Система заряда аккумуляторной батареи разнополярным импульсным током Советский патент 1990 года по МПК H02J7/10 

Изобретение относится к злектро- технике, в частности к системам заряда химических источников тока, и может быть использовано для заряда аккумуляторной батареи (АБ) в процессе ее изготовления и эксплуатации, например в составе системы электроснабжения автономного объекта

Цель изобретения - повышение надежности системы заряда аккумуляторной батареи разнополярным импульсным током за счет совершенствования ее разрядной частИо

На чертеже представлены система заряда АБ разнополярным импульсным

ТОКОМо

Система заряда содержит источник 1 постоянного тока (ИИТ) ограниченной мощности, линейный дроссель 2, снабженный отводом 3 от части витков, транзисторный ключ 4, диоды 5-7, тиристор 8, конденсатор 9, стабилитрон 10, резистор 11, широтно-импульс- ный модулятор (ШИМ) 12 и датчик 13 тока Дроссель 2, транзисторный ключ 4 и диод 5 образуют конвертор повышающего типа, входом подключенный к ИПТ 1, а выходом связанный с последо- Вательным соединением АБ 14 и датчика 13 тркао Вход ШИМ 12 подключен к датчику 13 тока, выход связан с управляющим входом транзисторного ключа 4, Последовательное соединение конденсатора 9 и тиристора 8 подключено параллельно диоду 5о Тиристор 8 шунтирован встречно диодом 6о Последовательное Соединение резистора 11 и диода 7 связывает отвод 3 дросселя 2 с общей точкой конденсатора 9 и тиристора 8о Управляющий электрод тиристора 8 через стабилитрон 10 подключен к общей точке резистора 11 и диода 7о В качестве датчика 13 тока может быть использован шунт о ШИМ 12

сл

со ;о со со

обеспечивает компенсационный принцип регулирования среднего зарядного тока АБ 14 относительно введенной в него уставки тока и может быть выполне по любой известной схеме, рассчитанной на управление транзисторным повышающим конвертором

Система заряда АБ разнополярным импульсным током согласно изобрете- ния работает следующим образомо

Под действием сигнала ШИМ 12 открывается транзисторный ключ 4о Ток ИПТ 1 протекает по цепи 1-2-4-1 о В магнитном--поле дросселя 2 накапли- вается энергияо Падение напряжения на части обмотки дросселя 2 (отвод 3 через резистор 11, стабилитрон 10 и конденсатор 9 прикладывается к управ лякицему электроду тиристора 8о Но так.как конденсатор 9 разряжен, то суммарного напряжения конденсатора 9 и дросселя 2 (отвод 3) недостаточно для пробоя стабилитрона 10 и тиристор 8 остается в закрытом состояниио По окончании сигнала ШИМ 12 транзисторный ключ 4 закрывается, а энергия, накопленная в дросселе 2, передается в АБ 14 в виде импульса тока по цепи: 2-5- Г4-1 3-1 -2 г. Одновременно часть энергии дросселя 2 поступает в конденсатор 9, по цепи 2-9-7-11-3-2, заряжая его до некоторого напряжения (полярность показана в скобках), равного одной десятой или сотой величи- ны порогового напряжения стабилитрона Юо Однако тиристор 8 остается в закрытом состоянии, так как напряжение конденсатора 9 и ЭДС дросселя 2 (полярность показана в скобах) напра влены встречноо

В момент поступления очередного сигнала ШИМ 12 транзисторный ключ 4 открывается и производится накопление энергии в дросселе 2, диод 5 за- крывается, в заряде АБ 14 наступает цауза, которая длится в течение времени открытого состояния транзисторного ключа 4о По окончании сигнала ШИМ 12 транзисторный ключ 4 закрыва- ется и через АБ 14 протекает очередной импульс зарядного тока по ранее указанной цепи, а также осуществляет ,ся подзаряд конденсатора 9о

Таким образом, в течение определенного интервала времени через АБ 14 протекает однополярньш импульсный ток с паузами В это время с каждым

с

ю

5 0 5 О ,, о

45 0

5

очередным импульсом напряжение конденсатора 9 увеличиваетсяо При достижении суммарного напряжения конденсатора 9 и падения напряжения на части обмотки (отвод 3) дросселя 2 величины порогового напряжения стабилитрона 10 (с приходом очередного сигнала ИЕ-М 12) тиристор 8 открывается Так как открытие тиристора 8 происходит в интервал времени открытого состояния транзисторного ключа 4, то образуется цепь 14-8-9-4-13-14, по которой протекает разрядный импульс тока большой амплитуды, обусловленной суммарным напряжением конденсатора 9 и АБ 14 о При этом конденсатор 9 перезаряжается (полярность показана без скобок) за счет накопления разрядной энергии АБ 14 о Перезаряд конденсатора 9 к моменту закрытия транзисторного ключа 4 завершается,, При этом длительность разрядного импульса тока АБ 14 не превышает интервала времени паузы между зарядными импульсами тока, а выключение тиристора 8 производится за счет самопогасания по окончании перезаряда конденсатора 9о Таким образом, форма зарядного тока АБ 14 представляет собой последовательность однополярных импульсов и пауз, в одну из которых помещается разрядный импульс тока большой амплитудыс

В момент закрытия транзисторного ключа 4 (по окончании разрядного импульса тока) образуется цепь 1-2-9- -6-14-13-1 по которой протекает зарядный импульс тока АБ 14о При этом энергия конденсатора 9 возвращается в АБ 14 о По окончании разряда конденсатора 9 на АБ 14 диод 6 закрывается и начинается повторно пошаговый заряд конденсатора 9 за счет энергии ИПТ 1, поступающей через часть обмотки дросселя 2, а работа описанной системы заряда циклически повторяется

Выбор величины резистора 11 осуществляется таким образом, чтобы продолжительность заряда конденсатора 9 до заданного уровня составляла десять (сто) периодов работы ШИМ 12 Поэтому суммарного напряжения АБ 14 и конденсатора 9 недостаточно для пробоя стабилитрона 10 и тиристор 8 остается в закрытом состояниио По окончании сигнала ШИМ 12 транзисторный ютюч 4 закрывается, а энергия дросселя 2

передается в АБ 14 в виде импульса тока по цепи 2-5-14-13-1-2 Таким образом, в течение заряда конденсатора 9 до заданного уровня зарядньш ток АБ 14 представляет собой последовательность однополярных импульсов тока и пауз между ними

При достижении суммарного напряжения АБ 14 и конденсатора 9 величины порога пробоя стабилитрона 10 осуществляется открытие тиристора 8 (сопадает с интервалом паузы в заряде АБ 14)о Образуется цепь разряда АБ 14-9-8-14о Разряд батареи осуществляется в виде кратковременного импульса тока большой амплитуды в паузу между зарядными импульсами После перезаряда конденсатора 9 до напряжения- АБ 14 тиристор 8 закрьшаетсяо При формировании очередного зарядного импульса (после закрытия транзисторного ключа 4) образуется цепь 1-2-6-9-14-13-1, по которой энергия конденсатора 9 возвращается в АБ 14., По окончании разряда конденсатора 9 диод 6 закрывается и начинается повторно пошаговый заряд конденсатора 9 до заданного уровня напряжения, а работа предложенной системы циклически повторяется о

Таким образом система обеспечивает формирование после,цовательности онополярных импульсов и пауз, в.одну из которых помещается разрядный импульс тока большой амплитудЫо

Данная форма тока оказывает благоприятное влияние на протекание процесса заряда АБ 14, так как в момент

9937

действия разрядного импульса тока большой амплитуды происходит деполяризация батареио

Положительный эффект,ожидаемый от использования изобретения, заключается в снижении массогабаритных показателей, упрощении технологии изготовления и, как следствие, повьшении надежности системы заряда АБо

10

Формула изобретения

Система заряда аккумуляторной ба- тареи разнополярным импульсным током, содержащая источник постоянного тока ограниченной мощности, повьппа- кщий конвертор, состоящий из линейного дросселя, транзисторного ключа и коммутирующего диода, выходом соединенных с клеммами для подключения аккумуляторной батареи, блок управления, входом подключенный к датчику тока батареи, а выходом связанный с входом транзисторного ключа, последовательное соединение конденсатор , и тиристора, шунтированного встречно диодом, подключенное параллельно коммутирующему диоду, цепь заряда кон- денсатора от части витков дросселя через последовательно соединенные резистор , до полнительный диод и стабилитрон, анодом подключенные к управ- ляюр;ему электроду тиристора, о т - личаюп1;аяся тем, что, с целью повьпиения ее надежности, катод стабилитрона подключен к точке соединения резистора и дополнительного диода упомянутой цепи заряда конден- сатора.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности за счет упрощения технологии изготовления и снижения массогабаритных показателей. Система выполнена на основе источника постоянного тока, повышающего конвертора, управляемого широтно- импульсным модулятором, и разрядной части. Принцип формирования разрядных импульсов базируется на использовании конденсаторного накопителя, напряжение которого контролируется стабилитроном, управляющим разрядным тиристором. Частота разрядных импульсов регулируется. 1 ил.