Устройство для заряда аккумуляторной батареи транспортного средства Советский патент 1988 года по МПК H02J7/10 

кэ VI

4ib

00

00

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано :как для зарядки стабилизированным током аккумуляторных 6aTapevi, так ;и для запуска автомобильных двигателей.

; Цель изобретения повышение ста- ;бильности зарядного тока и реализация режима запуска двигателя.

На чертеже приведена принципиаль- :ная схема устройства, ; Устройство содержит двухфазный ;тиристорный вьтрямитель -1, положительный выходной вьшод 2, импульсный трансформатор 3, усилитель 4 мощности, одноперёходный транзистор 5 релаксационного генератора, интегрирую :щий конденса1 ор 6, транзисторный ключ 7, стабилизированный источник 8 напряжения, управляемый транз исторный токозадающий блок 9, резистор 10, I транзисторный нуль-орган 11, диодную ;пару 12, рез истивный шунт 13, отрица тельный выходной вьгоод 14, усилитель :15 тока, потенциометр 16, суммирующи усилитель 7, блок I8 защиты от не- правильного подключения аккумулятора блок 19 вьщеления ЭДС аккумулятора, пороговый блок 20 измерения ЭДС аккумулятора, переключатель 21 режимов и второй отрицательньм выходной вывод 22.

Аноды тиристоров выпрямителя 1 по подключены к источнику переменного тока, а катоды - к положительному вы ; ходному выводу 2 устройства и к одному из выводов вторичной обмотки .импульсного трансформатора 3. Другой вывод зтой обмотки соединен с управляющими электродами тиристоров 1. Первичная обмотка трансформатора 3 включена в коллекторную цепь усилителя 4 мощности ha транзисторе 5 типа п-р-п, база которого через резистор соединена с выходов релаксационного генератора, собранного на одно- переходном -транзисторе 5. Интегрирующий конденсатор б релаксационного генератора шунтируется транзисторным ключом 7 и питается стабилизирован- нь1м током от стабилизированного источника 8 напряжения через последовательно включенные транзисторный токозадающий блок 9 и резистор 10. Вход ключа 7 соединен с выходом нуль органа 11, вход которого связан с анодами тиристоров 1 через диодную пару 12. Резистивный шунт 13 соедн

К)

15

20

25

30

35

40

45

50

55

нен одним вьшодом с нулевым выводом источника переменного тока, а другим - с отрицательным выходным выводом 14, а также с инвертирующим входом интегрирующего усилителя 15 тока и с третьим резистивным делителем 23 напряжения. Потенциометр 16 управл - ния подключен к стабилизированному источнику 8 напряжения, а движком через резисторы - к инвертирующему входу суммирующего усилителя 17 и к выходу усилителя 15 тока. Неинвертирующий вход суммирующего усилите- . ля 17 через резистор соединен с таким же входом усилителя 15 тока и вторым резистивным делителем 24 напряжения, а также с выходом блока 18 защиты, вход которого вместе с входом блока 19 выделения ЭДС аккумулятора подключен к выходному вьшоду 2. Выход блока 19 соединен, с входом порогового блока 20 измерения ЭДС аккумулятора. Неинвертирующий вход интегрального триггера Шмидта блока 20 через резистор соединен с первым резистивным делителем 25 напряжения , который с помощью переключателя 21 режимов выполнен двухступенчатым. Второй отрицательный выходной вывод 22 соединен с нулевым вьшодом источника переменного тока.

В процессе работы устройства нуль- орган 11 генерирует короткие импульсы в моменты перехода фазных напряжений через ноль. Эти импульсы отпирают ключ 7, через который разряжается интегрирующий конденсатор 6, благодаря чему осуществляется синхронизация релаксационного генератора на транзисторе 5. На конденсаторе 6 формируется линейное пилообразное напряжение, наклон которого зависит обратно пропорционально от напряжения на входе токозадающего блока 9, поступающего от суммирующего усилителя 17. Наклон пилообразного напряжения определяет момент возникновения пачки импульсов на выходе релаксационного генератора, которые после усиления по мощности усилителем 4, через импульсный трансформатор 3 одновременно подаются на управляющие электроды тиристоров 1 и отпирают тЪт из них, которьй в данный момент находится под прямым напряжением.

Сигнал отрицательной обратной связи по току снимается с шунта 13, усиливается, сглаживается и инвертируется усилителем 15 тока и суммируется на инверсном входе суммирующего уси- лителя 17 с сигналом задания тока нагрузки, снимаемого с потенциометра 16. В момент каждого перехода через ноль фазных напряжений на вход блока 19 выделения ЭДС аккумулятора поступает короткий синхронизирующий импульс от нуль-органа II. Этот импульс открьшает транзистор п-р-п блока 19 вьвделения, через который проходит ток базы транзистора р-п-р, если к выходу устройства подключен аккумулятор. При этом транзистор р-п-р также полностью открывается, через его переход коллектор-эмиттер запоминающий конденсатор блока 19 выделения заряжается практически до величины ЭДС аккумулятора. Постоянное напряжение, пропорциональное ЭДС аккумулятора, снимается с высокоомного делителя напряжения на выходе блока I9 и подается на вход порогового блока 20 измерения ЭДС аккумулятора, где сравнивается с опорным напряжением, подавае мым на неинвертирующий вход инвертирующего триггера Шмидта блока 20 с переключаемого переключателем 21 режимов двухступенчатого делителя напряжения.

В процессе зарядки аккумулятора его ЭДС возрастает, и после достижения определенного, заданного первым делителем напряжения, значения триггер Шмидта переключается, на его выходе напряжение,скачком изменяется от максимального к минимальному. Раз- вязьшающий диод на инвертирующем входе суммирующего усилителя отпирается, потенциал этого входа понижается, напряжение на %Б1ходе усилителя 17 повышается, запирая управляемый токоза- дающий блок 9, а следовательно, и тиристоры 1, зарядка аккумулятора прекращается.

Это состояние сохраняется до тех пор, пока ЭДС аккумулятора не уменьшится до заданной величины, определяющей гистерезис переключения триг- гера Шмидта блока 20. На выходе блока 20 вновь устанавливается максимальное напряжение и зарядка возобновляется с заданным потенциометром 16 уровнем тока. Таким образом, уст-, ройство автоматически переходит в режим подзарядки для компенсации саморазряда аккумулятора.

При неправильном подключении аккумулятора к зарядному устройству напряжение аккумулятора суммируется с напряжением стабилизированного источника 8 на стабилитроне блока 18 защиты. Напряжение пробоя этого стабилитрона выбирается больше напряжение источника 8. Стабилитрон пробиQ вается и р-п-р транзистор блока 18 отпирается, подводя напряжение источника 8 к неинвертирующему входу сум- мирующего усилителя 17. Напряжение на выходе усилителя 17 становится

5 максимальным, запирая источник 9 тока и тиристоры 1. Этим исключается аварийный режим отпирания тиристоров I при неправильном подключении аккумулятора.

0 Устройство позволяет осуществить пуск автомобильного двигателя, для чего в нем установлены более мощные по сравнению с устройством-прототипом тиристоры и усилитель 4 мощности.

5 Для этого переключатель 21 режимов переводится из положения Зарядка в положение Пуск и к клеммам стоящего на автомобиле аккумулятора соответственно подсоединяются положительQ ный выходной вьгаод устройства и второй отрицательный вьосодной вьтод с обозначением Пуск. Благодаря этому из схемы устройства вьгоодится датчик тока, который ограничивал бы пусковой ток. С помощью установки переключателя 21 в положение Пуск на неинвертирующий вход триггера Шмидта блока 20 с двухступенчатого делителя напряжения подается напряжение меньше номинальной ЭДС аккумулятора. Поэтому при подсоединении устройства к аккумулятору на выходе блока 20 сразу появляется минимальное напряжение, запирающее все устройство. Это исклюg чает режим заряда аккумулятора в режиме Пуск неконтролируемым током, его кипение и разрушение пластин. Для отпирания тиристоров 1 устройства и пуска двигателя достаточно по5

0

вернуть ключ р замке зажигания автомобиля. При включении стартера напряжение аккумулятора любой степени заряженности становится существенно ниже номинальной ЭДС аккумулятора, триггер Шмидта переключается, на выходе блока 20 появляется максимальное напряжение, а на выходе суммирующего усилителя 17 - минимальное. Тиристоры I открьгааютСя с углом регулировсчния, близким к нулю, и ил выхоле. устройства появляется максимальное напряжение пускового режима. После toro, клк автомобильный двигатель завелся и вступил в работу автомобильный генератор, регулятор напряжения бортовой сети устаиавливЛет напряжение, превышающее номинальную ЭДС акк ыулятора, Триггер 01мидта блока 20 снопа переключается в исходное состояние, и тиристоры 1 устройства автоматически запираются. Таким образом, в пусковом режиме устройство включается и отключается автоматичес- си и управляется с помощью ключа зажигания, что является оптимальным Вариантом, так как удобно для нотре-, бителя и не требует никакой донолни- ельной коммутирующей аппаратуры. : Эффект от внедрения предлагаемог о i CTpoHCTBa достигпатся за счет (Стабилизации тока заряда, что позволяет сократить, время зарядки и соответствующий расход электроэнергии. Ис- иользование устройства в качестве пускового, особенно в зимний период времени, позволяет продлить срок службь аккумулятора в среднем на 30%.

Формула изобретения

Устройство для заряда аккумулятор- Ной батареи транспортного средства, содержащее двухфазный тиристорньй выпрямитель, у которого катоды тиристоров обрая лот юложительньт выходной вывод устройства и подключены управляющими электродами к вторичной обмотке импульсного трансформатора, а его первичная обмотка связана с выходом, релаксационного генератора на одно- переходном транзисторе, интегрирующий конденсатор которого, шунтируемый тр анзисторньм ключом, соединен со стабилизированным источником постоянного напряжения через транзисторный токо- задающий блок, транзисторный нуль-орган, подключенный входом через диодную пару к анодам тиристоров, а выходом - к у11о - янутому транзисторному ключу, резистивный шунт, вклгаченнъш между нулевым выводом источника переменного тока и первым отрицательным выходньм вьтодом и соединенный с входом усилителя тока, потенциометр управления, движок которого подключен к входу транзисторного токозадающего блока, блок защиты от неправильного подключения аккумуляторной батареи и поро

5

0

5

говый блок измерения ЭДС аккумуляторной батареи, отличающееся тем, что, с целью повьшгения стабильности зарядного тока и реализации режима.запуска двигателя, дополнительно введены транзисторный усилитель мощности, нагруженный на импульсный трансформатор, а входом подключенный к релаксационному генератору, суммирующий усилитель, блок вьще- ления ЭДС ак к муляторной батареи,. переключатель и второй отрицательный выходной вывод, соединенный с нулевым выводом источника переменного тока, причем блок выделения содержит четыре резистора, р-п-р- транзистор, эмиттер которого соединен с катодами тиристоров через первый резистор и через второй резистор - с, коллектором п-р-п-транзистора, который через третий резистор соединен с базой р-п р-транзистора, база п-р-п-транзистора через четвертый резистор соединена с выходом нуль- органа,, а коллектор р-п-р-транзистора подключен к нулевой точке через параллельно соединенные запоминающий конденсатор и первый резистивный делитель напряжения, выход которого подключен к инвертирующему входу порогового блока .измерения ЭДС, вьтол- ненного в виде интегрального инвертирующего триггера Шмидта, цепь, смещения которого, связанная с неинверти- . рующим входом, с помощью двух контактов переключателя режимов выполнена двухступенчатой, включенные последовательно интегрирующий усилитель тока и суммирующий усилитель, выход которого соединен с входом транзисторного токозадающего блока, имеют общий второй резистивный делитель напряжения смещения их неинвертирующих входов, а напряжение смещения инвертирующего входа усилителя тока, соединенного с резистивным шунтом, подается от третьего резистивного делителя напряжения, второй конец потенциометра управления подключен к положительному вьтоду стабилизированного источника постоянного напряжения, а его движок через балластный резистор - к инвертирующему входу ..

суь1миру1ощего усилителя, который так,в

же соединен диодно-резисторнои цепью

с выходом порогового блока измерения Э,ДС, а неинвертирующий вход суммирующего усилителя через свой резистор соединен с выходом блока защиты.

а

0

1Ь

0

емЫ

4Составитель В. Оглоблев Редактор Н. Киштулинец Техред Л.Олийнык

RJ 5:7

Корректор М. Васильева

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к универсальным источникам питания транспортных средств. Цель : изобретения - повьшение стабильности зарядного тока и защита устройства и аккумуляторной батареи (ЛВ) при неправильном подключении последней. Это достигается за счет зффективного контроля заряженности АБ с применением блоков выделения и измерения ЭДС заряжаемой АБ в момент прохождения сетевого напряжения через нулевое значение. Введение в устройство блоков повьппенной мощности позволяет обеспечить питание цепей запуска двигателей. 1 ил.

Заказ 4860/51

Тираж 651

ВНШ-ШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская.наб., д. 4/5

Подписное