Устройство для питания нагрузки Советский патент 1979 года по МПК H02J7/34 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ аккумуляторной батареи, в цепь кото рой включены датчики зарядного и ра рядного тока, соединенные с реверсивным счетчиком ампер-часов (ртутным кулонометром), выход указанного счетчика соединен с регулятором эаряда шунтового типа. Счетчик амперЧасов контролирует и интегрирует ток в процессе заряда и разряда АБ, Если в результате интегрирования ;тока САЧ достигает некоторого фикси рованнрго -состояния счета, принятог за уровень условного полного заряда АБ, и соответствующего моменту, когда воспринятое счетчиком восполненное количество электричества рав снятому в предшествующем разряде, то происходит выдача команды на рег .лятор для уменьшения зарядного АБ до заданной величины. В этом устройстве отсутствует свяэь между, показаниями САЧ и г реальным уровнемзаряженности АБ, Таккак не учитывается изменение характеристик АБ (например, КПД по емкости) под влияением различных условий.Поэтому сообщение по САЧ в, процессе заряда батареи количеств электричества, равного снятому по: САЧ в предшествующем разряде, в общем случае не приводит -к ее полному заряду. Вследствие этого в процессе многократного циклирования будет происходить уменьшение располагаемой емкости АБ, И , следовательно, возможность эффективно ее использовать будет снижаться. Таким образом управление зарядом АБ без учета реального уровня -ее заряженности прив дет к тому, что нагрузка не будет . обеспечена питанием. Целью изобретения является повыш ние эффективности использования АБ при ее многократном циклировании. Указанная цель достигается тем, что в устройство введен корректор оэффицие.нтапередачи датчика тока и датчик окончания заряда, причем выход корректора соединен со входом датчика зарядного или разрядного тока, -а выход.датчика окончания заряда батареи соединен со входом корректора и со входом сброса счетчика ампер-часов в фиксированное состояние счета. Ца чертеже изображена функционал ная схема устройства для питания нагрузки. Устройство состоит из генератор 1, подключеян9го через регулятор 2 заряда к аккумуляторной батарее 3; датчика 4 разрядного и датчика 5 зарядного токов аккумуляторной батареи, выходы которых соединены, со счетными входами реверсивного счетчика 6 ампер-часов, а выход сч чика соединен с регулятором 2; дат чика 7 окончания заряда, выход ко торого соединен со входом сброса счетчика в фиксированное состояние счета и со входом корректора 8 коэффициента передачи одного из датчиков тока. В качестве примера показано соединение корректора с датчиком 5 зарядного тока. Работает устройство следующим образом. Генератор 1 осуществляет питание нагрузки постоянным током, при этом как мощность, вырабатываемая, генератором, так и мощность, потребляемая нагрузкой, изменяются циклически каким-либо образом во времени. При превышении потребляемой мощности, над вырабатываемой нагрузка использует энергию, накопленную в батарее 3, в результате чего последняя разряжается. Датчик 4 преобразует величину разрядного тока во входной Сигнал счетчика б, который производит счет разрядной емкости. При превышении вырабатываемой мощности над потребляемой происходит зарйд батареи 3. Датчик 5 преобразует величину зарядного тока во входной сигнал счетчика .6, причем коэффициент передачи тока этого датчика имеет два значения: замедляющее и ускоряющее. Замедляющее значение коэффициента передачи датчика 5 таково, что регистрируемое счетчиком б на зарядном цикле количества электричества меньше, чем pea-JibHo воспринимаемое батареей 3. Ускоряющее. значение такового, что регистрируемое счетчиком б на зарядном цикле количество электричества больше, чем реально воспринимаемое ба1 ареей 3. « . Когда -зарегистрированное счетчиком б восполненное количество электричества станет равно снятому в предществующем разряде (достигнуто некоторое фиксированное состояние счета, принятое за уровень условного полного наряда батареи 3), счетчик 6 выдает команду на регулятор 2 заряда для уменьшения зарядного тока батареи 3 до заданной величины (например, не вызывающей дальнейший .заряд батареи, но обеспечивающей удержание ее в заряженном состоянии). После начала разряда батареи выдача команды со счетчика б на регулятор 2 прекращается. Если коэффициент передачи датчика 5 имеет замедляющее значение, то. при заряде батареи будет происходить задержка момента достижения в счетчике б фиксированного состояния счета . Этим обеспечивается сообщение батарее некоторого дополнительного количества электричества, с учетом которого реально воспринятое количество электричества превысит снятое в предшествующем разряде. Таким образом, с каждым разрядно-зарядным циЛлом будет 5 происходить увеличение-суммарного количества электричества, в батарее (увеличение располагаемой емкости). На одном.из разрядно-эарядных циклов в таком режиме произойдет срабатывание датчика 7, свидетельст вующее о моменте полного заряда батареи. Сигнал срабатывания датчика 7 поступает импульсно на вход сброса счетчика б в фиксированное состояние счета и одновременно на корректор 8, По этому сигналу счетчик 6 йыдае команду на регулятор 2 для уменьшения заданного тока, а корреЛ-ор 8 осуществляет изменение коэффициента передачи датчика 5 с замедляющего на уск6ряющее значение. Если коэффициент передачи датчика 5 имеет ускоряющее значени то при заряде батареи (в случае отсутствия команды со счетчика на регулятор) будет ускоряться момент достижения в счетчике 6 фиксированн го состояния счета,,так что батарея воспримет на заряде меньше количест ва электричества, чем снято в предшествующем разряде. Таким образом, в этом случае с каждым разрядноэарядным циклом будет происходить уменьшение суммарного количества электричества в батарее (уменьшение располагаемой емкости). При некотором уменьшении распола гаемой емкости выдача сигнала датчи ком 7 прекращается, корректор 8. изм няет коэффициент передачи датчика ускоряющего замедляющее значение. Соответствующем выбором продолжительности выдачи сигнала датчикам 7 достигается незначительное уменьше ние располагаемой емкости при работе датчика 5 с ускоряющим значением коэффциента передачи. Далее описанный процесс повторяет ся . Периодическое автоматическое приведение в соответствие показаний САЧ и реального уровня заряда АВ полностью исключает необратимое снижение располагаемой емкости АБ при ее многократном циклировании из-за изменения характеристик (например, изменения КПД АБ по емкости). 6836 Повышение эффективности использования АБ за счет поддержания располагаемой емкости на более высоком уровне позволяет использовать при тех же характеристиках нагрузки батарею с меньшей номинальной емкостью (следовательно-, и меньшего веса) , или обеспечить питание той же нагрузки в течение более блительного времени. Расчет емкостных характеристик АБ типа НКГК для шести месяцев циклирования, проведенный с использованием Математической модели, показал, что предложенное устройство при изменений среднего КПД АБ по емкости на 5% обеспечивает к концу гарантированного срока службы АБ среднюю величину располагаемой емкости на 25-30% выше, чем в устройстве, не учитывающем изменение КПД АБ. Формула изобретения Устройство для питания нагрузки, содержащее генератор, например солнечную батарею и буферную аккумуляторную батарею, в цепь которой включены датчики заряднбго и разрядного тока, выходы которых соединены со счетными входами реверсивного счетчика ампер-часов, выход которого соединен со входом регулятора заряда, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности использования аккумуляторной батареи при ее многократном циклировании, в него введен корректор Коэффициента пере- , дачи датчика;тоКа и датчик окончания заряда, причём выйод корректора соединен со входом датчика зарядного или разрядного тока, а.выход датчика окончания заряда батареи подключен ко входу корректора и ко входу сброса счетчика ампер-часов, в фиксированное состояние счета. Источники информации, принятые во внимание при эскпертизе 1.Патент США №374.0636, кл. 320-2, 1971. 2.Патент ФРГ №1513700,кл.21 с, 51, 1967. 3.Авторское свидетельство СССР №426269, кл. Н 02 У 7/34, 1973. 4.Авторское свидетельство СССР 472421, кл. Н 02 J 7/34, 1973. 5.Патент США 3421067,кл. 320-14, 1969.