Система заряда Советский патент 1992 года по МПК H02J7/00 H02J7/32 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для заряда аккумуляторных батарей от фотоэлектрических генераторов, например, в полевых условиях.

Целью изобретения является улучшение малогабаритных и энергетических характеристик устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемой системы заряда; на

фиг. 2 - схема выполнения цепи предварительной установки.

Система заряда состоит из последовательно соединенных первой выходной клеммы 1 датчика 2 тока; фотоэлектрического генератора (ФГ) 3; диода 4 и второй выходной клеммы 5, к которой подключены вход (вывод UD) датчика 6 конца разряда (ДКР) и первый силовой вывод регулирующего элемента 7, второй вывод которого соединен с дополнительным выводом ФГ 3, а управляющий вход - с выходом схемы 8 сравнения, первый вход которой подключен к выходу датчика тока 2, а второй вход - к выходу управляемого источника 9 опорного напряжения (УИОН), выход датчика 2 также соединен через преобразователь 10 напряжение - частота со счетным входом (вывод С) счетчика 11 импульсов, выход которого (вывод Q) подключен к первому входу логической схемы ИЛИ-НЕ 12, выход которой соединен с первым управляющим входом УИОН 9, второй управляющий вход которого подключен к выходу логической схемы И 13, первый вход которой соединен с инверсным выходом цепи 14 предварительной установки (ЦПУ), прямой выход которой подключен к входу установки (вывод S) ДКР 6, выход которого (вывод Q) соединен с вторыми входами схем И 13 и ИЛИ-НЕ 12. Заряжаемая аккумуляторная батарея (АБ) 15 подключается к клеммам 1 и 5. В совокупности датчик 2, преобразователь 10, счетчик 11 представляют собой измеритель количества электричества, емкость которого равна номинальной зарядной емкости заряжаемой АБ 15, т.е. это датчик конца заряда. В совокупности датчик 2, УИОН 9, схема 8 элемент представляют собой управляемый стабилизатор тока 16 с частичным шунтированием источника первичной энергии. Электропитание узлов устройства может, например, осуществляться, как показано на фиг. 1 - входы одного стабилизатора 17. I напряжения подключены непосредственно к ФГ 3, а выходы его (потенциальный обозначен U.1, а общий OU) соединены (на фиг. 1 не показано) с цепями питалия датчика 2, схемы 8 УИОН 9 преобразователя 10, т.е. к узлам, не имеющим элементов памяти, а входы другого стабилизатора 17.2 напряжения подключены к ФГЗ через диод 4, а выходы его (потенциальный обозначен U.2, а общий OU) соединены с цепями питания узлов, имеющих элементы памяти и их установки, а также слаботочных узлов - ДКР, счетчик 11, схемы 12, 13 ЦПУ 14. Такой вариант питания обеспечивает незначительные расходы энергии АБ 15 при затенениях ФГЗ.

Схема выполнения ЦПУ 14 состоит из одновибратора 18, вход которого подключен через управляемый механический ключ 19 к шине питания (к потенциальной или

общей в зависимости от схемотехнического выполнения одновибратора 18). При замыкании ключа 19 одновибратор 18 вырабатывает на своем прямом выходе импульсный сигнал логической единицы, длительность

0 которого не менее времени, необходимого

для подключения АБ 15 к клеммам 1 и 5.

Система работает следующим образом.

Перед подключением АБ 15 к клеммам

1,5 производится начальная установка уст5 ройства с помощью ЦПУ 14 (замыкается ключ 19), при этом на выходе ДКР 6 вырабатывается логическая единица, счетчик 11 обнуляется, на выходах схем И 13, ИЛИ-НЕ 12 - логический нуль, стабилизатор 16 тока

0 обеспечивает на время импульса на выходе ЦПУ 14 нулевой ток в цепи передачи энергии. Затем подключается АБ 15 к клеммам 1,5. С окончанием импульса на выходе ЦПУ 14 с выхода схемы И 13 на управляемый

5 вход УИОН 9 поступает сигнал логической единицы, что включает стабилизатор 16 в режим стабилизации разрядного тока. В момент окончания режима предварительного разряда АБ 15, т.е. когда напряжение на АБ

0 15 станет соответствовать разряженному состоянию, срабатывает ДКР 6, на его выходе сигнал изменяется с логической единицы на нуль, при этом на выходе схемы И 13 вырабатывается логический нуль, на выходе

5 схемы ИЛИ-НЕ 12 -единица, стабилизатор 16 переходит в режим стабилизации зарядного тока, счетчик импульсов 11 начинает регистрировать сообщаемое АБ 15 количество электричества. При сообщении АБ 15

0 номинальной емкости на выходе счетчика 11 вырабатывается сигнал логической единицы, на выходе схемы ИЛИ-НЕ 12 -логический нуль, стабилизатор 16 обеспечивает нулевой ток в цепи передачи энергии (ре5 жим конца заряда). Заряженная АБ 15 отключается от клемм 1 и 5, ЦПУ 14 приводится в исходное состояние (ключ 19 размыкается) процесс заряда окончен. Процесс регулирования (стабилизации) тока ФГ

0 3 осуществляется следующим образом. Генерируемый под действием поступающего излучения ток шунтируемой части ФГ 3 может протекать по двум ветвям - через диод 4 в батарею 15 и через последовательно

5 соединенные диод 4 и элемент 7. Так как ток фотоэлектрических преобразователей, из которых состоит ФГЗ, при любом напряжении на них ограничен по величине, то при максимальном сопротивлении элемента 7 весь генерируемый ток поступает в батарею

15 при сопротивлении элемента 7, равном статическому сопротивлению шунтируемой части ФГ 3, при текущем значении напряжения на ней весь ток, генерируемый ей, течет через элемент 7 (для наглядности принимается допущение, что сопротивление диода 4 и открытом состоянии равно нулю), а при промежуточных между этими значениями сопротивления элемента 7 ток соответственно перераспределяется между батареей 15 и элементом 7. Ток, генерируемый нешунтируемой частью Ф Г 3, равен току, отда- ваемому шунтируемой частью ФГ 3 в батарею 15, так как эта часть ФГЗ и батарея

15составляют последовательную цепь.

В режимах заряда и конца заряда регулирующий элемент 7, изменяя свое внутреннее сопротивление, регулирует величину тока, поступающую в АБ 15, распределяя ток шунтируемой части генератора 3 между батареей 15 и элементом 7, поддерживая зарядный ток АБ 15, текущий через датчик тока 2, на заданном УИОН 9 уровне. В режиме предварительного разряда АБ 15 внутреннее сопротивление регулирующего элемента 7 таково (близкое к минимальному), что на нешунтируемую часть ФГ 3 прикладывается напряжение от АБ 15 и она оказывается в режиме прямого смещения, что соответствует не генерации энергии, а потреблению энергии, ток АБ 15 при этом вытекающий. При изменении полярности напряжения на выводах датчика 2 тока (изменения направления протекающего тока) при действии одного и того же дестабилизирующего фактора направление движения регулирующего элемента 7 по выходному сигналу схемы 8 сравнения противоположно, например, при попытке увеличения абсолютной величины тока АБ 15 во время режима заряда регулирующий элемент 7 уменьшает свое внутреннее сопротивление, а во время разряда - увеличивает. Диод 4 предназначен для блокирования разрядного тока АБ 15 через ФГ 3 при его затенении. Затенение ФГ 3 стабилизатор

16воспринимает как снижение выходной мощности (рабочего тока) ФГЗ вплоть до нуля, увеличивая внутреннее сопротивление регулирующего элемента 7 до необходимой величины в режиме предварительного разряда и до максимально возможного значения в режиме заряда или конца заряда.

Таким образом, в связи с использованием ФГ в качестве радиатора и отсутствием

мощных силовых регулирующих транзисторов значительно улучшаются массогаба- ритные характеристики устройства; уменьшаются потери на регулирующем устройстве, что улучшает его энергетические

ха ра ктеристи ки.

Формула изобретения Система заряда, содержащая последовательно соединенные первую выходную клемму, датчик тока, первичный источник

питания - фотоэлектрический генератор, диод и первый силовой вывод регулирующего элемента, управляющий вход которого подключен к выходу схемы сравнения, один вход которой соединен с выходом датчика

тока, а другой - с выходом источника опорного напряжения, датчик конца разряда, выход которого подключен к входу установки в нуль счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом формирователя

импульсов, и вторую выходную клемму, о т- личающаяся тем, что, с целью улучшения массогабаритных и энергетических характеристик, введены логическая схема И, логическая схема ИЛ И-НЕ и цепь предварительной установки, причем фотоэлектрический генератор снабжен дополнительным выводом, источник опорного напряжения выполнен управляемым, а формирователь импульсов выполнен в виде преобразователя

напряжение-частота, вход которого соединен с выходом датчика тока, дополнительный вывод генератора подключен к второму силовому выводу регулирующего элемента, вторая клемма подключена к входу датчика

конца разряда и к первому силовому выводу регулирующего элемента, выход счетчика импульсов соединен с первым входом схемы ИЛИ-НЕ, выход которой подключен к первому управляющему входу управляемого источника опорного напряжения, второй управляющий вход которого соединен с выходом схемы И, первый вход которой подключен к инверсному выходу цепи предварительной установки, прямой выход

которой соединен с входом установки датчика конца разряда, выход которого подключен к вторым входам схем И и ИЛИ-НЕ.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам заряда аккумуляторных батарей от фотоэлектрических генераторов в наземных условиях. Цель изобретения - улучшение массогабаритных и энергетических характеристик устройства. Устройство содержит последовательно соединенные первую выходную клемму, датчик тока, первичный источник питания - фотоэлектрический генератор, диод и первый силовой вывод регулирующего элемента, управляющий вход которого подключен к выходу схемы сравнения, один вход которой соединен с выходом датчика тока, а другой с выходом источника опорного напряжения, датчик конца разряда, выход которого подключен к входу установки в нуль счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, и вторую выходную клемму. В устройство также введены логическая схема И, логическая схема ИЛИ-НЕ и цепь предварительной установки, причем фотоэлектрический генератор снабжен дополнительным выводом, источник опорного напряжения выполнен управляемым, а формирователь импульсов выполнен в виде преобразователя напряжение-частота, вход которого соединен с выходом датчика тока, дополнительный вывод генератора подключен к второму силовому выводу регулирующего элемента, вторая клемма подключена к входу датчика конца разряда и к первому силовому выводу регулирующего элемента, выход счетчика импульсов соединен с первым входом схемы ИЛИ-НЕ, выход которой подключен к первому управляющему входу управляемого ис- точника опорного напряжения, второй управляющий вход которого соединен с выходом схемы И, первый вход которой подключен к инверсному выходу цепи предварительной установки, прямой выход которой соединен с входом установки датчика конца разряда, выход которого подключен ко вторым входам схем И и ИЛИ-НЕ. При заряде аккумуляторной батареи мощность, рассеиваемая на регулирующем элементе, близка к нулю, в связи с чем его масса и габариты незначительны.2 ил. СП С vi со ел о о о