Система заряда аккумуляторной батареи разнополярным импульсным током

Система заряда аккумуляторной батареи разнополярным импульсным током

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к системам заряда аккумуляторной батареи (АБ). Цель изобретения - повышение эффективности процесса. Под действием сигнала широтно-импульсного модулятора (ШШ) 16 открывается транзисторный ключ (ТК) 5 и энергия источника постоянного тока (Ш1Т) 1 передается в дроссель 2. От дополнительной обмотки 4 дросселя 2 заряжается конденсатор 11. По окончании сигнала ШИМ 16 ТК 5 закрывается, а энергия дросселя 2 в виде импульса тока подается в АБ. При очередном поступлении сигнала ШИМ 16 процесс продолжается и батарея заряжается импульсным током с паузами. При достижении напряжения конденсатора 11 величины порогового напряжения стабилитрона 12 и с приходом очередного импульса с основной обмотки 3 дросселя 2 на управляющий вход транзисторного ключа (ТК) 6 последний открывается. Происходит разряд АБ импульсом тока большой амплитуды в б конденсатор 11. В следующий момент закрытия ТК 5 энергия конденсатора . сл 11 возвращается в АБ и процесс импульсного заряда с паузами повторяется, По мере заряда АБ частота следования разрядных импульсов тока увеличивается автоматически. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (дв4 H02 J 7 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3910179/24-07 (22) 17.06.85 (46) 07.12.86. Бюл. У 45 (72) Н.И.Олейник и В.В.Пугачев (53) 621.355.163.(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 754535, кл. Н Oi М 10/44, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М 463176, кл. Н 02 J 7/10, 1973. (54) СИСТЕМА ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ

БАТАРЕИ РАЗНОПОЛЯРНЫМ ИМПУЛЬСНЫМТОКОМ (57) Изобретение относится к электротехнической промьппленности, в частности к системам заряда аккумуляторной батареи (АБ). Цель изобретения — повышение эффективности процесса. Под действием сигнала широтно-импульсного модулятора (ШИМ) 16 открывается транзисторный ключ (ТК) 5 и энергия источника постоянного тока (ИПТ) 1 передается в дроссель 2. От дополните/4

„.80„, 1275647 А1 льной обмотки 4 дросселя 2 заряжается конденсатор 11. По окончании сигнала

ШИМ 16 ТК 5 закрывается, а энергия дросселя 2 в виде импульса тока подается в АБ. При очередном поступлении сигнала ШИМ 16 процесс продситжается и батарея заряжается импульсным током с паузами. При достижении напряжения конденсатора 11 величины порогового напряжения стабилитрона 12 и с приходом очередного импульса с основной обмотки 3 дросселя 2 на управляющий вход транзисторного ключа (ТК) 6 последний открывается. Происходит разряд АБ импульсом тока большой амплитуды через конденсатор 11. В следующий момент закрытия ТК 5 энергия конденсатора, 11 возвращается в АБ и процесс импульсного заряда с паузами повторяется.

По мере заряда АБ частота следования разрядных импульсов тока увеличивается автоматически. 1 ил.

1275647

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам заря". да химических источников тока, и может быть использовано для заряда аккумуляторной батареи (АБ) в процессе формовки и штатной эксплуатации, например в составе электроснабжения автономного объекта.

Целью изобретения является повьппение эффективности процесса заряда АБ

19 путем регулировки частоты следования разрядных импульсов тока по иере заряда АБ, На чертеже представлеча схема системы заряда АБ разнополярным импульс- 1 ным током.

Система содержит источник 1 постоянного тока (ИПТ) ограниченной мощности, линейный дроссель 2„ снабжен2О ный основной 3 и дополнительной 4 обмотками, транзисторные ключи 5 и 6, диоды 7-9, тиристорный ключ 1»0 конденсатор 11, стабилитроны 12 и 13, резисторы 14 и 15, широтно-импульсный модулятор (ШИК) 16 и датчик I7 тока.

Линейный дроссель 2, транзисторный ключ 5 и диод 7 образуют конвертор повышающего типа, входом подключенньп к ИПТ 1, а выходом связанный с после30 довательным соединением аккумуляторной батареи (АБ) 18 и датчика 17 тока.

Вход ШИМ 16 подключен и датчику

17 тока, а выход связан с управляющим входои транзисторного ключа 5, Последовательное соединение тиристорного З5 ключа 10, параллельно которому встречно подключен диод 8, и конденсатора

11 шунтирует диод 7. Катоды стабилиттона 12 и диода 9 связаны с общей точкой транзисторного ключа 5 и диода 7. Анод стабилитрона 12 через транзисторный ключ 6 соединен с управляющим входом тиристорного ключа 10.

Обмотка 3 линейного дросселя 2, шунтированная стабилитронои I3 через ре- 15 зистор 14, подключена к управляющему входу транзисторного ключа 6,, Дополнительная обмотка 4 дросселя 2 одним из выводов связана анодом с диодом

9, а вторым выводом через резистор 15 соединена с общей точкой конденсатора 11 и тиристорного ключа 10. Начало основной обмотки и дополчительных обмоток 3 и 4 дросселя 2 на чертеже обозначены точкаии. В качестве датчи- Я ка 17 тока может быть использован шунт. ШИМ 16 обеспечивает компенсационный принцип регулирования среднего зарядного тока АБ 18 относительно введенной в него уставки тока и может быть выполнен по любой известной схеме, рассчитанной на управление транзисторным повьппаюшим конвертором.

Система заряда АБ разнополярным и импульсным током работает следующим образом.

Под действием сигнала ППМ 16 открывается транзисторный ключ 5. Ток

ИПТ 1 протекает по цепи 1-2-5-1.

В магнитном поле дросселя 2 накапливается энергия Часть энергии ИПТ

1 передается в обмотку 4 дросселя 2, «а выводах которой наводится ЭДС самоиндукцяи. Под действием ЭДС самоиндукции по цепи 4-9-11-15-4 протекает ток заряда конденсатора 11. Величина этого тока ограничена резистором 15. В течение интервала времени открытого состояния транзисторного ключа 5 конденсатор 11 заряжается до некоторого напряжения (полярность показана на чертеже в скобках), равного, например, одной десятой (одной сотой) величины порогового напряжения стабилитрона 12. Одновременно, на вы" водах обмотки 3 дросселя также наводится ЭДС самоиндукции, которая прикладывается к стабялитрону 13 и через резистор 14 к управляющему входутранзисторного ключа 6. Однако„ транзисторный ключ 6 остается закрытым, так как в цепи стабилитрона 12 протекает только ток стабилизации, величина которого недостаточна для открытия ключа 6. По окончания сигнала ШИМ 16 транзисторный ключ 5 закрывается, а энергия, накопленная в дросселе 2, передается в АБ 18 в виде импульса тока по цепи 2-7-18-17-1-2. В момент поступления очередного сигнала ШИМ 16 транзисторный ключ 5 открывается и производится накопление энергии в дросселе 2 и подзаряд конденсатора 11, а диод 7 закрывается и в заряде АБ 18 поступает пауза, которая длится в течение времени открытого состояния транзисторного ключа 5. По окончании сигнала ШИК 16 транзисторный ключ 5 закрывается и через АБ 18 протекает очередной импульс зарядного тока по ранее указанной цепи.

Таким образом, в течение определенного интервала времени через АБ 18 протекает однополярный импульсный ток с паузами. В это время с каждым очередныи импульсом напряжение конден1275647 сатора 11 увеличивается. При достижении напряжения на конденсаторе 11 величина порогового напряжения стабилитрона 12 и с приходом очередного импульса на управляющий вход транзис- 5 торного ключа 6 последний открывается. При этом ток, протекающий по цепи

11-12-6-10-11, открывает тиристорный ключ 10. Так как включение транзисторного ключа 6 происходит в течение 10 интервала времени открытого состояния транзисторного ключа 5, то образуется цепь 18-10-11-5-17-18, по которойпротекает разрядовый импульс тока большой амплитуды, обусловленной суммар- 15 ным напряжением конденсатора 11 и АБ

18. При этом, конденсатор 11 переэаряжается (полярность показана на чертеже беэ скобок) за счет накопления разрядной энергии АБ 18. Перезаряд 20 конденсатора 11 завершается к моменту закрытия транзисторного ключа 5. При этом длительность разрядного импульса тока АБ 18 не превышает интервала времени паузы между зарядными импуль-25 сами тока, а выключение тиристорного ключа 10 производится за счет самопогасания по окончании перезаряда конденсатора 11.

Таким образом, форма зарядного тока, З0 тока АБ 18 представляет собой последовательность однополярных импульсов и пауз в одну из которых помещается разрядный импульс тока большой амплитуды, 35

Данная форма тока при минимальном тепловыделении оказывает благоприятное влияние на протекание процесса заряда АБ 18, так как под действием совокупности чередующихся импульсов 40 тока с паузами нарастание статической поляризации АБ 18 затягивается, а в момент действия разрядного импульса тока большой амплитуды происходит деполяриэация, снимающая накопившуюся45 поляризацию АБ 18. Следовательно, среднее значение падения напряжения на АБ 18 при данной форме тока снижается (за счет уменьшения статической поляризации), что благоприятно вли- 50 яет на коэффициент использования тока при аккумулировании энергии в АБ 18.

В момент закрывания транзисторного ключа 5 образуется цепь 1-2-11-8-1817-1, по которой протекает зарядный s5 импульс тока АБ 18 ° При этом, энергия конденсатора 11 возвращается в

АБ 18. По окончании разряда конденсатора 11 íà AR 18 диод 8 закрывается и начинается повторный пошаговый заряд конденсатора 11 за счет энергии

ИПТ 1, Поступающей через обмотку 4 дросселя 2, а работа предложенной система заряда циклически повторяется.

Таким образом, частота следования зарядовых импульсов тока и пауз определяется частотой ШИМ 16, а соотношение длительности зарядного импульса тока и паузы зависит от коэффициента заполнения импульсов управления транзисторным ключом 5. Амплитуда зарядных импульсов тока зависит от значения установки среднего тока АБ 18, введенной в ШИМ 16.

Амплитуда разрядного импульса тока АБ 19 зависит от напряжения АБ 18 и уровня напряжения на разрядном конденсаторе 11, который, в свою очередь, определяется пороговым напряжением стабилитрона 12. Длительность разрядного импульса тока зависит от постоянной времени разрядной цепи

АБ 18. Частота следования. разрядных импульсов тока зависит от длительности заряда конденсатора 11 до порогового напряжения стабилитрона 12. Как известно, время задержки конденсатора до фиксированного уровня напряжения зависит от постоянной времени цепи.. заряда и амплитуды прикладываемого напряжения. В предложенной системе заряда АБ амплитуда напряжения, прикладываемого к конденсатору 11, saвисит от величины ЭДС самоиндукции обмотки 4 дросселя 2 и величины резистора 15. Величина резистора 15 выбирается при настройке системы заряда перед эксплуатацией в соответствии с технологией заряда конкретной

АБ. Величина ЭДС самоиндукции обмотки 4 зависит от конструктивных параметров дросселя 2 и коэффициента saполнения импульсов управления ШИМ 16.

При малом значении указанного коэффициента, т.е. при малом среднемзначении зарядного тока ЭДС самоиндукции мала и заряд конденсатора 11 протекает медленно, а частота следования разрядных импульсов тока мала. При возрастании коэффициента заполнения импульсов управления ШИМ 16, например по мере заряда AS 18, вследствие увеличения ее ЭДС амплитуда ЭДС самоиндукцииувеличивается. Зарядконденсатора 11 протекает за короткоевремя, а частота следования разрядных импульсов

1275647

Составитель Г.Веденеев

Техред Л.Олейник Корректор Г.Решетник

Редактор Г.Волкова

Заказ 6575/51 Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, тока возрастает. Таким образом, по мере заряда АБ 18,в предложенной системе частота следования разрядных импульсов тока увеличивается автоматически.

Положительный эффект, ожидаемый от использования изобретения, заключается в повышении эффективности про" цесса заряда АБ разнополярным импульсным током эа счет регулировки частоты следования разрядных импульсов т.ока.

Формула изобретения

Система заряда аккумуляторной батареи разнополярным импульсным током, содержащая источник постоянного тока ограниченной мощности, повышающий конвертор, состоящий из линейного дросселя, транзисторного ключа и коммутирующего диода, выходом соединенный с клеммами для подключения аккумуляторной батареи, последовательное соединение тиристорного ключа, шунтированного обратным диодом, и одной иэ обкладок конденсатора, о т— л и ч а ю щ а я с я тем,:что, с це,лью повышения эффективности процесса заряда путем регулировки частоты следования разрядных импульсов тока по мере заряда аккумуляторной батареи, она снабжена вторым транзисторным ключом, двумя стабилитронами, дополнительным диодом, двумя резисторами, датчиком тока заряда батареи и блоком управления конвертором, а линейный дроссель снабжен двумя дополнительными обмотками, причем катоды первого

1ð стабилитрона и дополнительного диода и вторая обкладка указанного конденсатора соединены с общей точкой линейного дросселя и анода коммутирующего диода, катод которого связан с анодом тиристорного ключа, управляющим входом подключенного через введенный транзисторный ключ к аноду стабилитрона, одна из дополнительных обмоток линейного дросселя, шунтированная у0 вторым стабилитроном, соединена через первый резистор с управляющим входом введенного транзисторного ключа, один иэ выводов другой дополнительной обмотки связан с анодом дополнительного

75 диода, а другой ее вывод через второй резистор подключен к первой обкладке конденсатора, блок управления конвертором выполнен в виде широтно-импульсного модулятора, выход которого подgp соединен на вход конвертора, а вход соединен с выходом датчика тока заряда батареи.