате использования предлагаемого изобретения повышается эффективность зарядки аккумуляторных батарей для электротранспорта от переменного сетевого напряжения 220 В путем обеспечения единого уровня напряжения на всех аккумуляторах за счет того, что система зарядки снабжена аккумуляторами, резисторами, транзисторами, диодами, диодными лампами, стабилитронами, конденсаторами, плавкой вставкой и контактором, соединенных последовательно между собой и разделенных на десять зарядных групп. Предлагаемая система зарядки аккумуляторных батарей для электротранспорта от сетевого напряжения 220 В обеспечивает равномерную зарядку аккумуляторов, соединённых последовательно в одну аккумуляторную батарею, при этом аккумуляторы разделены на группы, где каждая группа имеет своё зарядное устройство. Система зарядки аккумуляторных батарей для электротранспорта от сетевого напряжения 220 В содержит ограничительные резисторы, конденсаторы, транзисторы, стабилитроны, диоды, светодиоды, плавкую вставку, контактор, две параллельные зарядные ветви, каждая из которых включает пять зарядных групп, а также три линии, обеспечивающие заряд от сетевого переменного напряжения 220 В последовательно соединённых аккумуляторов общим напряжением 480–520 В. 2 ил.

Система зарядки аккумуляторных батарей для электротранспорта от сетевого напряжения 220 В, включающая ограничительные резисторы, конденсаторы, транзисторы, стабилитроны, отличающаяся тем, что содержит диоды, светодиоды, плавкую вставку, контактор, две параллельные зарядные ветви, каждая из которых включает пять зарядных групп, обеспечивающие заряд от сетевого переменного напряжения 220 В последовательно соединённых аккумуляторов общим напряжением 480–520 В путем заряда каждой зарядной группой соответствующей группы аккумуляторов, причём при зарядке аккумуляторы не разъединяются, где ток от переменного напряжения 220 В протекает через контактор и два конденсатора, подключенные к последовательно включенным аккумуляторам, плавкую вставку и выпрямительные диоды, при этом сетевая линия разделяется на две зарядные ветви, соединенные параллельно, а каждая зарядная группа имеет три параллельные линии, где в первой линии имеются четыре последовательно соединенных аккумулятора, во второй линии ограничительный резистор, одним концом подключенный к коллектору транзистора и аккумуляторам, другим концом к светодиоду, который, в свою очередь, одним концом соединен с базой транзистора и первым концом стабилитрона, второй конец которого подключен к аккумуляторам, ограничительному резистору следующей зарядной группы, к коллектору транзистора первой зарядной группы и эмиттеру транзистора следующей зарядной группы, в третьей линии имеется транзистор, эмиттером подключенный к резистору и аккумуляторам, базой подключенный к светодиоду и стабилитрону, коллектором подключенный к эмиттеру транзистора и к резистору следующей зарядной группы, стабилитрону и аккумуляторам, обеспечивающие заряд аккумуляторов напряжением до 520 В, а сама система зарядки размещена на электротранспорте.