Устройство для питания нагрузки Советский патент 1981 года по МПК H02J7/00 

1

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение, например, в качестве устройства для подзаряда тяговой аккумуляторной батареи транспортного средства с комбинированным энергопитанием.

Известно устройство, осуществляющее импульсный подзаряд аккумуляторной батареи электрического транспортного средства с питанием от аккумуляторной батареи и контактной сети, содержащее токоприемники, аккумуляторную батарею, тиристорный преобразователь для подзаряда аккумуляторной батареи и нагрузку, включающую в себя электропривод и систему управления приводом 1.

Недостатком этого устройства является возмол ность перезаряда батареи, что уменьщает ее срок службы и снижает экономичность процесса заряда.

Указанный недостаток вызван тем, что подзаряд аккумуляторной батареи производится без контроля степени ее зарял енности в течение всего цикла работы устройства. При этом энергия, потребляемая от внещнего источника после восстановления батареей номинального заряда, непроизводительно расходуется па разложение электролита и нагрев батареи.

Указанные недостаткн частично устранены в устройстве, содержащем аккумуля-, торную батарею, источник питания аккумуляторной батареи, вырабатывающий пульспрующее напряжение (прерыватель), тиристор, через который батарея подсоединяется к источнику, блок контроля величины заряда батареи, включающий источник опорного напряжения и пороговую схему,

подключенную параллельно батарее, которая запирает тиристор, когда напряжение на отключенной батарее достигает величины опорного напряжения 2.

Недостатком данного устройства является высокая погрешность при контроле заряда аккумуляторов, так как при определении разрядной емкости батареи используется величина разности потенциалов межлу полюсами батареи, отключенной от

внещней цепи (цепи нагрузки), равной ЭДС батареи, тогда как величину разрядной емкости характеризует разрядное напряжение, которое из-за наличия внутреннего сопротивления батареи всегда меньще

ЭДС.

Таким образом, из-за ошибки при определении разрядной емкости происходит недозаряд аккумуляторов, что приводит к снижению отдаваемой емкости батареи. Кроме

ТОГО, при регулярном недозаряде снижается срок службы большинства типов аккумуляторов.

Целью изобретения является повышение срока службы, экономичности подзаряда и отдачи аккумуляторной батареи путем увеличения точности дозировки количества энергии, сообп1,аемой ей при подзаряде.

Это достигается тем, что.в известном устройстве, содержанием внешний источник питания, аккумуляторную батарею, тиристорный преобразователь для подзаряда аккумуляторной батареи, нагрузку и блок контроля величины разрядной емкости аккумуляторной батареи, включающий пороговое устройство, нодключенное параллельно батарее, в цепь нагрузки батареи включен датчик разрядного тока, например резистор, а в указанный блок контроля включены дополнительно два пороговых устройства с разными уровнями срабатывания, подключенные к датчику тока, логическая схема НЕТ, входы которой соединены с выходами указанных трех пороговых устройств, и исполнительная схема, вход которой соединен с выходом логической схемы НЕТ, а выход подключен к входу управления тиристорного преобразователя подзаряда аккумуляторной батареи. Исполнительная схема включает тиристорный триггер и схему сброса триггера, содержашую реле напряжения, включенное нараллельно внешнему источнику питания, конденсатор, присоединенный через контакты указанного реле напрялсения и через токоограничиваюший резистор к одному из входов тиристорного триггера, и резистор, соединенный с источником питания триггера и через другие контакты реле напряжения - с указанным конденсатором.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содерл ит внешний источник 1 питания; аккумуляторную батарею 2; тиристорный преобразователь 3 для подзаряда батареи 2 от внешнего источника 1; нагрузку 4; датчик 5 разрядного тока батареи 2; пороговое устройство 6, подключенное через делитель 7 напряжения параллельно батарее 2; пороговое устройство 8, подключенное к датчику 5 тока; пороговое устройство 9 с уровнем срабатывания, несколько большим уровня срабатывания норогового устройства 8, вход которого также подключен к датчику 5 тока; источник 10 опорного напряжения пороговых устройств 6, 8 и 9; логическую схему НЕТ 11, к входам сигнала которой нодключены нороговые устройства 6 и 8, а к входу запрещения - пороговое устройство 9; исполнительную схему 12, содержащую триггер, выполненный на тиристорах 13 и 14, конденсаторе 15, реле 16 и резисторе 17, и схему сброса триггера, содержащую реле 18 напрял ения, нодключенное к внешнему источнику 1, конденсатор 19, подключенный через размыкающие контакты реле 18 и токоограничивающий резистор 20 к управляющему электроду тиристора 14, и резистор 21, соединенный с источником питания триггера и через замыкающие контакты реле 18 - с конденсатором 19.

Устройство работает следующим образом.

Предпололшм, что нагрузка 4 получает питание поочередно от внешнего источника 1 и аккумуляторной батареи 2.

Когда нагрузка 4 питается от батареи 2, через датчик 5 течет ток этой нагрузки. Но достижении им заданной величины, например величины номинального разрядного тока аккумуляторов батареи 2, включается пороговое, устройство 8. Нри этом разрядное напряжение батареи 2 и, следовательно, напряжение на входе порогового устройства 6, снятое с делителя 7, будет иметь минимально возможную величину при заданном токе разряда. Если эта величина окажется меньшей, чем напрял ение источника 10 опорного напрялсения, то пороговое устройство 6 также включится. Нри включении пороговых устройств 6 и 8 на входы сигнала схемы НЕТ 11 одновременно поступают сигналы. Если при этом на ее входе запрещения, связанном с выходом норогового устройства 9, сигнал отсутствует, то на выходе схемы НЕТ И также возникнет сигнал. Нороговое устройство 9 имеет порог срабатывания несколько выше, чем порог срабатывання устройства 8. Таким образом, устройство 9 ограничнвает верхний предел величины тока нагрузки 4, при котором производится контроль величины разрядного напряжения батареи 2 с помощью порогового устройства 6 с тем, чтобы таковой производился при определенной заданной величине тока нагрузки 4, определяюшей момент включения порогового устройства 8, но не выше его, так как в противном случае схема допускала бы ложные включения при просадках напряжения батареи 2 в результате случайных сбросов тока нагрузки 4. Далее сигнал выхода логической схемы НЕТ 11 включает тиристор 13 триггера исполнительной схемы 12. Реле 16, включенное в анодную цепь тиристора 13, включится и своими контактами подготовит цепь включения тиристорноги преобразователя 3.

При наступлении очередного цикла работы, когда нагрузка 4 получит питание от внешнего источника 1, к батарее 2 также прилолСится напряжение через преобразователь 3 подзаряда. При этом включится реле 18 схемы сброса, подключенное к источнику 1, и конденсатор 19 получит заряд через резистор 2 от источника п 1тания триггера.

Нрп очередном отключении внешнего источника 1 и переходе на аккумуляторное

питание нагрузки 4 реле 18 отпустит и заряженный конденсатор 19 через размыкающие контакты реле 18 и резистор 20 подключится к управляющему электроду тиристора 14 и последний откроется. При этом ктиристору 13 будет приложено напряжение обратно полярности от конденсатора 15, предварительно заряженного через открытый тиристор 13 и резистор 17, и тиристор 13 закроется. Исполнительная схема 12, таким образом, придет в исходное состояние. Если величина заряда, полученного батареей 2 от источника 1, будет недостаточной для восстановления первоначальной разрядной емкости, то в последующем цикле при питанин нагрузки от аккумуляторов исполнительная схема 12 вновь подготовит преобразователь 3 к подзаряДу батареи 2.

Если батарея 2 восстановит заряд, использованный в предыдущем цикле, то ее напряжение при заданном токе нагрузки 4 будет достаточно большим, и пороговое устройство 6 не включится. На выходе логической схемы 11 также не появится сигнал, и исполнительная схема 12 останется в исходном состоянии, при котором закрыт тиристор 13 и отпущено реле 16. Следовательно, в следующем цикле питания нагрузки 4 от внешнего источника 1 преобразователь 3 включен не будет, и батарея 2 на нодзаряд не включится.

Применение данного устройства в отличие от известных позволяет повысить отдачу аккумуляторной батареи без снижения ее срока службы и повысить экономичность ее подзаряда за счет включения в схему контроля заряда батареи элементов, контролирующих напряжение батареи при определенном токе нагрузки.

Формула изобретения

Устройство для питания нагрузки, содержащее источник питания, аккумуляторную батарею, тиристорный преобразователь для нодзаряда аккумуляторной батареи и блок контроля величины разрядной емкости батареи, включающий пороговое устройство, подключенное параллельно батарее, отличающееся тем, что, с целью повышения срока службы, экономичности подзаряда и отдачи батареи, последовательно с батареей включен датчик разрядного тока, а в блок контроля разрядной емкости дополнительно включены два пороговых устройства с разными уровнями срабатывания, логическая схема НЕТ и исполнительная схема, содержащая тиристорный триггер и схему сброса триггера, включающую реле напряжения, подключенное параллельно источнику питания, и конденсатор, соединенный одним электродом с контактами этого реле, а,другим-с катодами тиристоров триггера, причем входы дополнительных пороговых устройств подключены к датчику разрядного тока, а выходы указанных трех пороговых устройств - к входам логической схемы HiiT, один из входов тиристорного триггера иснолнительной схемы соединен с выходом схемы НЕТ, другой - с контактами реле напряжения схемы сброса триггера, а выход триггера подключен к входу управления тиристорного преобразователя подзаряда батареи.

Псточники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 372600, кл. Н 02J 7/10, 1970.

2.Патент Великобритании № 1445998, кл. Н 2Н, 1976.