Устройство для заряда аккумуляторной батареи Советский патент 1977 года по МПК H02J7/02 

1

Изобретение касается вопросов заряда аккумуляторных батарей выпрямленным током.

Известно зарядное устройство, содержащее источник переменного тока с двумя клеммами, двухпол)перподный мостовой выпрямитель и индуктивно-емкостные токоограничиваюпдие ячейки, состоящие из конденсатора и дросселя.

В устройстве аккумуляторная батарея заряжается от источника через конденсатор и дроссель. Ток источника выпрямляется с помощью выпрямителя. Клеммы источника переменного тока зашунтированы конденсатором, образующим вместе с другим конденсатором емкостный делитель напряжения.

Среднее значение тока заряда в этом устройстве линейно убывает по мере роста напряжения батареи.

В практике ускоренного заряда аккумуляторных батарей для их начального заряда обычно используют ток большого значения, а по достижении напряжения батареи заданного значения (соответствующего заряду на 80-90% емкости) ток резко снижают и этим током осуществляют дозаряд батареи.

Устройства, обеспечивающие такой режим заряда, снабжены моторным реле времени, переключающим батарею на дозовый дозаряд. Такие устройства отличаются весьма сложной схемой.

2

Известно также устройство для заряда акку муляторной батареи, содержащее источник переменного тока с двумя выходными клеммами, индуктивно емкостную токоограничивающую ячейку, конденсатор которой соединен с одной из клемм источника и через полупроводниковый элемент с положительной клеммой батареи, а дроссель одним своим выводом связан со второй клеммой источника. В качестве указанного полупроводникового элемента применен транзистор, база которого через резистор, а эмиттер через вентиль подключены к второй клемме упомянутого источника, отрицательная клемма батареи - к второму выводу дросселя.

Однако внешние статические характеристики этого устройства имеют линейный характер.

Цель изобретения - обеспечение форсированного режима заряда. Для этого устройство снабжено дополнительным вентилем, включенным между первой клеммой источника и положительной клеммой батареи.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - его вариант.

В устройство по схеме фиг. I аккумуляторная батарея 1 заряжается от источника 2 переменного тока, к клеммам 3, 4 которого одними выводами подключены соответственно конденсатор 5 и дроссель 6. Конденсатор 5

вторым выводом через эмиттер-коллекторный переход транзистора 7 соединен с положительной клеммой батареи и через вентиль - диод 8 и резистор 9 с базой транзистора 7, дроссель 6 вторым выводом - с отрицательной клеммой батареи. Кроме того, клемма 4 источника переменного тока подключена к диоду 8 и резистору 9, а кЛемма 3 через вентиль- диод 10 соединена с положительной клеммой батареи.

При рассмотрении работы устройства будем считать, что в нечетные иолупериоды (первый, третий и т. д.) изменения тока источника напряжение клеммы 4 положительно, а клеммы 3 - отрицательно; в четных полупериодах (втором, четвертом и т. д.) полярность напряжения соответственно изменяется. Тогда лри подключении батареи ,к зарядному устройству в первом полупериоде через диод 8 осуществляется заряд конденсатора 5. Этот заряд продолжается до тех пор, пока напряжение на конденсаторе не достигнет амплитудного значения напряжения источника, после чего заряд конденсатора прекращается. Конденсатор 5 при этом выполняет функцию накопительной емкости. Во время заряда конденсатора транзистор 7 заперт за счет подвода падения напряжения на диоде 8 к базе этого транзистора. Напряжение на обкладке конденсатора, соединенной с транзистором 7 и диодом 8 (верхней по схеме), положительно по отношению к обкладке, подключенной к клемме 3 источника, а в цепи: верхняя обкладка конденсатора - клемма 4 источника равно нулю в процессе заряда конденсатора и увеличивается от нуля до напряжения конденсатора по мере уменьшения напряжения источника.

Если напряжение заряжаемой батареи меньше амплитудного значения напряжения источника, то в момент равенства напряжений цепи: конденсатор, источники и батарея структура устройства изменяется и начинается разряд конденсатора на батарею через транзистор 7 (или диод 11 в схеме фиг. 2), дроссель 6 и источник. В это время конденсатор 5 отдает энергию в батарею. Ток разряда конденсатора на батарею ограничен индуктивным сопротивлением дросселя 6, а импульс зарядного тока длится до тех пор, пока напряжение цепи: конденсатор - источник не станет равным напряжению батареи. После того, как в четном полупериоде мгновенное значение напряжения источника, увеличиваясь, достигнет напряжения батареи, ток источника течет в батарею через диод 10 и дроссель 6. Этот ток суммируется с током

разряда конденсатора. Выпрямление тока источника здесь осуществляется всегда лишь одним (последовательио включенным) вентилем, поэтому потери мощности в вентилях выпрямителя уменьшаются.

Если напряжение батареи в процессе ее заряда превышает амплитудное значение напряжения источника, диод 10 в четном и нечетном полупериодах предохраняет батарею от ее разряда на источник, а батарея заряжается током разряда конденсатора (в четных полупериодах). Разряд конденсатора на батарею в четных полупериодах чередуется с зарядом конденсатора от источника в нечетных, и, таким образом, конденсатор выполняет функцию накопителя в нечетных и вольтодобавочного источника - в четных полупериодах.

Следовательно, на первом этапе заряда батареи, когда напряжение на ней меньше амплитудного значения напряжения источника, заряд обеспечивается разрядным током конденсатора 5 через транзистор 7, дроссель 6 и источник 2 и выпрямленным током, источника через диод 10 и дроссель 6. На втором этапе, когда напряжение на батарее достигает амплитудного значения напряжения источника, заряд батареи осуществляется лишь в четные полупериоды источника через транзистор 7 и дроссель 6 до напряжения, равного двойному амплитудному значению напряжения источника. При этом ток заряда батареи увеличивается. Уменьшив емкость конденсатора, можно значительно снизить вес и габариты устройства.

Кроме того, уменьшая емкость конденсатора, можно н,е только улучшить удельные энергетические показатели устройства в целом, но и создать устройство, внешняя статическая характеристика которого имеет крутой излом. Такое устройство способно осуществлять форсированный заряд батареи до напряжения, равного амплитудному значению напряжения источника, а затем дозовый дозаряд батареи до напряжения, равного двойному амплитудному значению напряжения источника.

Формула изобретения

Устройство для заряда аккумуляторной батареи по авт. св. № 543089, отличающееся тем, что, с целью обеспечения форсированного режима заряда, оно снабжено дополнительным вентилем, который включен между первой клеммой источника и положительной клеммой батареи.