Способ заряда аккумуляторной батареи и устройство для его осуществления Советский патент 1979 года по МПК H01M10/44 H02J7/04 

Изобретение относится к электротахнике, касается вопросов заряда аккумуляторных батарей (АВ) от источ ников переменного тока, напряженна которых превышает напряжение заряжаемой АВ, в частности, улучшения удельных энергетических показателей зарядных устройств с токоограничиваю щими конденсаторами (ТК). Известны различные способы заряда АБ.выпрямленным током через ТК от источника, напряжение которого превышает напряжение батареи. Ограничение тока активным балластным сопро тивлением снижает КПД зарядных устройств, поэтому зарядный ток обычно ограничивают реактивньРи, чаще всего емкостным сопротивлением ГИ. В простейшем способе заряда через токоограничивающий конденсатор в каж дом периоде формируют зарядный импульс источника тока, который пропус кают через батарею в заданном направ лении. Избыточная энергия источника тока запасается в поле токоограничивающего конденсатора. В интервалах между -зарядными импульсами конденсатор разряжается на источник а, также частичр1о рассеивает запасенную им энергию на сопротивлении резистора 2 . Известен также способ с двухполупериодным формированием зарядных импульсов источника тока 3. Общий недостаток известных способов заряда батареи через токоограничивающий конденсатор заключается в плохом использовании мощности источника, в результате чего их удельные энергетические показатели весьма низки, а установленная мощность оказывается завыиенной. Целью изобретения является улучшение удельных энергетических показателей зарядных устройств путем повышения коэффициента мощности источника переменного тока. Указанная цель достигается тем, что энергию источника, запасенную токоограничивающим конденсатором (ТК) в процессе прохождения зарядного импульса тока источника, преобразуют ;в энергию дополнительных зарядных импульсов тока батареи, которые про уекают в паузах между зарядными имjyjibceMK тока источника. Для реализации предложенного способа имеется устройство, содержащее источник переменного тока, одна из кЛемм для подключения которого образует отрицательную выходную клемму, а другая соединена с анодом одно го диода непосредственно и с положительной выходной, клеммой устройства через цепь из согласно последователь но включенных одного и другого диодо разделенных конденсатором, шунтированным третьим диодом, причем точка соединения катодов одного и третьего диодов через последовательно соединенные дроссель и управляемый вентиль подключена его катодом к положительной выходной клемме устройства а точка соединения анодов другого и третьего диодов через четвертый диод подключена его анодом к отрицательно выходной клемме устройства. На фиг, 1 изображено устройство лля осуществления предлагаемого способа; на фиг, 2 - двухполупериодный вариант аналогичной схемы. Устройство содержит источник переменного тока 1, одна из клемм для подключения которого образует отрицательную выходную клемму ЗУ для подключения аккумуляторной батареи а другая соединена с анодом одного диода 3 непосредственно и с положительной выходной клеммой ЗУ через цепь из согласно последовательно включенных одного и другого 4 диодо разделенных конденсатором 5, шунтированньом третьим диодом б, причем точка соединения катодов одного и третьего диодов через последователь но соединенные дроссель 7 и управля емый вентиль 8 подключена его катодом к положительной выходной клем ме ЗУ, а точка соединения анодов другого и третьего диодов через чет вертый диод 9 подключена его анодом к отрицательной выходной клемме ЗУ. Устройство работает следующим образом. Энергия от источника 1 передается непосредственно в батарею 2 чере конденсатор 4 и диоды 3 и 4 в один из полупериодов измерения напряжени источника После протекания зарядно го импульса тока источника конденса тор 5 оказывается заряженным так, что на его обкладке, соединенной с анодами диодов 4 и б, будет отрицательный потенциал, В поле конденсатора запасается энергия, значительн превьдаающая количество энергии, переданной через зарядный импульс источника тока в аккумуляторную батарею, значение которой в несколько раз превосходит значение энергии, запасенной от переданного зарядного импульса заряжаемой батареи аккумуляторов , В следующем полупериоде изменени напряжения источника его энергия в батарею не поступает, так как диод 3 зарядной цепи препятствует протеканию тока источника в батарею. Если в это время подать сигнал на открытие тиристора 8, то энергия, запасенная в поле конденсатора, через дроссель 7, тиристор 8 и диод 9 будет передаваться в батарею, а конденсатор при этом будет разряжаться. Протекание тока разряда конденсатора через дроссель 7 приведет к тому, что часть энергии разряда этого конденсатора запасается в магнитном поле дросселя, и для того, чтобы исключить возможный перезаряд этого конденсатора (за счет энергии дросселя) f параллельно конденсатору включен диод б, в результате этого энергия дросселя передается также в батарею по цепи: тиристор 8, диоды 9 и 6 и тиристор запирается. Этот резонансный разряд Конденсатора обеспечивает дополнительный заряд батареи за счет энергии источника, запасенной в предыдущем полупериоде в поле конденсатора. Применение предложенного способа особенно эффективно при малых значениях относительно зарядного напряжения, величина которого не превосходит значения 0,5. Конденсатор 10 (фиг.2) выполняет роль второго ТК и разряжается на батарею через тиристор 11 и дополнительный дроссель 12. Кроме того, устройство снабжено двумя диодами 13 и 14, включенныгли параллельно батарее 2, а точка соединения этих диодов подключена к обкладке конденсатора 10. Таким образом, источник 1 своими kлeммaми соединен с одними обкладками конденсаторов 5,10, вторые обкладки которых подключены к клеммам входной диагонали мостового выпрямителя на диодах. 4, 9, 13 и..14, а выходная диагональ выпрямителя соединена с заряжаемой батареей 2. Кроме того, клеммы источника соединены с отрицательной клеммой батареи через диоды 3 и б и с ее положительной клеммой через цепи из соединенных последовательно дросселей 7 (12) и тиристоров 8 (11). Управляющие электроды последних подключены к блоку контроля напряжения и фазового управления тиристорами (не показано на схеме), Это устройство осуществляет передачу энергии источника 1 в батарею 2 путем пропускания через нее однополярных импульсов тока непосредственно от источника (среднее значение тока которых ограничено реактивным сопротивлением конденсаторов 5 и 10}, а также дополнительных зарядных импульсов тока (сформированных за счет энергии источника, запасенной в поле этих конденсаторов при формировании импульсов зарядного тока источника), пропускаемых через батарею в паузах между зарядными импульсами тока источника При рассмотрении работы этого ЗУ будем считать, что в нечетном полупериоде изменения напряжения источника напряжение на его клемме, соединенной с конденсатором 5, положительное, а на второй клемме - отрицательное. В первом полупериоде ток источни ка, ограниченный конденсатором 5 че рез диоды 4 и 3 заряжает батарею, а конденсатор 5 в это время запасает избыточную энергию источника. 8следующем полупериоде полярность напряжения источника изменяется и батарея заряжается через конденсатор 10 и диоды 14 и 6. Конденсатор 10 запасает избыточную энергию источника. Одновременно конденсатор .5 че рез тиристор 5 (отпираемый сигналом блока управления), дроссель 7 и диод 9отдает в батарею энергию, запа сенную им в предьадущём полупериоде. По окончании разряда конденсатора 5 энергия/ запасенная дросселем 7, -через тиристор 8 и диод 6 отдается в батарею, после чего тиристор 8 запирается, конденсатор 5 разряжении в следующем нечетном полупериоде, пропуская ток источника в батарею, будет снова запасать в своем поле избыточную энергию источника. Одновр менно с зарядом конденсатора 5 в нечетном полупериоде осуществляется разряд конденсатора 10. Этот разряд начинается после подачи импульса на управляющий электрод тиристора 11, в результате чего конденсатор 10 канализирует свою энергию в батарею по цепи: 12, 11, 2, 13, а затем по цепи: 12, 11, 2,3, в батарею переда ется энергия, запасенная в поле дрос селя 12. Далее процессы повторяются циклически Применение изобретения при заряде батарей аккумуляторов от источника, напряжение которого превышает напряжение батареи, позволяет, разгрузив источник от тока разряда конденсатор повысить коэффициент мощности до зна чений, близких к единице, а также увеличить зарядный ток батареи, т.е. улучшить удельные энергетические показатели устройств, реашизующих предложенный способ заряда. Формула изобретения 1. Способ заряда аккумуляторной батареи от источника переменного тока, напряжение которого превышает напряжение батареи, основанный на формировании с помощью выпрямителя и токоограничивающего конденсатора и пропускании через батарею однополярных импульсов зарядного тока и характеризующийся циклическим чередованием процессов накопления избыточной энергии источника в поле конденсатора и его разряда, отличающийся тем, что, с целью улучшения удельных энергетических показателей зарядных устройств, энергию, запасенную токоограничивающим конденсатором в процессе прохождения зарядного импульса тока источника, преобразуют в энергию дополнительных зарядных импульсов тока батареи, которые пропускают в паузах между зарядными импульсами тока источника. 2. Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее источник переменного тока, одна из клемм для лодключения которого образует отрицательную выходную клемму устройства, а другая соединена с анодом одного диода непосредственно и с положительной выходной клеммой устройства через цепь из согласно последовательно включенных одного и другого диодов, разделенных конденсатором, шунтированным третьим диодом, причем точка соединения катодов одного и третьего диодов через последовательно соединенные дроссель и управляемый вентиль подключена его катодом к полоительной выходной клекмв устройства, а точка соединения анодов другого и третьего диодов через четвертый диод подключена его анодом к отрицательной выходной клемме устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Милях А.Н, и др.. Индуктивноемкостные преобразователи источников напряжения в источники тока. К., Наукова Думка, 1964, с. 250. 2.Орлов В.А., Малогабаритные сточники тока, М., Воениэдат, 1970, с. 209, рис.- 89. 3.Авторское свидетельство СССР № 546995, кл. Н 02 D 7/34, 1976. Примечание: Уточнения внесены в п.2 формулы изобретения, изложенные с учетом существующих требований.