Устройство для заряда и разряда аккумуляторной батареи Советский патент 1991 года по МПК H02J7/10 H02J7/12 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах заряда и разряда аккумуляторных батарей.

Цель изобретения - снижение массо-габаритных показателей.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема управления. .

Устройство для заряда и разряда аккумуляторной батареи содержит силовую зарядную цепь, включающую двухполупе- риодный выпрямитель 1, подключенный через разделительный конденсатор 2 к сети частотой 50 Гц. Устройство включает также импульсный трансформатор 3, имеющий первую 4 и вторую 5 первичные и вторичные

6 обмотки. Выход выпрямителя 1 соединен с первой первичной обмоткой 4 через накопительный конденсатор 7. Вторая первичная обмотка 5 импульсного трансформатора 3 подключена к обкладкам накопительного конденсатора 7 через ключевой элемент, в качестве которого использован тиристор 8. Вторичная обмотка 6 трансформатора 3 через диод 9 соединена с аккумуляторной батареей 10. Разрядная цепь содержит активное сопротивление 11, подключенное к аккумуляторной батарее 10 через выключатель 12. Для контроля величины тока заряда и разряда аккумуляторной батареи 10 последовательно в цепи вторичной обмотки б трансформатора 3 включен шунт

а

00

00

N3 44

«

13 амперметра 14. Для контроля напряжения параллельно аккумуляторной батарее 10 подключен вольтметр 15. Для защиты диодов выпрямителя 1 и тиристора 8 параллельно обмоткам 4 и 5 трансформатора 3 подключены диоды 16 и 17. Устройство содержит также схему 18 управления, выход которой подключен к управляющему электроду тиристора 8.

Схема 18 управления содержит последовательно соединенные блок 19 питания, стабилизатор 20 напряжения, задающий генератор 21 и формирователь 22 импульсов. Для регулирования частоты зарядных импульсов к задающему генератору 21 подсоединен задатчик частоты, в качестве которого использовано переменное сопротивление 23. Блок 19 питания включает силовой трансформатор 24, первичная обмотка которого через предохранитель 25 подключена к сети питания частотой 50 Гц, а вторичная соединена с входом двухполу- периодного выпрямителя 26. Вкчод последнего соединен с входом стабилизатора 20 напряжения. Стабилизатор 20 напряжения содержит последовательно соединенные резистор 27 и стабилитроны 28 и 29, служащие для стабилизации напряжения и температурной компенсации соответственно, подключенные параллельно к выходу выпрямителя 26. Для сглаживания пульсаций параллельно стабилитронам 28 и 29 подключен конденсатор 30. В качестве задающего генератора 21 использован триггер, собранный на двух транзисторах 31 и 32, двух конденсаторах 33 и 34 и четырех резисторах 35-38. К правому плечу задающего генератора 21 подключен формирователь 22 импульсов, включающий транзистор 39 и импульсный трансформатор 40, вторичная обмотка которого через диод 41 подключена к управляющему электроду тиристора 8.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на вход силовой зарядной цепи через разделительный конденсатор 2, мостовую схему двухполупе- риодного выпрямителя 1 начинает заряжаться накопительный конденсатор 7 по цепи: сеть питания - разделительный конденсатор 2 - выпрямитель 1 - первая первичная обмотка 4 импульсного трансформатора 3 - конденсатор 7 - выпрямитель 1 - сеть питания. При этом в первой первичной обмотке 4 импульсного трансформатора 3 возникает импульс тока, который индуктирует во вторичной обмотке 6 импульс тока, который вызывает заряд аккумуляторной батареи 10 по цепи обмотка 6 - диод 9 - шунт 13 - аккумуляторная батарея

10 - обмотка 6, Разряд конденсатора 7 осуществляется при подаче импульса на управляющий электрод тиристора 8 от схемы 18 управления. Разряд осуществляется по цепи конденсатор 7 - тиристор 8 - вторая первичная обмотка 5 - конденсатор 7. В процессе разряда конденсатора 7 в обмотке 5 возникает импульс тока, индуктирующий во вторичной обмотке 6 импульс тока, кото0 рый осуществляет заряд аккумуляторной батареи 10 нотой же цепи, как и при возникновении импульса в первичной обмотке 4. Величина емкостей конденсаторов 2 и 7 выбрана таким образом, что за время полупе5 риода питающей сети конденсатора 2 заряжается один раз до напряжения питающей сети, а конденсатор 7 - несколько раз в зависимости от соотношения емкостей 2 и 7, Таким образом, конденсатор 7 может

0 быть разряжен в течение полупериода питающей сети такое же количество раз,

Как известно, при соотношении емкостей разделительного и накопительного конденсаторов, равном 2, частоте перемен5 ного тока в сети 50 Гц, частота следования импульсов равна 350 Гц. Повышение отношения емкостей увеличивает частоту следования импульсов. Так, при соотношении емкостей равном 8, частота следования им0 пульсов достигает 1800 Гц. Разряд конденсатора 7 должен осуществляться с частотой, не превышающей период его заряда. В результате частота импульсов во вторичной обмотке 6 трансформатора 3 в два раза вы5 ше частоты заряда конденсатора 7, так как импульсы в обмотке 6 возникают как при заряде, так и при разряде конденсатора 7. Зарядный ток через аккумуляторную батарею 10 протекает при превышении напря0 жения импульса в обмотке 6 по отношению к напряжению заряжаемой батареи 10. Поэтому в конце полупериода питающей сети, когда напряжение импульсов в обмотке 6 ниже напряжения заряжаемой аккумуля5 торной батареи 10 прохождение зарядного тока через батарею 10 прекращается (фиг. 3). Начинается процесс разряда батареи 10 по цепи положительный вывод батареи 10 - шунт 13 амперметра 14, активное сопротив0 ление 11 - замкнутый выключатель 12 - отрицательный вывод батареи 10. Величина активного сопротивления 11 подобрана таким образом, чтобы через него протекал ток разряда батареи 10 по величине в 10-20 раз

5 меньший, чем средняя величина тока заряда батареи 10.

Схема управления 18 работает следующим образом.

При подаче напряжения на вход блока 19 питания на его выходе появляется наприжение, которое подается на вход стабилизатора 20. При этом ток, проходящий через резистор 27, стабилитроны 28 и 29, обеспечивает стабилизированное напряжение стабилитроном 28. С выхода стабилизатора 20 напряжения стабилизатора напряжение подается на задающий генератор 21, который начинает работать с частотой переключения, зависящей от параметров конденсаторов 33 и 34 и резисторов 36 и 37, Плавный диапазон регулирования частоты переключения генератора осуществляется переменным сопротивлением 23,

Выход генератора 21 соединен с базой транзистора 39 формирователя 22 ммпуль- сов. В цепь коллектора транзистора 39 включена первичная обмотка импульсного трансформатора 40, с вторичной обмоткой которого через диод 41 импульс подается на управляющий электрод тиристора 8. В свя- зи с тем, что частота зарядных импульсов определяет среднюю величину зарядного тока в аккумуляторной батарее 10 зарядный ток устанавливается изменением частоты задающего генератора 21. В процессе заря- да с увеличением напряжения на заряжаемой батарее 10 средняя величина тока заряда уменьшается, так как напряжение на батарее Ua6 увеличивается, а величина напряжения импульсов зарядного тока 3 во вторич- ной обмотке 6 импульсного трансформатора 3 остается неизменной. Когда напряжение на батарее 10 превысит напряжение импульсов тока, в обмотке 6 возникает разрядный ток р. При обыкновенном заряде аккумуляторной батареи 10 без реверсирования тока, т.е. при отсутствии необходимости проведения формовочного цикла батареи 10, выключатель 12 отключают.

Использование предлагаемого устройства позволит снизить массогабаритные показатели за счег использования схемы умножения частоты (разделительный и накопительный конденсаторы, соединенные через выпрямитель) в сочетании с импульсным трансформатором с двумя первичными обмотками, одна из которых подключена через управляемый ключевой элемент.

При этом в устройстве достигается повышение КПД за счет использования энергии заряда и разряда накопительного конденсатора для заряда аккумуляторной батареи.

Формула изобретения Устройство для заряда и разряда аккумуляторной батареи, содержащее зарядную цепь, включающую выпрямитель, связанный через управляемый ключ с индуктивным элементом, схему управления ключом, разрядную цепь, выходные клеммы для подключения аккумуляторной батареи и входные клеммы для подключения источника переменного тока, отличающееся тем, что, с целью снижения массогабаритных показателей, в него введены разделительный конденсатор, включенный на входе выпрямителя в цепи переменного тока и накопи- тельный конденсатор, а в качестве индуктивного элемента использован импульсный трансформатор, имеющий первую и вторую первичные и одну вторичную обмотки, причем одна первичная обмотка трансформатора подключена к выходу выпрямителя через накопительный конденсатор, его другая первичная обмотка соединена с обмотками накопительного конденсатора через ключ, вторичная обмотка трансформатора через диод соединена с выходными клеммами, а разрядная цепь содержит активное сопротивление, подключенное к выходным клеммам через выключатель.

12

ITLTlf

.11

0

15

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для заряда и разряда аккумуляторных батарей (АБ). Цель изобретения - снижение массогабаритных показателей. Устройство содержит источник переменного тока, включенный на вход выпрямителя через разделительный конденсатор, накопительный конденсатор, включенный в цепь постоянного тока, импульсный трансформатор, имеющий первую и вторую первичные и одну вторичную обмотки. Первая первичная обмотка подключена к выходу выпрямителя через накопительный конденсатор, вторая - к обкладкам накопительного конденсатора через ключевой элемент, вторичная обмотка через диод соединена с аккумуляторной батареей, а разрядная цепь содержит активное сопротивление, подключенное к аккумуляторной батарее через выключатель. Разделительный и накопительный конденсаторы, соединенные через выпрямитель, образуют схему умножения частоты, использование которой позволяет снизить массогабаритные показатели устройства. 2 ил.

Puz.f