Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей Советский патент 1982 года по МПК H02J7/00 

1

Изобретение относится к электротехнике - к устройствам для формовки при производстве и заряда (подзаряда) аккумуляторов и аккумуляторных батарей (АБ) в процессе их эксплуатации и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных и различных подвижных автономных объектов с устройствами формированного заряда аккумуляторных батарей асимметричным током от источника переменного тока и источника постоянного тока, например, типа, аккумуляторной батареи

Известно устройство заряда батарей асимметричным током от двух источников: от одного источника переменного тока - через выпрямитель, а от другого источника переменного тока - через зарядно-разрядный конденсатор (ЗРК) t .

В качестве этих источников используют, например, две фазы трехфазного источника переменного TOKaj

проводящие через заряжаемую аккумуляторную батарею постоянную и переменную составляющие асимметричного тока 23.

Однако эти зарядные устройства характеризуются низкими энергетическими показателями и поэтому их применяют крайне редко.

Известно также устройство заряда

10 с двумя АБ и инвертором напряжения, включенным на выходе управляемого выпрямителя однофазного источника переменного тока СЗ.

Недостатком этого устройства за15ряда является необходимость использования в нем промежуточного автотрансформатора, регулирующего зарядный ток АБ путем изменения напряжения на входе управляемого выпрямите20ля. Это увеличивает массу устройства, а наличие в нем двух дросселей, включенных в цепи зарядно-разрядного конденсатора, дополнительно ухудшает удельные энергетические показа тели устройства в целом о Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ,устройство для заряда ,и разряда аккумуляторных батарей, содержащее источник переменного тока два диод реактивное токоограничивающее сопро тивление, положительный и отрицател .ный выходные выводы для подключения заряжаемой АБ и положительную и отрицательную клеммы для соединения с разряжаемой АБ, причем анод одного диода подключен к отрицательному выходному выводу, а его катод - к о рицательной клемме C4J, Недостатками известного устройства являются относительно большие потери энергии при проведении импульсов зарядного тока АБ, рбусловленные последовательным включением трех вентилей . (двух в управляемом выпрямителе и третьего - диода), а также сравнительно низкой добротностью j зарядной цепи с дросселем (из-за малого значения добротности дросселя) и, связанным с этим увеличением габаритов и массы устройства заряда, что приводит к ухудшению его удельных энергетических показателей. Цель изобретения - улучшение уде ных энергетических показателей устройства. Поставленная цель-достигается тем что устройство для заряда и разряда АБ, содержащее источник переменного тока, два диода, реактивное то коограничивающее сопротивление, положительный и отрицательный выходные выводы для подключения з-аряжаемой АБ и положительную и отрицател ную клеммы для соединения ,с з ряжаемой АБ, причем анод одного диода подключен к отрицательному выходном выводу, а его катод - к отрицательной клемме, снабжено зарядно-разряд ным конденсатором, а его реактивное токоограничивающее сопротивление вы полнено в виде токоограничивающего конденсатора, одна обкладка которого подключена к положительной .клемме и аноду другого диода, а другая обкладка через источник переменного тока - к отрицательному и через заря но-разрядный конденсатор - к положи тельному выходным выводам, при этом положительный выходной вывод соединен катодом другого диода 8. .Это позволяет канализировать энергию разрядного импульса одной батареи в токоограничивающий конденсатор в одном полупериоде изменения тока источника переменного тока, а из токоограничивающего конденсатора в заряжаемую АВ - в другом полупериоде изменения тока упомянутого источника Следовательно, токоограничивающий конденсатор ограничивающий величину тока разряда батареи, и имеющий почти на порядок большую добротность, чем дроссель, позволяет повысить КПД устройству, а сокращение числа вентилей устройства заряда обеспечивает дополнительное улучшение его показателей. На чертеже приведена схема устройства для заряда и разряда АБ. Устройство содержит заряжаемую 1 и разряжаемую 2 аккумуляторные батареи и источник 3 переменного тока. Положительный k и отрицательный 5 выходные выводы устройства соединены с заряжаемой АБ 1, а разряжаемая АБ 2 - с положительной 6 и отрицательной 7 клеммами Отрицательные выводы батарей соединены друг с другом через диод 8, а положительные через диод 9. Источник 3 через зарядно-разрядный конденсатор 10 подключен к заряжаемой АБ 1, а через диод 8 и токоограничивающий конденсатор 11 - к разряжаемой батарее 2. Следует отметить обстоятельство, связанное с соотношением напряжений заряжаемой и разряжаемой батарей. В связи с тем, что напряжение разряжаемой батареи меньше ее ЭДС на величину падения напряжения на ее внутреннем сопротивлении, а напряжение заряжаемой АБ превышает ЭДС на ту же величину, для полного использования энергии разряжаемой АБ (например, при формовке батарей на заводе-изготовителе во время их циклических зарядов и разрядов) при канализации этой энергии в заряжаемую асимметричным током батарею, необходимо наличие дополнительного источника электрической энергии, напряжение которого не менее чем в два раза превышает падение напряжения на внутреннем сопротивлении батарей. В случае импульсного отбора энергии из разряжаемой АБ потери на ее внутреннем сопротивлении имеют минимальное значение. Поэтому асимметричный ток, необходимый для эффективного заряда батарей, целесообразно формировать путем наложения униполярных импульсов разряда разряжаемой АБ на переменный ток. Этот режим характеризуется наименьшими потерями при подключении заряжаемой АБ к источнику переменного тока через за рядно-разрядный конденсатор, которы запасая энергию разрядных импульсов батареи, возвращает ее затем в эту же батарею. Принцип работы устройства заряда следующий. Так как напряжение источника 2 постоянного тока (разряжаемой батареи 2) меньше, чем напряжение заряжаемой батареи 1, непосредственный заряд этой батареи по цепи 2-6-9- 1-5-8-7-2 практически исключен из-з указанного соотношения зарядного и разрядного напряжений этих батарей, особенно в случае, когда они имеют близкие по величине заряды (зарядны емкости). Поэтому для передачи энер гии из АБ 2 в батарею 1 необходим дополнительный источник .энергии, В нечетных полупериодах изменения напряжения источника 3. когда к его нижней по схеме клеммы приложено положительное напряжение, ток источника протекает по двум каналам по цепи 3 5-1- -10-3 протекает импульс подразряда заряжаемой АБ 1, а по цепи 3-5-8-7-2-6-11-3 - импуль разряда разряжаемой АБ 2. Эти импул сы завершаются в момент достижения напряжением источника 3 своего максимального - амплитудного значения. При уменьшении мгновенного значе ния напряжения источника 3 энергия запасенная в ЗРК 10, возвращается в АБ 1, а энергия, запасенная в токоограничивающем конденсаторе 11по цепи 3-11-9- -1-5-3 канализирует в заряжаемую батарею о Эти процессы продолжаются и в следующем - четном полупериоде изменения напряжения ис точника 3 Они завершаются в момент достижения мгновенным значением напряжения источника 3 своего, макси-мального - амплитудного значения. Такое проведение тока заряда АБ (представляющего собой сочетание постоянной составляющей, проходящей через токоограничивающий конденсато 11, а также переменной составляющей асимметричного тока, проводимой через зарядно-разрядный конденсатор 10) обеспечивается при ограничении тока разряда АБ 2 реактивным сопротивлением, токоограничивающий конденсатор 11 (характеризуемым высокой добротностью) и протекания тока разряда батареи всего через один диод 8, а проведение тока заряда АБ 1 всего лишь через один диод 9, в результате чего потери энергии в устройство заряда существенно сокращается. В связи с тем, что масса токоограничивающего конденсатора примерно на порядок меньше, чем масса дросселя такой же добротности, а надобность в использовании управляемого выпрямителя отпадает, устройство заряда упрощается,- его масса уменьшается и КПД увеличивается, что улучшает его удельные энергетические показатели. Формула изобретения Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей, содержащее источник переменного тока, два диода реактивное токоограничивающее сопро- . тивление, положительный и отрицательный выходные выводы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, положительную и отрицательную клеммы для соединения с разряжаемой аккумуляторной батареей причем анод одного диода подключен к отрицательному выходному выводу, а его катод к отрицательной клемме, отличающееся тем, что, с целью улучшения удельных энергетических показателей, оно снабжено зарядно-разрядным конденсатором, а его реактивное токоограничивающее сопротивление выполнено в виде токоограничивающего конденсатора, одна, обкладка которого подключена к положительной клемме и аноду другого диода, а другая обкладка через источник переменного тока - к отрицательному и через зарядно-разрядный конденсатор - к положительному выходным выводам, при этом положительный выходной вывод соединен с катодом другого диода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 411552, кл. Н 02 J 7/02, 196. 2 Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 J 7/02, 1973. 3.Авторское свидетельство СССР № 475976, кл, G 05 J 1/12, 1975. 4.Авторское свидетельство СССР № 537407, кло Н 02 J 7/12, 1976 (прототип).